黄金冶炼含氰废渣对环境的影响及处理方法

王 岩 郝晓旭 鲁然英 郭 威

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

0 前言

随着我国经济的快速发展，传统粗放型的经济增长方式使得我国资源短缺的矛盾越来越突出，由于金矿资源的大规模开采，易选高品位金矿日趋减少。采用氰化物对岩金矿石堆浸喷淋的提金工艺，可充分利用低品位岩金矿石,其经济效益可观，因此氰化提金仍是目前黄金生产企业提金的主流工艺,但该工艺在生产过程中会产生大量的含氰废渣。目前含氰废渣多采用库存方式处理，随着黄金生产规模的扩大和开采历史的延长，黄金尾矿堆积量逐年增加，不仅占用大量土地，污染地表水、地下水和土壤，而且很多尾矿库超期或超负荷使用，使尾矿库存在极大安全隐患，一旦垮坝泄露，将会对周围的环境产生极大的污染影响，同时尾矿库修筑和维护管理也需投入大量资金。因此，加快推进黄金冶炼含氰废渣处理和综合利用迫在眉睫。

1 含氰废渣对环境的影响

氰化物属于剧毒物质，会与人体内高铁细胞色素氧化酶结合，生成氰化高铁细胞色素氧化酶而失去传递氧的功能，从而使细胞呼吸受到麻痹而引起窒息死亡。由于氰化物在大气中存在的时间仅为十几分钟，故一般不会造成大气的污染，含氰废渣由于必须处理后，才能堆积存放，因而产生的污染仍是对水的污染和对土壤的污染。

黄金冶炼厂排放的大量含氰废渣如堆放在未做防渗处理的尾矿库内，经过雨淋下渗后势必对周围地区的地表水体和地下水产生污染影响，根据王而力等人关于废渣中氰化物对地下水污染影响的实验研究，含氰废渣中氰化物的淋溶试验和浸出实验结果表明，新排放的矿渣初次淋溶液总氰化物浓度达到104.85 mg/L，易释放氰化物浓度可达62.07 mg/L，新排放矿渣总氰化物浸出量为36.8 mg/kg，易释放氰化物浸出量为18.7 mg/kg，经过三次淋溶，氰化物溶出率可达93.8%，说明吸附于矿渣颗粒表面的氰化物是极易水溶的，用清水反冲洗含氰废渣以除去矿渣中的氰化物的方法是可行的；同时也表明，如果尾矿库防渗处理不当或者维护管理不及时，含氰废渣中氰化物将会因雨淋下渗对地下水及地表水产生污染。

很多尾矿库超期或超负荷使用，使尾矿库存在极大的安全隐患，尾矿库的垮塌泄露也会对周围的土壤环境产生很大的影响。某金矿1995年发生尾矿垮坝事件，富含氰化物的尾矿渣对农田和河流造成严重的污染，李社红等在事故发生3年、4年后分别对废弃尾矿库内和被污染农田内的土壤和沉积物中的氰化物进行了分析，结果表明，氰化物在土壤剖面中自然降解速度大大慢于在天然水体中的降解速度，4年后其上层废渣中氰化物含量仍高达25 μg/g，在距表层45 cm以下的尾矿砂中，氰化物的含量与1999年某金矿新鲜尾矿砂中的氰化物含量差不多，由此可见尾矿库及被污染的土壤中氰化物的自然降解速度非常缓慢，被氰化物污染的土壤成为环境中的二次污染源，对地表水、地下水和土地利用有长期潜在危害。

2 含氰废渣常用处理方法

含氰废渣的毒性较大，因此基本以无害化处理为主，目前处理的方法主要分为四种:化学分解法、加压水解法、深掩埋法、焚烧法等。

2.1 化学分解法

用化学分解法处理含氰废渣须将含氰废渣用水进行冲洗浸泡后，再对废水进行处理，目前常用的化学分解法为漂白粉法。

漂白粉的主要成分是氯化钙（CaCl2）和次氯酸钙[Ca(ClO)2]，因其良好的消毒、漂白和除臭性能在日常生活中得到广泛应用。在pH 9.5以上的溶液中，漂白粉几乎完全水解为具有强烈氧化作用的次氯酸根ClO-，从而氧化分解氰化物，消除氰化物的毒性。漂白粉直接与含氰废渣进行搅拌,处理后15 h内的氰化物的平均去除效率为58.5%,处理效率较低，为加大处理效率，可将含氰废渣用水进行冲洗浸泡后，再用漂白粉对废水进行处理，漂白粉处理含氰废水效果很好，当pH调至9～9.5时,可在0.5 h内即可达到反应完全的效果,去除效果基本达到95%以上。漂白粉处理含氰废水的原理为:

次氯酸根氧化氰根的化学反应:

用漂白粉处理过的氰根离子最终变为CO2和N2。该法的优点是药剂来源广泛、价格低、设备投资小;缺点是需要将含氰废渣用水进行冲洗浸泡，费时费水,需对冲洗浸泡后的废渣进行进一步的处理；含氰废水处理工作环境污染严重，当pH较低时，易产生氯化氢二次污染物，对工人危害较大，药剂的使用量大，长时间使用易导致设备腐蚀严重。

2.2 加压水解法

使用加压水解法处理含氰废渣时，需要将含氰废渣用水进行冲洗浸泡后,将氰根离子溶解于水中，再对废水进行处理，其原理是将含有氰根的水溶液置于密闭的容器中,在一定的压力和温度下，经过一定时间的反应，使得氰根分解为甲酸盐、氨等无毒或微毒化合物，其反应方程式为:

研究结果表明，CN-去除率随着反应温度的升高而增加，当水温超过374℃，压力超过22.05 MPa时，CN-的去除率最大，CN-接近完全氧化。该法的特点是安全有效，不仅可以处理游离的氰化物，也能处理氰的络合物，具有处理效果好、操作简单运行稳定等优点，缺点是此种方法需要将含氰废渣用水进行冲洗浸泡，费时费水，需对冲洗浸泡后的废渣进行进一步的处理;同时需要高温高压的条件，运行费用较高,此外还会带来酸碱污染和氨氮的问题，对后续的低浓度含氰废水的生化处理产生抑制作用。

2.3 深掩埋法

此法是将含氰废渣加固化剂后成型，用高密度聚乙烯布包装，掩埋地用隔水层防护，防止渗漏，上部用土覆盖并设明显标记。此种方法的优点是投资少、操作简单。缺点是未做到固废的真正减量化、资源化，占用土地；其次是对掩埋地的隔水防渗要求较高，安全性能差，处理不当易造成对地下水和土壤的二次污染；再者掩埋地承载能力有限，需要长期维护和管理。

2.4 焚烧法

焚烧法的基本原理是将含氰废渣置于焚烧炉内，在一定的高温条件下，使含氰的有毒物质燃烧成为无毒产物，化学反应为:

黄金冶炼产生的氰化尾渣中SiO2、CaO含量较高，同时含有一定量的Fe2O3、AL2O3、MgO和少量贵金属（如 Au、Ag）、重金属（Cu、Pb、Zn），含有石英、长石、云母类矿物岩石。目前，利用焚烧法将含氰废渣制砖或者生产硅酸盐水泥是最好的综合利用方法。

2.4.1 制砖

根据国务院办公厅《关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》（国办发[2005]33号）要求，截至2010年底，所有城市禁止使用实心粘土砖。朱敏聪等将金矿尾矿和生石灰、石膏按78:20:2的比例混合后，采用高温蒸压养护工业制备出抗压强度达到国家标准规定的MU15级砖。陕西省临川化工总厂为治理含氰废渣，变废为宝，建起了焚烧法处理含氰废渣的设施，经废渣、煤、粘土（含生石灰,主要是起固硫作用）按6:4:1的比例混合搅拌后，用制球机将混合物制球，加入特制的焚烧炉中（炉温＜850℃，微负压运行）废气经除尘器除尘后由引风机排入30 m高烟囱中再排入大气,含氰废渣中的氰化物经焚烧后去除率可达90%以上，去除效果明显。

2.4.2 生产硅酸盐水泥

利用含氰的尾渣生产水泥，主要是利用尾矿中的某些微量元素:①可以利用尾矿中含铁量比较高的特点,以尾矿代替常用水泥配方使用中的铁粉；②尾矿含有石英、长石、云母类矿物岩石，可以代替水泥原料的主要成分，特别是火山凝灰岩贫硫型黄金矿床，尾矿中富含硅、铝，可直接作为水泥原料。水泥窑温度在1 000℃以上,含氰废渣中的氰化物经水泥窑焚烧后去除率可达95%以上,去除效果明显。

利用焚烧法将含氰废渣制砖或者生产水泥的优点是不仅能在高温的条件下将氰化物去除，还能将剩余的无氰化物的尾矿综合利用,无二次污染，如将含氰废渣交由附近的制砖或者生产水泥的企业进行综合利用的话投资少，且还有经济效益；不足之处是此种方法需要将含氰废渣运往制砖厂或者水泥厂。含氰废渣在运输过程中如防治措施不当，易造成对道路两侧环境的二次污染，同时如果运输距离远,运输成本会较高,所以此种方法易因地制宜,适用于黄金冶炼厂周围有制砖或者水泥厂的企业。

3 结论

大量黄金冶炼含氰废渣已成为制约我国黄金冶炼业持续发展，危及矿区及周边环境的重要因素,大力发展循环经济，提高资源利用率是持续发展的必由之路。含氰废渣处理不当将会对地表水、地下水和土壤造成污染，利用焚烧法将含氰废渣制砖或者生产水泥不仅做到了减量化、资源化，而且无二次污染，具有良好的经济、社会和环境效益，成为我国处理含氰废渣具有实际应用价值的技术方法。

[1]刘俊良.含氰废渣灼烧除氰研究[J].河北建筑工程学院学报,1993(2)：19～24.

[2]孙刚,王雪萍.全泥氰化法提金含氰尾矿废渣处理技术[J].青海科技,2007(5)：43～44.

[3]黄久清,张文兰.高浓度含氰废渣及废水处理方法的探讨[J].中国环境管理干部学院学报,1997(1)：75～78.

[4]陈芳芳,张亦飞.黄金冶炼污染治理与废物资源化利用[J].黄金科学技术,2011(2)：67～73.

[5]姜莉莉,薛文平.加压水解处理含氰废水的研究[J].环境科学与技术,2008(12)：140～144.

[6]李社红,郑宝山.金矿尾矿渣及其污染土壤中氰化物的分布及自然降解[J].环境科学,2001(3)：126～128.

[7]王而力,李英姝.废渣中氰化物对地下水污染影响的实验研究[J].辽宁城乡环境科技,2000(6)：11～14.