金矿氰化堆浸废水处理及环境影响分析

2019-07-11杨少辉

中国金属通报 2019年5期

杨少辉

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410000）

堆浸是利用浸提剂喷淋或滴淋矿石筑堆，与矿石中的有价金属发生化学反应形成贵液，经筑堆底部的集液系统导流收集至贵液池，再从贵液中提取有价金属的方法。氰化堆浸法常用于处理低品位金矿石或浮选尾矿，具有工艺流程简单、基建投资少、运行成本低、见效快等特点，是一种常见的提金工艺[1，2]。

1 氰化堆浸提金工艺简介

以国内某露天金矿采选工程为例，结合其氧化矿石性质和试验结果，推荐采用氰化钠溶液堆浸提金的工艺流程，即原矿--破碎--筑堆--喷淋--堆浸--活性炭吸附--载金炭的提金方法。生产工艺流程详见图1。

图1 氰化提金工艺流程图

（1）原矿破碎。原矿由汽车运输至破碎站，经颚式破碎机将矿石破碎至粒度小于20 mm。

（2）筑堆。堆浸场由三个子堆组成，分别为备用、堆筑和浸出，三个子堆循环使用。筑堆过程主要包括场地平整、铺设防渗层和保护层、筑矿石堆，矿堆高度约5m左右。

（3）喷淋堆浸。在矿堆上均匀布置喷淋管路和喷嘴，将配制好的氰化钠浸出溶液对其进行喷淋。氰化提金的原理：在有氧或氧化剂存在条件下，氰化物可将矿石中的金溶解生成金氰络合物，主要成分为氰亚金酸根离子（Au（CN）2-），反应式如下。4Au+8CN-+O2+2H2O=4Au（CN）2-+4OH-

（4）吸附。含金贵液从浸堆渗滤出来，流入底垫上的集液系统，汇入贵液池。用水泵将贵液送到活性炭吸附桶，提取载金炭。解吸贫液返回至贫液池中，并继续加入氰化钠配置成浸提剂，经水泵加压返回筑堆循环使用。

如此循环生产1个月后，本轮生产周期内的矿石堆浸完毕，在堆浸场上方重新平整场地，铺设防渗层和保护层后再筑堆矿石，进行下一轮堆浸生产。

2 氰化堆浸废水产生情况及环境影响分析

（1）正常工况。氰化堆浸提金工艺过程中产生的矿石清洗与调碱水、吸附提金后的贫液以及堆浸渣清洗水均循环使用，雨季堆浸场、溶液池所汇聚的雨水径流可流入贫液池内暂存，含氰溶液从喷淋→堆场→贵液池→吸附桶→贫液池→高位水池→喷淋管道（回水）→堆场，整个过程为全闭路循环使用，正常情况下无含氰废水外排，不会对周边环境产生不利影响。

（2）非正常工况。在持续强降雨或贫液池底部防渗层破损失效等非正常工况或突发不利情形发生时，为确保贫液池内含氰废水不直接外排，在贫液池下游设缓冲池、防洪池和应急水处理池等应急处理设施。如遇不利情况，贫液池内含氰废水可进入缓冲池和防洪池暂存。确需外排时，防洪池溢流水需经应急水处理池处理达标后才能外排，采用“活性炭吸附+碱性氯化法（漂白粉破氰）”处理工艺，即用漂白粉氧化分解含氰废水中的CN-离子。类比同类工程的实际运行经验，该工艺可有效处理含氰废水，经处理达标后外排，对下游地表水环境影响较小。

3 废水污染防治措施可靠性分析

（1）防渗措施。堆浸场底部要严格采取有效防渗措施，以及每个堆浸周期结束、进行下一轮堆浸之前，筑堆底部同样也要进行防渗。防渗层铺设要求为：下垫层为天然粘土层，对其进行机械压实；粘土层上方铺设优质高密度聚乙烯（HDPE）材料防渗膜（下层），厚度不小于1mm，该层防渗膜的渗透系数不大于1×10-12cm/s；上垫层材料为防渗土工布、厚碎渣石层。堆浸场选址应尽量选择地质条件良好、分布有相对较厚包气带的区域，在地表采取防渗的情况下，包气带上边界水分通量也极小，这种条件下污染物穿越包气带进入潜水的时间会长达数年甚至几十年，对区域地下水水质影响有限。可见，在采取有效防渗措施后，正常情况下，在堆浸过程中产生的矿石清洗与调碱水、吸附提金后的贫液，以及堆浸渣清洗水均可闭路循环使用，无外排废水，不会对区域水环境产生不利影响。

（2）非正常工况应急处理措施。在非正常工况或突发不利情形发生时，为确保能有效启动应急处理措施，工程在贫液池下游设置缓冲池、防洪池和应急水处理池等应急处理设施。

按堆浸场单个筑堆最大表面积约5000 m2计算，参考区域历史最大日降水量264 mm，则暴雨时堆浸场汇水量为1320 m3，工程设计缓冲池1个（容积1000 m3），防洪池1个（容积1000 m3），共计2000 m3的容积，可有效满足暴雨时所需容纳的雨水量。

假如遭遇历史罕见强降雨，如日降雨量超过400 mm，或者连续多日强降雨，导致缓冲池和防洪池不足以容纳强降雨产生的雨水时，应启动应急处理措施，将防洪池雨水开闸放入应急水处理池，投加漂白粉进行破氰处理，处理达标后外排。

具体应急处理方法是：如遇不利情况时，堆浸场停止喷淋生产。当贫液缓冲池的水位达一定界线时，应开闸先将雨水放入防洪池；如遇连续雨天或较大暴雨，防洪池容量也不能满足要求时，需对防洪池内的雨水进行处理，采用“活性炭吸附+碱性氯化法（漂白粉破氰）”工艺处理，达标后外排。将防洪池内的雨水开闸放入第一应急水处理池，根据防洪池中的水量及内含氰化物量，配好漂白粉溶液，投加至第一应急水处理池中，搅拌均匀并充分反应；当第一应急水处理池的水位达一定界线后，开闸将雨水放入第二应急水处理池，根据第一应急水处理池中的水量和内含氰化物量，配制好漂白粉溶液，并与活性炭一起投入第二应急水处理池中，搅拌均匀并充分反应，对处理后的水质进行化验，达标后排至第三应急水处理池，超出第三应急水处理池容积的雨水达标外排。在外排过程中，每30分钟进行取样监测，确认达标后准予外排。

碱性氯化法（漂白粉破氰）处理含氰废水是一种成熟可靠的处理工艺，其原理是在碱性条件下，废水中的氰化物被含氯氧化剂氧化生成氰酸盐，并最终氧化为二氧化碳和氮气[3]。处理流程：先加碱使废水处于碱性条件下，再向废水中投加漂白粉，用漂白粉氧化分解水中的CN-，经充分搅拌后氰化物被分解成CO2和N2，达到排放标准（[CN-]小于0.5mg/L）后再排放。

反应过程分两步进行：

第一步：部分氧化反应，氰根离子与次氯酸的作用下，被氧化生成氯化氰（CNCl）；在碱性条件下，氯化氰（CNCl）水解为氰酸盐。