排山楼金矿氰化尾渣低温焙烧除氰试验研究

陈立志 张永欣

摘要：排山楼金矿产生的氰化尾渣堆存于尾矿库，为实现其作为骨料应用于井下充填，进行了低温焙烧除氰试验，并对焙烧温度、焙烧时间、焙烧厚度及密实度等进行了优化。结果表明：低温焙烧可有效去除氰化尾渣中总氰化合物，处理后尾渣中总氰化合物质量浓度降至≤0.05 mg/L，满足地下水标准要求，符合井下充填作业条件，为黄金矿山氰化尾渣综合利用提供了新思路。

关键词：氰化尾渣;低温焙烧;综合利用;井下充填;焙烧温度

中图分类号：TD926.4文献标志码：A

文章编号：1001-1277（2022）06-0083-03doi：10.11792/hj20220618

引 言

《国家危险废物名录（2021年版）》[1]中指出，氰化尾渣在满足HJ 943—2018 《黄金行业氰渣污染控制技术规范》要求进入尾矿库处置或进入水泥窑协同处置的情况下，其处置过程不按危险废物管理，即实行豁免管理的氰化尾渣，可以按照一般固体废物进行处置。

辽宁排山楼黄金矿业有限责任公司（下称“排山楼金矿”）选矿厂于1996年10月建成投产，经过一系列技术改造，现生产能力达到3 000 t/d，采用全泥氰化炭浆提金工艺[2-3]，尾矿经焦亚硫酸钠-空气法处理后[4]，用隔膜泵输送至压滤车间，经压滤后，滤饼（毒性浸出液中总氰化合物质量浓度低于5 mg/L）由胶带输送机输送到尾矿库干堆，年产量约89万t，滤液全部返回磨矿系统循环利用。井下充填工作因缺少废石骨料原处于停滞状态，后经研究确定采用发电厂灰渣作为骨料，普通硅酸盐水泥作为胶凝材料的充填新工艺。但是，从矿山长期发展战略考虑，现有尾矿库库容有限，如能将处理达标后的尾矿作为井下充填材料，则可同时解决尾矿综合利用和充填材料缺乏难题。

查阅大量资料可知，国内外关于氰化尾渣处理的研究集中在化学法和焚烧法，而焚烧法均为水泥窑协同处置。水泥窑协同处置对材料成分和性质的要求严格，导致该方法处理氰化尾渣的量极为有限。此外，水泥窑协同处置的温度为1 200 ℃以上，需要消耗大量能量，综合考虑氰化尾渣的运输和预处理等成本，经济性较差。如能在较低温度条件下通过焙烧[5]方式除去氰化尾渣中氰化物后将其作为井下充填材料利用，则会产生巨大的经济、环境和社会效益。

1 低温焙烧理论分析

通过对氰化浸出过程进行分析可知，氰化尾渣中除残留部分氰化物单体（NaCN等）外，残留更多的是重金属氰化络合物。有研究表明，当氰化尾渣中无其他药剂作用，焙烧温度为500 ℃～800 ℃时，可以将氰化物分解。

不同金属氰化物热分解温度也不尽相同。例如：氰化钠在750 ℃时才分解，氰化钾分解温度为634 ℃，铁氰化钾高于400 ℃会分解，氰化亚铜加热至400 ℃以上会聚合形成不溶性白色固体。通过对研究结果进行分析可知，氰化尾渣加热到300 ℃～600 ℃，在部分金属氧化物的催化下，99 %左右的氰化物会被去除。

铜氰络合物和锌氰络合物在温度为250 ℃～500 ℃时，可能发生的反应如下：

CuCN+O 2CuO+CO 2+N 2，

[Cu（CN） 2]-+O 2CO2- 3+CuO+CO 2+N 2，

[Cu（CN） 3]2-+O 2CO2- 3+CuO+CO 2 +N 2，

[Cu（CN） 4]3-+O 2CO2- 3+CuO+CO 2+N 2，

Na 2[Cu（CN） 3]·2H 2O+O 2

Na 2CO 3+CuO+CO 2+N 2，

Zn（CN） 2+O 2ZnO+CO 2 +N 2，

MZn（CN） 4+O 2

MCO 3+ZnO+CO 2+N 2（M为贱金属）。

上述反应在温度为500 ℃时，氰化亚铜的去除率为99 %左右;当温度为250 ℃，保温时间为180 min时，氰化亚铜的去除率为99 %左右;当温度为360 ℃，保温时间为30 min时，铜氰络合物的去除率为99 %左右。当温度为400 ℃时，氰化锌的去除率为99 %左右;当温度为350 ℃，保温时间为90 min时，氰化锌的去除率为99 %左右;当温度为470 ℃时，锌氰络合物的去除率为99 %左右。

本研究利用氰化尾渣中存在多种金属氧化物，其对焙烧具有一定催化作用的基础上进行。基于前期探索试验可知，氰化尾渣中氰化物可在300 ℃左右获得较好的去除效果。氰化尾渣中氰化物的去除以易释放氰化物的释放或挥发为主，会有部分金属氰化络合物发生分解。同时，前期探索试验过程中明显存在臭鸡蛋气味，说明焙烧过程产生了硫化氢。

2 试验部分

2.1 原料与仪器

试验原料：氰化尾渣取自排山楼金矿五道沟尾矿库，其总氰化合物及含水率分析结果见表1。

试验仪器：SX2-12-12A箱式电阻炉，CBR-2承载比试验仪，25 cm瓷碗。

2.2 焙烧温度

试验取若干份样品1，每份均为300 g，松散放置于瓷碗中，厚度为25～30 mm，控制焙烧温度分别为150 ℃、200 ℃、250 ℃、300 ℃和350 ℃，焙烧时间为10 min、20 min、30 min、40 min，共20组對比试验，考察焙烧温度对除氰效果的影响，结果见表2。

因焙烧后尾渣最终应用于井下充填，故采用GB/T 14848—2017 《地下水质量标准》Ⅲ类标准定义合格样品，即总氰化合物质量浓度≤0.05 mg/L。由表2可知：①焙烧温度为200 ℃～300 ℃，焙烧时间30 min以上时，处理后尾渣为合格样品;②焙烧温度为350 ℃，焙烧时间20 min以上时，处理后尾渣为合格样品;③焙烧温度为150 ℃时，即使焙烧时间达40 min，也没有实现处理后尾渣中总氰化合物达标。

2.3 焙烧厚度

试验取若干份样品2，每份均为500 g，松散放置于瓷碗中，厚度为50 mm，焙烧温度350 ℃，焙烧时间分别为10 min、20 min、30 min、40 min，考察焙烧厚度对除氰效果的影响，结果见表3。

由表2、表3对比可知：相同焙烧温度下，由于焙烧样品含水率及焙烧厚度发生改变，相同焙烧时间处理后的尾渣中总氰化合物质量浓度和含水率均有所增加，即达到合格样品的焙烧时间相应延长。

2.4 密实度

密实度也是影响焙烧效果的主要因素之一，同一氰化尾渣松散状态下的体积远大于压实状态。为提高焙烧窑利用效率，进行了密实度试验。试验取若干份同等质量样品2，利用承载比试验仪及1根直径50 mm铁管以2.25 kN压力制作氰化尾渣坯模。将坯模放于瓷碗中，在350 ℃、400 ℃及450 ℃焙烧温度条件下，分别焙烧10 min、20 min、30 min、40 min，共12组对比试验，考察样品密实度及焙烧温度对除氰效果的影响，结果见表4。

由表3、表4对比可知：相同焙烧温度下，由于样品密实度发生了改变，达到合格样品的焙烧时间也相应延长。但是，综合考虑焙烧窑利用效率及能耗等，确定采用压实焙烧，焙烧温度为350 ℃，焙烧时间为30 min。

综合可得，排山楼金矿氰化尾渣以2.25 kN压力制成厚50 mm坯模，在350 ℃条件下焙烧30 min，处理后尾渣中总氰化合物能够满足井下充填要求。

3 结 论

1）排山楼金矿氰化尾渣可通过低温焙烧手段达到良好的除氰效果，为氰化尾渣用于井下充填作业提供了技术支撑。

2）氰化尾渣的除氰效果与焙烧温度、焙烧时间、焙烧厚度及密实度有关。

3）焙烧后尾渣含水率越趋近于零，总氰化合物质量浓度越低，因此在工业应用中可通过检测含水率来快速判断总氰化合物含量。

4）低温焙烧可利用隧道窑或回转窑实现，具体可根据实际情况进行选择。

[参 考 文 献]

[1] 生态环境部，国家发展和改革委员会，公安部，等.国家危险废物名录（2021版）：部令 第15号[EB/OL].（2020-11-27）[2021-12-02].https：∥www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk02/202011/t20201127_810202.html.

[2] 梁国海，洪小鹏.尾矿压滤干排工艺在排山楼金矿的成功应用与改造实践[J].黄金，2003，24（12）：47-49.

[3] 梁国海，刘强，王丽娜，等.排山楼黄金矿业公司碎矿除尘系统改造实践[J].黄金，2015，36（2）：81-83.

[4] 林秀培.氰化提金废水的处理方法[J].现代矿业，2018，34（1）：237-239.

[5] 包头稀土精矿低温焙烧无污染冶炼工艺——专访中国恩菲工程技术有限公司[J].中国有色冶金，2011，40（4）：92-93.

Experimental study on cyanide removal from cyanide tailings

by low temperature roasting in Paishanlou Gold Mine

Chen Lizhi，Zhang Yongxin

（Liaoning Paishanlou Gold Mining Industry Co.，Ltd.）

Abstract：The cyanide tailings from Paishanlou Gold Mine are stockpiled in the tailings pond.In order to use them as aggregates for underground backfills，experiments on cyanide removal by low temperature roasting were carried out.Besides，roasting temperature，roasting time，roasting thickness and compactness are optimized.The results show that the low temperature roasting method can effectively remove the total cyanide from cyanide tailings.After the treatment，the total cyanide mass concentration can be reduced to less than 0.05 mg/L，meeting the requirement of groundwater standard and living up to the underground backfilling operation conditions.The study provides a new idea for the comprehensive utilization of cyanide tailings in gold mining enterprises.

Keywords：cyanide tailings;low temperature roasting;comprehensive utilization;underground backfilling;roasting temperature

收稿日期：2021-12-10; 修回日期：2022-04-10

作者簡介：陈立志（1989—），男，辽宁阜新人，工程师，从事冶金技术工艺研究与管理工作;辽宁省阜新市阜蒙县新民镇上排山楼村，辽宁排山楼黄金矿业有限责任公司，123126;E-mail：721731351@qq.com

通信作者，E-mail：372920561@qq.com