铁盐净化法处理含氰尾矿的研究及应用

徐广平，徐广利

(1.赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司，内蒙古 赤峰 024039；
2.中铁三局集团线桥有限公司，河北 廊坊 065201）

2016年6月国家将“采用氰化物进行黄金选矿过程中产生的氰化尾渣和含氰废水处理污泥”纳入《国家危险废物名录》（代码092-003-33）管理，2016年12月25日通过的《中华人民共和国环境保护税法》规定自2018年1月1日起施行对危险废物征收1000元/吨的环境保护税。

近年来氰化尾矿处理是我们长期研究的课题，目前国内外比较成熟的含氰废水处理工艺主要包括物理法、生物法和化学法。细分脱氰方法主要有臭氧氧化法、固液分离洗涤法、过氧化氢氧化法、生物法、因科法、除氰沉淀法、淋洗-净化处理法、酸化回收法、硫氰酸盐转化回收法等[1]。就目前的处理工艺和条件，物理法、生物法不利于广泛的工业应用，而化学法则成为目前较为常用的方法。

化学法中铁盐脱氰是近年来氰化矿山提倡并使用的方法，因为其价格便宜、操作简单、处理效果较好等优点。它的主要除氰机理是在碱性条件下，它与水中的CN-络合成不溶性质的亚铁氰化物，然后在微酸的条件下进一步转化成为较稳定的普鲁士蓝型不溶性化合物而去除，其反应过程如下：

1.1 物料分析

首先对物料的组分进行分析。物料为压滤尾矿，取自生产现场，利用X-射线衍射进行分析，结果见图1、表1。

表1 矿石的X-射线衍射分析结果

图1 矿石的X-射线衍射分析结果（Q为石英，M为白云母，O为钾长石，C为绿泥石，G为透闪石，B为钠长石，D为透辉石）

由图中数据可知，矿石中主要矿物为石英、白云母、钾长石、绿泥石、透闪石、钠长石、透辉石。

1.2 氰化物的测定

其次对固液分离后的压滤尾矿、尾液进行氰化物的检测，具体见表2。

表2 氰化物的测定

由表2可见赤峰柴矿尾矿总氰含量在30mg/l～70mg/l、尾液总氰含量在1600mg/l～2200mg/l。

铁盐净化试验中主要对压滤脱氰后液体进行净化处理,使处理后的脱氰液总氰含量达到规定标准，利用达到标准的脱氰液反洗压滤尾矿，洗至尾矿达标。此试验主要探索净化工段各项运行条件，使净化效果达到最优的目的[2]。

2.1 pH值范围条件试验

固定药剂用量，调节pH值，硫酸亚铁：2.0kg/m³，温度：20℃，搅拌转速：950转/分，反应时间：35min，pH值：变化，硫酸：变化，石灰：变化，具体试验结果见表3、图2。

表3 pH值范围条件试验结果

图2 pH条件试验结果曲线图

由试验结果可知：pH值在1～14范围时，pH值过高或过低均会严重影响总氰降解效果，在pH值4.5～5.0范围时，模拟配置液降解率最佳，可达到88.9%。

2.2 硫酸亚铁药剂用量试验

调整药剂用量，温度：20℃，搅拌转速：950转/分，反应时间：35min，pH值：4.5～5.0，硫酸亚铁：变化，硫酸：变化，石灰：变化，具体试验结果见表4、图3。

表4 硫酸亚铁药剂用量试验结果

图3 硫酸亚铁用量试验曲线图

由试验结果可知：硫酸亚铁用量过高或过低亦严重影响总氰降解效果，在硫酸亚铁用量9.0kg/m³时，模拟配置液总氰降解效果较好，降解率可达到92.19%，用量增至10kg/m³时，对提升降解率并不明显[3]。

2.3 反应时间条件试验

硫酸亚铁：9.0kg/m³，温度：20℃，搅拌转速：950转/分，pH值：4.5～5.0，反应时间：变化，硫酸：变化，石灰：变化，具体试验结果见表5、图4。

表5 反应时间试验结果

图4 反应时间试验曲线图

由试验结果可知：反应时间与降解率成正比，反应时间越长，降解率越高，在反应140min时，模拟配置液总氰降解率可达到95.49%。但因反应时间较长，现场实际生产不允许，结合现场实际生产能力，故反应时间选择60min进行试验。

2.4 温度条件试验

硫酸亚铁：9.0kg/m³，反应时间：60min，搅拌转速：950转/分，pH值：4.5～5.0，温度：变化，硫酸：变化，石灰：变化，具体试验结果见表6、图5。

表6 温度试验结果

图5 温度条件试验曲线图

由试验结果可知：在温度为20℃时，模拟配置液总氰处理效果最好，其降解率为92.63%，温度越高，降解率越低。

2.5 搅拌转速条件试验

硫酸亚铁：9.0kg/m³，反应时间：60min，温度：20℃，pH值：4.5～5.0，搅拌转速：变化，硫酸：变化，石灰：变化，具体试验结果见表7、图6。

表7 搅拌转速试验结果

图6 转速条件试验曲线图

由试验结果可知：在转速380转/分以下时，转速越低，模拟配置液总氰含量越高，降解效果越差。转速380转/分～950转/分时较好，其降解率基本在93.20%左右，此区间转速的快慢对总氰降解效果影响较小[4]。

2.6 推荐试验条件

根据系列条件试验，推荐以下最佳工业试验参数：

（1）pH值控制范围：4.5～5.0左右。

（2）硫酸亚铁药剂用量：9.0kg/m³。

（3）反应时间：60min。

（4）温度：20℃。

（5）搅拌转速：（根据现场实际情况调整）。

（6）硫酸：（根据现场pH值情况调整）。

（7）石灰：（根据现场pH值情况调整）。

根据现场工艺流程，采取铁盐净化、处理水脱氰的方法去除氰化尾矿中的氰化物,具体工艺流程见图7。

图7 净化脱氰流程图

通过采用CJWZ-18/110/30高效洗涤过滤机压滤洗涤，洗涤水量分别按每次压滤后滤饼湿重（按13.47t计算、水分14%，通过实验实测）的0.5倍（即6.74m³洗涤液）、0.7倍（即9.43m³洗涤液）、1.0倍（即13.47m³洗涤液）1.3倍（即17.55m³洗涤液）、1.5倍（即20.20m³洗涤液）、1.8倍（即24.25m³洗涤液）2.0倍（即26.94m³洗涤液）进行含氰尾矿洗涤脱氰，最终得出了试验结论（洗涤脱氰试验具体数据见表8）。

表8 洗涤脱氰数据

通过CJWZ-18/110/30压滤机风干过滤，0.5倍净化后液反洗尾矿脱氰后，尾矿总氰含量降低值5mg/L以下，净化液洗涤倍数越高，总氰去除效果越好，同时其中硫氰、游离氰等均降低至较低水平，达到国家固体废弃物排放处置标准。

（1）采用铁盐净化法处理含氰尾矿后，尾矿总氰降至5mg/L以下，达到国家环境保护标准《HJ 943-2018黄金行业氰渣污染控制技术规范》所规定的污染控制限值要求。

（2）工业硫酸亚铁去除含氰废液时，pH值不易控制，控制范围调整至4.5～6.5之间形成稳定的普鲁士蓝沉淀，可得到较好的除氰效果。

（3）铁盐净化法能有效去除含氰液体，具有工艺简单、操作容易、反应时间短、试剂来源广泛、价格低廉等优点。