陳小輝， 宋 超， 張?zhí)郏?宋洪旺

(1.內(nèi)蒙古金陶股份有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000; 2.長(zhǎng)春黃金研究院有限公司， 吉林 長(zhǎng)春 130000；3.希爾威金屬礦業(yè)有限公司，北京 100020)

1 前言

我國(guó)金礦資源豐富，但富礦少，貧礦多，單一礦少，伴生礦多。隨著金礦開(kāi)采規(guī)模的增大，金尾礦數(shù)量急劇加大，受早期生產(chǎn)技術(shù)水平和粗放型生產(chǎn)方式的影響，大量的金尾礦品位均在0.5 g/t以上[1-4]。大量高價(jià)值金尾礦沒(méi)有得到有效處理利用，造成資源浪費(fèi)。因此，實(shí)現(xiàn)該類金尾礦中金的綜合有效回收，對(duì)資源合理化利用具有現(xiàn)實(shí)意義[5]。

某金礦選廠在建廠初期曾采用混汞法提取金,金回收率較低；后相繼改為全泥氰化、浮選工藝流程，受當(dāng)時(shí)技術(shù)裝備水平限制，金在尾礦中流失較嚴(yán)重。該類尾礦資源約330萬(wàn)t，平均金品位約為0.7 g/t，回收價(jià)值較高，因此針對(duì)該尾礦資源開(kāi)展了礦石可選性研究。

2 礦石工藝礦物學(xué)研究

該尾礦中，金屬礦物以黃鐵礦為主，銅礦物以黃銅礦為主，有很少的黝銅礦、斑銅礦、輝銅礦；鉛礦物主要為方鉛礦；鋅礦物為閃鋅礦。磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦；貴金屬礦物為自然金、輝銀礦、自然銀；非金屬礦主要為石英、長(zhǎng)石、綠泥石、絹云母，碳酸鹽及黏土礦物。礦物化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，礦物相對(duì)含量測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 多元素分析結(jié)果

表2 礦物相對(duì)含量測(cè)量結(jié)果

3 氰化尾礦漿實(shí)驗(yàn)室預(yù)處理試驗(yàn)

3.1 清水與回水調(diào)漿對(duì)比

為比較清水與企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)取回的回水對(duì)氰化尾礦調(diào)漿處理的影響，分別采用等量的清水與回水對(duì)相同兩份氰化尾礦進(jìn)行調(diào)漿，檢測(cè)礦漿液相及毒性浸出液中氰化物含量，并對(duì)兩種調(diào)漿方式分別進(jìn)行了因科法與雙氧水氧化法處理試驗(yàn)的比較，結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3可知，氰化尾礦分別通過(guò)清水和回水進(jìn)行調(diào)漿后，礦漿上清液和毒性浸出液中的氰化物濃度相差不大，特別是采用兩種處理方法在相同的處理?xiàng)l件處理后，回水調(diào)漿的氰化尾礦漿脫氰處理效果比清水調(diào)漿的要稍好，因此，在后續(xù)的氰化尾礦處理試驗(yàn)中，除浮選指標(biāo)驗(yàn)證性試驗(yàn)，其他試驗(yàn)都采用清水進(jìn)行調(diào)漿處理。

表3 氰化尾礦清水與回水調(diào)漿試驗(yàn)結(jié)果

3.2 方法優(yōu)選處理試驗(yàn)

根據(jù)氰化尾礦性質(zhì)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地與閑置設(shè)備的實(shí)際情況，在不增加較多處理設(shè)施的條件下，選擇堿氯法、因科法、雙氧水氧化法與高效脫氰藥劑法對(duì)氰化尾礦按30%礦漿濃度進(jìn)行調(diào)漿脫氰處理，其中堿氯法采用現(xiàn)場(chǎng)處理參數(shù)并考察增加加藥量(8 g/L)的處理效果，因科法與雙氧水氧化法在前期試驗(yàn)確定pH值及反應(yīng)時(shí)間的基礎(chǔ)上，對(duì)加藥量進(jìn)行了考察，高效脫氰藥劑法采用研究院自主研制的CG101系列藥劑，在前期試驗(yàn)確定pH值及反應(yīng)時(shí)間的基礎(chǔ)上，對(duì)加藥量進(jìn)行了考察。試驗(yàn)處理?xiàng)l件見(jiàn)表4 ，處理結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 不同處理方法試驗(yàn)條件

表5 不同處理方法處理試驗(yàn)結(jié)果

從表5可見(jiàn)，四種處理方法中，高效脫氰藥劑法處理效果最好，可以將礦漿上清液和毒性浸出液中的氰化物處理至0.5 mg/L以下。堿氯法在5 g/L與8 g/L的漂白粉加量下，沒(méi)有將礦漿毒性浸出液中的氰化物處理至0.5 mg/L以下，并且處理過(guò)程需要二次調(diào)節(jié)pH值，對(duì)礦漿的pH值控制要求比較嚴(yán)格，此外根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)處理運(yùn)行情況，處理后存在氰化物返溶現(xiàn)象。因科法和雙氧水氧化法對(duì)氰化尾礦漿處理具有一定的效果，但不是很顯著，且加藥量相對(duì)較大，需要與其他方法結(jié)合，此外，焦亞硫酸鈉有刺激性氣味，對(duì)加藥間空氣環(huán)境影響較大，雙氧水屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，液體藥劑的運(yùn)輸、儲(chǔ)存要求也比較嚴(yán)格。CG101為合成藥劑，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，適用于對(duì)高、中、低濃度含氰廢水或氰化尾礦的處理，因此，從脫氰處理效果、藥劑成本、操作條件、藥劑運(yùn)輸及貯存等方面綜合考慮，在后續(xù)的試驗(yàn)中，以高效脫氰藥劑法作為推薦方法，重點(diǎn)優(yōu)化高效脫氰藥劑的使用工藝參數(shù)，使其處理工藝更加經(jīng)濟(jì)、合理與穩(wěn)定。

3.3 加藥量試驗(yàn)

由于CG101藥劑為復(fù)合型藥劑，為考察最佳藥劑量，對(duì)CG101- A與CG101- B藥劑量進(jìn)行了試驗(yàn)，反應(yīng)時(shí)間為0.5 h，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 不同加藥量處理試驗(yàn)結(jié)果

從表6 可見(jiàn)，氰化尾礦調(diào)漿液相中氰化物濃度為 5.89 mg/L時(shí)，CG101- A與CG101- B加藥量分別為0.5 g/L和0.6 g/L，即可將氰化尾礦漿液相和毒性浸出液中的氰化物處理至0.125 mg/L和0.06 mg/L，增加加藥量效果提升不明顯。

3.4 處理時(shí)間試驗(yàn)

為考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響，進(jìn)行了不同處理方式反應(yīng)時(shí)間的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

從表7可見(jiàn)，不同處理方式反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果影響不同，在加藥處理曝氣處理，對(duì)氰化物具有一定的脫除效果，可以降低后續(xù)處理的加藥量，加藥處理后再進(jìn)行模擬浮選曝氣處理，氰化物脫除效果不明顯，此外，在氰化尾礦漿液相濃度5 mg/L左右時(shí)，加藥反應(yīng)0.5 h，可達(dá)到處理的目標(biāo)要求。

表7 不同反應(yīng)時(shí)間處理試驗(yàn)結(jié)果

3.5 穩(wěn)定性驗(yàn)證試驗(yàn)

由于企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)處理?xiàng)l件與實(shí)驗(yàn)室處理?xiàng)l件存在一定差距，為盡可能貼近現(xiàn)場(chǎng)處理?xiàng)l件，進(jìn)行了降低礦漿攪拌強(qiáng)度、大樣礦漿處理等試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 8。

從表8可見(jiàn)，進(jìn)行大樣礦漿處理試驗(yàn)，處理效果雖然有所波動(dòng)，但都能將尾礦漿液相及毒性浸出液中的氰化物處理至目標(biāo)要求，降低礦漿攪拌強(qiáng)度，在礦漿充分?jǐn)嚢杈鶆蚯疤嵯拢杌锏拿摮Ч绊懖淮蟆?/p>

表8 穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

4 浮選指標(biāo)驗(yàn)證試驗(yàn)

為檢驗(yàn)氰化尾礦預(yù)處理方法是否對(duì)浮選指標(biāo)造成不利影響，并研究經(jīng)過(guò)浮選流程后，尾礦漿液相、固相及毒性浸出液中各種污染物的變化，按浮選流程圖1和圖2進(jìn)行了氰化尾礦預(yù)處理前后的浮選指標(biāo)對(duì)比，并對(duì)浮選尾礦漿液相、固相及毒性浸出液中各種污染物進(jìn)行了檢測(cè)分析，預(yù)處理?xiàng)l件見(jiàn)表9，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10至14。

圖1 浮選開(kāi)路試驗(yàn)流程

圖2 浮選閉路試驗(yàn)流程

表9 浮選前預(yù)處理?xiàng)l件

表10 預(yù)處理開(kāi)路浮選試驗(yàn)礦漿液相檢測(cè)結(jié)果

表11 預(yù)處理前開(kāi)路浮選綜合條件試驗(yàn)結(jié)果

表12 預(yù)處理前開(kāi)路浮選綜合條件試驗(yàn)結(jié)果

表13 預(yù)處理前閉路浮選綜合條件試驗(yàn)結(jié)果

依照企業(yè)提供的浮選工藝流程、藥劑制度與操作參數(shù)對(duì)預(yù)處理前后的氰化尾礦進(jìn)行了同等條件的開(kāi)路與閉路浮選試驗(yàn)，從表11至表 14中兩者浮選指標(biāo)對(duì)比來(lái)看，預(yù)處理后浮選精礦金的品位與回收率都明顯高于預(yù)處理前的。在閉路試驗(yàn)中預(yù)處理前，浮選精礦金品位2.59 g/t，金回收率35.19%；預(yù)處理后，浮選精礦金品位5.78 g/t，金回收率62.99%。可見(jiàn)，浮選預(yù)處理對(duì)浮選指標(biāo)不僅沒(méi)有產(chǎn)生不利的影響，而且具有一定的正向影響效應(yīng)。

表14 預(yù)處理后閉路浮選綜合條件試驗(yàn)結(jié)果

由表15至表20可知，處理后尾礦漿及處理后浮選尾礦漿液相中與毒性浸出液中氰化物的含量均達(dá)到0.5 mg/L以下，主要重金屬(銅、鉛、鋅、鎘、砷)浸出指標(biāo)也可滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)表1及表4一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到目的要求。

表15 預(yù)處理閉路浮選試驗(yàn)礦漿液相檢測(cè)結(jié)果

5 浮選尾礦預(yù)鑒別

根據(jù)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)- 通則》(GB 5085.7—2019)中第6.2條“具有毒性危險(xiǎn)特性的危險(xiǎn)廢物利用過(guò)程產(chǎn)生的固體廢物，經(jīng)鑒別不再具有危險(xiǎn)特性的，不屬于危險(xiǎn)廢物”。為檢驗(yàn)氰化尾礦經(jīng)預(yù)處理與浮選后的尾礦性質(zhì)，對(duì)浮選尾礦進(jìn)行毒性浸出試驗(yàn)、一般固廢鑒別浸出試驗(yàn)與毒性物質(zhì)含量的檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表21、表22和表23。

由表21和表23可知，浮選后尾礦漿經(jīng)浸出毒性檢測(cè)不具有危險(xiǎn)特性，經(jīng)水平振蕩浸出后浸出液與《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)表1及表4一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)比較，符合第Ⅰ類一般工業(yè)固廢廢物要求。依據(jù)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)毒性物質(zhì)含量鑒別》(GB 5085.6—2007)，對(duì)表20中的毒性物質(zhì)含量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表24，各類型毒性物質(zhì)含量及總含量都低于危險(xiǎn)廢物的標(biāo)準(zhǔn)值。

表16 預(yù)處理開(kāi)路浮選試驗(yàn)礦漿毒浸結(jié)果

表17 預(yù)處理開(kāi)路浮選試驗(yàn)礦漿水浸結(jié)果

表18 預(yù)處理閉路浮選試驗(yàn)礦漿毒浸結(jié)果

表19 預(yù)處理閉路浮選試驗(yàn)礦漿水浸結(jié)果

表20 預(yù)處理閉路浮選試驗(yàn)毒性物質(zhì)含量檢測(cè)結(jié)果

表21 浮選尾礦漿毒性浸出試驗(yàn)結(jié)果

表22 浮選尾礦漿一般固廢鑒別浸出試驗(yàn)結(jié)果

表23 浮選尾礦毒性物質(zhì)含量

表24 浮選尾礦毒性物質(zhì)含量鑒別計(jì)算結(jié)果

6 工藝流程

依據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果及相似工程案例，推薦以下工藝流程。具體處理工藝見(jiàn)表25。

表25 處理工藝參數(shù)

圖3 推薦工藝流程圖

根據(jù)對(duì)采樣數(shù)據(jù)分析，深度6 m以上的氰化尾礦調(diào)漿液相中氰化物濃度基本都在10 mg/L以下，并且越靠近尾礦庫(kù)表層，尾礦中的氰化物的含量越低。在實(shí)際回采過(guò)程中，尾礦采用平推式水力回采，因此，礦漿液相氰化物濃度≤10 mg/L的推薦處理工藝將是未來(lái)2～3年內(nèi)的主要處理工藝，隨著回采深度的增加，尾礦中氰化物濃度會(huì)有所增加，但也會(huì)受到自然降解的影響，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，需依據(jù)表26調(diào)整CG101的加藥量。

表26 加藥量對(duì)照表

7 藥劑成本

本方案預(yù)處理系統(tǒng)所用藥劑有濃硫酸和CG101高效脫氰藥劑兩種，藥劑成本見(jiàn)表27。

從表27可知，氰化尾礦漿液相氰化物濃度≤10 mg/L，濃硫酸和CG101加藥量分別為0.74 kg/m3和1.1 kg/m3，藥劑成本為15.41元/t。

表27 藥劑成本

8 結(jié)論

(1)該尾礦中，金屬礦物以黃鐵礦為主，銅礦物以黃銅礦為主，有很少的黝銅礦、斑銅礦、輝銅礦；鉛礦物主要為方鉛礦；鋅礦物為閃鋅礦。磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦；貴金屬礦物為自然金、輝銀礦、自然銀；非金屬礦主要為石英、長(zhǎng)石、綠泥石、絹云母，碳酸鹽及粘土礦物。

(2)方法優(yōu)選試驗(yàn)中，CG101藥劑表現(xiàn)出較好的處理效果，可將氰化尾礦處理至處理目標(biāo)要求。氰化尾礦調(diào)漿液相中氰化物濃度≤10 mg/L時(shí)，CG101- A與CG101- B加藥量分別為0.5 g/L和0.6 g/L即可將氰化尾礦漿液相和毒性浸出液中的氰化物處理至0.5 mg/L以下。浮選工藝流程可獲得金品位5.78 g/t金精礦，回收率62.99%。

(3)氰化尾礦經(jīng)預(yù)處理后浮選精礦金的品位與回收率都明顯高于預(yù)處理前的，未對(duì)浮選指標(biāo)產(chǎn)生不利影響，浮選后尾礦漿經(jīng)浸出毒性檢測(cè)不具有危險(xiǎn)特性，經(jīng)水平振蕩浸出后浸出液與《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)表1及表4一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)比較，符合第Ⅰ類一般工業(yè)固廢廢物要求，各類型毒性物質(zhì)含量及總含量都低于危險(xiǎn)廢物的標(biāo)準(zhǔn)值。