五龙金矿含氰尾矿充填前解毒的实验研究_付忠田

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134 134 134 478 478 478 478 478
次氯酸钙加入 搅拌时间
量 kg/ t ( 矿浆) ( min)
7. 0
15
7. 6
15
8. 2
15
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Biblioteka Baidu
5
搅拌后静止 时间( min)
25 25 25 5 5 5 5 5
残留 CN浓度( mg/ L)
主要的方法。随着黄金工业的快速发展, 矿山含氰 废矿浆的排放量也在快速增加。辽宁五龙金矿目前
采用氰化浆浸选别工艺, 随着矿山开采时间的延续,
矿石贫化严重, 金品位日益降低, 同时, 尾矿库库容 不断减小。为解决上述问题, 拟对浸出尾矿进行矿 井充填。但由于尾矿浸出液含有大量的氰化物, 直 接充填势必对周围环境特别是水环境造成污染, 从 而给人类健康、动植物以及整个生态系统造成严重 危害。有资料表明[ 1] , 人口服氰化钠的致死剂量为
3 试验及其结论的讨论与分析
为确定解毒药剂的最佳用量, 首先对含氰废水
* 收稿日期: 2008- 01- 26 作者简介: 付忠田( 1974 # ) , 男, 博士研究生, 主要研究方向为环境影响评价和固体废弃物污染防治的理论与实践等。
第3期
付忠田等: 五龙金 矿含氰尾矿充填前解毒的实验研究
85
比略差, 据分析是因为漂白粉中除含有次氯酸钙外 还有大量氯化钙等其他成分, 而起作用的只有前者。 考虑到漂白粉价格略高于次氯酸钙, 因而选用次氯 酸钙做为氧化剂用于后续实验研究。对表 2 中数据 进行拟合, 见图 2。
图 2 次氯酸钙处理含氰废水曲线图
由图 2 可见, 废水中剩余氰化物浓度与次氯酸 钙用量呈对数曲线关系, 随着次氯酸钙加入量的增
第 24 卷第 3 期 2008 年 6 月
有色矿冶 NON- FERROUS MINING AND METALLURGY
Vol. 24. ∀ 3 June 2008
文章编号: 1007- 967X ( 2008) 03- 0084- 03
五龙金矿含氰尾矿充填前解毒的实验研究*
付忠田, 王东军
( 东北大学, 辽宁 沈阳 110004)
达到%国家危险废物鉴别标准& ( GB5085. 3- 1996) 的要求( 氰化 物以 CN- 计浸出液 最高允许 浓度在
1 0 m g/ L 以下) 。对表 3 中数据进行拟合, 见图 3。
图 3 次氯酸钙处理含氰废矿浆曲线图
86
有色矿冶
第 24 卷
由图 3 可见矿浆中剩余氰化物浓度与次氯酸钙 用量呈对数曲线关系, 随着次氯酸钙加入量的增加, 矿浆中剩余氰化物的浓度呈对数下降。
F U Zhong tian, WANG Dong jun ( N or theaster n Uni ver sit y , S heny ang 110004, China ) Abstract: Alkaline- Chlorinat ion P rocess w as applied on t reat ing m ine slurry contained cy anide bef ore it 's backf ill in o rder t o prot ect w at er env ir onm ent . T he exper im ent result s sho wed that the drainag e af t er t reat m ent can be satisfied w it h t he natio n discharge st andard. T he eff ect using hy po chlorous calcium is bet t er than chlo ride of lim e, m oreover t he cost can be reduced. Disposing t he wastew at er and mine slurr y w hich cont ained the sam e co nsist ence of cyanide, t he hypochlor ous calcium dosag e of t he lat ter is less t han for m er. Bot h of t heir remain cy anide and dosage of hy pochlorous calcium t ally w it h lo garit hm f unct ion . Key words: mine slurry co nt ained cy anide; Alkaline- Chlorinat ion P rocess; hypo chloro us calcium
碱性氯化法是目前破坏废水中氰化物的成熟工
CN Cl+ 2OH - CN O- + Cl- + H 2 O
( 2)
CNO- + 3ClO- + H2O 3Cl- + N2 + 2CO2+ 2OH-
( 3) 式( 1) 生成剧毒氯化氰的反应会在瞬时完成, 而 CN O - 的毒性仅为 CN - 的千分之一, 因此必须尽量 控制 pH !10[ 1] , 以保证第二步反应在较短时间内 完成。通过第三步反应就可以将有毒物质彻底转化
残留 CN- 浓度 ( mg/ L)
98. 03 32. 29 12. 90 5. 69 1. 468 ∃ 10- 2 30. 62 20. 64 13. 78 5. 24 ∃ 10- 2 5. 52 ∃ 10- 2 18. 0 16. 1 9. 32 1. 856 未检出
从用量上可见漂白粉的处理效果与次氯酸钙相
进行解毒实验, 在此基础上再对含氰废矿浆进行解 毒研究。初步检测, 五龙金矿含氰尾矿的 CN - 浓度 在 150~ 300 m g/ L 之间[ 4] , 因此先对与之相近浓度 范围的含氰尾矿废水进行解毒研究, 在取得初步实 验数据后继续完成含氰矿浆的解毒研究。 3. 1 含氰废水的解毒研究
分别采用漂白粉和次氯酸钙作为氧化剂对含氰 尾矿废水进行解毒实验, 其实验结果分别见表 1 和 表 2。
0. 26 0. 13 0. 06 60. 00 47. 4 41. 2 6. 5 0. 5
由表 3 可见, 当尾矿含氰浓度为 134 m g/ L 时, 次氯酸钙的用量为 7 kg/ t ( 矿浆) 左右; 当尾矿含氰
浓度为 478 m g/ L 时, 次氯酸钙的用量为 8. 6 kg / t ( 矿浆) 左右。处理后尾矿中氰离子浸出浓度均可以
摘 要: 氰化法提金含氰尾矿 直接返回矿井 进行填充 , 会 对地下 水环境 造成影 响。作者通 过对五
龙金矿尾矿含氰废水 和尾矿矿浆应用碱 氯法解 毒处理 的研究 表明: 经处理 后废水 和尾矿
矿浆中氰化物浓度都 可以达到国家相应的污染物排放标准。用次氯酸 钙处理的 效果优于
漂白粉, 且成本相对较低。相同浓度的废水和矿浆, 后者的次氯酸 钙用量要低 于前者。经
3. 652 5. 002 5. 503 6. 022 6. 797 5. 080 5. 286 5. 492 6. 000 6. 376 5. 333 5. 420 5. 612 5. 802
6. 0
反应时间 ( min) 33 36 35 35 37 35 35 30 80 20 25 25 35 35 35
残留 CN- 浓度 ( mg/ L)
0. 47 4. 13 未检出 90. 56 70. 24 未检出 未检出 未检出
表 2 次氯酸钙作为氧化剂的处理结果
浓度 ( mg/ L)
232 232 232 232 232 224 224 224 224 224 213 213 213 213 213
次氯酸钙加入量 kg/ t( 水)
参考文献: [ 1] 钱元键, 梁 勇. 含氰废水处理技术评述[ J] . 矿业工程. 2004, 2
( 4) : 49~ 51. [ 2] 台明青, 唐红雨, 李 祎, 等. 金矿废水和尾矿中氰化物的处 理
研究进展[ J] . 中国资源综合利用. 2007, 125( 2) : 22~ 25. [ 3] 李亚峰, 顾 涛. 金矿含氰废水处 理技术[ J] . 当代化工. 2003,
32( 1) : 1~ 4. [ 4] 国家环境保护 局科技 标准司. 水 环境 分析方 法工 作手 册( 上
册) [ M ] . 1998. 122~ 140.
Study on Detoxification of Wu Long Gold Plant Mine Slurry Contained Cyanide Before Backfill
( 3) 次氯酸钙作为氧化剂处理含氰尾矿, 处理 后可以达到 安全 充填的 要求, 当尾 矿含 氰浓 度为 134 m g/ L 时, 次氯酸钙的用量为 7 kg / t ( 矿浆) 左 右; 当尾矿含氰浓度为 478 mg / L 时, 次氯酸钙的用 量为 8. 6 kg/ t ( 矿浆) 左右。矿浆中剩余氰化物浓度 与次氯酸钙用量也呈对数曲线关系。
加, 废水中剩余氰化物的浓度呈对数下降。 回归方程为: y- 360. 14- 203. 74lnx
式中 y # # # 废水中剩余氰化物的浓度, mg/ L; x # # # 次氯酸钙的加入量, kg/ t 。 相关系数的平方 R2 = 0. 972 , 拟合度较好。当
废水中氰化物浓度在 200~ 250 m g/ L 之间, 加入次 氯酸钙量在 6~ 7 kg / t 左右时, 经处理后废水中的
氰离子浓度满 足%污 水综合排 放标准&( GB89781996) 一级标准, 可以直接排放。
3. 2 含氰废矿浆的试验 在含氰废水处理实验的基础上, 选择次氯酸钙
作为氧化剂, 对用现场实际尾矿配制的含氰矿浆进 行解毒实验, 结果如表 3 所示。
表 3 次氯酸钙作为氧化剂处理模拟矿浆结果
矿浆含 CN浓度( mg/ L)
图 1 五龙金矿尾矿除氰工艺流程
无论是用漂白粉或是次氯酸钙, 碱性氯化法反
应的原理都是通过用活性氯来破坏废矿浆中的氰化
物, 其反应方程式如下:
CN - + ClO- + H 2 O CN Cl+ 2H O-
( 1)
100 mg , 氰化钾为 120 m g, 或人一次服用氢氰酸和 氰化物的平均致死量为 50~ 60 m g, 其它动物或牲 畜的致死量更小。因此, 必须在充填前通过合理方 法对含氰尾矿解毒, 去除其中的氰化物。
为无毒的物质, 达到含氰尾矿解毒的目的。为了尽 量降低处理成本, 本研究分别选用漂白粉和次氯酸 钙对含氰废水和含氰废矿浆进行解毒处理实验[ 3] , 通过比较处理效果并考察药剂成本, 来选择合理的 解毒药剂。
艺[ 2] , 广泛应用于氰化电镀厂、焦化厂、金矿氰化厂 等含氰废水的处理, 该方法处理效果好, 生产过程易 于实现自动化。因此本研究确定选用碱性氯化法处
回归方程为: y= 376. 13- 175. 3lnx 式中 y # # # 矿浆中剩余氰化物的浓度, mg / L ; x # # # 次氯酸钙的加入量, kg/ t。 二者之间的相关系数的平方 R2 = 0. 974 , 拟合 度也较好。 根据以上实验结果可以看出, 当处理氰化物浓 度相同的尾矿废水和矿浆时, 前者需要的次氯酸钙 量要大于后者。据分析, 由于矿浆中尾矿颗粒细度 较小, 具有较大的比表面积, 可以吸附一定数量的氰 化物, 阻止其进入水中参与解毒反应。其外在表现 就如同降低了矿浆中氰化物的浓度, 从而降低了次 氯酸钙的用量。 实验过程中发现反应所需的时 间较短, 一般 5 ~ 10 min 即可以反应完全, 随着时间的增加, 氰化 物的去除效率并没有出现较大的变化, 仅仅围绕最 终结果上下浮动, 因此认为在反应完全后反应时间 对实验结果的影响可以忽略。 本研究采用碱式氯化法对含氰矿浆解毒, 因此 反应体系的 pH 均 !10, 完全满足反应原理。考虑 到工程实际和处理费用, 以上反应均控制在室温下 进行。
处理后二者的剩余氰 化物浓度和次氯酸 钙用量 都呈对 数曲线 关系, 回归方 程都可 以表示
为 y = a- blnx。
关键词: 含氰废矿浆; 碱式氯化法; 次 氯酸钙
中图分类号: X703
文献标识码: B
1前言
氰化法提金已有百年历史, 一直是金矿提金最
理工艺作为五龙金矿尾矿充填前氰化物解毒工艺。 一般黄金矿山尾矿充填工艺流程如图 1 所示。
2实验
目前, 含氰废水处理方法主要分为破坏法和回 收法两大类[ 1] 。辽宁五龙金矿浸化尾矿矿浆中含量
高达 300 m g/ L, 具有回收利用价值, 可以考虑用酸 化法或沉淀- 净化法先回收矿浆中的氰, 再对矿浆 进行二级处理后充填, 但回收法投资费用较高, 运行 管理复杂, 考虑到实际情况, 最终确定直接用破坏法 除氰, 达标后充填。
4结论
( 1) 无论用漂白粉还是次氯酸钙作氧化剂, 处 理后的含氰废水均能实现达标排放。但是由于漂白
粉的处理效果明显不如次氯酸钙, 而且漂白粉的处 理成本远高于次氯酸钙, 所以后者是较好的含氰尾 矿废水解毒剂选择。
( 2) 原水含氰浓度为 200~ 250 m g/ L 时, 要达 标排放, 次氯酸钙的用量为 6~ 7 kg/ t ( 水) 左右。废 水中剩余氰化物浓度与漂白粉用量大致呈对数曲线 关系, 随着次氯酸钙加入量的增加, 水中剩余氰化物 的浓度呈对数下降。
( 4) 当处理氰化物浓度相同的尾矿废水和矿浆 时, 前者需要的次氯酸钙量要大于后者。据分析, 是 由于矿浆中尾矿颗粒吸附氰化物, 阻止其进入水中 参与解毒反应, 从而降低了次氯酸钙的用量。
( 5) 反应时间对该解毒过程的影响较小, 对于 原尾矿废水和尾矿矿浆在原有 pH 值及室温条件下 即可完成。
表 1 漂白粉作为氧化剂的处理结果
CN- 浓度 漂白粉加入量
( mg/ L)
kg/ t( 水)
281
4. 689
281
10. 674
281
16. 750
117
1. 772
117
2. 032
117
3. 924
117
10. 428
117
10. 428
反应时间 ( min)
18 20 32 20 20 18 25 18
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