黄金湿法冶金氰化物减量及治理关键技术与装备

李哲浩　郑晔　降向正　郝福来　刘强　迟崇哲

摘要：针对黄金湿法冶金过程中面临的氰化物消耗多、利用难、毒性高、隐患大等阻碍行业绿色发展的问题，长春黄金研究院有限公司提出了氰化物“源头减量-闭路循环-原位治理-风险管控”全链条完整创新技术体系。该创新技术体系开发了环保型浸金剂和高效脱氰药剂、氰化物再生资源化利用技术、非均相体系“三废”原位协同治理技术与氰渣尾矿库淋溶液应急超低排放技术等关键技术及系列装备，实现了有价物质回收、以废治废、安全清洁生产，有效推动了中国黄金行业持续健康发展与绿色矿山建设。

关键词：黄金行业;湿法冶金;氰化物减量;氰化物治理;装备

中图分类号：TD926.5 X751 文章编号：1001-1277（2020）09-0113-06

文献标志码：Adoi：10.11792/hj20200917

氰化提金已有100多年的历史，因工艺简单、金回收率高等优点，仍是当前和未来一段时间全球黄金工业主流湿法浸金工艺。中国200多家氰化提金企业每年产生约3亿t含氰废水和1亿t氰渣（占中国危险废物产生量的77 %），存在巨大的健康、安全、环境风险。自“十五”以来，国家科技部针对黄金生产氰化物消耗多、利用难、毒性高、隐患大等世界性技术难题，组织实施了氰化物减量及治理领域的系列重点科技攻关项目。长春黄金研究院有限公司历经14年 “产-学-研-用”联合攻关，提出了氰化物“源头减量-闭路循环-原位治理-风险管控”全链条完整创新技术体系。该创新技术体系整体技术独特、创造性突出、关键技术及核心装备达到国际先进水平，具有显著环境、经济、社会效益与国际市场竞争力;共授权专利274项，获得省部级以上奖项18项。依托成果编制的HJ 943—2018 《黄金行业氰渣污染控制技术规范》为中国首个发布执行的危险废物专项规范，对国家危险废物管理起到引领示范作用。

1 创新技术体系

“强国必有强币，强币必有黄金支撑”。为增强国家对黄金的控制力，提高人民币“含金量”，为人民幣国际化强力“增信”，国家有计划地增储黄金（现储备1 948.32 t），力争中长期达到美国水平（现储备8 407 t）。 氰化提金作为全球黄金生产领域唯一成熟的湿法浸金工艺，每年产生大量废水和氰渣，安全环保隐患巨大。长春黄金研究院有限公司提出了氰化物“源头减量-闭路循环-原位治理-风险管控”全链条完整创新技术体系。该创新技术体系主要包括4个方面：①首创定制化环保浸金剂（创新点1-A、创新点1-B），实现了氰化物源头减量和原位治理;②首创矿浆和贫液体系中氰化物资源化和无害化技术（创新点2），研发了四维负压回收和再生氰化物系列装备，实现了氰化物闭路循环利用;③首创非均相“三废”原位协同治理新技术（创新点3），研发了“三废”协同治理系列装备，实现了烟气、废水和固废在生产车间直接达标;④首创氰渣尾矿库淋溶液应急超低排放技术（创新点4），研发了系列核心装备，降低了极端天气（强降暴雨）安全环境隐患。黄金湿法冶金氰化物减量及治理创新技术[1-3]体系见图1。

2 氰化物减量及治理关键技术与装备

1）首创定制化环保浸金剂，实现了氰化物源头减量和原位治理。

通过剖析浸金反应机理与药剂合成机制，首创了定制化环保浸金药剂，建立了药剂先进生产工艺，开发了药剂工业应用先进技术，从源头消减使用氰化物带来的高环境风险。同时，降低了浸金药剂储存、运输及使用过程中的安全环境隐患，浸渣原位达到堆存要求。该环保药剂由环保浸金药剂A（CG505，见图2）和高效脱氰药剂B（CG101，见图3）组成。浸金药剂A毒性较低，LD50为126 mg/kg，远高于氰化钠的5.88 mg/kg。根据不同金矿石性质，差异化定制合适的浸金药剂，实现不同类型矿石中金的高效回收（见表1）。脱氰药剂B中的配方药剂发挥各自效能的同时，相互协同强化，实现多种污染物同步去除，具有成本低、适用范围广等优点，处理后的尾矿及尾液均可达到相关标准要求，且综合经济指标较好（见表2）。该药剂可在不改变原生产工艺流程及设备的前提下，保证矿石中金的回收率。

2）首创矿浆和贫液体系中氰化物资源化和无害化技术，研发了四维负压回收和再生氰化物系列装备，实现了氰化物闭路循环利用。

针对金精矿氰化提金工艺含高浓度氰化物和硫氰酸盐的特点，开发了Cotls酸法从贫液或矿浆体系中综合回收和再生氰化物技术及装备。通过改变和控制硫氰酸盐和氰化物氧化工艺条件和参数，实现了硫氰酸盐再生氰化物与深度处理、黄铁矿回收有机衔接。硫氰酸盐再生为氰化物回用，减少了浸出系统氰化物投加量，实现了氰化物持续闭路循环利用[4-6]，氰化物回收率可达99.5 %以上，贵金属回收率可达95 %以上，从硫氰酸盐中再生氰化物回收率贫液中达85 %以上、矿浆中达88 %以上（见表3和图4）。

针对含极高浓度氰化物贫液，开发出3R-O四维负压吹脱新技术，并研制出四维负压吹脱反应器（见图5）， 采用正反双向吹脱技术，吹脱效率比传统技术提高了2倍， 氰化物和铜回收率分别达到95 %和99 %以上，得到的副产品中铜品位高于22 %以上（见表4），吹脱气体闭路循环吸收再利用，基本实现了废水、废气的零排放。该技术课题为国家重点新产品计划项目，在贵州、辽宁、山东、黑龙江等省进行了半工业试验研究和工程化应用实践，整体技术达到国际先进水平。

3）首创非均相（固相+液相+胶体相+气相）体系中“三废”原位协同治理新技术及系列配套装备，实现了烟气、废水和固废在生产车间直接达标。

针对含氰尾矿浆及废渣分别发明了矿浆浓缩—降氰预处理—氧化及闭路调浆—共沉淀预处理—中和二次处理—过氧化氢催化氧化等无害化处理方法。针对含有氰化物、硫氰酸盐、重金属、砷的尾矿浆，开发了尾矿浆资源化及无害化处理方法，利用微细粒矿石高比表面积增加了污染物与处理药剂的接触面积，利用矿石中的金属物质作为催化剂、沉砷及络合氰化物药剂，利用生产体系中存在的副产物或污染物，如含高浓度二氧化硫的冶炼烟气、萃余液、生物氧化液、热压氧化液、富氧尾气作为反应体系的氧化剂、催化剂、稳定剂、酸化剂、活化剂、抑制剂、发生剂、吸收剂、pH调整剂等进行“三废”原位协同治理[7]，实现烟气、废水和固废在生产车间直接达标（见表5）。研发了非均相处理核心反应器，配备在线监测、预警与应急处置装置，提供了氰渣治理成套系列装备（见图6）， 实现了技术工业化应用的载体支撑与安全高效实施。该技术在辽宁新都黄金有限责任公司、灵宝市开源矿业有限责任公司、贵州锦丰矿业有限公司得到工程化应用，均取得了较好效果。

该技术适用于以金精矿为原料的氰化提金工艺的企业，对矿石性质变化的适应能力强，运行成本低，可在黄金行业推广应用;特别适用于矿石来源复杂，矿石性质多变，采用焙烧工艺或生物氧化工艺或热压氧化工艺的黄金冶炼企业[8]。

4）首创氰渣尾矿库淋溶液应急超低排放技术，研发了系列核心装备，降低了极端天气（强降暴雨）安全环境隐患。

臭氧-因科复合氧化技术，因科法可充分利用工艺中臭氧氧化气体中的氧气，不需额外添加催化剂（所需催化剂来源于重金属络合氰化物），处理效率高，且大幅度降低处理成本，同时避免产生二氧化硫造成二次污染。研制出一种介孔吸附型铝盐复合混凝剂，其对废水中的铜离子和铜络合离子具有很好的混凝沉淀效果。采用臭氧氧化与臭氧活性炭催化氧化协同处理工艺，臭氧经过臭氧氧化反应器处理后的尾气，可被臭氧活性炭催化氧化反应器再次利用，臭氧有效利用率达到99 %以上。开发了新型曝气生物滤池处理系统，采用自主采集、分离、驯化培养的高效工程菌，对炭浆尾液中低浓度氨氮及氰化物处理效果很好，且设备使用寿命长，基本不产生剩余污泥，无需建设污泥处理设施。开发出臭氧-因科复合氧化、高效混凝除铜、臭氧催化氧化、新型曝气生物池联合模块化处理工艺，以污染物特征为靶向，处理目标为导向，实现各处理技术间的有机衔接和各工序的模块化组合（见图7），达到氰渣尾矿库淋溶液应急超低排放（见表6）。氰化尾矿库淋溶液处理后达到GB 3838—2002 《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准要求，金、银、铜的回收率大于90 %，实现环境效益、经济效益和社会效益的统筹兼顾。该技术在辽宁天利金业有限责任公司、中国黄金集团夹皮沟矿业有限公司、鹤庆北衙矿业有限公司（见图8）得到工程化应用，效果良好。

3 应用效果

黄金湿法冶金氰化物“源头减量-闭路循环-原位治理-风险管控”全链条完整创新技术体系全面覆盖金矿石氰化堆浸、金矿石全泥氰化、金精矿直接氰化、金精矿预氧化—氰化等提金工艺，成功应用于辽宁排山楼黄金矿业有限责任公司、山东黄金矿业（莱州）有限公司精炼厂、辽宁新都黄金有限责任公司、鹤庆北衙矿业有限公司等企业，并进一步推广应用到贵州金兴黄金矿业有限责任公司、赤峰吉隆矿业有限责任公司、贵州锦丰矿业有限公司、灵宝市开源矿业有限责任公司等10多家企业，促进了产业的升级或转型，减少了氰化物的产生量，实现了“三废”的原位治理及有价资源的回收利用，有效控制了生产流程及极端天气下存在的安全环境隐患。此外，依托技术成果编制的HJ 943—2018 《黄金行业氰渣污染控制技术规范》的发布，改善了黄金行业的环保现状，促进了整个行业的持续健康发展。

4 结 论

针对黄金湿法冶金产生的氰化物，从“源头减量-闭路循环-原位治理-风险管控”4个方面提出了环保复合型浸金剂研发、有价物质回收、以废治废、安全清洁生产等治理措施，研发的一系列关键治理技术、药剂产品及核心装备，极大地降低了氰化物的产生量，有力地控制了氰化工艺企业的环境风险，有效地提升了氰化物及有价金属的回收率，实现了黄金行业氰化物治理“卡脖子”难题的多点突破。

1）首创定制化环保浸金剂，实现了氰化物源头减量和原位治理。针对金矿石全泥氰化和堆浸氰化工艺氰渣量大的特点，开发了环保浸金药剂，保证了金回收率，生产成本降低10 %，且降低了浸金药剂储存、运输及使用过程中的安全环境隐患，浸渣原位达到堆存要求。

2）首创矿浆和贫液体系中氰化物资源化和无害化技术，研发了四维负压回收和再生氰化物系列装备，实现了氰化物闭路循环利用。针对金精矿氰化提金工艺含高浓度氰化物和硫氰酸盐的特点，发明了氰化物回收和衍生物再生氰化物技术，氰化物回收率达99.5 %以上，硫氰酸盐再生氰化物回收率达85 %以上，实现了氰化物安全高效闭路循环，氰渣浸出毒性原位达到一般工业固体废物标准。

3）首创非均相体系“三废”原位协同治理新技术及系列配套装備，实现烟气、废水和固废在生产车间直接达标。针对金精矿氰化提金工艺产生复杂“三废”的特点，研发了“三废”协同冶理关键技术与核心反应器，利用企业产生的冶炼烟气、废水、固废，实现三者原位协同净化处理与利用，达到“以废治废”的目的。

4）首创氰渣尾矿库淋溶液应急超低排放技术，研发了系列核心装备，降低了极端天气（强降暴雨）安全环境隐患。针对氰渣尾矿库遇强降暴雨安全环境隐患大的特点，发明了氰渣尾矿库淋溶液深度净化关键技术，研制出系列核心装备，使氰化物达到饮用水标准（0.05 mg/L）。

5）未来需继续深入挖掘技术创新点，开发生物浸金试剂等新型无氰高效浸金剂，提升非金属有价物质回收率，完成不同组分有价物质的回收利用，实现经济、社会与环境效益的统一。

[参 考 文 献]

[1] 李哲浩，吕春玲，刘晓红，等.黄金工业废水治理技术现状与发展趋势[J].黄金，2007，28（11）：43-46.

[2] 郑晔.难处理金矿石预处理技术及应用现状[J].黄金，2009，30（1）：36-41.

[3] 刘强.黄金行业污染物治理技术现状与未来重点发展方向探讨[J].黄金，2020，41（3）：70-74.

[4] 刘强，李哲浩，降向正，等.某黄金矿山尾矿库氰渣淋溶废水沉铜试验研究[J].黄金，2013，34（9）：71-76.

[5] 刘强，李哲浩，降向正，等.尾矿库氰渣淋溶废水深度处理工艺研究[J].黄金，2014，35（2）：61-63.

[6] 降向正，王莹，刘强，等.某金矿氰化贫液净化试验工艺参数研究[J].黄金，2017，38（8）：66-68.

[7] 迟崇哲，楚金澄，邱陆明，等.含氰尾矿与冶炼烟气协同优化试验研究及应用[J].黄金，2018，39（10）：69-72.

[8] 郝福來.生物冶金技术的发展及其在黄金行业中的应用现状[J].黄金，2019，40（5）：51-56.

Cyanide reduction by gold hydrometallurgy and key technology

and equipment for the treatment

Li Zhehao，Zheng Ye，Jiang Xiangzheng，Hao Fulai，Liu Qiang，Chi Chongzhe

（Changchun Gold Research Institute Co.，Ltd.）

Abstract：In light of the challenges obstructing the green development of gold industry such as high consumption，difficult utilization，high toxicity and big risk related to cyanide used in gold hydrometallurgy，Changchun Gold Research Institute Co.，Ltd.proposes a "source reduction-closed circuit-in-situ treatment-risk control" whole-chain innovative technology system for cyanide.The innovative technology system has developed environmentally friendly leaching agent and efficient decyanation agent，cyanide regeneration and utilization technology，heterogeneous system "three waste" in-situ synergistic treatment technology and cyanide residue pond leaching solution emergency super-low discharge technology，and these key technology and equipment series achieve recovery of valuable materials，waste treatment with waste and safe and clean production，and effectively advance sustainable and robust development and green mine construction of gold industry in China.

Keywords：gold industry;hydrometallurgy;cyanide reduction;cyanide treatment;equipment

收稿日期：2020-07-24; 修回日期：2020-08-27

作者简介：李哲浩（1969—），男，吉林和龙人，正高级工程师，从事环境工程研究工作;主持的重大项目有“十一五”国家科技支撑计划课题2项，“十二五”国家科技支撑计划课题1项，“十二五”国家重点新产品计划项目1项，完成国家重点环保项目28项;获得省部级科技进步奖22项，发明专利60余项，起草标准9项;长春市南湖大路6760号，长春黄金研究院有限公司，130012;E-mail：ccgri_lzh@163.com