内蒙古西部某金矿已弃堆浸废石中总氰化物和砷的迁移规律研究

张 华，韩军玺，宋 爽，孙 伟

(1.矿冶科技集团有限公司，北京 100160；2.阿拉善左旗珠拉黄金开发有限责任公司，内蒙古自治区 阿拉善盟阿拉善左旗 750300)

我国金矿的提金工艺包括槽浸氰化法和堆浸氰化法两类，由堆浸产生的尾渣排放量约2 000 万t/a[1]。其中，堆浸氰化法用于处理低品位金矿石[2-3]，将其破碎至3～10 mm，堆放至防渗层后，再将配制好的氰化液从矿堆顶部喷淋后溶解矿石中的金矿[4]。由于堆浸场中氰离子易与铜、锌、铁等元素络合成复盐，毒性极强，虽然总氰化物容易挥发和被氧化，在随地表水迁移过程中浓度也降低很快[5]，然而堆浸场底部的总氰化物长时间经过雨水淋溶，很容易进入周边土壤和地下水，造成对环境的污染。因此，为给矿区职工和周边居民提供良好的居住和生活环境，有必要对堆浸场中总氰化物和砷的迁移规律进行研究[6]。本研究拟分析不同洗堆完成时间、堆存深度和堆存单元条件下堆浸废石浸出液中总氰化物和砷的迁移转化规律，以期为金矿企业固体废弃物综合利用提供基础数据。

1 项目区概况

本研究堆浸废石选自内蒙古西部某金矿已弃堆浸废石。该金矿有1#和2#堆共两个浸堆场，该矿利用原生矿开发项目产生的废石为原料，废石堆存量大，占地面积广。1#和2#堆堆浸完毕后，喷洒漂白粉溶液进行破氰处理，堆浸作业结束后不拆堆，先用石灰水喷淋矿堆，再用清水配置漂白粉水洗涤矿堆，至矿堆底部排出洗涤液中的总氰化物和重金属含量均达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中的排放标准后停止洗涤。

1#堆堆高35 m，洗堆历时3 a，洗堆完成时间8 a。2#堆堆高26 m，洗堆历时7 a，洗堆完成时间6 a。

2 研究方法

2.1 样品采集

依据堆浸废石的洗堆完成时间、堆存深度和堆存单元，在堆顶部、堆底部边坡、堆中层边坡、堆起始点、堆终点、堆贫液滤池6个子区域，1#堆和2#堆分别布设了117个采样点。采样过程按照《固体废物采样技术规范》要求进行。采样点除堆底部边坡、堆中层边坡和堆贫液滤池是表层取样外，其余均为剖面采样。剖面采样采用机械开挖和人工开挖两种方式，开挖深度大于6 m，每隔2～5 m取两个样，制成混合样，每个样品质量为1.5 kg。

2.2 分析方法

浸出液制备采用HJ/T 299—2007浸提剂2#方法。总氰化物的分析方法采用GB 7486—87硝酸银滴定法。砷的分析方法采用原子荧光光度计法。

3 结果与分析

3.1 不同堆场下的堆存深度条件下总氰化物和砷的迁移规律

总氰化物的浸出浓度在不同堆高高度中的变化如图1所示。一般来说总氰化物在土壤中容易被降水淋溶。在水浸的作用下，1#堆中总氰化物的浸出浓度为0.004～0.006 mg/L，砷的浸出浓度为0.026～0.034 mg/L，不同堆高高度下总氰化物和砷的浸出浓度变化差异不明显，且均远低于《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中污染物最高允许排放浓度一级标准值(0.5 mg/L)。由于1#堆堆放时间较久，堆场的总氰化物随着淋洗时间较长、暴露在表面的堆场进行暴晒等措施，导致堆场不同深度的总氰化物浸出浓度降低程度较低，砷的浸出浓度也因此较低。

图1 1#堆不同堆高下总氰化物和砷的迁移规律Fig.1 Movement pattern of total cyanide and arsenic at different stack heights in the 1# abandoned heap leach

图2 2#堆不同堆高下的总氰化物和砷的迁移规律Fig.2 Movement pattern of total cyanide and arsenic at different stack heights in the 2# abandoned heap leach

从图2得出，在水浸的作用下，2#堆总氰化物的浸出浓度为0.005～0.190 5 mg/L，砷的浸出浓度为0.015～0.040 5 mg/L，不同堆高高度下总氰化物和砷的浸出浓度变化差异较明显，但仍然远低于《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中污染物最高允许排放浓度一级标准值(0.5 mg/L)，其中，堆高29 m的总氰化物和砷的浸出浓度较高，这是由于2#堆洗堆历时长，堆放时间较短。

3.2 不同堆存单元的总氰化物和砷的迁移规律

从图3得出，不同堆存历史的堆场废石中的总氰化物浸出浓度也不同。总氰化物浸出浓度高低顺序为：2#堆>1#堆。1#堆不同单元：堆顶>边坡=堆起点=堆底滤池>堆终点，5个不同单元的浸出浓度差异较小，变化范围为0.004～0.007 mg/L。2#堆不同单元：堆终点>堆底滤池>堆顶>边坡>堆起点，5个不同单元的浸出浓度差异较大，变化范围为0.004～0.332 mg/L。这是因为堆终点堆存时间最晚，堆底滤池仍有滤液不断渗出，其次是堆顶的堆存时间最晚，最后是堆起点，这也与堆存时间紧密相关，仍然远低于《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中污染物最高允许排放浓度一级标准值(0.5 mg/L)。

图3 不同堆存单元的总氰化物迁移规律Fig.3 Movement pattern of total cyanideat different stack units in the abandoned heap leach

从图4得出，不同堆存历史的堆场废石中的砷浸出浓度也不同。1#堆砷的浸出浓度差异不大，变化范围为0.028～0.032 mg/L，2#堆砷的浸出浓度差异较大，变化范围为0.019～0.046 mg/L。其中，砷浸出浓度高低顺序为：2#堆>1#堆。2#堆不同单元：堆终点>堆起点>堆顶>边坡>堆底滤池。这是因为堆终点堆存时间最晚，这也与堆存时间紧密相关，仍然远低于《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中污染物最高允许排放浓度一级标准值(0.5 mg/L)。

图4 不同堆存单元的砷的迁移规律Fig.4 Movement pattern of arsenicat different stack units in the abandoned heap leach

4 结论

1)堆浸废石中总氰化物和砷的浸出浓度会随着洗堆完成时间长短而变化，洗堆完成时间越长，总氰化物和砷的浸出浓度在低于《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中污染物最高允许排放浓度一级标准值的条件下，降低程度越高。

2)洗堆完成时间越短，堆浸终点位置和堆底滤池单元中总氰化物浸出度浓度也相对越高，堆浸终点位置的砷的浸出浓度也相对越高，环境污染风险越大。

3)对于洗堆完成时间较长的废石，经浸出毒性测定后低于《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中一级标准值，可考虑对该类废石采取一定的综合利用。