黄金矿山含氰废水深度处理工艺研究及应用

李雪林　孙浩杰　杨俊彦　周畅　高军雷

摘要：黄金矿山含氰废水污染物种类多，处理难度大，采用“MVR—氯碱深度破氰—反渗透”联合工艺对浮选废水、混合废水2种废水进行中试试验，并进行了工业应用。结果表明：采用该工艺可实现废水中铜、铅、砷、汞等的达标去除，总氰化合物降至0.1 mg/L左右，COD降至40 mg/L以下，氨氮降至2 mg/L以下；直接处理成本较低，仅为57.90元/m3。项目的成功实施，形成了一套完整的黄金矿山含氰废水处理工艺，且成本低，推广应用前景广阔。

关键词：MVR；含氰廢水；浮选废水；酸性废水；深度处理；反渗透

中图分类号：TD926.5文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2023）07-0117-04doi：10.11792/hj20230719

引 言

招金矿业股份有限公司金翅岭金矿（下称“金翅岭金矿”）采用“磨矿—氰化浸出—洗涤—置换—氰化尾渣浮选”直接氰化工艺处理金精矿，生产过程中产生含氰废水约150 m3/d。该废水中含有大量的氰化物、氨氮、铅、砷、汞、铜等有害组分［1］，且化学需氧量（COD）超标，这些有害组分在流程中循环积累既影响氰化效率，又对环境造成影响，需要处理达标后回用或排放。

目前，含氰废水的处理工艺主要有酸化法［2］、化学法［3-4］、SO2-空气法［5］等，实现工业应用的主要有酸化法、碱氯化法、SO2-空气法；而酸化法及SO2-空气法投资高，不能有效回收含氰废水中的金属氰络合物;碱氯化法是应用最广泛的工艺［6］，容易实现，且成本低。氰化物在废水中主要以游离氰根离子、金属氰络合物及衍生物的形式存在，游离氰根离子采用常用工艺容易处理，但硫氰酸盐难以去除。机械蒸汽再压缩（Mechanical Vapor Recompression，MVR）技术是一种较为成熟的处理高盐废水的工艺［7］，广泛应用于工业废水的处理。雷颉等［8］应用MVR技术处理制药废水时，COD、氨氮去除率分别大于 94.7 %、87.6 %。

金翅岭金矿含氰废水主要污染物为铜、COD、氨氮、氰化物及各种盐，组分多，采用传统工艺处理难以实现达标排放，且仅采用MVR技术也无法实现氰化物、COD等污染物达标排放。因此，金翅岭金矿采用“MVR—氯碱深度破氰—反渗透”联合工艺对含氰废水进行深度处理。

1 废水性质

废水来源主要有2种：一种为浮选废水，产出约150 m3/d；一种为冶炼酸性废水，产出约10 m3/d。浮选废水取自氰化尾渣浮选浓密机，其成分分析结果见表1。由表1可知：浮选废水中污染物质量浓度分别为Cu 1 680.7 mg/L、总氰化合物1 881.8 mg/L、氨氮85.95 mg/L，COD为 11 725 mg/L，Zn、Pb、Fe含量较低。

冶炼工艺由硝酸分银、王水溶金、还原置换金银及铸锭等工序组成，冶炼酸性废水来自还原置换金银和沉银工序，其成分分析结果见表2。由表2可知：污染物Cu为2 950 mg/L，COD为1 177 mg/L，氨氮为186 mg/L，Zn、Pb、Fe质量浓度均较高，分别为10 148 mg/L、188.9 mg/L、9 119 mg/L。值得注意的是，污染物As和Hg质量浓度均较高，分别为562.1 mg/L、>10 000 mg/L。

2 MVR—氯碱深度破氰—反渗透联合工艺

2.1 MVR工艺

工艺原理：原液经预热后，进入MVR蒸发系统。在MVR强制循环蒸发过程中，原液被强制循环泵加压输送到加热器管箱，循环液在换热管中高速流动，吸收换热管外因蒸汽冷凝释放的热量而升温，通过控制管内压力使其高于该温度下循环液的饱和蒸汽压，循环液不会在管内沸腾。加热后的循环液从加热器内流出至分离器，由于分离器内压力降低，高温循环液在此发生闪蒸，产生二次蒸汽，循环液得到浓缩，析出结晶盐。分离器产生的二次蒸汽经过高效除雾系统进行气液分离后进入蒸汽压缩机，经过蒸汽压缩机升温升压后被送至加热器作为其加热源，加热循环料液。二次蒸汽在加热器内将热量传递给循环料液后冷凝成水，收集到蒸馏水罐内储存，然后经蒸馏水泵输送至换热器与原液进行换热。合格蒸馏水经换热后外送；不合格蒸馏水直接送到原液池，再次进行蒸发处理。MVR工艺设备见图1，工艺流程见图2。

2.2 氯碱深度破氰工艺

工艺原理：采用氯碱氧化法将废水中氰化物氧化为无害的CO2、H2O。首先，次氯酸钠将CN-氧化成为CNCl，在碱性环境下CNCl迅速水解为低毒CNO-。其次，将pH调整至近中性，投加适量次氯酸将CNO-彻底氧化为N2及CO2。主要化学反应方程式为：

2.3 反渗透工艺

在高于溶液渗透压的压力下，借助于只允许水分子透过的反渗透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶剂分离，从而达到纯净水的目的，这是反渗透工艺的原理。反渗透工艺是已经被证实的有效处理废水的工艺，能有效降低COD及氨氮的浓度。

3 中试试验

对浮选废水、浮选废水和冶炼酸性废水混合液（下称“混合废水”）采用“MVR—氯碱深度破氰—反渗透”联合工艺进行中试试验，处理能力为0.5 t/h，试验结果见表3、表4。

金翅岭金矿所在的烟台地区环保要求远高于DB 37/676—2007 《山东省半岛流域水污染物综合排放标准》二级标准和GB  8978—1996 《污水综合排放标准》一级标准等2个标准，要求总氰化合物低于0.5 mg/L，COD低于40 mg/L，氨氮低于2 mg/L。由表3可知：4组浮选废水经MVR工艺处理后，可实现铜、铅、砷、汞等重金属的达标去除，总氰化合物、COD的去除率在90 %以上，氨氮去除率在80 %左右，但并不能满足环保要求。因此，继续进行破氰及反渗透联合工艺处理，处理后废水中污染物达标。混合废水经“MVR—氯碱深度破氰—反渗透”联合工艺处理后，污染物均可实现达标排放。其中，混合废水中COD较浮选废水更高，这也表明废水的多样性并不影响整套工艺的处理效果。

4 工业应用

基于中试试验结果，金翅岭金矿建设了“MVR—氯碱深度破氰—反渗透”系统，用于处理混合废水，项目经调试正常后运行至今，系统处理能力达到150 m3/d。处理后水质满足矿山要求，其中氨氮<2 mg/L，COD<40 mg/L，其他指标符合DB 37/676—2007 《山东省半岛流域水污染物综合排放标准》二级标准及修改单要求。连续4个月平均指标见表5，处理后废水中总氰化合物质量浓度降低至0.5 mg/L以下，COD降低至40 mg/L以下，氨氮降低至2 mg/L以下，其他重金属均可达到排放标准，与中试结果一致。

为了进一步验证工业应用的可行性，进行了运行成本估算（见表6）。系统运行直接成本仅计算电费和药剂成本，其中，电费49.44元/m3，药剂费用8.46元/m3，合计57.90元/m3。

5 结 论

1）中试试验及工业应用结果证明，“MVR—氯碱深度破氰—反渗透”联合工艺，可有效处理黄金氰化及冶炼工艺产生的浮选废水及酸性废水，处理后废水可实现达标排放。

2）“MVR—氯碱深度破氰—反渗透”联合工艺处理含氰废水的电费和药剂消耗直接生产成本仅为57.90元/m3，比其他技术成本降低30 %～40 %。

3）该项目的成功实施，为黄金矿山含氰废水的处理提供了切实可行的技术方案，具有推广应用价值。

［参 考 文 献］

［1］李一凡，宋永辉，周民，等.氰化提金废水中金属氰络合离子的溶剂萃取［J］.中国有色金属学报，2022，32（2）：536-544.

［2］董凯伟，白云龙，谢锋，等.氰化废水回收技术综述［J］.有色金属（冶炼部分），2020（4）：75-83.

［3］雷思明，宋永辉，屈学化，等.硫酸锌沉淀法处理高铜氰化废水的动力学研究［J］.黄金，2015，36（3）：67-70.

［4］李一凡，宋永辉，曾鑫辉，等.溶剂萃取富集回收金矿氰化废水中的铜氰络合离子［J］.有色金属工程，2022，12（11）：52-59.

［5］袁嘉声，畅永锋，郑春龙，等.氰化尾渣脱氰技术综述［J］.中国有色金属学报，2021，31（6）：1 568-1 581.

［6］申和平，孙贵吉.碱氯法处理含氰尾矿的实践［J］.黄金，1991，12（3）：21-24.

［7］田玲.MVR蒸发技术在废水处理中的应用研究［J］.工业水处理，2023，43（4）：144-148.

［8］雷颉，邬容伟，郭勤，等.MVR-铁碳芬顿-厌氧生化组合工艺处理西他沙星制药废水［J］.水处理技术，2022，48（7）：136-139，144.

Study and application of deep treatment technology for cyanide-containing wastewater in gold mines

Li Xuelin1，Sun Haojie2，Yang Junyan2，Zhou Chang3，Gao Junlei1

（1.Jinchiling Gold Mine，Zhaojin Mining Industry Co.，Ltd.; 2.College of Mechanical and Electrical Engineering，Zaozhuang University; 3.Qingdao Addison Precision Industry Co.，Ltd.）

Abstract：The cyanide-containing wastewater from gold mines has a wide range of pollutants and is difficult to treat.The "MVR-alkali chlorination for deep cyanide breaking-reverse osmosis" combined process was used to carry out pilot tests and industrial applications on two types of wastewater，i.e.flotation wastewater and mixed wastewater.The results showed that the process can achieve the standardized removal of  copper，lead，arsenic and mercury in the wastewater，with the total cyanide compound reduced to about 0.1 mg/L，COD reduced to below 40 mg/L，and ammonia nitrogen reduced to below 2 mg/L.The direct treatment cost is low，only 57.90 yuan/m3.The successful implementation of the project has formed a complete cyanide-containing wastewater treatment process for gold mines，which has low cost and broad application prospects.

Keywords：MVR;cyanide-containing wastewater;flotation wastewater;acidic wastewater;deep treatment;reverse osmosis

收稿日期：2023-02-10; 修回日期：2023-04-27

基金項目：枣庄市科技发展计划（2020GX11）；枣庄学院博士科研启动基金（BS1020717）；枣庄学院横向课题（HX20220086）

作者简介：李雪林（1981—），男，工程师，从事废水处理工艺及设备研究工作；E-mail：scanf1215@126.com

*通信作者：杨俊彦（1986—），男，讲师，博士，从事矿物综合利用研究工作；E-mail：yang8865139@163.com