某黃金礦山含氰廢水處理技術(shù)研究

摘要：某黃金礦山含氰廢水呈堿性，主要污染物為總氰化合物及重金屬離子。采用因科法、酸化法、過(guò)氧化氫氧化法、CG101-A藥劑法、電解法等多種方法進(jìn)行破氰處理。探索試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，因科法和CG101-A藥劑法的去除效果較好。進(jìn)一步條件試驗(yàn)揭示，對(duì)于該黃金礦山含氰廢水而言，CG101-A藥劑法是最為適宜的處理工藝。在CG101-A投加量為3 g/L，且分3次均勻投加，反應(yīng)pH值控制在8～9，反應(yīng)時(shí)間為2 h條件下，總氰化合物的去除率可達(dá)到99.5%。試驗(yàn)結(jié)果為黃金礦山含氰廢水處理提供了新的思路和方法，有助于推動(dòng)該領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和環(huán)境保護(hù)。

關(guān)鍵詞：含氰廢水；總氰化合物；破氰藥劑；因科法；電解法；銅；硫氰酸鹽

中圖分類號(hào)：TD926.5文章編號(hào)：1001-1277（2025）01-0108-04

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.11792/hj20250117

引言

某黃金礦山采用氰化提金工藝，金礦氰化浸出過(guò)程涉及銅與氰化鈉的反應(yīng)，生成銅氰絡(luò)合物。該絡(luò)合物主要以[Cu（CN?）]2-形式存在[1-3]。氰化生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量氰化尾渣[4]，這些尾渣通常貯存于尾礦庫(kù)。在貯存過(guò)程中，氰化尾渣會(huì)釋放出大量含有銅氰絡(luò)合物的含氰廢水[5]。銅氰絡(luò)合物作為一種劇毒物質(zhì)，其對(duì)人體的危害主要表現(xiàn)為與高鐵細(xì)胞色素酶結(jié)合，形成氰化高鐵細(xì)胞色素氧化酶，導(dǎo)致其失去傳遞氧的功能，進(jìn)而引起組織窒息。若處理不當(dāng)，將對(duì)周邊環(huán)境和居民造成嚴(yán)重影響[6-7]。

當(dāng)前，針對(duì)含氰廢水的處理技術(shù)主要包括堿性氯化法、因科法、過(guò)氧化氫氧化法、臭氧氧化法、沉淀法、膜分離法及電化學(xué)氧化法等[8-15]。在處理過(guò)程中，常用的化學(xué)藥劑涉及漂白粉、焦亞硫酸鈉、過(guò)氧化氫、臭氧等[16-19]。鑒于環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格及資源循環(huán)利用的需要，開(kāi)發(fā)操作簡(jiǎn)便、成本經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益顯著的含氰廢水處理技術(shù)顯得尤為迫切[20]。

該黃金礦山含氰廢水主要污染物為總氰化合物及重金屬離子。其中，總氰化合物質(zhì)量濃度為388 mg/L，以易釋放氰化物的形式存在；硫氰酸鹽質(zhì)量濃度為803mg/L;銅離子質(zhì)量濃度為435 mg/L。本文針對(duì)總氰化合物及重金屬離子采用多種方法進(jìn)行試驗(yàn)，選擇對(duì)含氰廢水適用性較好的方法，最終確定最優(yōu)試驗(yàn)參數(shù)，得到最佳處理方法。

1試驗(yàn)部分

1.1試驗(yàn)儀器及藥劑

試驗(yàn)儀器：UV-1700紫外分光光度計(jì)，DELTA 320 pH計(jì)，AA6300原子吸收分光光度計(jì)，IC1000離子色譜儀，化學(xué)滴定裝置，78-1磁力加熱攪拌器，BSA224S分析天平，電解試驗(yàn)裝置。

試驗(yàn)藥劑：焦亞硫酸鈉，硫酸亞鐵，過(guò)氧化氫溶液，濃硫酸，氫氧化鈉，破氰藥劑CG101-A。

1.2主要污染物成分

含氰廢水主要污染物成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知：含氰廢水pH呈堿性；總氰化合物質(zhì)量濃度為388 mg/L，以易釋放氰化物形式存在；硫氰酸鹽質(zhì)量濃度為803 mg/L;銅離子質(zhì)量濃度為435mg/L，因含氰廢水呈藍(lán)色，分析銅離子主要以銅氨絡(luò)離子的形式存在；含氰廢水中COD值為1360 mg/L。本次試驗(yàn)主要針對(duì)總氰化合物和重金屬離子進(jìn)行處理。鑒于硫氰酸鹽質(zhì)量濃度較高，臭氧處理和生物處理不僅無(wú)法改善處理指標(biāo)，反而可能對(duì)處理系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響，因此本次試驗(yàn)排除了臭氧處理和生物處理。

1.3試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用間歇式運(yùn)行模式，取500 mL該黃金礦山含氰廢水，采用攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌。隨后，向溶液中添加化學(xué)藥劑或調(diào)節(jié)硫酸濃度以改變pH。反應(yīng)一段時(shí)間后，過(guò)濾分離固液相，對(duì)濾液成分進(jìn)行分析，以評(píng)估氰化物及重金屬離子去除效率。此外，取1 L經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢璧暮鑿U水，將其置于電解槽內(nèi)，選用不同的電極材料，并控制反應(yīng)電壓，進(jìn)行電解處理一定時(shí)間。之后，對(duì)電解后的濾液成分進(jìn)行分析。

2試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1含氰廢水處理探索試驗(yàn)

開(kāi)展探索性試驗(yàn)如下：

1）因科法。取500 mL含氰廢水，加入5 g/L焦亞硫酸鈉，調(diào)節(jié)pH=8～9，氣液比5：1，反應(yīng)時(shí)間2h，過(guò)濾，送樣分析總氰化合物含量。

2）CG101-A藥劑法。取500 mL含氰廢水，加入5g/L CG101-A，調(diào)節(jié)pH=9，氣液比5：1，反應(yīng)時(shí)間2 h，過(guò)濾，送樣分析總氰化合物含量。

3）酸化法。取500 mL含氰廢水，加入濃硫酸調(diào)節(jié)pH=4，反應(yīng)時(shí)間1 h，過(guò)濾，送樣分析總氰化合物含量。

4）H?O?氧化法。取500 mL含氰廢水，加入8mL/L30%過(guò)氧化氫，反應(yīng)時(shí)間4h，過(guò)濾，送樣分析總氰化合物含量。

5）電解法。取1 L含氰廢水，電壓6 V（電流1.5～2A），電解反應(yīng)3h，送樣分析總氰化合物含量。

探索試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知：在處理含氰廢水中的總氰化合物方面，因科法、CG101-A藥劑法、酸化法、H?O?氧化法及電解法均展現(xiàn)出一定的處理效能。因科法與CG101-A藥劑法在去除總氰化合物方面具有較為顯著的效果。因此，本研究將重點(diǎn)探討因科法及CG101-A藥劑法中藥劑用量、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)處理效果的影響。

2.2因科法處理含氰廢水條件試驗(yàn)

考察了焦亞硫酸鈉用量及投加方式等對(duì)污染物去除的影響。

2.2.1焦亞硫酸鈉用量

取500 mL含氰廢水，調(diào)節(jié)焦亞硫酸鈉用量為3g/L、4g/L、5g/L，pH=8～9，氣液比5：1，反應(yīng)時(shí)間2 h，過(guò)濾，分析濾液中總氰化合物含量，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知：隨著焦亞硫酸鈉用量的增加，含氰廢水中總氰化合物質(zhì)量濃度逐漸降低；當(dāng)藥劑用量為4～5g/L時(shí)，總氰化合物質(zhì)量濃度可降至2.91～2.97mg/L。綜合考慮處理效果和藥劑成本，確定焦亞硫酸鈉用量為4 g/L。

2.2.2焦亞硫酸鈉投加方式

取500 mL含氰廢水，焦亞硫酸鈉用量為2g/L，pH=8～9，氣液比5：1，反應(yīng)時(shí)間1 h，過(guò)濾，濾液中再加入1 g/L或2 g/L焦亞硫酸鈉，調(diào)節(jié)pH=8～9，氣液比5：1，反應(yīng)時(shí)間1 h，過(guò)濾，分析濾液中總氰化合物含量?？疾觳煌巹┩都臃绞綄?duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知：焦亞硫酸鈉用量為3g/L（2g/L+1g/L），分2次投加，可使含氰廢水中總氰化合物質(zhì)量濃度降至2.03mg/L;繼續(xù)增加藥劑用量，總氰化合物質(zhì)量濃度基本保持穩(wěn)定。綜合考慮，藥劑投加方式以焦亞硫酸鈉投加量為3 g/L，分2次投加為宜。

2.3 CG101-A藥劑法處理含氰廢水條件試驗(yàn)

考察了CG101-A用量及投加方式等對(duì)污染物去除的影響。

2.3.1 CG101-A用量

取1L含氰廢水，分別加入2g/L、3g/L、4 g/L、5g/L、6g/L的CG101-A，氣液比5：1，反應(yīng)時(shí)間2h，過(guò)濾，分析濾液中總氰化合物含量，結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知：隨著CG101-A用量的增加，含氰廢水中總氰化合物質(zhì)量濃度逐漸降低；當(dāng)CG101-A用量為3～5g/L時(shí)，總氰化合物質(zhì)量濃度可降至3.79～3.98 mg/L;當(dāng)CG101-A用量為6g/L時(shí)，總氰化合物質(zhì)量濃度可降至1.04 mg/L。綜合考慮處理效果和藥劑成本，確定CG101-A用量為3 g/L。

2.3.2 CG101-A投加方式

分2次投加時(shí)，取1L含氰廢水，加入一定量CG101-A，氣液比5：1，反應(yīng)時(shí)間1 h，再加入一定量CG101-A，氣液比5：1，反應(yīng)時(shí)間1 h，過(guò)濾，分析濾液中總氰化合物含量。其中，CG101-A用量分別為2g/L+1g/L、3g/L+1g/L、2g/L+2g/L。分3次投加時(shí)，CG101-A用量為1 g/L+1g/L+1g/L，反應(yīng)時(shí)間為0.5 h+0.5h+1 h，其余操作與分2次投加相同。結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知：4種藥劑投加方式均對(duì)總氰化合物去除效果有一定的影響，藥劑多次投加比單次投加效果好，故確定最佳CG101-A用量為3g/L，分3次投加。

2.3.3反應(yīng)pH

取1L含氰廢水，分3次加入3g/L CG101-A，氣液比5：1，反應(yīng)時(shí)間2 h，反應(yīng)過(guò)程中分別控制反應(yīng)pH值為6，7，8，9，反應(yīng)時(shí)間2 h，過(guò)濾，分析濾液中總氰化合物含量，結(jié)果見(jiàn)表7。

由表7可知：CG101-A藥劑法處理含氰廢水的最佳反應(yīng)pH值為8～9。

2.3.4反應(yīng)時(shí)間

取2 L含氰廢水，重復(fù)“加入1g/L CG101-A，氣液比5：1，攪拌，反應(yīng)時(shí)間0.5 h”操作，直至總反應(yīng)時(shí)間達(dá)到4 h，期間每隔30 min分析一次濾液中總氰化合物含量，結(jié)果見(jiàn)表8。

由表8可知：反應(yīng)時(shí)間對(duì)CG101-A藥劑法總氰化合物的去除效果影響較大，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為1.5～2h時(shí)，含氰廢水中總氰化合物質(zhì)量濃度可降至1.61～1.67mg/L;反應(yīng)時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，總氰化合物質(zhì)量濃度逐漸升高，故反應(yīng)時(shí)間確定為2h。

通過(guò)對(duì)比可知，對(duì)于該黃金礦山含氰廢水而言，CG101-A藥劑法是最為適宜的處理工藝，最佳條件下，總氰化合物去除率為99.5%。

3結(jié)論

1）該黃金礦山含氰廢水呈堿性，主要污染物為總氰化合物及重金屬離子。其中，總氰化合物質(zhì)量濃度為388 mg/L，以易釋放氰化物形式存在；硫氰酸鹽質(zhì)量濃度為803 mg/L;銅離子質(zhì)量濃度為435 mg/L。因含氰廢水呈藍(lán)色，分析銅離子主要以銅氨絡(luò)離子的形式存在。

2）根據(jù)探索性試驗(yàn)結(jié)果，因科法、CG101-A藥劑法、酸化法、H?O?氧化法、電解法均對(duì)含氰廢水具有一定的處理效果。其中，因科法和CG101-A藥劑法的去除效果較好，針對(duì)總氰化物的去除率超過(guò)99%。

3）針對(duì)該黃金礦山含氰廢水，CG101-A藥劑法是最為適宜的處理工藝，最佳工藝參數(shù)為：CG101-A投加量3 g/L，分3次投加，最佳反應(yīng)pH值為8～9，反應(yīng)時(shí)間2 h，該反應(yīng)條件下總氰化合物的去除率為99.5%。

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Study on cyanide-containing wastewater treatment technology in a gold mine

Yang Fu1，Gao Feixiang2，F(xiàn)eng Dongxia3，4，He Jinguo'，Wu Qi2，Yang Wen'，Nong Youliang'

（1.Heqing Beiya Mining Co.，Ltd.;2.Changchun Gold Research Institute Co.，Ltd.;3.Faculty of Land Resources Engineering，Kunming University of Science and Technology;4.National-Local Joint Enginering Research Center for Green Comprehensive Utilization of Metal Tailings Resources）

Abstract：The cyanide-containing wastewater from a gold mine is alkaline and major pollutants are total cyanide compounds and heavy metal ions.Various cyanide removal methods，including Inco process，acidification process，hydrogen peroxide oxidation，CG101-A reagent method，and electrolysis，were tested.Exploratory tests found that the Inco process and the CG101-A reagent method exhibited better cyanide removal efficiency.Further conditional tests revealed that the CG101-A reagent method is the most suitable treatment process for this wastewater.Under the conditions of a CG101-A dosage of 3g/L（added in 3 equal portions），a reaction pH of8-9，and a reaction time of 2 h，the total cyanide compounds removal rate reached 99.5%.The findings provide new insights and methods for the treatment ofcyanide-containing wastewater in gold mines，contributing to technological progressand environmental protection in this field.

Keywords：cyanide-containing wastewater;total cyanide compounds;cyanide destruction reagent;Inco process;electrolysis;copper;thiocyanate