CN112058882A - 一种金矿堆浸场闭堆生态修复方法 - Google Patents

一种金矿堆浸场闭堆生态修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种金矿堆浸场闭堆生态修复方法，属于环保领域污染物处理与生态修复方法。包括如下步骤堆浸堆表层覆土、喷淋系统安装、降氰植物栽植、渗滤液处理、喷淋液制备与喷淋，优点是将堆浸堆含氰渗滤液的处理、堆浸渣中残余金浸出与脱氰处理及堆浸堆生态修复治理三大部分融合在一起，不仅可以实现金矿氰化堆浸工艺含氰渗滤液与堆浸渣的高效脱氰处理，而且可以实现渗滤液与堆浸渣中金、银等有价金属元素的回收，还可以实现堆浸堆的生态恢复治理，减少堆浸场脱氰处理与生态修复的周期，对金矿氰化堆浸工艺企业的环境治理提供一种非常高效的实用方法，具有较好的应用前景。

Description

一种金矿堆浸场闭堆生态修复方法
技术领域
本发明涉及环保领域污染物处理与生态修复方法，特别涉及一种金矿堆浸场闭堆生态修复方法。
背景技术
在黄金行业中，金矿堆浸生产工艺是从低品位矿石回收金的一种简便、经济的技术，目前已成为从低品位矿石、表外矿、老矿山的废石堆和老尾矿中回收金的一种重要方法，随着开采金品位的降低，采用堆浸提金工艺生产的黄金矿山企业将越来越多。氰化堆浸由于金回收率高，一直是金矿堆浸的主流工艺，但由于堆浸生产过程中使用剧毒的氰化物，堆浸结束时需要对含氰的堆浸渣及废水进行治理，然后进行闭堆和生态修复治理工作。目前，一般的治理方法是在堆浸渗滤液中加入漂泊粉，然后再将渗滤液打到堆浸堆上，最后在进行闭堆和生态修复治理。这种治理方法存在诸多缺陷：一是对氰化物处理效果差，由于碱氯法需要折点加氯，对渗滤液的pH值要求控制比较严，多数矿山实现不了精准控制；二是加药量比较大，造成氯离子的大量累计；三是对重金属没有处理效果；四是处理时间比较长，且处理后再次覆土生态修复，治理周期长。因此，如何解决上述问题，实现金矿堆浸含氰废水和废渣的无害化处理，进行实现顺利闭堆与快速生态修复治理，一直是氰化堆浸工艺企业亟需解决的环保难题。
发明内容
本发明提供一种金矿堆浸场闭堆生态修复方法，以解决金矿堆浸场存在的对氰化物处理效果差、氯离子的大量累计、对重金属没有处理效果和治理周期长的问题。
本发明采取的技术方案是：包括下列步骤：
(1)表层覆土：对堆浸堆进行表层覆土，覆土层厚度300～1000mm，土源采用矿区的剥离土或表层土；
(2)喷淋系统安装：将堆浸堆原有的喷淋系统移于堆浸堆的覆土层之上，没有喷淋系统需要重新进行安装，喷淋范围覆盖堆浸堆，喷淋强度为3-12L/m2·h；
(3)降氰植物栽植：根据所在地区气候及堆浸渣性质，选择适应当地气候条件、能在堆浸堆的覆土层上生长的、且具有脱除氰化物功能的植物，移栽或播散草种于对堆浸堆的覆土层中；
(4)渗滤液处理：金矿堆浸堆产生的渗滤液在渗滤液收集池被收集后，首先用泵泵入到三级活性炭吸附柱内进行有价金属的活性炭吸附回收，然后进入到三级搅拌反应槽，从该三级搅拌反应槽的加药管加入高效脱氰处理药剂进行脱氰处理，脱氰处理后的渗滤液进入喷淋液制备槽；
(5)喷淋液制备：渗滤液进入喷淋液制备槽后，按质量比(2～5)：(0.5～2)：(0.5～2)：(0.2～1)从喷淋液制备槽加药管加入硫脲、磷酸二氢钾、硅酸钠、腐殖酸钾四种药剂，药剂总共加入量与渗滤液的质量比为1:100～1000，搅拌混合均匀并用曝气系统曝气30min，用磷酸和碳酸钠调节喷淋液pH值在7～9之间；
(6)喷淋：将喷淋液制备槽配制好的喷淋液泵入喷淋液储存槽中，再进入喷淋系统中，对堆浸堆进行喷淋，喷淋液首先进入堆浸堆上面的覆土层，经土壤吸附和植物吸收喷淋液中的N、P、K和腐殖酸等营养物质后，然后渗入堆浸渣中，喷淋液中的硫脲、溶解氧对堆浸渣中残留的有价金属金、银等进行浸出，喷淋液中的亚硫酸钠、硅酸钠防护硫脲的分解损耗，喷淋液中剩余的高效脱氰处理药剂对堆浸渣进行脱氰处理，浸出的有价金属元素进入到渗滤液中，然后被收集到渗滤液收集池，经活性炭吸附回收。
本发明所述步骤(3)中具有脱除氰化物功能的植物为草木犀、燕麦、野茅或披碱草，种植密度为20～80株/m2。
本发明所述步骤(4)中渗滤液处理量根据堆浸堆渗滤液每天产生的最大量设定，三级活性炭吸附柱为串联设计，渗滤液从每级活性炭吸附柱底部进液，上面出液，每级活性炭吸附柱装炭量与进液量质量比为0.5～2，三级搅拌反应槽为串联设计，每级反应停留时间为30～60min。
本发明所述步骤(4)中高效脱氰处理药剂为亚硫酸钠、硫酸铜、过硫酸钠、硫酸亚铁、硫酸锌，按摩尔比为15:(1～2.5)：(1～2):(1～5):(1～5)投加于三级搅拌反应槽的第一级搅拌反应槽内，处理药剂的加入量为渗滤液中氰化物含量的2～8倍。
本发明所述步骤(5)中曝气系统采用微孔曝气管或曝气器曝气，气液比为(3～20):1。
本发明的有益效果：
本发明提供一种金矿氰化堆浸堆生态治理工艺，包括堆浸堆含氰渗滤液的处理、堆浸渣的浸出与脱氰处理与堆浸堆得生态修复治理，提供了一种高效脱氰处理药剂和一种喷淋液药剂配方组成及使用方法，由于喷淋液中含有氮、磷、钾、腐殖酸等植物生长的营养物质，可促进覆盖层植物的生长，生长起来的植物不仅可以进一步对渗滤液中残余的氰化物进行脱除，而且可以促进了堆浸堆得生态修复治理，另外，喷淋液中的硫脲、曝气产生的溶解氧可对堆浸堆残余的金进行浸出回收，为减少硫脲的分解损失，喷淋液中亚硫酸钠和硅酸钠对硫脲的分解起到很好的抑制作用，此外，喷淋液中处理渗滤液残余的高效脱氰处理药剂对堆浸渣也起到很好的脱氰作用。因此，本方法不仅可以实现金矿氰化堆浸工艺含氰渗滤液与堆浸渣的脱氰快速高效处理，而且可以实现渗滤液与堆浸渣中金、银等有价金属元素的回收，还可以实现堆浸堆的生态恢复快速有效治理，减少堆浸堆脱氰处理与生态修复的周期，实现两者的同步高效实施，对金矿氰化堆浸工艺企业的环境治理提供一种非常高效的实用方法，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明金矿氰化堆浸堆生态治理工艺示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，包括下列步骤：
(1)表层覆土：对堆浸堆1进行表层覆土，覆土层2厚度300mm，土源采用矿区的剥离土或表层土；
(2)喷淋系统安装：将堆浸堆1原有的喷淋系统3移于堆浸堆1的覆土层2之上，没有喷淋系统3需要重新进行安装，喷淋范围覆盖堆浸堆1，喷淋强度为3L/m2·h；
(3)降氰植物栽植：根据所在地区气候及堆浸渣性质，选择适应当地气候条件、能在堆浸堆1的覆土层2上生长的、且具有脱除氰化物功能的植物：草木犀，移栽或播散草种于对堆浸堆1的覆土层2中，种植密度为20株/m2；
(4)渗滤液处理：金矿堆浸堆产生的渗滤液在渗滤液收集池4被收集后，首先用泵泵入到三级活性炭吸附柱5内进行有价金属的活性炭吸附回收，然后进入到三级搅拌反应槽6，从该三级搅拌反应槽的加药管61加入高效脱氰处理药剂进行脱氰处理，脱氰处理后的渗滤液进入喷淋液制备槽7；
其中渗滤液处理量根据堆浸堆1渗滤液每天产生的最大量设定，三级活性炭吸附柱5为串联设计，渗滤液从每级活性炭吸附柱5底部进液，上面出液，每级活性炭吸附柱5装炭量与进液量质量比为0.5，三级搅拌反应槽6为串联设计，每级反应停留时间为30min；
所述高效脱氰处理药剂为亚硫酸钠、硫酸铜、过硫酸钠、硫酸亚铁、硫酸锌，按摩尔比为15:1:1:1:1投加于三级搅拌反应槽6的第一级搅拌反应槽内，处理药剂的加入量为渗滤液中氰化物含量的2倍；
(5)喷淋液制备：渗滤液进入喷淋液制备槽7后，按质量比2：0.5：0.5：0.2从喷淋液制备槽加药管71加入硫脲、磷酸二氢钾、硅酸钠、腐殖酸钾四种药剂，药剂总共加入量与渗滤液的质量比为1:100，搅拌混合均匀并用曝气系统72曝气30min，用磷酸和碳酸钠调节喷淋液pH值7；
其中曝气系统72采用微孔曝气管曝气，气液比为3:1；
(6)喷淋：将喷淋液制备槽7配制好的喷淋液泵入喷淋液储存槽8中，再进入喷淋系统3中，对堆浸堆1进行喷淋，喷淋液首先进入堆浸堆1上面的覆土层2，经土壤吸附和植物吸收喷淋液中的N、P、K和腐殖酸等营养物质后，然后渗入堆浸渣中，喷淋液中的硫脲、溶解氧对堆浸渣中残留的有价金属金、银等进行浸出，喷淋液中的亚硫酸钠、硅酸钠防护硫脲的分解损耗，喷淋液中剩余的高效脱氰处理药剂对堆浸渣进行脱氰处理，浸出的有价金属元素进入到渗滤液中，然后被收集到渗滤液收集池4，经活性炭吸附回收。
实施例2
如图1所示，包括下列步骤：
(1)表层覆土：对堆浸堆1进行表层覆土，覆土层2厚度600mm，土源采用矿区的剥离土或表层土；
(2)喷淋系统安装：将堆浸堆1原有的喷淋系统3移于堆浸堆1的覆土层2之上，没有喷淋系统3需要重新进行安装，喷淋范围覆盖堆浸堆1，喷淋强度为8L/m2·h；
(3)降氰植物栽植：根据所在地区气候及堆浸渣性质，选择适应当地气候条件、能在堆浸堆1的覆土层2上生长的、且具有脱除氰化物功能的植物：燕麦，移栽或播散草种于对堆浸堆1的覆土层2中，种植密度为50株/m2；
(4)渗滤液处理：金矿堆浸堆产生的渗滤液在渗滤液收集池4被收集后，首先用泵泵入到三级活性炭吸附柱5内进行有价金属的活性炭吸附回收，然后进入到三级搅拌反应槽6，从该三级搅拌反应槽的加药管61加入高效脱氰处理药剂进行脱氰处理，脱氰处理后的渗滤液进入喷淋液制备槽7；
其中渗滤液处理量根据堆浸堆1渗滤液每天产生的最大量设定，三级活性炭吸附柱5为串联设计，渗滤液从每级活性炭吸附柱5底部进液，上面出液，每级活性炭吸附柱5装炭量与进液量质量比为1，三级搅拌反应槽6为串联设计，每级反应停留时间为45min；
所述高效脱氰处理药剂为亚硫酸钠、硫酸铜、过硫酸钠、硫酸亚铁、硫酸锌，按摩尔比为15:1.8：1.5:3:3投加于三级搅拌反应槽6的第一级搅拌反应槽内，处理药剂的加入量为渗滤液中氰化物含量的5倍；
(5)喷淋液制备：渗滤液进入喷淋液制备槽7后，按质量比3.5：1.2：1.2：0.6从喷淋液制备槽加药管71加入硫脲、磷酸二氢钾、硅酸钠、腐殖酸钾四种药剂，药剂总共加入量与渗滤液的质量比为1:500，搅拌混合均匀并用曝气系统72曝气30min，用磷酸和碳酸钠调节喷淋液pH值8；
所述曝气系统72采用曝气器曝气，气液比为11:1；
(6)喷淋：将喷淋液制备槽7配制好的喷淋液泵入喷淋液储存槽8中，再进入喷淋系统3中，对堆浸堆1进行喷淋，喷淋液首先进入堆浸堆1上面的覆土层2，经土壤吸附和植物吸收喷淋液中的N、P、K和腐殖酸等营养物质后，然后渗入堆浸渣中，喷淋液中的硫脲、溶解氧对堆浸渣中残留的有价金属金、银等进行浸出，喷淋液中的亚硫酸钠、硅酸钠防护硫脲的分解损耗，喷淋液中剩余的高效脱氰处理药剂对堆浸渣进行脱氰处理，浸出的有价金属元素进入到渗滤液中，然后被收集到渗滤液收集池4，经活性炭吸附回收。
实施例3
如图1所示，包括下列步骤：
(1)表层覆土：对堆浸堆1进行表层覆土，覆土层2厚度1000mm，土源采用矿区的剥离土或表层土；
(2)喷淋系统安装：将堆浸堆1原有的喷淋系统3移于堆浸堆1的覆土层2之上，没有喷淋系统3需要重新进行安装，喷淋范围覆盖堆浸堆1，喷淋强度为12L/m2·h；
(3)降氰植物栽植：根据所在地区气候及堆浸渣性质，选择适应当地气候条件、能在堆浸堆1的覆土层2上生长的、且具有脱除氰化物功能的植物:披碱草，移栽或播散草种于对堆浸堆1的覆土层2中；种植密度为80株/m2；
(4)渗滤液处理：金矿堆浸堆产生的渗滤液在渗滤液收集池4被收集后，首先用泵泵入到三级活性炭吸附柱5内进行有价金属的活性炭吸附回收，然后进入到三级搅拌反应槽6，从该三级搅拌反应槽的加药管61加入高效脱氰处理药剂进行脱氰处理，脱氰处理后的渗滤液进入喷淋液制备槽7；
其中渗滤液处理量根据堆浸堆1渗滤液每天产生的最大量设定，三级活性炭吸附柱5为串联设计，渗滤液从每级活性炭吸附柱5底部进液，上面出液，每级活性炭吸附柱5装炭量与进液量质量比为2，三级搅拌反应槽6为串联设计，每级反应停留时间为60min；
所述高效脱氰处理药剂为亚硫酸钠、硫酸铜、过硫酸钠、硫酸亚铁、硫酸锌，按摩尔比为15:2.5：2:5:5投加于三级搅拌反应槽6的第一级搅拌反应槽内，处理药剂的加入量为渗滤液中氰化物含量的8倍。
(5)喷淋液制备：渗滤液进入喷淋液制备槽7后，按质量比5：2：2：1从喷淋液制备槽加药管71加入硫脲、磷酸二氢钾、硅酸钠、腐殖酸钾四种药剂，药剂总共加入量与渗滤液的质量比为1:1000，搅拌混合均匀并用曝气系统72曝气30min，用磷酸和碳酸钠调节喷淋液pH值在9之间；
所述曝气系统72采用微孔曝气管曝气，气液比为20:1；
(6)喷淋：将喷淋液制备槽7配制好的喷淋液泵入喷淋液储存槽8中，再进入喷淋系统3中，对堆浸堆1进行喷淋，喷淋液首先进入堆浸堆1上面的覆土层2，经土壤吸附和植物吸收喷淋液中的N、P、K和腐殖酸等营养物质后，然后渗入堆浸渣中，喷淋液中的硫脲、溶解氧对堆浸渣中残留的有价金属金、银等进行浸出，喷淋液中的亚硫酸钠、硅酸钠防护硫脲的分解损耗，喷淋液中剩余的高效脱氰处理药剂对堆浸渣进行脱氰处理，浸出的有价金属元素进入到渗滤液中，然后被收集到渗滤液收集池4，经活性炭吸附回收。
下边通过具体实例来进一步说明本发明。
某黄金矿山企业，采用氰化堆浸工艺，现面临闭堆与生态修复治理，堆浸堆仍产生大量的含氰渗滤液需要处理，为减少氰化物的产生量，尽快降低渗滤液中氰化物浓度，企业要求从源头对堆浸渣中的氰化物进行脱除并回收堆浸渣中残留的有价金属金，然后尽快进行堆浸堆的植被绿化等生态修复治理，含氰渗滤液的污染物成分分析结果见表1，要求处理至GB 8978-1996《污水综合排放标准》一级标准。
表1渗滤液成分分析结果
项目 pH CN<sub>T</sub> CN<sub>f</sub> SCN<sup>-</sup> Cu Fe Zn Pb
渗滤液 7.89 2.11 1.09 0.23 0.0079 0.40 0.03 0.0017
项目 As Hg Cd Cr Cr<sup>6+</sup> COD NH<sub>3</sub>-N Au
渗滤液 0.575 <0.00008 <0.0002 0.037 <0.004 <16 0.743 0.27
注：表中数据单位“mg/L”，pH无量纲。
由表1可知，渗滤液主要污染物为氰化物和砷，总氰化物浓度为2.11mg/L，易释放氰化物浓度为1.09mg/L，砷离子浓度为0.575mg/L，总氰化物和砷浓度超过《污水综合排放标准》一级标准(GB 8978-1996)要求。
根据上述渗滤液处理与生态恢复治理要求，首先，对堆浸堆1进行表层覆土，覆土层2厚度1000mm，土源采用矿区的剥离土；然后，在堆浸堆上1安装喷淋系统，喷淋范围覆盖堆浸堆1，喷淋强度为10L/(m2·h)；选择适应当地气候条件、能在堆浸堆1覆土层2上生长的且具有脱除氰化物功能的燕麦，播散草种于对堆浸堆1覆土层2上；金矿堆浸堆产生的渗滤液在渗滤液收集池4被收集后，首先用泵泵入到三级活性炭吸附柱5内进行有价金属的活性炭吸附回收，然后进入到三级搅拌反应槽6，从搅拌反应槽加药管61加入1g/L的高效脱氰处理药剂进行脱氰处理，该高效脱氰处理药剂配比为亚硫酸钠、硫酸铜、过硫酸钠、硫酸亚铁、硫酸锌，摩尔比为10:1:1:1:1，脱氰处理后的渗滤液经过检测分析，结果如表2所示，处理后的渗滤液进入喷淋液制备槽7，按质量比3：1：1：0.5从喷淋液制备槽加药管71加入硫脲、磷酸二氢钾、硅酸钠、腐殖酸钾四种药剂，药剂总共加入量与渗滤液的质量比为1:200，搅拌混合均匀并用曝气系统72曝气30min，用磷酸和碳酸钠调节喷淋液pH值在7～9之间；将喷淋液制备槽7配制好的喷淋液泵入至喷淋系统3中，对堆浸堆1进行喷淋，产生的喷淋液检测结果如表3所示，覆土层2上面的植物经过一个月培养，植物生长旺盛，称取1m2喷淋液培养与当地表层土上的燕麦鲜重，喷淋液浇灌的植物重量较当地表层生长的燕麦重量高出约37％。
表2脱氰处理后渗滤液检测分析结果
项目 pH CN<sub>T</sub> CN<sub>f</sub> As Cu Fe Zn
渗滤液 7.35 0.32 0.061 <0.004 0.096 0.79 0.087
注：表中数据单位“mg/L”，pH无量纲。
表3喷淋液检测分析结果
项目 Au As CN<sub>T</sub>
渗滤液 0.63 0.39 1.25
注：表中数据单位“mg/L”。
从表2可知，高效脱氰处理药剂处理后的渗滤液总氰化物浓度为0.32mg/L，砷浓度低于检测限，pH值、铜、锌等均能满足《污水综合排放标准》一级标准(GB 8978-1996)要求。从表3可知，采用上述药剂配方的喷淋液对堆浸堆进行喷淋，喷淋后的喷淋液中金的浓度为0.63mg/L，提高1.3倍，由于喷淋液中含有除砷脱氰的药剂成分，砷和总氰化物的浓度均有所下降。

Claims (5)

1.一种金矿堆浸场闭堆生态修复方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)表层覆土：对堆浸堆进行表层覆土，覆土层厚度300～1000mm，土源采用矿区的剥离土或表层土；
(2)喷淋系统安装：将堆浸堆原有的喷淋系统移于堆浸堆的覆土层之上，没有喷淋系统需要重新进行安装，喷淋范围覆盖堆浸堆，喷淋强度为3-12L/m2·h；
(3)降氰植物栽植：根据所在地区气候及堆浸渣性质，选择适应当地气候条件、能在堆浸堆的覆土层上生长的、且具有脱除氰化物功能的植物，移栽或播散草种于对堆浸堆的覆土层中；
(4)渗滤液处理：金矿堆浸堆产生的渗滤液在渗滤液收集池被收集后，首先用泵泵入到三级活性炭吸附柱内进行有价金属的活性炭吸附回收，然后进入到三级搅拌反应槽，从该三级搅拌反应槽的加药管加入高效脱氰处理药剂进行脱氰处理，脱氰处理后的渗滤液进入喷淋液制备槽；
(5)喷淋液制备：渗滤液进入喷淋液制备槽后，按质量比(2～5)：(0.5～2)：(0.5～2)：(0.2～1)从喷淋液制备槽加药管加入硫脲、磷酸二氢钾、硅酸钠、腐殖酸钾四种药剂，药剂总共加入量与渗滤液的质量比为1:100～1000，搅拌混合均匀并用曝气系统曝气30min，用磷酸和碳酸钠调节喷淋液pH值在7～9之间；
(6)喷淋：将喷淋液制备槽配制好的喷淋液泵入喷淋液储存槽中，再进入喷淋系统中，对堆浸堆进行喷淋，喷淋液首先进入堆浸堆上面的覆土层，经土壤吸附和植物吸收喷淋液中的N、P、K和腐殖酸等营养物质后，然后渗入堆浸渣中，喷淋液中的硫脲、溶解氧对堆浸渣中残留的有价金属金、银等进行浸出，喷淋液中的亚硫酸钠、硅酸钠防护硫脲的分解损耗，喷淋液中剩余的高效脱氰处理药剂对堆浸渣进行脱氰处理，浸出的有价金属元素进入到渗滤液中，然后被收集到渗滤液收集池，经活性炭吸附回收。
2.根据权利要求1所述的一种金矿堆浸场闭堆生态修复方法，其特征在于：所述步骤(3)中具有脱除氰化物功能的植物为草木犀、燕麦、野茅或披碱草，种植密度为20～80株/m2。
3.根据权利要求1所述的一种金矿堆浸场闭堆生态修复方法，其特征在于：所述步骤(4)中渗滤液处理量根据堆浸堆渗滤液每天产生的最大量设定，三级活性炭吸附柱为串联设计，渗滤液从每级活性炭吸附柱底部进液，上面出液，每级活性炭吸附柱装炭量与进液量质量比为0.5～2，三级搅拌反应槽为串联设计，每级反应停留时间为30～60min。
4.根据权利要求1所述的一种金矿堆浸场闭堆生态修复方法，其特征在于：所述步骤(4)中高效脱氰处理药剂为亚硫酸钠、硫酸铜、过硫酸钠、硫酸亚铁、硫酸锌，按摩尔比为15:(1～2.5)：(1～2):(1～5):(1～5)投加于三级搅拌反应槽的第一级搅拌反应槽内，处理药剂的加入量为渗滤液中氰化物含量的2～8倍。
5.根据权利要求1所述的一种金矿堆浸场闭堆生态修复方法，其特征在于：所述步骤(5)中曝气系统采用微孔曝气管或曝气器曝气，气液比为(3～20):1。
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