首页 >
论文范文 >
工程工业论文 >
工程综合论文 >
矿业工程论文 >
高硅尾渣固体氰溶解洗涤工艺
摘要：针对某公司氰化尾渣浮选后的高硅尾渣的特点，采用洗涤的方式对其中存在的固体氰化物进行实验研究。采用单因素实验方法对pH值、反应时间、投加药剂种类和投加量、淋洗液种类及淋洗次数等影响因素进行了优化。结果表明，投加螯合剂有利于高硅尾渣固体氰化物的洗涤溶出。最佳实验条件为pH值为13,投加3 g葡萄糖酸钠反应3 h,对滤饼用清水淋洗2次，处理后的高硅尾渣总氰化物浓度从653.65 mg/kg降至27.21 mg/kg,去除率达到95.84%。研究结果对高硅尾渣中固体氰化物的脱除有一定的借鉴意义。
加入收藏
高硅尾渣的氰化物脱除，很多研究局限于氰化物浸出毒性的控制。在弱酸性环境中，过量的铁离子和亚铁离子造成亚铁氰化铁的快速生成和全面沉降，以铁氰络合物的络合强度和亚铁氰化铁Fe4[Fe(CN)6]3的Ksp=3.3×10-41基本可以得知[1],除了金、钴等的氰化物在弱酸性条件下形成稳定的络合物外，基本上大部分氰化物都能够和铁离子形成亚铁氰化亚铁，而亚铁氰化亚铁在酸性条件下极易被氧化成亚铁氰化铁，即普鲁士蓝[2]。因此，对于金精矿氰化尾渣在酸性条件下浮选硫精矿后得到的高硅尾渣中主要是以亚铁氰化铁固体形式的络合氰化物残留，其虽然对浸出毒性没有影响，但不解决氰化物尤其是固体氰化物残留的问题，很难通过尾渣浸出毒性达标来评判高硅尾渣为一般固废[3]。目前高硅尾渣经过多种物理化学手段进行处置，浸出毒性符合国家一般固废氰化物浸出毒性的要求，以亚铁氰化铁形式的固体氰的大量存在依然为尾渣后期环保监管的难点。因此，对高硅尾渣中的亚铁氰化铁的无害化处理为研究重点。目前高硅尾渣无害化处理的主要方法有因科法[4,5]、酸化回收法[6,7]、过氧化氢氧化法[8]、固液分离洗涤法[9,10]以及氯碱法[11]等。根据高硅尾渣的特性，采用清洗加多次淋洗的洗涤方法去除高硅尾渣中的亚铁氰化铁，将高硅尾渣中的固体氰化物洗涤至滤液中，处理后的高硅尾渣变为一般固废，而后续滤液废水中的氰化物可以采用物理吸附沉淀法、催化氧化法和生物法等多种方法去除[12,13],极大降低了处理难度。
1、实验
1.1 实验仪器及药剂
实验仪器：JJ-3数显控温电动搅拌器；PHBJ-260便携式pH计；UV-5100紫外分光光度计；TAS-990原子吸收分光光度计；HWS-24型电热恒温水浴锅。
实验药剂：磷酸；氢氧化钠；葡萄糖酸钠；葡庚糖酸钠；乙二胺二邻苯基乙酸钠；乙二胺四乙酸二钠；二水合氯化亚锡；五水合硫酸铜；硝酸银；均为分析纯。
1.2 分析检测方法
1.2.1 氰化物含量的测定
尾渣中氰化物含量的测定按照HJ 745—2015《土壤氰化物和总氰化物的测定 分光光度法》规定的分光光度法进行测定。其中总氰化物的测定是加入氯化亚锡溶液和硫酸铜溶液，加入磷酸在pH<2条件下蒸馏，形成氰化氢的氰化物。滤液中氰化物含量的测定按照HJ 484—2009《水质氰化物的测定容量法和分光光度法》规定的硝酸银滴定法和异烟酸-吡唑啉酮分光光度法进行测定。其中总氰化物的测定是在pH<2介质中，磷酸和EDTA存在下，加热蒸馏，形成氰化氢的氰化物。
1.2.2 金属元素含量测定
尾渣中金属元素含量按照国家标准中规定的火焰原子吸收光谱法进行测定。准确称取一定量的105 ℃烘干后的固体样品，消解之后过滤并定容，用对应的元素阴极灯进行测定离子浓度，并根据下述公式计算含量[14]。
ω=c×Vm×100%
其中，ω—样品中元素含量，%;c—溶液中元素浓度，mg/L;V—溶液定容体积，L;m—样品质量，mg。
1.3 样品成分分析
实验室选取了某公司氰化尾渣浮选后的高硅尾渣，对高硅尾渣中的CN-、Cu、Fe、Zn以及有效硫含量等基本信息进行测定，其基本的组分分析如表1所示：该高硅尾渣总氰化物含量为653.65 mg/kg, 而游离氰仅为9.69 mg/kg, 说明高硅尾渣中的氰化物绝大部分以金属氰络合形式存在。
表1 高硅尾渣基本数据
由图1可知，在Fe-CN-H2O体系中，根据渣体pH值6.32和电位值66 mV可以断定，渣体中绝大部分氰以固体氰形式存在，尤其是亚铁氰化铁的形式存在[15]。综合考虑，对高硅尾渣采用清洗加多次淋洗的洗涤方式进行脱氰处理。
图1 Fe-CN-H2O系标准电位-pH图[15]15]
2、结果与讨论
2.1 反应pH值对洗涤高硅尾渣氰化物的影响
取500 g高硅尾渣，液固比为2∶1调浆，加入400 g/L的NaOH溶液分别调节pH值为7、8、9、10、11、12和13,匀速搅拌60 min,过滤后分别测定滤液和滤饼的总氰化物含量，滤液和滤饼中总氰化物含量变化与pH值的关系如图2所示，滤饼中氰化物的去除率随pH值变化趋势如图3所示。
图2 滤饼和滤液总氰含量与pH值关系图
图3 总氰化物去除率与pH值关系图
从图2和图3可以看出，整体而言，滤液中总氰化物浓度随着pH值的增加而增大，滤饼中的总氰化物浓度随着pH值的增加而不断减小。在pH值为7～10时，滤饼中的总氰含量几乎没有变化，而滤液中也几乎没有氰化物，其去除率在10%以下；在pH值为11时，滤饼中氰化物的去除率明显增加，其浓度降至336.28 mg/kg,滤液中总氰化物浓度为147.48 mg/L,去除率为48.55%;在pH值为13时，滤饼中的氰化物浓度最低，为320.47 mg/kg,滤液中总氰浓度为166.07 mg/L,去除率为50.97%。因此确定最佳反应pH值为13。
2.2 反应时间对洗涤高硅尾渣氰化物的影响
取500 g高硅尾渣，液固比为2∶1调浆，加入400 g/L的NaOH溶液调节pH=13,匀速搅拌5 h,分别在1、2、3、4和5 h取样矿浆50 mL,过滤后测定滤液和滤饼总氰化物含量。
由图4可知，在pH=13条件下，反应时间为1～3 h时，随着反应时间的不断延长，滤液中氰化物浓度总体趋势是不断增加的，在3 h时达到峰值，为181.57 mg/L;3 h后滤液中的氰化物浓度基本趋于稳定，总氰浓度稳定在180 mg/L左右，同时3和5 h的滤饼总氰浓度分别为303.17 和299.54 mg/kg,相差不大。因此最佳反应时间为3 h。
图4 pH=13条件下滤饼和滤液总氰浓度随时间变化图
2.3 投加药剂种类对洗涤高硅尾渣氰化物的影响
在分析中发现pH=13时的洗涤效率与pH=11时相比变化不大的原因是，在高碱体系中，Fe3+生成了Fe(OH)3沉淀将固体氰化物包裹，导致溶出效率提高不明显，因此在反应之前投加铁离子螯合剂葡庚糖酸钠[16,17]16-17]、EDDHA-Na[18,19,20]18-20]和葡萄糖酸钠防止其生成沉淀，研究三种药剂在pH=13条件下固体氰化物的洗涤效率。
取500 g高硅尾渣，液固比为2∶1调浆，分别加入2 g葡萄糖酸钠、葡庚糖酸钠和EDDHA-Na,加入400 g/L的NaOH溶液调节pH=13,匀速搅拌3 h,每小时取样矿浆50 mL,过滤后测定滤液和滤饼总氰化物含量，滤饼滤液总氰浓度如图5所示。
图5 pH=13条件下投加不同药剂反应3 h后滤饼和 滤液总氰浓度
由图5可知，与空白相比，投加药剂后滤饼总氰浓度均有不同程度的降低，滤液总氰浓度均有不同程度的提高，去除率均高于不投加任何药剂时。在pH=13条件下，投加葡萄糖酸钠之后效果最好，滤饼总氰浓度降至220 mg/kg以下，去除率达到了68.55%,滤液总氰浓度提高至240 mg/L左右；投加葡庚糖酸钠之后效果次之，去除率为64.23%;投加EDDHA-Na之后效果相比于前两种药剂不理想，滤饼总氰浓度降至290 mg/kg左右，去除率为57.33%,滤液总氰浓度提高至200 mg/L左右。
因此，综上所述，研究结果表明葡萄糖酸钠为实验投加药剂效果最佳，进一步实验主要以葡萄糖酸钠为研究对象。
2.4 药剂投加量对洗涤高硅尾渣氰化物的影响
取500 g高硅尾渣，液固比为2∶1调浆，分别加入1～5 g葡萄糖酸钠，加入400 g/L的NaOH溶液调节pH=13,匀速搅拌3 h,过滤后测定滤液和滤饼总氰化物含量，滤饼总氰浓度和滤液铁离子浓度与药剂投加量的关系如图6所示。
图6 pH=13时总氰浓度和铁离子浓度与药剂投 加量的关系图
由图6可知，随着药剂投加量的增加，滤饼中总氰浓度不断降低，投加3 g后其浓度变化趋势逐渐变缓；滤液中铁离子浓度随投加量增加不断增大，在3 g时基本已经达到最大值，滤液中总氰浓度和其趋势基本一致。
出现上述变化的原因是葡萄糖酸钠作为螯合剂投加后，会鳌合体系中的铁离子，螯合后为环形结构，将铁离子包裹，防止其在高碱体系中与OH-结合生成Fe(OH)3沉淀，从而减少了体系中铁氰络合物被Fe(OH)3包裹现象的发生，提高了氰化物溶出效率。在投加3 g葡萄糖酸钠后，滤液中总氰浓度和铁离子浓度基本保持稳定，相较于未投加葡萄糖酸钠时脱氰效果比较理想，因此选择投加3 g葡萄糖酸钠。
2.5 淋洗液种类对洗涤高硅尾渣氰化物的影响
取500 g高硅尾渣，液固比为2∶1调浆，加入3 g葡萄糖酸钠，加入400 g/L的NaOH溶液调节pH=13,匀速搅拌3 h,每小时取样100 mL,过滤后取40 g滤饼分别用15 mL清水和pH=13碱液淋洗1次，测定淋洗后滤饼总氰化物浓度。具体数据如表2所示。
表2 不同淋洗液淋洗后滤饼氰化物浓度表
由表2可知，用清水淋洗效果明显优于用pH=13碱液淋洗，原因可能是在用pH=13碱液淋洗时，滤饼中残留的铁离子与OH-反应生成Fe(OH)3沉淀将铁氰络合物包裹，使其难以溶出，而用清水淋洗则避免了这种情况的发生，因此选用清水对反应完之后的滤饼进行淋洗。
2.6 淋洗次数对清洗高硅尾渣氰化物的影响
取500 g高硅尾渣，液固比为2∶1调浆，加入3 g葡萄糖酸钠，加入400 g/L的NaOH溶液调节pH=13,匀速搅拌3 h, 过滤后取40 g滤饼用15 mL清水分别清洗1～5次，测定淋洗后滤饼总氰化物浓度，其浓度如图7所示。
图7 滤饼总氰浓度与淋洗次数关系图
由图7可知，随着淋洗次数的逐渐增加，滤饼总氰浓度逐渐降低，淋洗前两次时，效果较好，其浓度降至25 mg/kg左右，之后浓度变化不大。淋洗2次与淋洗5次效果近乎相同，但是单位体积淋洗液所处理的氰化物更多，因此选择淋洗次数为2次。
2.7 验证实验
通过实验确定高硅尾渣洗涤的最佳条件为pH=13,反应时间为3 h,投加药剂为3 g葡萄糖酸钠，淋洗次数为清水淋洗2次，并进行了验证实验，最终滤饼总氰浓度为27.21 mg/kg。
3、结论
1)采用清洗淋洗的洗涤方法对高硅尾渣进行无害化处理，实验确定最佳反应条件为pH=13,反应时间3 h,投加药剂为3 g葡萄糖酸钠，淋洗液及淋洗次数为清水淋洗2次，处理后的高硅尾渣总氰化物浓度为27.21 mg/kg,去除率为95.84%。
2)采用洗涤方式对高硅尾渣中的固体氰化物进行处理，将其中难处理的铁氰络合物洗涤至滤液中，之后再对滤液进行无害化处理，极大地降低了固体氰的脱除处理难度。
参考文献:
[1]陈华进,李方实.含氰废水处理方法进展[J].江苏化工,2005(1):39-43.
[2]李志富,许宁,孟庆建,等.ClO2对医院高浓度含氰废水处理的试验研究[J].环境污染治理技术与设备,2005(1):58-61,67.
[3]刘烁,刘亚梅,陶雪梅,等.固体废物氰化物总量和浸出毒性测定方法的比较[J].中国环境监测,2020,36(6):36-43.
[5]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.
[6]吕翠翠.氰化渣中有价元素资源化高效回收的应用基础研究[D].北京:中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所),2017.
[7]苗腾飞,白杨,师彬.含氰废水处理方法研究[J].世界有色金属,2020(4):279-281.
[9]王磊.氰化尾渣洗涤与综合回收研究[D].沈阳:东北大学,2019.
[10]苏超,蔡锦鹏,于星才,等.基于工艺矿物学的硫精矿强化固液分离研究[J].有色金属工程,2023,13(7):81-87.
[11]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):1568-1581.
[12]赵瑶瑶.废水中金属络合氰化物处理技术研究[D].上海:华东理工大学,2018.
[13]胡杨甲,贺政,赵志强,等.氰化浸出废水处理方法研究进展[J].中国矿业,2015,24(增刊1):219-223.
[14]闫敬民.氧化金矿氰化浸出渣的无害化处置[D].北京:中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所),2021.
[16]蔡璇.以葡庚糖酸根为关键配体的复合络合铁脱硫剂的研究[D].武汉:华中师范大学,2020.
[17]王建宇,赵帆,张刚,等.葡庚糖酸钠的性质､制备及用途[J].湖北化工,2002(4):27-28.
基金资助:烟台市科技计划项目(2022MSGY056)~~;
文章来源:张正,王海超,魏连启等.高硅尾渣固体氰溶解洗涤工艺[J].有色金属工程,2023,13(12):163-168.
分享：
围岩松动圈是指地下工程开挖后,由于应力重分布和爆破等因素影响,在洞室周围形成的具有一定厚度的破裂､松动区域[1]｡这一区域内的岩体力学性质发生显著变化,主要表现为强度降低､渗透性增加等特征｡围岩松动圈的形成和发展直接影响地下工程的稳定性和安全性｡
2025-09-07
钻孔探测作为矿井地质分析预测及灾害处理的重要手段,具有实揭性､灵活性及长距离等优点,常用于煤矿瓦斯抽放､探放水及地质填图等勘探工程｡然而,受限于软碎岩层､断层发育带等井下复杂地质条件,常规钻孔极易产生塌孔､缩径的问题,严重影响钻孔的成孔效率及施工效果｡
2025-08-03
断层是地壳中常见的地质构造之一,是由破断面两层岩体发生明显位移而形成的｡在采煤过程中,断层的发育增加了开采的难度,影响采煤方法的选择和回采速度｡断层的大小､走向､数量,均会加剧煤层漏风问题,进而增加煤层自燃的风险,对此,诸多学者开展了大量研究[1-2]｡
2025-08-03
贵州省具有丰富的煤炭资源,素有“西南煤海”之称,是我国华南型煤田中最大的产煤省区｡贵州省喀斯特矿区在高强度开采扰动后,极易造成矿井突水事故,给井下开采工作带来极大的安全隐患和经济损失[1]｡导水裂缝带,即垮落带和裂缝带,是贯通采空区与上部水体的通道,覆岩“两带”的高度及特征对于矿井井下水害防治具有重要的意义[2-3]｡
2025-08-03
采煤机自动拖缆是指采煤机在工作运行过程中,采用特定的拖曳装置移动电缆,替代人工来管理电缆,避免采煤机往复运行中,电缆因多次叠加引起电缆出槽､损伤等现象｡采煤机自动拖缆装置对于采煤机的正常运行至关重要,特别是对电缆槽高度较低的薄煤层工作面,效果更为显著,它确保了电缆不被损坏,从而保证了采煤机的电力供应｡
2025-08-03
光纤技术是基于光传播原理的高新技术创新,广泛应用于通信､传感､医疗等领域,光纤传感器利用光波在光纤内部的传播特性,这些特性使得光纤传感器在复杂环境中,特别是需要长期监测的工程领域中,应用更加广泛[1]｡在采矿作业中,随着深部采矿技术的不断发展,围岩的复杂性和变异性不断增加,对支护结构的稳定性提出了新的挑战[2]｡
2025-08-03
陶文斌[8]研究了大断面过破碎带失稳变形原因,提出了“预注浆+超前支护+架棚+二次注浆”的支护方案,有效保证了巷道围岩的稳定;伊丽娟[9]以某煤矿大巷过破碎带为工程背景,提出“锚杆+锚索+U型钢”的联合支护技术,成功控制了巷道围岩变形问题｡针对不同地质环境应确定相应的巷道支护技术｡
2025-08-03
煤炭企业的环境会计信息披露通常在社会责任报告中设专章,内容涉及环保管理体系､环保投资､污染物排放､重大环境问题及整改情况､节能减排等｡随着“双碳”目标的提出,许多煤炭企业深刻认识到低碳的重要性,开始在年度财务报告中披露环境会计信息｡
2025-07-12
针对荫营煤矿密闭区域检测环节操作繁琐，检测结果反馈时间长、效率低等问题，归纳了密闭“呼吸”现象的影响因素，基于现场测试分析了密闭“呼吸”现象的基本特征，对煤自燃气体产生的规律进行研究，结果表明：大气参数的变化导致密闭区出现“呼吸”效应，密闭内外压差的变化范围为-160～350 Pa,说明荫营煤矿密闭存在“呼吸”效应，且密闭内外气体交换量较大。研究结果对荫营煤矿快捷高效地实现井下密闭火情智能监测预警及风险管控以预防煤自燃具有重要指导和现实意义。
2025-07-07
煤炭服务企业与新一代信息技术的深度融合势在必行｡许多企业正在有序构建及优化管理､业务及服务三大核心系统,以实现信息化､数字化与智能化的融合升级｡管理层面涵盖企业资源规划(ERP)系统､办公自动化(OA)系统以及管理信息系统(MIS)等模块;业务层面涉及数字化协同设计系统､数字化设计交付系统以及工程采购与施工(EPC)总承包管理系统等。
2025-07-07
人气：5934
人气：4792
人气：4114
人气：2653
人气：2139
我要评论
期刊名称：矿业工程
期刊人气：1940
主管单位：中冶北方工程技术有限公司
主办单位：中冶北方工程技术有限公司,中国冶金矿山企业协会
出版地方：辽宁
专业分类：科技
国际刊号：1671-8550
国内刊号：21-1478/TD
邮发代号：8-38
创刊时间：1963年
发行周期：双月刊
期刊开本：大16开
见刊时间：4-6个月
影响因子：0.463
影响因子：0.673
影响因子：0.642
影响因子：1.307
影响因子：0.480
科普杂志阅读、期刊信息查询、论文下载、文献查询、原创文章检测等多项服务。
服务热线
您的论文已提交，我们会尽快联系您，请耐心等待！
你的密码已发送到您的邮箱，请查看！
2023-12-22
61
上传者：管理员
