引 言

氰化渣是黄金冶炼过程中采取氰化提金工艺产生的废渣，由于含剧毒氰化物，2016年被列入《危险固废名录》之中[1-4]。大量堆弃的氰化渣不仅占用土地、污染环境，还给生命财产造成极大的破坏，已经成为制约黄金产业发展的重要瓶颈亟需解决。然而，受冶炼工艺、矿石地球化学、淋溶试剂、气象条件和水文等不同因素的作用，氰化渣的化学成分和矿物组成往往大相径庭，氰化渣包含的矿物种类很多，主要为金属矿物和脉石，其中金属矿物以黄铁矿为主，脉石矿则以石英为主，其次是高岭石、滑石、云母和长石等金属硅酸盐矿物等，上述各种矿物交叉互生难以分离[5-7]，给氰化渣的处理处置带来了难度。

氰化物是氰化渣的核心污染物，氰化渣预处理的首要目标就是脱氰去毒。受氰化渣化学组成多变和矿物结构复杂的影响，氰化渣中氰化物的组成和分布也不是固定不变的，往往随是矿物组成的变化而变化。近年来，围绕氰化渣中氰化物污染的治理与处置，国内外开展了大量的研究工作，形成了包括化学氧化法[8-11]、生物处理法[12-14]、焚化法[15]和强化自然降解法[16-19]等在内的多项处置技术，从实际应用情况来看，效果并不理想，各方争议颇多。究其原因，这与氰化渣中氰化物的组成、分布及吸附特征不明不无关系。因此，从源头探究不同氰化渣及其矿物对氰化物的吸附特征，针对性地提出处置处理措施，对彻底解决氰化渣的预处理脱氰去毒具有一定的指导意义。由于氰化渣中各种矿物交叉互生难以分离，为了准确分析氰化渣中主要矿物对氰化物的吸附特征，同时撇除原氰化渣中氰化物的干扰，根据矿物相似原理，以细磨天然独立矿物模拟氰化渣中对应的矿物，以独立矿物的复合物按一定比例混合模拟氰化渣。针对氰化渣采取相近研究，国内外鲜有报道，此法虽然无法实现模拟矿样和原矿样完全一致，但可以做到尽量近似，是可取的。

本文以氰化渣中普遍存在的黄铁矿、石英和金属硅酸盐矿物及其复合物矿物为研究对象，通过模拟分析氰化渣中典型矿物及其复合物对氰化物的吸附，揭示氰化物在不同矿物及复合矿物中的吸附特征，为氰化渣的脱氰去毒探索科学途径，最终实现氰化渣污染的根本防治与处理。

1 材料与方法

1.1 模拟矿物的制备

实验以磨细到相同粒度的黄铁矿替代氰化渣中的FeS2组分；以天然石英替代氰化渣中的石英组分；对氰化渣中含量较低的高岭石、云母和长石等矿物不单独成矿，而是以一定比例的细磨云母、高岭石、滑石和长石的混合物组成硅酸盐矿物混合物替代氰化渣中的金属硅酸盐矿物组分，以一定比例的黄铁矿、石英和硅酸盐矿物混合物作为模拟氰化渣的相似矿物。图1为某氰化渣XRD谱图，由图可以看出该氰化渣由多种矿物组成，其中主要的矿物为黄铁矿、石英和包括云母、长石、蒙脱石等在内的硅酸盐矿物。综合分析文献[5-7,20]得出氰化渣中黄铁矿和石英的含量为60%～80%，硅酸盐矿物为20%～40%。在定性分析基础上，本文的硅酸盐矿物混合物由云母、长石和蒙脱石按质量分数39%、28%和33%混合而制得；模拟氰化渣由天然黄铁矿、石英和硅酸盐矿物混合物按质量分数20%、45%和35%混合而成。

图1 氰化渣XRD谱图Fig.1 X-ray diffraction pattern of cyanide tailing

实验分别选取来自江西和山东某地区的上述独立纯矿物，用于模拟氰化渣中的不同矿物，各矿物经粉磨后过0.074 mm筛，至与氰化渣相当细度。各矿物主要化学成分如表1和表2所示。

表1 矿物化学成分（一）Table 1 Chemical component of minerals（1）/%（mass）Mineral pyrite S 49.83 Fe 45.62 As 0.02 SiO2 1.67

1.2 矿物对氰的吸附实验方法

称取相同质量的细磨相似矿物或复合矿物微粒，吸附不同浓度的含氰溶液，通过测定过滤液的平衡浓度和单位质量吸附剂颗粒对氰的吸附量，分析相似矿物的吸附性能。不同浓度的含氰溶液由取自某黄金冶炼厂的浓度为 mg/L的高氰液稀释而成，溶液中的氰为游离氰。在250 ml带塞锥形瓶中，加入相似矿物颗粒40 g，再分别加入不同浓度的含氰溶液100 ml，以0.1 mol/L的NaOH溶液或3.65%HCl调节pH与氰化渣矿浆相同，在恒温条件（20℃）下以140 r/min振荡一定时间至吸附平衡，静置30 min后用0.45 μm微孔滤纸过滤，采用硝酸银滴定法对滤液进行含氰分析，并计算相应的吸附量。

表2 矿物化学成分（二）Table 2 Chemical component of minerals（2）/%（mass）Mineral quartz muscovite feldspar montmorillonite SiO2 97.45 43.89 66.31 71.88 Al2O3 0.92 35.42 18.02 13.82 Fe2O3 0.61 6.78 1.15 1.08 MgO 0.06 2.35 0.43 3.43 K2O 0.02 8.07 10.84 0.63 CaO 0.05 1.47 1.02 4.57 Na2O 0.03 0.66 2.05 1.25