[0001] 本发明涉及氰化尾渣固废资源化利用技术领域，具体涉及一种氰化尾渣无害化利用的方法。

[0002] 我国黄金生产大多采用氰化法提金，随着我国黄金工业的迅速发展，矿物资源不断被开发，氰化尾渣的数量也日渐增长。氰化尾渣是矿石经选矿或提金工艺回收金和其他
有用组分后废弃的固体粉料。目前绝大多数全泥氰化氰渣经无害化处理按照《黄金行业氰
渣污染控制技术规范》(HJ943‑2018)尾矿库处置要求进行处置，但全泥氰化氰渣这种尾矿
库处置方式带来了资源、环境、安全和土地等诸多问题。由于氰化尾渣的磨矿细度高、有价
元素含量低，导致其无法开展有价元素回收等综合利用工作。

[0003] 公开号为CN115028433A的专利提供了一种氰化尾矿基烧胀轻集料及其制备方法，这种方法以氰化尾矿为主要原料，混合市政污泥和污染土，通过高温烧制轻集料。但是该方
法所制得的轻集料的堆积密度低，筒压强度不够，故对轻集料后续的使用范围受阻。

[0004] 有鉴于此，有必要提出一种氰化尾渣无害化利用的方法，以解决上述问题。

[0032] 下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范
围。

[0033] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，
不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和
“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

[0034] 在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次
关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0035] 在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同
的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和
隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

[0036] 在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三
种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

[0037] 在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

[0038] 在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

[0039] 在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一
体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，
可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而
言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

[0040] 氰化尾渣是氰化法提金后废弃的尾渣，因含有重金属及残留氰化物、汞、各种浮选药剂等多种高毒性成分，特别是络离子氰根受环境酸碱度变化极易转化为剧毒氰化物，处
理不当容易对大气、水体和土壤等造成严重污染。现有技术中利用氰化尾矿制备水泥、陶
瓷、微晶玻璃等建材的研究中，因含有氰化物和其他有害重金属，这些成分在烧胀过程中可
能不会完全分解或固定，导致烧胀陶粒在使用过程中存在环境污染的风险，而且氰化尾矿
基烧胀陶粒的物理和化学性能可能不如传统陶粒，如强度、耐久性和吸水率等，这限制了其
在某些领域的应用。

[0041] 为了解决上述的技术问题，本申请提供了一种氰化尾渣无害化利用的方法，其中，通过以氰化尾渣为主要原料，并配以市政污泥、粉煤灰、净化剂，经混合后，在惰性气氛中进
行焙烧，从而可以达到减少氰化尾渣中有害物质的在环境中的释放程，而且制备的轻集料
的密度、堆积密度、筒压强度也得以提升。

[0042] 以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种氰化尾渣无害化利用的方法为例进行说明。

[0043] 如图1所示，本申请实施例提供一种氰化尾渣无害化利用的方法，包括如下步骤：

[0044] S1、分别将氰化尾渣、市政污泥、粉煤灰、净化剂进行烘干、研磨；

[0045] S2、按预定比例将所述氰化尾渣、所述市政污泥、所述粉煤灰、所述净化剂混合均匀后加水搅拌，制备成球团；再对所述球团进行烘干；

[0046] S3、对经过烘干后的球团依次进行预热、烧结、冷却，即得到无害化的轻集料。

[0047] 通过物理和化学方法将有害的固体废物转化为无害且具有使用价值的轻集料，不仅有效地减少了氰化尾渣中有害物质的在环境中的释放程度，降低了对环境的污染；而且
生产出了有价值的建筑材料，实现了废物的资源化。

[0048] 进一步地，在一些实施例中，步骤S3中，进行预热、烧结、冷却的过程中，以惰性气体作为保护性气氛；所述步骤S3中充入惰性气体的速率为0.5‑3.0L/min；所述惰性气体包
括但不限于氮气。以惰性气体作为保护性气氛，让整个焙烧过程保持无氧热解，反应过程中
生成的烃类气体有利于轻集料中气孔的形成；另外相较于在高温有氧条件下进行反应，在
无氧条件下污泥中的有机组分的热失重也能大幅减小，如此可以减少已生成的孔隙坍塌的
程度。

[0049] 进一步地，在一些实施例中，步骤S3中进行预热、烧结、冷却的具体的过程为：

[0050] 所述预热的过程为：在高炉中，以10℃/min～30℃/min的速率升至400℃～600℃保温30min～60min进行预热；再以5℃/min～20℃/min的速率升至1000℃～1200℃，烧结
20min～60min；最后随炉温自然冷却。

[0051] 预热阶段：选择10℃/min至30℃/min的升温速率是为了确保混合物中的水分和挥发性物质能够逐渐逸出，避免快速升温导致物料膨胀、破裂或形成不均匀的孔隙结构；选择
400℃至600℃的温度范围足以去除大部分水分和部分有机物，同时开始促进某些化学反
应，如粘土矿物的脱水和碳酸盐的热分解；再保温一段时间有助于混合物内部温度均匀化，
完成某些中间反应，同时使混合物料中的有机质与水分进行充分活化，为后续的高温烧结
做准备。烧结阶段：选择5℃/min至20℃/min的升温速率较预热阶段慢，这是为了确保物料
在高温下逐渐达到热平衡，减少热应力，防止物料破裂；在1000℃至1200℃温度下，混合物
中的硅酸盐矿物开始熔融，形成液相，有助于颗粒间的粘结和重结晶，提高轻集料的强度和
稳定性；选择20分钟至60分钟的烧结时间是为了确保混合物中的化学反应充分进行，重金
属离子被固定，硅酸盐矿物充分熔融和重结晶，形成稳定的轻集料结构。最后随炉温自然冷
却可以防止由于温度骤变引起的轻集料内部应力过大，导致开裂或变形。缓慢冷却有助于
保持轻集料的结构和性能。

[0052] 进一步地，在一些实施例中，步骤S2中，所述预定比例为：氰化尾渣：市政污泥：粉煤灰的质量比为50％～70％:10％～30％:5％～20％；所述净化剂的添加量为氰化尾渣、市
政污泥、粉煤灰的总和质量的5％～10％。通过将氰化尾渣、市政污泥、粉煤灰、净化剂以合
适的比例进行混合，可以有效中和氰化尾渣中的毒性成分，促进氰化尾渣中重金属的稳定，
降低其对环境的危害。

[0053] 进一步地，在一些实施例中，步骤S2中，所述水的添加量为氰化尾渣、市政污泥、粉煤灰、净化剂的总和质量的22％～27％。添加适量的水分有助于混合物形成球团。

[0054] 在本申请实施例的技术方案中，所述净化剂包括氯化物；所述净化剂包括氯化钠、氯化钙、氯化镁中的一种或几种复配物。通过添加净化剂不仅能在高温下促进氰化尾渣中
的有害成分(如氰化物)发生热分解或化学反应，从而降低其毒性，有效保证最终制备的轻
集料中的重金属含量能达标排放，也能在焙烧过程中降低混合物的熔点，有助于形成液相，
促进固相反应，从而改善轻集料的微观结构和性能，在一定程度上以相对较低的烧结温度，
即可制备轻集料，如此降低了能源消耗，低碳环保；除此之外，添加的氯化物可以与粉煤灰
中的硅酸盐和铝酸盐反应，生成稳定的矿物质，提高轻集料的机械强度和耐久性。氯化钙和
氯化镁等可以与重金属离子形成稳定的络合物或沉淀，从而固定重金属，减少其在环境中
的迁移性。焙烧过程中，氯化物的加入有助于形成均匀的孔隙结构，使轻集料具有更好的保
温性能和较低的密度。通过化学反应和物理吸附，净化剂有助于减少氰化尾渣中有害物质
的排放，降低对环境的影响。

[0055] 进一步地，在一些实施例中，步骤S1中，对所述氰化尾渣、所述市政污泥、所述粉煤灰、所述净化剂进行研磨处理后的粒径为200目以上。通过对各原料的粒径研磨至200目以
上，可以提高各原料之间的接触面积，提高后续各原料之间的反应效率。

[0056] 进一步地，在一些实施例中，步骤S2中，进行烘干前，还需对球团进行陈化；进行陈化的时间为0.5h～2h；所述球团的粒径为10mm～15mm。通过对球团进行0.5h～2h的陈化，可
以使球团内部的物料分布更加均匀，水分进一步均匀分布，有助于提高球团的机械强度和
稳定性，减少在后续烘干和烧结过程中球团的破裂，还有助于球团内部结构的致密化，减少
孔隙率，从而在后续烧结过程中形成更加均匀和致密的轻集料。

[0057] 进一步地，在一些实施例中，步骤S3中进行烘干的过程为：在100℃～110℃下烘干1h～4h。在将混合物料焙烧前进行烘干可以去除混合物中的自由水分，减少在焙烧过程中
由于水分蒸发造成的材料体积变化和结构破坏。

[0058] 进一步地，在一些实施例中，步骤S3中，所述高炉包括箱式电阻炉。

[0059] 下面列举了一些具体实施例，需说明的是，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领
域内的文献所描述的技术或条件或按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商
者，均为可以通过市购获得的常规产品。

[0060] 实施例1

[0061] 一种氰化尾渣无害化利用的方法，包括如下步骤：

[0062] S1、分别将氰化尾渣、市政污泥、粉煤灰、净化剂进行烘干、研磨；

[0063] 对所述氰化尾渣、所述市政污泥、所述粉煤灰、所述净化剂进行研磨处理后的粒径为200目以上；其中，各原料的具体化学组成详见表1；对氰化尾渣与市政污泥的污染物组分
进行了分析，氰化尾渣中含有氰化物、重金属等有害污染物，市政污泥中含有有机污染物、
微生物及重金属等，具体结果详见表2；

[0064] S2、按质量比将所述氰化尾渣、所述市政污泥、所述粉煤灰、所述净化剂混合均匀后加水搅拌，制备成球团；接着对所述球团依次进行陈化、烘干处理；在阴凉通风处自然陈
化的时间为0.5h；所述球团的粒径为10mm～15mm；

[0065] 所述比例为：氰化尾渣：市政污泥：粉煤灰的质量比为50％:30％:20％；所述净化剂的添加量为氰化尾渣、市政污泥、粉煤灰总质量的10％；

[0066] 所述水的添加量为氰化尾渣、市政污泥、粉煤灰、净化剂总质量的25％；

[0067] 所述净化剂包括氯化钠、氯化钙、氯化镁中的一种或几种复配物；

[0068] S3、将球团先放在105℃的烘箱中烘干1h后，再放入箱式电阻炉中，依次进行预热、烧结、冷却，即得到无害化的轻集料；

[0069] 进行预热、烧结、冷却的过程中，以氮气作为保护性气氛；充入氮气的速率为1L/min；

[0070] 进行预热、烧结、冷却的具体的过程为：

[0071] 所述预热的过程为：在高炉中，以10℃/min的速率升至400℃保温30min进行预热；再以5℃/min的速率升至1000℃，烧结20min；最后随炉温自然冷却。

[0072] 表1氰化尾渣与市政污泥化学组成分析(％)

[0073] 组分 SiO2 CaO Al2O3 Fe2O3 MgO氰化尾渣 67.38～72.63 1.0～1.5 13.5～18 3.5～5.8 0.3～0.54
市政污泥 9.5～15.3 10～15.78 3.23～4.27 3.5～4.2 0.58～0.7
粉煤灰 32.9～59.7 0.9～8.4 15.5～35.6 4.5～19.5 0.36～0.8

[0074] 表2氰化尾渣与市政污泥污染物组分分析(mg/kg)

[0075]

[0076]

[0077] 对本实施例制备的轻集料进行分析检测，产品轻集料的各指标结果如表3所示，轻集料中的污染物含量检测结果详见表4，轻集料中可浸出的重金属含量检测结果详见表5。

[0078] 表3轻集料产品指标

[0079]

[0080] 表4轻集料中污染物组分分析(mg/kg)

[0081]

[0082] 表5轻集料可浸出重金属含量分析(mg/L)

[0083]

[0084] 由上述结果可以看出，经本实例提供的一种氰化尾渣无害化利用的方法，将氰化尾渣、市政污泥、粉煤灰、净化剂混合高温制备的轻集料密度等级为800，满足《轻集料及其
试验方法》(GB17431.1‑2010)中轻集料产品指标要求。

[0085] 实施例2

[0086] 实施例2‑4与对比例1～7、对照组1分别提供了一种氰化尾渣无害化利用的方法，与实施例1相比，不同之处在于分别改变了步骤S2中的氰化尾渣、市政污泥与粉煤灰及净化
剂的质量比，各实施例及对比例对应的相应参数如表6所示，其余步骤及参数均与实施例1
一致，在此不再赘述。

[0087] 表6实施例2‑4与对比例1‑7、对照组1的工艺参数

[0088]项目 氰化尾渣 市政污泥 粉煤灰 净化剂
实施例1 50％ 30％ 20％ 10％
实施例2 70％ 10％ 10％ 10％
实施例3 65％ 30％ 5％ 10％
实施例4 50％ 30％ 20％ 5％
对比例1 40％ 30％ 20％ 10％
对比例2 75％ 5％ 20％ 10％
对比例3 50％ 40％ 10％ 10％
对比例4 67.5％ 30％ 2.5％ 10％
对比例5 50％ 20％ 30％ 10％
对比例6 50％ 30％ 20％ 3％
对比例7 50％ 30％ 20％ 15％
对照组1 100％ 0％ 0％ 0％

[0089] 按照上述实施例1‑4及对比例1‑7提供的方法制备轻集料，并对轻集料的产品及有害物质进行检测，产品性质如表7所示，有害物质检测结果如表8、表9所示。

[0090] 表7实施例2‑4与对比例1‑7、对照组1的轻集料产品指标

[0091]

[0092]

[0093] 表8实施例2‑4与对比例1‑7、对照组1的轻集料中污染物组分分析(mg/kg)

[0094]

[0095]

[0096] 表9实施例2‑4与对比例1‑7、对照组1的轻集料可浸出重金属含量分析(mg/L)

[0097]

[0098] 由表7‑表9可以看出，步骤S2中的氰化尾渣、市政污泥与粉煤灰的质量比及净化剂的添加量等参数均会影响轻集料的产品性能与达标。氰化尾渣含有丰富的硅铝氧化物等无
机物质，组成满足轻集料制备的原料；向氰化尾渣中添加市政污泥等含有有机碳的有机质
进行平衡调节，不仅成本低、以废治废，在高温条件下也有助于多孔结构的形成，降低轻集
料的堆积密度；粉煤灰的添加则在一定程度上改善了氰化尾渣的原料组成，助熔保证了轻
集料的强度；净化剂的添加在于高温环境下，有助于原料中重金属的挥发，可以保证产品的
有害物质达标。

[0099] 比较实施例可知市政污泥与粉煤灰的添加量会影响产品的性能达标性。当市政污泥添加量小于混合组分的10％，轻集料中多孔结构不足，导致堆积密度增大，轻集料的密度
等级增加，当市政污泥添加量大于混合组分的40％，轻集料的堆积密度较小，密度等级为
800，但是有机质过量则会导致筒压强度不达标，无法满足产品标准；当粉煤灰的添加量小
于5％，轻集料的筒压强度小于1.2，无法满足产品标准，当粉煤灰的添加量大于20％，轻集
料的筒压强度较高，但其堆积密度较高，密度等级为1100；当净化剂的添加量小于5％，净化
效果不佳，产品中铅物质的含量超标，当净化剂的添加量大于10％，产品达标稳定，但其运
行成本增高，因此不建议添加量大于10％。

[0100] 实施例5‑6与对比例8‑11及对照组2

[0101] 实施例5‑6与对比例8‑11及对照组2分别提供了一种氰化尾渣无害化利用的方法，与实施例1相比，不同之处在于分别改变了步骤S3中的预热温度与预热时间，各实施例及对
比例对应的相应参数如表10所示，其余步骤及参数均与实施例1一致，在此不再赘述。

[0102] 表10实施例1、实施例5‑6与对比例8‑11及对照组2的工艺参数

[0103] 项目 步骤四预热温度(℃) 步骤四预热时间(min)实施例1 400 30
实施例5 600 30
实施例6 400 60
对比例8 350 10
对比例9 650 10
对比例10 600 20
对比例11 600 70
对照组2 0 0

[0104] 按照上述实施例1、实施例5～6及对比例8～11提供的方法制备轻集料，并对轻集料的堆积密度进行检测，轻集料的堆积密度检测结果如表11所示。

[0105] 表11实施例1、实施例5‑6与对比例8‑11的轻集料产品指标

[0106]

[0107] 由表11可以看出，步骤S3中的预热温度与预热时间分别对轻集料的堆积密度与吸水率产生影响，最终影响轻集料的产品性能。当预热温度低于400℃，混合原料中的有机质
与水分等未充分活化，烧结后的轻集料堆积密度增大，轻集料密度等级增加，当预热温度高
于600℃，混合原料中的助熔物质提前发挥作用，同样导致轻集料堆积密度的增加。当预热
时间低于30min，混合原料中的有机质与水分等未充分活化，轻集料的堆积密度较高，密度
等级增加。当预热时间高于60min，轻集料的吸水率降低，但考虑预热时间过长，经济效果较
差，因此不推荐。

[0108] 实施例7‑8与对比例12‑15

[0109] 实施例7‑8与对比例12‑15分别提供了一种氰化尾渣无害化利用的方法，与实施例1相比，不同之处在于分别改变了步骤S3中的烧结温度与烧结时间，各实施例及对比例对应
的相应参数如表10所示，其余步骤及参数均与实施例1一致，在此不再赘述。

[0110] 表10实施例1、7‑8与对比例12‑15的工艺参数

[0111]

[0112]

[0113] 按照上述实施例1、实施例7～8及对比例12～15提供的方法制备轻集料，并对轻集料的堆积密度进行检测，轻集料的堆积密度检测结果如表11所示。

[0114] 表11实施例1、7‑8与对比例12‑15的轻集料产品指标

[0115]

[0116] 由表11可以看出，步骤S3中的烧结温度与烧结时间会影响轻集料的产品性能。当烧结温度低于1000℃，轻集料烧结熔融反应不完全，内部气孔结构形成不充分，导致产品堆
积密度较高，当烧结温度高于1200℃，轻集料熔融过度，部分分离困难，部分气孔塌陷反而
造成筒压强度的下降且烧结温度过高，能耗较高，运行成本增加；当烧结时间低于20min，轻
集料内部烧结不充分，制备的轻集料筒压强度不够，不满足产品标准，当烧结时间高于
60min，烧结时间的延长会使轻集料内部结构更致密，吸水率更小，同时筒压强度增加，但轻
集料的堆积密度也会相应提高，且烧结温度过高，能耗较高，运行成本增加。

[0117] 对比例16

[0118] 对比例16提供了一种氰化尾渣无害化利用的方法，与实施例1相比，不同之处在于改变了步骤S3中进行预热、烧结、冷却时的气氛，实施例1和对比例16对应的相应参数如表
12所示，其余步骤及参数均与实施例1一致，在此不再赘述。

[0119] 表12实施例1、对比例16的工艺参数

[0120]项目 烧结气氛 气氛流量(L/min)
实施例1 氮气 1.0
对比例16 空气 1.0

[0121] 按照上述实施例1、对比例16提供的方法制备轻集料，并对轻集料的堆积密度进行检测，轻集料的堆积密度检测结果如表13所示。

[0122] 表13实施例1、对比例16的轻集料产品指标

[0123]

[0124] 由表13可以看出，步骤S3中的中进行预热、烧结、冷却时的气氛会显著影响轻集料的产品性能。轻集料原料中的市政污泥含有有机碳，在惰性气体氛围中，有机质发生无氧裂
解，不断产生气体，从轻集料中逃逸到，在该过程中，有机质的无氧热解产气在轻集料内部
造孔，制备的轻集料堆积密度相对较低，筒压强度较高，吸水率更小；而在空气氛围环境中，
有机质在有氧环境中发生氧化分解，氧化反应剧烈，大量气体造成部分气孔塌陷反而造成
堆积密度的升高与筒压强度的下降，吸水率也相对较高。

[0125] 说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本
申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员
能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含
在本申请的范围内。