鉛鋅選礦廢水處理工藝研究概述

谷艷玲，鄧云武，馮　寅（昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南　昆明　650051）

鉛鋅選礦廢水處理工藝研究概述

谷艷玲，鄧云武，馮寅
（昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：鉛鋅是重要的有色金屬資源。鉛鋅選礦廢水的凈化處理與回水利用，不僅可以消除污染，還能節(jié)約水資源，具有重要的經(jīng)濟和環(huán)境效益。通過闡述鉛鋅選礦廢水處理工藝研究的最新進展，指出鉛鋅廢水的凈化技術(shù)及回用技術(shù)均兼具明顯的優(yōu)缺點，在新廠建設及老廠改造過程中應從實際出發(fā)，制定切實可行的技術(shù)方案，使鉛鋅選礦廢水的處理更加經(jīng)濟環(huán)保。

關(guān)鍵詞：鉛鋅選礦；廢水處理工藝；回水利用

0　引　言

鉛鋅作為重要的戰(zhàn)略資源，廣泛應用于電氣、化工、石油等行業(yè)。鉛鋅選礦作為鉛鋅生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，在為鉛鋅工業(yè)提供原材料的同時，也產(chǎn)生了大量的鉛鋅選礦廢水。這些廢水成分極為復雜，除了含有Pb、Zn等重金屬離子之外，還殘留了大量的選礦藥劑，極易污染土壤和水源，造成生態(tài)系統(tǒng)破壞，直接影響人類的正常生活。

面對世界水資源的匱乏和環(huán)境破壞的壓力，工業(yè)廢水排放的標準和監(jiān)管將越發(fā)嚴格。鉛鋅選礦廢水作為一種典型的廢水資源，其凈化和循環(huán)再利用更是現(xiàn)在和未來研究探討的熱點。實現(xiàn)鉛鋅選礦廢水的無污染排放與循環(huán)利用，是企業(yè)實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的必經(jīng)之路，具有重要的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

1　廢水凈化

鉛鋅廢水中的Pb、Zn等重金屬離子來源于礦石；石灰、黃藥、2＃油等來源于選礦過程中添加的藥劑，同時在廢水中還存在著大量的懸浮物。廢水中的這些物質(zhì)相互作用，導致廢水處理的難度加大。目前，鉛鋅選礦廢水凈化的方法主要有以下幾種。

1.1自然凈化法

自然凈化法是指將廢水置于自然環(huán)境之中，利用自然的凈化能力，將廢水中的有害物質(zhì)分解，進而達到水體凈化的目的。孔令強等［1］對鉛鋅選礦廢水的自然降解過程進行了試驗，其結(jié)果見表1。

表1　廢水自然降解試驗結(jié)果Tab.1　Natural degradation of wastewater

自然降解法可以分解鉛鋅選礦廢水中的有害物質(zhì)，并且操作簡單，成本較低。但是自然降解所需要的周期長，影響其推廣應用。

1.2混凝沉降—吸附法

混凝沉降—吸附工藝主要分為2個部分：混凝沉降和吸附。通過加入混凝劑，可以沉降鉛鋅選礦廢水中的重金屬離子；通過吸附劑可以去除廢水中殘留的選礦藥劑，降低水體的COD值。目前，可作為混凝劑的主要有聚丙烯酰氨、明礬、硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵和聚合硫酸鋁等；可作為吸附劑的主要有活性炭等。

董棟等［2］利用混凝沉降—吸附工藝處理廣西某鉛鋅選礦廠尾礦庫廢水，當聚凝劑聚合硫酸鋁的用量為40 mg／L（以Al計）時，Pb的去除率高達87%以上；當沉降后的廢水以100 mg／L活性炭作為吸附劑進行吸附處理后，最終得到水體的Pb去除率為93.24%，浮選藥劑的去除率為56.32%。周李蕾等［3］利用混凝沉降—吸附法對會理鉛鋅選礦廢水進行了處理，實現(xiàn)了選礦廢水的再生利用，消除了廢水對環(huán)境的影響，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟效益。

混凝沉降—吸附工藝流程簡單，便于操作，而且涉及到的沉降和吸附過程成本較低，經(jīng)濟性好。雖然利用該方法可以去除廢水中大部分Pb，但吸附過程對選礦藥劑的脫除效果并不理想。

1.3混凝沉降—氧化—吸附法

為了解決混凝沉降—吸附法不能完全去除鉛鋅選礦廢水中選礦藥劑的問題，研究者們在混凝沉降和吸附2個過程之間加入了1個氧化過程，通過添加氧化劑，將廢水中的有機試劑氧化，進而達到徹底去除的目的。目前可以作為氧化劑的藥劑主要有二氧化氯、次氯酸鈉、次氯酸鈣和Fenton試劑等。

陳代雄等［4］通過混凝沉降使微細顆粒凝聚成團，去除了大部分選礦藥劑和重金屬離子；沉降后得到的廢水在調(diào)節(jié)pH值后，通過加入氧化劑將廢水中殘余的有機物、硫化物和氧化物等有害物質(zhì)脫出。彭新平等［5］以硫化鉛鋅礦選礦廢水為處理對象，通過混凝沉降—氧化—吸附法處理，去除了廢水中的懸浮顆粒、重金屬離子和選礦藥劑等有害物質(zhì)，經(jīng)處理后的廢水達到了國家規(guī)定的《GB 25466－2010鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準》的要求，具有重要的環(huán)保意義。

1.4生物膜法

生物膜法是指將微生物附著在載體表面形成微生物膜，然后利用這層微生物膜進行廢水處理的方法。林偉雄等［6］以廣東省某硫化鉛鋅礦尾礦庫外排廢水為研究對象，探討了以黏膠材料生物載體作為掛膜載體的生物膜法處理廢水的效果。實驗結(jié)果表明，當溫度控制在6～13℃，水體停留時間為2 h時，50 L外排廢水處理后的COD濃度僅在40 mg／L左右，達到了國家規(guī)定的《GB 25466 －2010鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準》的要求。

相比于混凝沉降—吸附法和混凝沉降—氧化—吸附法，生物膜法占地面積小，不產(chǎn)生大量污泥廢渣，可避免二次污染的問題。但生物膜法對工作環(huán)境條件要求相對苛刻，適應性差，進而導致目前實際推廣應用較少。

1.5人工濕地法

人工濕地處理污水并不是一個新鮮的概念，自上世紀人工濕地發(fā)展以來，已用來處理世界各地的污水。利用人工濕地中的填料、植物、微生物的化學、物理和生物的協(xié)同作用，通過沉淀、微生物分解、過濾、吸附、吸收、氧化還原等過程，可實現(xiàn)對廢水的處理［7］。目前，人工濕地已經(jīng)成功應用于鉛鋅選礦廢水的處理，多年前凡口鉛鋅礦濕地就已經(jīng)成功運行，并取得了較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

高錦玲等［8］探討了凡口鉛鋅礦人工濕地重金屬分布特征。結(jié)果表明凡口鉛鋅礦寬葉香蒲人工濕地對Pd、Zn、Cu、Cd和Mn 5種金屬元素均具有良好的去除效果，濕地中的有機質(zhì)含量隨著流程逐漸降低，可溶性有機質(zhì)與金屬離子形成配合物，反映了金屬離子和有機質(zhì)絡合沉淀是人工濕地凈化廢水的有效途徑之一。董志成等［9］調(diào)查了銅綠山礦區(qū)人工濕地中蘆葦和Zn、Pb、Cd、Cu和 Cr 5種重金屬元素分布，結(jié)果表明濕地中的蘆葦對金屬具有吸收作用。通過比較生物富集系數(shù)發(fā)現(xiàn)，植物的根部對重金屬的富集能力較強，而莖、葉的重金屬富集能力較弱，容易富集Pd。

通過人工濕地系統(tǒng)，不僅可以凈化廢水中難以利用傳統(tǒng)方法去除的重金屬離子，得到滿足國家規(guī)定排放標準的水質(zhì)，而且還可以創(chuàng)造優(yōu)美的景觀。此工藝綠色環(huán)保，可操作性強，極具發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.6其他方法

除以上幾種方法，還可以利用絮凝法、“以廢治廢”等方法處理鉛鋅選礦廢水。劉述忠等［10］利用JCSS絮凝劑（主要由珊瑚、貝殼、海藻化石、大理石、石膏、煤灰、碳水化合物等經(jīng)高溫加工后形成的超細粉末，工業(yè)品），通過一步沉降得到滿足生產(chǎn)要求的回水，實現(xiàn)了廢水的循環(huán)利用；汪順才等［11］以鉛鋅選礦尾礦為原料，木質(zhì)素和水玻璃作為添加劑，通過焙燒制備了具有一定強度的陶瓷顆粒。常溫下，利用此陶瓷顆粒對鉛鋅選礦廢水進行吸附后，廢水中COD的去除率高達88.22%。此工藝不僅實現(xiàn)了鉛鋅選礦廢水的凈化，而且為選礦廢渣提供了更廣闊的出路，實現(xiàn)了“以廢治廢”，具有較好的經(jīng)濟效益和推廣性。

2　廢水回用

鉛鋅選礦廢水經(jīng)過凈化處理，達到國家規(guī)定的《GB 25466－2010鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準》，可以實施排放。但從經(jīng)濟角度分析，處理廢水需要成本，直接排放到自然界中必然會造成經(jīng)濟損失，放大選礦的成本。因此，在實際生產(chǎn)過程中，在不影響選礦指標的條件下，鉛鋅選礦廢水直接或者經(jīng)過一定處理之后，在不達到排放標準的情況下也可以返回選礦作業(yè)中。這樣既可以降低廢水處理的難度和成本，又可以節(jié)約新水資源，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，提高經(jīng)濟效益。

2.1尾砂庫溢流水全回水工藝

鉛鋅選礦廢水的來源十分廣泛，主要包括精礦溢流水、尾礦水以及選礦廠清洗水等［12］。尾砂庫溢流水全回水工藝是指將鉛鋅選礦的所有廢水先匯入到尾礦庫，統(tǒng)一進行處理之后，再回水利用。

陳偉等［13］采用尾礦庫溢流水全回水工藝對湖南某鉛鋅選礦廢水進行了回用，在閉路循環(huán)條件下，選礦廢水回用的選礦指標與新水選礦指標相似，實現(xiàn)了廢水零排放。同樣采用尾礦庫溢流水全回水工藝，王巧玲等［14］通過調(diào)整選礦藥劑，使選礦廢水回用的選礦指標達生產(chǎn)要求，實現(xiàn)了選礦廢水的循環(huán)利用，提高了經(jīng)濟效益。

尾砂庫溢流水全回水工藝不僅可以借助尾砂庫的自凈化能力，減少廢水處理成本，而且還可以實現(xiàn)選礦廠廢水的統(tǒng)一調(diào)度，流程相對簡單，便于管理，因而受到青睞。但是該工藝將不同來源的廢水匯在一起之后，導致廢水成分更加復雜，可能會使回用后選礦指標不穩(wěn)定。同時如果尾砂庫與選礦廠區(qū)距離較遠，管道輸送的成本將大幅提高，導致經(jīng)濟效果不佳［15］。

2.2廢水分系統(tǒng)回用工藝

廢水分系統(tǒng)回用是實現(xiàn)鉛鋅選礦廢水循環(huán)利用的另一個重要工藝。基于選礦各作業(yè)點產(chǎn)生廢水的水質(zhì)不同，將某選礦作業(yè)產(chǎn)生的廢水直接或者處理后回用到該選礦作業(yè)。廢水分系統(tǒng)回用不僅可以促進廢水的循環(huán)利用，而且能避免廢水對其他選礦作業(yè)產(chǎn)生不利影響，進而獲得穩(wěn)定的選礦指標。惠世和等［16］通過對鉛鋅選礦廢水實施分系統(tǒng)直接回用，使選礦廠的總廢水出水量減少，每月節(jié)約廢水成本27萬元；張曉春等［17］將云南某鉛鋅礦硫化鉛和硫化鋅精礦的濃密池溢流水直接回用到相應的浮選工段，極大地節(jié)約了用水和選礦的成本，取得了良好的經(jīng)濟效應。

針對鉛鋅選礦廢水中富含選礦藥劑、有利和有害物質(zhì)并存、廢水分系統(tǒng)回用難以保證選礦指標的難題，研究者們在廢水分系統(tǒng)直接回用工藝的基礎(chǔ)上，發(fā)展了“部分廢水直接回用—剩余廢水處理后再回用”的優(yōu)化工藝流程。該工藝也可細分為2種形式［18］：①部分廢水直接回用后，剩余廢水處理后回用到該選礦作業(yè)，是完全的廢水分系統(tǒng)回用工藝的發(fā)展；②部分廢水直接回用后，剩余廢水進入到尾砂庫，統(tǒng)一處理后再利用，是廢水分系統(tǒng)回用工藝與尾砂庫溢流水全回水工藝的綜合發(fā)展，兼具兩者的特性。張艷芬等［19］采用部分廢水直接回用—剩余廢水處理后再回用的工藝處理鉛鋅選礦廢水，廢水回用率達到85%以上，降低了新水的使用量，降低了生產(chǎn)運行成本；周靈芝等［20］對凡口鉛鋅礦選礦廢水處理系統(tǒng)進行研究，實現(xiàn)了鋅尾礦溢流水經(jīng)處理后與精礦廢水混合返回生產(chǎn)使用的回水作業(yè)流程改造，提高了選礦廠水資源的利用率，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益。

廢水分系統(tǒng)回用工藝可以在一定程度上減少鉛鋅選礦廢水的總出水量，降低廢水處理的壓力，節(jié)約廢水處理成本。同時廢水直接回用到相應選礦作業(yè)，可以進一步利用廢水中殘存的選礦藥劑，減少新藥劑的使用量，降低選礦成本，經(jīng)濟性和實用性強。但是與尾礦庫溢流水全回水工藝相比，完成該工藝需要多個回水閉路循環(huán)，回水走向多變，工藝流程相對復雜，廢水回用的統(tǒng)一調(diào)度和管理難度相對較大。

3　結(jié)　語

無論是鉛鋅廢水的凈化技術(shù)，還是鉛鋅廢水的回用技術(shù)，都兼具明顯的優(yōu)點和缺點。這就要求研究和設計人員，在新廠建設過程中，要立足長遠、統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局，制定細致可行的實施方案；在老廠改造過程中，要重視已有的技術(shù)及設施條件，不盲目求新，從實際的角度出發(fā)，制定切實可行的技術(shù)方案。只有這樣，才能揚長避短，在不斷地探索中使得鉛鋅選礦廢水的處理更加經(jīng)濟環(huán)保。

參考文獻：

［1］孔令強，覃文慶，何名飛，等.蒙自鉛鋅礦選礦廢水凈化處理與回用研究［J］.金屬礦山，2011（4）：149－152，157.

［2］董棟，孫偉，蘇建芳，等.鉛鋅礦選礦廢水處理與回用試驗研究［J］.有色金屬（選礦部分），2012，3：28－31.

［3］周李蕾，羅仙平.會理鋅礦選礦廠清潔生產(chǎn)技術(shù)研究［J］.四川有色金屬，2009（1）：30－35.

［4］陳代雄，朱雅卓，楊建文.某鉛鋅礦選礦廢水的治理與回用試驗研究［J］.湖南有色金屬，2013，29（4）：43 －47.

［5］彭新平.硫化鉛鋅礦選礦廢水處理試驗研究［J］.湖南有色金屬，2013，27（3）：48－51.

［6］林偉雄，孫水裕，黃紹松，等.生物膜法處理硫化鉛鋅礦尾礦庫外排廢水［J］.環(huán)境工程學報，2014，8（1）：67 －71.

［7］葛光環(huán)，寇坤，陳愛俠.濕地系統(tǒng)中植物和基質(zhì)對重金屬去除貢獻的研究現(xiàn)狀［J］.當代化工，2013，42（7）：1006－1008.

［8］高錦玲，方曉航，王亞娥.凡口鉛鋅礦人工濕地重金屬分布特征研究［J］.廣州化工，42（7）：112－115.

［9］董志成，鮑征宇，謝淑云，等.濕地蘆葦對有毒重金屬元素的抗性及吸收和累積［J］.地質(zhì)科技情報，2008，27（1）：80－84.

［10］劉述忠，陳享享，張益瑋，等.JCSS絮凝劑在鉛鋅選礦廢水處理的應用研究［J］.有色金屬（選礦部分），2014，（5）：85－87.

［11］汪順才，袁榮灼，余學勇，等.鉛鋅礦尾礦制備陶粒處理選礦廢水［J］.環(huán)境工程學報，，2013，7（5）：1779 －1784.

［12］金德輝.鉛鋅采選行業(yè)重金屬污染特征及防治技術(shù)［J］.經(jīng)濟研究導刊，2014，34：185－186.

［13］陳偉，彭新平，陳代雄.某鉛鋅礦選礦廢水處理復用與零排放試驗研究［J］.環(huán)境工程，2011，29（3）：37 －39.

［14］王巧玲，曾光明.有色多金屬礦選礦廢水循環(huán)利用研究［J］.湖南有色金屬，2003，19（2）：14－16.

［15］何花金，張康生.凡口礦選廠廢水回用的試驗評估［J］.采礦技術(shù)，2011，11（2）：65－67.

［16］惠世和，張林友，高連啟，等.某鉛鋅混合礦選礦廢水分段回用研究與應用［J］.有色金屬（選礦部分），2011（5）：24－26.

［17］張曉春.鉛鋅選礦廠廢水凈化回用研究［J］.云南冶金，2012，41（4）：78－81.

［18］彭新平，陳偉，吳兆清.硫化鉛鋅礦選礦廢水處理與回用技術(shù)研究［J］.湖南有色金屬，2010，26（2）：40－42，55.

［19］張艷芬，徐腮超.某鉛鋅礦選礦廢水的處理工藝探討［J］.云南冶金，2013，42（3）：68－72.

［20］周靈芝.凡口鉛鋅礦鋅尾溢流資源化利用［J］.工程設計與研究，2010，129：13－15.

中圖分類號：TD926

文獻標識碼：A

文章編號：1004－2660（2015）01－0011－04

收稿日期：2015－01－08.

作者簡介：谷艷玲（1987－），女，云南人，助理工程師.主要研究方向：選礦廠設計.

Introduction on Wastewater Treatment Technology in Lead－Zinc Ore Processing

GU Yan－ling，DENG Yun－wu，F(xiàn)ENG Yin
（Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.，Kunming 650051，China）

Abstract：Lead and zinc are crucial nonferrous metals.The purification and recycle of the wastewater in leadzinc ore processing benefit the pollution abatement and water conservation，thus enjoying considerably economic and environmental benefits.The latest advances in the wastewater treatment technology were described in this paper.Both the purification and recycling technology have their own merits and demerits and therefore the feasible technical solution should be made based on actual situations in new plant construction and existing plant reconstruction to accord the wastewater treatment in lead－zinc ore processing better with the economic development and environmental protection.

Key words：lead－zinc ore processing；wastewater treatment technology；reclaimed wastewater utilization