鉛鋅礦選礦廢水的節(jié)水工藝與重金屬的低成本處理技術

雷金勇　王利國　黃　偉　黃　華　羅國峰

（1中國有色桂林礦產(chǎn)地質研究院有限公司廣西桂林5410042廣西環(huán)境污染控制理論與技術重點實驗室廣西桂林541004 3廣西環(huán)境治理工程技術研究中心廣西桂林541004）

鉛鋅礦選礦廢水的節(jié)水工藝與重金屬的低成本處理技術

雷金勇1、2、3王利國1黃偉1、2、3黃華1羅國峰1

（1中國有色桂林礦產(chǎn)地質研究院有限公司廣西桂林5410042廣西環(huán)境污染控制理論與技術重點實驗室廣西桂林541004 3廣西環(huán)境治理工程技術研究中心廣西桂林541004）

鉛鋅選礦廢水具有濃度高、成分復雜等典型重金屬廢水的特點，在實際處理中容易造成水力停留時間長、有機物去除困難和建設運行費用高等一系列問題，高耗水量和重污染已成為制約采礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展一大瓶頸問題。本文分別對鉛鋅礦浮選過程的節(jié)水工藝和重金屬的低成本處理技術進行了綜述討論，對未來重金屬廢水處理的發(fā)展方向進行了展望。

鉛鋅礦；浮選；廢水；重金屬；節(jié)水

1　概述

泡沫浮選是我國目前應用最為普遍的鉛鋅選礦富集處理技術，由于技術的特性所致，在藥劑制備、磨礦作業(yè)、分類浮選作業(yè)中都需要消耗大量的水資源。據(jù)統(tǒng)計，浮選法提煉1t鉛鋅精礦需使用4t～6t清潔水，這也讓鉛鋅浮選工業(yè)成為重耗水產(chǎn)業(yè)。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，日益緊迫的淡水資源與工業(yè)增長需求已形成尖銳的矛盾，高耗水量也成為制約我國礦業(yè)生產(chǎn)的嚴重瓶頸條件。

由高耗水引發(fā)的不僅是對水資源的威脅，伴隨而來的還有巨大的浮選廢水的產(chǎn)生。在鉛鋅礦的浮選工藝中，由于礦物組成的復雜性，造成了大量化學藥劑如選礦劑、抑制劑和分散劑等的使用，這些藥劑匯合殘余的重金屬離子形成了含有機和無機污染成分復雜的浮選廢水。因此，傳統(tǒng)的處理技術面臨著如水力停留時間長、沖擊負荷高和有機物去除效率低等一系列棘手問題。隨著我國對環(huán)境問題認識日益加深，特別是對高污染行業(yè)的排放標準正在逐漸提高，鉛鋅行業(yè)廢水處理成本面臨著巨大的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計，目前鉛鋅礦浮選廢水的處理成本通常為2.2元/t左右，而隨著廢水排放指標的不斷提高，企業(yè)需要更大的環(huán)保投入才可以滿足廢水的達標排放標準，這也將大大提高企業(yè)的生產(chǎn)運行成本。

在此形勢下，國內(nèi)對鉛鋅礦廢水處理的重視程度大幅提高，針對廢水處理中的節(jié)水工藝與重金屬的低成本高效處理已被廣泛研究。從浮選工藝的角度來看，源頭上減少水的用量、增加水的重復循環(huán)利用效率是降低水成本、減少廢水產(chǎn)生量的最佳手段。如何提高水的利用效率已成為解決本行業(yè)廢水重污染問題的源頭對策。另一方面，對于最終進入到廢水處理廠的浮選廢水，重金屬離子的高效、低成本去除技術成為末端治理的重要改進方面。因此，源頭的節(jié)水技術與末端的高效處理已成為目前公認的改善浮選廢水治理的兩大途徑。本文針對這兩方面的內(nèi)容，在綜述了目前最新的技術研究現(xiàn)狀基礎之上，對未來治理鉛鋅礦浮選廢水的技術進行了探討與展望。

2　鉛鋅礦浮選廢水的節(jié)水處理

目前，我國所采用的鉛鋅礦浮選技術主要為：“先鉛后鋅、先硫后氧”的技術思路。由于我國的鉛鋅礦物中，硫化物與氧化通常伴生存在，因此浮選過程需要使用復雜的化學藥劑，并通過多步的浮選工藝才能實現(xiàn)各種礦物的富集提煉。這一過程使得最終的廢水中混合有多步反應所使用殘余藥劑成分，廢水成分的復雜造成了處理工藝設計運行困難。為了解決浮選廢水成分復雜的特點，研究人員嘗試了分段回用不同浮選工藝廢水的思路，通過廢水的充分回用，使得總耗水量和總廢水量有效降低，并且還避免了廢水的無序混合，降低了廢水成分的復雜性，大幅降低了廢水的處理難度和成本。

惠世和等[1]對鉛鋅礦復雜廢水進行了分段回用的處理研究，其總體設計思路為針對各浮選單元的工藝特征，利用具有相同性質的選礦水進行回用，分段處理各浮選工藝的選礦水并進行回用。其廢水分段直接回用試驗結果表明：硫化鋅精礦水可以直接回用與本工藝，其對鋅回收率沒有顯著影響；精礦品味略有下降，但該作用的活化劑和捕收劑用量也略有下降；氧化鉛尾礦濃縮水回用氧化鉛浮選作業(yè)，硫化劑和起泡劑的用量明顯下降，硫化劑由原來的2.1 kg/t下降到1.8 kg/t，選礦指標沒有明顯影響。其兩年的運行結果證明：選礦廠大循環(huán)中用水單耗（薪水+經(jīng)處理的回水）由5.86 m3/t下降到3.57 m3/t。進入廢水處理站的水由458 m3/h下降到275 m3/h。廢水處理站的生產(chǎn)超負荷現(xiàn)象徹底消除（設計處理能力400 m3/h），處理站出水指標穩(wěn)定，廢水處理成本顯著降低。

陳代雄等[2]采取“混凝沉淀—酸堿中和-氧化-澄清”的廢水處理工藝，對復雜鉛鋅礦廢水進行了處理，并進行了回用水和清水的對比試驗。閉路試驗結果表明：處理后的廢水可以全部回用，經(jīng)過選礦藥劑制度微調，凈化水與新鮮水獲得的選礦指標基本接近，凈化水完全可以100%回用。同時，其氧化工藝中所采用的Ca (ClO)2和ClO2都能進一步降低廢水中殘余的難降解有機物，降低廢水起泡性能。處理同樣量的廢水，ClO2的投加量小于Ca(ClO)2的投加量，ClO2的氧化能力強于Ca(ClO)2，ClO2還可以有效降低廢水中Pb2+、Fe2+、Mn2+的含量。

3　鉛鋅選礦廢水中重金屬的高效去除

以上介紹了鉛鋅礦浮選過程中的節(jié)水技術，其可以在根本上降低廢水的產(chǎn)生量和廢水的處理難度。在鉛鋅礦廢水中，重金屬離子毫無疑問是構成污染物的主體成分，隨著2010年《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準》(GB25466—2010)的頒布實施，對選礦廢水處理后達標排放提出了更高的要求，高效低成本去除技術成為目前行業(yè)發(fā)展的急迫需求。

我國20世紀90年代前一般采用選礦廢水與尾砂一起輸送到尾礦庫，在尾礦庫內(nèi)澄清、沉積和氧化自凈后回用于生產(chǎn)，但根據(jù)相關研究表明，如鉛鋅選礦廢水不經(jīng)相應的處理直接進行回收利用，不僅僅會影響選礦的效果，而且還會使選礦水中的重金屬產(chǎn)生富集現(xiàn)象。

目前國內(nèi)外處理鉛鋅選礦廢水的方法有絮凝沉降法、氧化法、吸附法、生物法、電化學法、膜分離法等。與其它方法相比，絮凝沉淀具有流程簡單、操作方便、運行費用相對較低等優(yōu)點，是目前我國處理鉛鋅廢水最主要的方法之一。

4　國內(nèi)外鉛鋅選礦廢水處理新方法

4.1近年來電解法得到了迅速發(fā)展，研究人員對鐵屑內(nèi)電解進行了深入研究，利用鐵屑內(nèi)電解原理研制的動態(tài)廢水處理裝置對重金屬離子有很好的去除效果。

4.2美國、日本等國家對生物絮凝劑進行了大量的研究，已取得初步的研究成果，但我國在此方面的研究尚處于實驗室階段。

4.3國內(nèi)外研究者在尋找和培育重金屬超富集植物上進行了大量的探索與研究工作，發(fā)現(xiàn)了許多重金屬超富集植物。作為一種新的污染治理技術，植物修復技術已經(jīng)被證明具有極大的潛力和市場前景，但目前植物修復技術大多停留于實驗室模擬研究階段，從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化應用還需時日。

5　結語

鉛鋅礦采礦廢水的復雜特性要求處理過程需要針對不同工段的水質特征進行具體設計。相比傳統(tǒng)的將全部廢水匯總處理的思路，分段廢水出來的方法可以大幅降低廢水成分的復雜性，減少廢水總污染負荷，有效提高廢水的處理效率并降低廢水的處理成本。經(jīng)分段處理的廢水被證實可以完全替代清潔水進行重復浮選作業(yè)，這一循環(huán)用水的思路可以大幅提高水的利用效率并降低總廢水的產(chǎn)生量。在鉛鋅礦選礦廢水的末端處理方面，化學法、物理法和生物法是目前被廣泛采用的技術，各種新型廉價材料的問世可以大幅降低重金屬廢水的處理成本。

[1]惠世和,張林友,高連啟,李崇德.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.

[2]陳代雄,胡波,楊建文,薛偉,劉錫桂,朱雅卓.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（4）：58-62.

由廣西環(huán)境污染控制理論與技術重點實驗室建設（14-045-17）、廣西科技重大項目“金屬選冶固體廢棄物堆場滲漏對地下水控制技術與示范”（桂科重1355002-3）和“典型巖溶型尾礦庫重金屬污染阻隔凈化技術示范”（桂科重1298002）、廣西特聘專家聯(lián)合資助。

雷金勇（1981—），男，廣西玉林人，本科，工程師，主要從事分析測試、環(huán)保科研、環(huán)境工程、環(huán)評等工作。