鉛鋅化學(xué)選礦重金屬?gòu)U水的處理方案探究

繆海花，何建軍

（福建金東礦業(yè)股份有限公司，福建 三明 365000）

鉛鋅化學(xué)選礦重金屬?gòu)U水的處理方案探究

繆海花，何建軍

（福建金東礦業(yè)股份有限公司，福建 三明 365000）

鉛鋅是重要的有色金屬資源，而鉛鋅選礦是鉛鋅生產(chǎn)的重要流程，其間會(huì)產(chǎn)生大量選礦廢水。治理鉛鋅選礦廢水，不僅能夠消除其對(duì)水資源的污染，同時(shí)還能節(jié)約水資源，因此具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。本文首先分析了鉛鋅選礦的廢水來(lái)源和廢水特性，然后從清潔生產(chǎn)的視角提出處理和回收選礦廢水的相關(guān)工藝。

鉛鋅化學(xué)選礦；重金屬；廢水處理

鉛鋅作為重要的有色金屬資源，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、電氣等行業(yè)，而鉛鋅選礦是鉛鋅生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在為鉛鋅生產(chǎn)提供原料的同時(shí)，也產(chǎn)生了許多選礦廢水。這些廢水不僅包含Pp、Zn等有色金屬元素，還包含大量殘留藥劑，對(duì)土壤和水源的污染極大，會(huì)破壞生態(tài)系統(tǒng)，影響人類的健康生活。在水資源相對(duì)匱乏和環(huán)境保護(hù)壓力較大的情況下，治理鉛鋅選礦廢水已經(jīng)迫在眉睫。鉛鋅選礦廢水的凈化和循環(huán)利用是環(huán)保部門(mén)重點(diǎn)研究的內(nèi)容，而實(shí)現(xiàn)鉛鋅選礦廢水的零排放和循環(huán)利用是各大化工企業(yè)追求的生產(chǎn)目標(biāo)。因此，研究鉛鋅選礦廢水的處理，有利于減少選礦廢水的排放和污染，還有利于促進(jìn)企業(yè)的清潔生產(chǎn)，具備較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值。

1 鉛鋅選礦工藝流程與廢水排放狀況

1.1 鉛鋅選礦工藝流程

鉛鋅選礦工藝一般采用浮選的方式，其主要包括碎石、磨石、浮鉛、鉛硫分離、過(guò)濾等工藝過(guò)程。生成的產(chǎn)品主要有鋅精礦、由金礦以及鉛精礦。其中加入的礦選藥劑主要有黑藥類、黃藥類、石灰、碳酸鈉、亞硫酸鈉等成分。傳統(tǒng)的選礦工藝流程如圖1所示。

1.2 鉛鋅選礦廢水排放狀況

鉛鋅選礦的過(guò)程主要包括碎石、磨礦、選礦以及過(guò)濾等相關(guān)作業(yè)。一般情況下，處理1 t的礦石浮鉛需要用4～6 m3的水，而拋棄循環(huán)利用的水資源，大部分水隨著尾礦尾漿排放出去。20世紀(jì)80年代以后，許多國(guó)有大中型選礦企業(yè)開(kāi)始對(duì)選礦廢水進(jìn)行綜合循環(huán)利用，使得工業(yè)重復(fù)用水的效率不斷提高[1]。但是，大多數(shù)中小型選礦企業(yè)，由于生產(chǎn)工藝落后，鉛鋅礦石生產(chǎn)的耗水量較大，工業(yè)重復(fù)用水的效率較低，使得大量未經(jīng)處理的工業(yè)廢水直接排放，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。

圖1 傳統(tǒng)的選礦工藝流程

2 鉛鋅選礦的廢水來(lái)源和特性分析

2.1 鉛鋅選礦的廢水來(lái)源

首先是洗礦廢水，洗礦過(guò)程中排放的污水含有大量泥沙和礦石顆粒，但經(jīng)沉淀澄清后可以循環(huán)利用于洗礦工藝過(guò)程。剩下的沉淀物可以跟隨尾礦進(jìn)入尾礦系統(tǒng)。其次是碎石過(guò)程中的廢水排放。這種廢水一般是碎石過(guò)程中濕法除塵產(chǎn)生的排水，此外還有篩選車間、轉(zhuǎn)運(yùn)站地等地面的沖洗用水，其中包含大量礦石顆粒，但經(jīng)沉淀之后可以循環(huán)利用。沉淀物也可進(jìn)入選礦系統(tǒng)回收為礦物。再次是設(shè)備冷卻用水，冷卻廢水一般包括碎、磨礦等相關(guān)設(shè)備的冷卻水以及真空泵排水。這些污水具有水溫高、油性大的特點(diǎn)，水質(zhì)冷卻和穩(wěn)定之后也可循環(huán)利用。最后是選礦廢水，它主要包括精礦的濃縮和過(guò)濾過(guò)程產(chǎn)生的廢水以及尾礦水、廠房地面沖洗以及設(shè)備生產(chǎn)排放的廢水，某些情況下，還包括一些濃密的流溢排水和選礦過(guò)程的脫藥排水等。

這些廢水的成分基本相同，主要是精礦溢流水、尾礦庫(kù)溢流水或地面沖洗水等，選礦過(guò)程產(chǎn)出的精礦含有大量水分，需要經(jīng)過(guò)濃密過(guò)濾等工藝流程才能達(dá)到精礦出產(chǎn)的要求，精礦自帶的這些水分含有選礦藥劑、重金屬、懸浮物以及其他容易揮發(fā)的有害物質(zhì)。有些企業(yè)將其回用為選礦用水和精礦沖洗水，有的企業(yè)則直接將其與尾礦一起排放至尾礦庫(kù)。尾礦庫(kù)溢流水一般在尾礦庫(kù)澄清后，對(duì)外排放或直接回用于礦生產(chǎn)，但當(dāng)前這種選礦廢水的回收率較低。地面沖洗水一般是在交班之前，人們對(duì)地面進(jìn)行清潔產(chǎn)生的廢水。這類廢水一般經(jīng)過(guò)地溝和尾礦一同排放到尾礦庫(kù)。

2.2 鉛鋅選礦的廢水特性分析

首先是水量大，鉛鋅選礦的生產(chǎn)需要耗費(fèi)大量水資源，如果生產(chǎn)規(guī)模控制為1 000 t的鉛鋅選礦量，那就意味著每天需要消耗4 000～6 000 m3的水資源，廢水循環(huán)利用率為75%來(lái)算，每天排放的污水為1 000～1 500 m3，那么一年下來(lái)，則會(huì)排放30萬(wàn)～45萬(wàn)m3的廢水。其次是成分復(fù)雜，鉛鋅選礦廢水一般包括重金屬離子和選礦藥劑兩種主要成分，而選礦藥劑是在各個(gè)作業(yè)工序中都可能殘留的成分。例如，人們?cè)谶x礦過(guò)程中會(huì)加入黃藥類和黑藥類浮選藥劑，如硫辛酸、氧化物、水玻璃等抑制劑。另外，鉛鋅礦生產(chǎn)一般都伴隨著一定量的重金屬，在選礦過(guò)程中，金屬離子經(jīng)水解后，將轉(zhuǎn)化成各種形式進(jìn)入廢水中。再次是具備較高含量的懸浮物，礦精濃縮、濕式除塵和事故排放等過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，都含有不可溶解的細(xì)粒砂狀雜質(zhì)。特別是尾礦水和精礦濃縮過(guò)程產(chǎn)生的懸浮物含量較高。最后是毒性較大，廢水之所以能破壞生態(tài)環(huán)境，是因?yàn)槠浔旧砭哂幸欢ǖ亩拘裕U礦生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢水包含許多藥劑，這些藥劑的部分成分為劇毒物質(zhì)[2]。例如，黃藥就屬于一種劇毒藥劑，對(duì)魚(yú)類的毒性較大。有一些重金屬離子會(huì)以食物鏈的方式進(jìn)入人體，對(duì)人體造成嚴(yán)重的傷害。鉛鋅選礦廢水的毒性分析如表1所示。

表1 鉛鋅選礦廢水的毒性強(qiáng)弱分析

3 鉛鋅選礦的廢水凈化和回收利用

鉛鋅選礦廢水具有重金屬、懸浮物等物質(zhì)含量高的特點(diǎn)，人們一般采用混凝氧化的方式使廢水達(dá)到排放或回收的標(biāo)準(zhǔn)。排放到尾礦庫(kù)的污水一般通過(guò)自然澄清、吸附以及回調(diào)pH的方式，使得污水達(dá)到重復(fù)利用或直接排放的要求。鉛鋅選礦污水的典型處理流程如圖2所示。

3.1 鉛鋅選礦的廢水凈化處理

3.1.1 自然進(jìn)化法

這是一種部分借用自然環(huán)境凈化能力的廢水處理方式，通過(guò)將廢水置于自然環(huán)境中，分解其中的有害物質(zhì)，從而達(dá)到污水處理和凈化的目的，其等同于自然降解法分解選礦廢水中有害物質(zhì)的方法。

圖2 鉛鋅選礦污水處理流程

3.1.2 混凝沉降吸附法

這種方法將污水處理分為混凝沉降和吸附兩個(gè)步驟。通過(guò)混凝劑的作用，沉降鉛鋅選礦廢水中的金屬離子，而吸附機(jī)可以吸附其中的殘留藥劑。當(dāng)前，可以作為混凝劑使用的主要有硫酸亞鐵和聚合硫酸鐵等物質(zhì)，而具備吸附作用的主要有活性炭等物質(zhì)。這種廢水處理的方式流程簡(jiǎn)單，容易操作，成本較低。唯一不足的是，吸附作用對(duì)礦選藥劑的脫離效果并不明顯。

3.1.3 混凝沉降氧化吸附法

這種方法可以彌補(bǔ)混凝沉淀吸附法的缺陷，通過(guò)添加氧化劑，廢水中的有機(jī)成分可以被氧化，最終達(dá)到徹底消除污染物的目的[3]。當(dāng)前能夠作為氧化劑使用的主要有二氧化氯和次氯酸鈉等物質(zhì)。通過(guò)混凝和沉降的方式，人們可以去除廢水中的重金屬離子和礦選藥劑。二氧化氯的加入，能夠去除水中殘留的有機(jī)物、氧化物等有害物質(zhì)。也就是說(shuō)，三種功能的同步進(jìn)行，能夠同時(shí)清除廢水中的懸浮顆粒、重金屬離子以及選礦藥劑。

3.1.4 人工濕地法

人工濕地法是被世界各國(guó)廣泛使用的一種污水處理方法。其主要借用人工濕地中的微生物、植物等化學(xué)或物理的協(xié)同作用，通過(guò)沉淀、分解、過(guò)濾、吸收以及氧化還原等過(guò)程，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井污水的處理。從當(dāng)前鉛鋅選礦廢水的處理情況來(lái)看，這種人工濕地的方法已經(jīng)得到成功，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益[4]。

3.2 鉛鋅選礦的廢水回收處理

一般來(lái)說(shuō)，鉛鋅選礦的廢水經(jīng)過(guò)處理之后，在達(dá)到國(guó)家規(guī)定的鉛鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，可以直接排放。但從經(jīng)濟(jì)節(jié)約的角度來(lái)看，廢水的處理和凈化需要一定的成本，如果直接排放，則會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在選礦過(guò)程中，廢水可經(jīng)一定處理后，在達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下進(jìn)行回收利用。這樣以來(lái)，既能節(jié)約廢水處理的成本，又能節(jié)約水資源，最終達(dá)到提高礦選生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

首先是對(duì)選礦廢水的直接回用，未經(jīng)處理的選礦廢水含有較多藥劑成分，這些藥劑有害和有利成分并存，如果直接回用，勢(shì)必會(huì)對(duì)金屬選礦的指標(biāo)產(chǎn)生不利影響。因此，要根據(jù)廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，將其回用到原來(lái)的作業(yè)環(huán)境中。這樣有利降低選礦藥劑的使用成本，又不影響選礦生產(chǎn)的指標(biāo)[5]。另外，尾礦濃縮廢水含有大量氟和黃藥，直接回用于選硫，既能提高硫的回收率，又能降低藥劑成本。其次是經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后再回用。對(duì)廢水進(jìn)行處理再回用的方法是選礦廢水處理的最有效辦法。選礦廠可以設(shè)置廢水處理設(shè)施，將選礦廢水與尾礦一起排放到尾礦庫(kù)，廢水中的大部分污染物可以在尾礦庫(kù)中得到澄清、沉淀和自凈。考慮到選礦廢水中的pH值一般較高，人們?cè)谖驳V庫(kù)中可以加入一定量的酸，將其pH值調(diào)回至可用于選礦生產(chǎn)的條件。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)對(duì)鉛鋅選礦廢水的處理還主要停留在環(huán)境污染控制方面，即通過(guò)物理、化學(xué)、生物等方式凈化和處理污水。采用部分污水直接回用或適度處理再回用的方式，可以提高選礦污水處理的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。在選礦生產(chǎn)過(guò)程中，選礦企業(yè)要積極履行清潔生產(chǎn)的社會(huì)責(zé)任，做到既能節(jié)約投入成本，又能減少環(huán)境污染。

1 谷艷玲，鄧云武，馮 寅.鉛鋅選礦廢水處理工藝研究概述[J].有色金屬設(shè)計(jì)，2015，42（1）：11-14.

2 嚴(yán) 群，羅仙平，賴蘭萍，等.會(huì)東鉛鋅礦選礦廢水凈化回用工藝的試驗(yàn)研究[J].工業(yè)水處理，2008，（3）：57-60.

3 高 峰.甘肅某鉛鋅礦浮選廢水處理與回用新工藝[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2009.

4 李榮庭.鉛鋅選礦廢水處理及回用研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2009.

5 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.

Study on Treatment Scheme of Heavy Metal Wastewater by Lead and Zinc Chemical Disposal

Miao Haihua,He Jianjun
(Fujian Jindong Mining Co.,Ltd.,Sanming 365000,China)

Lead and zinc is an important non-ferrous metal resources,and lead and zinc ore dressing is an important process of lead and zinc production,during which will produce a large number of mineral processing wastewater.Governance of lead and zinc mineral processing wastewater,not only to eliminate its pollution of water resources,but also save water resources,so have a certain economic and environmental benefits.In this paper,the source and wastewater characteristics of lead and zinc beneficiation were analyzed,and then the related processes for the treatment and recovery of mineral processing wastewater were put forward from the perspective of cleaner production.

lead and zinc chemical beneficiation; heavy metal; wastewater treatment

X753

A

1008-9500(2017)11-0051-03

2017-09-06

繆海花（1986-），女，江蘇南通人，工程師，研究方向：選礦分析。