金屬選礦廢水處理現狀及循環利用

盧綠榮 陳建華 張一兵

(1.廣西大學資源與冶金學院；2.廣西高校礦物工程重點實驗室)

金屬礦既是資源集中地，又是生態環境污染源。隨著國家對環保的日益重視，金屬選礦廢水的處理與利用越來越受到人們的關注。合理、有效地處理金屬選礦廢水，已成為當今科研工作中的重要課題。

金屬選礦產生的廢水量大，其中化學需氧量、重金屬含量及懸浮物濃度較高，達不到國家相關排放標準，無法滿足直接回用水質要求[1]，因此必須對金屬選礦廢水進行凈化處理。如果能將選礦廢水作為資源回用，不僅可以提高資源利用率、降低生產成本，還可以減少對生態的破壞和環境的污染，經濟效益和環境效益顯著。在水資源供需矛盾日漸突出的今天，意義重大。

1 金屬選礦廢水性質特點與危害

金屬選礦廢水通常以礦漿形式排出，礦漿黏度低、粒度細、流動性大[2]，且成分復雜，主要污染物包括懸浮物、重金屬、酸堿、各種選礦藥劑和化學需氧量等，種類繁多。

選礦廢水中的懸浮物一般是礦石細小顆粒。若排入水源，不僅會造成水體渾濁、污染水質，破壞水體生態系統，在土壤中也會造成土壤板結等危害。重金屬進入到自然環境中不但破壞水體和土壤環境，還會通過食物鏈富集作用最終進入人體，危害健康[3-4]。浮選藥劑一般是帶有特殊顏色和刺激性氣味的有毒化學藥劑，當其通過選礦廢水排放到自然界中，容易造成水體污染，甚至變壞變臭，水生動植物大量死亡，影響人類正常生活。選礦廢水pH值通常偏高或偏低，超出國家標準，破壞自然生態系統[5-6]。

2 金屬選礦廢水處理技術

金屬礦采選過程中都有廢水產生，金屬選礦廢水的處理是整個工藝中的關鍵環節。隨著科技的發展，選礦廢水的處理方法不斷增多，處理技術與水平不斷提高。主要處理方法有：

(1)中和法。中和法主要用于金屬選礦廢水中的重金屬的凈化，是目前處理酸性廢水中重金屬離子比較成熟的方法。此方法通過將金屬離子轉化為氫氧化物沉淀，達到分離去除的目的，簡單易行，處理效果相對理想。在生產實踐中，一般通過添加生石灰去除廢水中的重金屬。

(2)混凝法。針對選礦廢水中一些固體懸浮物、可溶性重金屬離子及有機物等，一般通過不同的混凝劑使其沉降分離，從而凈化選礦廢水。該方法簡單高效，混凝劑分為無機凝聚劑和有機高分子絮凝劑兩種，無機凝聚劑通過電性中和作用和壓縮雙電子層作用實現混凝沉淀，有機絮凝劑則通過吸附、橋聯和卷帶等作用實現混凝沉降[7]。

(3)吸附法。吸附法運用固體吸附劑對吸附質強烈的吸附能力來去除廢水中的污染物。吸附劑有很多種類型，常用的吸附劑有以碳質為原料的活性炭吸附劑，屬材料吸附法。與之相對應的還有生物吸附法，屬活性污泥法的一種，是利用微生物的作用對污染物進行吸附和代謝降解。吸附法主要用于處理金屬選礦廢水中的金屬離子和有機物，具有操作容易、運行簡單、處理效果好等特點，適用于廢水的深度凈化[8-9]。

(4)生化法。生化法又稱微生物降解法，利用微生物的降解作用實現金屬選礦廢水凈化。微生物代謝非常旺盛，與外界物質交換的能力極強，能有效分解廢水中的化合物，同時還能吸附重金屬，從而完成廢水的凈化處理。實踐證明，采用微生物降解法處理廢水，能有效去除廢水中的有害物質，對氰化物、硫氰化物、重金屬、氨等的去除效果尤其明顯。但該方法抗沖擊負荷能力差，有待進一步研究并加以應用。

(5)自然凈化法。自然凈化法是運用最為廣泛的一種廢水脫氰方法，氰化物在水體中具有自凈作用，將污水排入尾礦庫，充分利用氰化物在自然狀態下的揮發、氧化、分解、吸收沉淀、水力稀釋等作用及其微生物代謝的降解吸附作用，完成凈化過程。這種方法運行維護簡單，但處理后的溢流水不能穩定達標排放。

(6)氧化法。氧化法是利用氧化劑去除水中殘余的選礦藥劑的處理方法，常用的氧化劑有次氯酸鈉、漂白粉、過氧化氫、臭氧及Fenton試劑等。氧化法可大幅度降低廢水中殘余選礦藥劑的濃度，但藥劑成本較高。

(7)硫化法。即硫化物沉淀法，通過在廢水中加入硫化氫、硫化鈉等硫化劑與廢水中的金屬離子作用，生成不溶或難溶的硫化物沉淀，從而去除廢水中的重金屬。該方法處理效果好，金屬去除率高，可將有用金屬富集在沉淀渣中回收利用。但硫化劑價格高，產生的硫化氫有毒和刺激性氣味，使用不當會造成危害和二次污染。

(8)人工濕地法。人工濕地是一個完整的生態系統，利用土壤基質、微生物及動植物等的物種共生、物質循環原理，通過物理、化學、生物三重協同作用，使廢水中的污染物形成內部良性循環，使污水資源化，從而使污水得到高度凈化處理。人工濕地系統不僅投資運行費用低、抗沖擊力強、出水水質好，而且增加了綠地面積，具有良好的經濟效益和生態效益。目前該方法越來越受到人們的重視，也是國內外科研工作中的重要研究課題，仍然在不斷發展和應用[9-10]。

3 循環利用方法

金屬選礦廢水中殘留的金屬離子、選礦藥劑等都是有用資源，根據不同的選礦廢水水質采用適宜的方法進行處理，實現水資源和其中有用資源的回收利用，不僅能解決選礦廢水直接排放不達標的問題，還能節約資源和保護環境，提高礦山經濟效益[11]。金屬選礦廢水循環利用的方法有：

(1)混凝斜管沉淀法。 斜管沉淀是在平流式沉淀原理的基礎上，在池內增加斜管，促進沉淀，使積泥自動落入渣斗。混凝斜管沉淀法首先將金屬選礦廢水排入沉砂池，固液分離后的上清液進入混凝反應器，廢水與混凝劑作用后進入斜管沉淀器，斜管沉淀器中的上清液進入集水管全部回用，廢水閉路循環實現零排放，達到金屬選礦廢水循環利用的目的。沉砂池和斜管沉淀器中的沉淀物全部排入尾礦砂場[12]。

(2)混凝沉淀-活性炭吸附回用工藝。該方法是選礦廢水循環利用方法中較普遍的一種，不同性質的選礦廢水處理效果不同，同一選礦廢水，若混凝藥劑種類或用量不同，處理結果也不相同。在混凝劑明礬用量約30 mg/L、同時加入0.2 mg/L聚丙烯酰胺進行混凝時，最為經濟合理有效。活性炭吸附處理時，粉末活性炭吸附效果好、用量少，一般用量控制在50～100 mg/L即可。該方法流程簡單，處理效果較為理想。生產實踐中，金屬選礦廢水經過明礬、聚丙烯酰胺混凝沉淀后，采用粉末活性炭工藝進行凈化處理，不僅可以實現廢水的全部循環回用，還減少了工藝中的藥劑用量和新鮮水用量，經濟效益和環境效益顯著[12-13]。

以上方法是對金屬選礦廢水采用水處理技術去除有害離子和藥劑以后進行循環利用，也可以在廢水排入到尾礦庫經過自然沉降降解后，對尾礦庫溢流水全返循環利用。尾礦庫溢流水全部回用工藝中，通過調整選礦工藝藥劑，不僅不干擾選礦指標，還基本實現了選礦廢水的循環利用[14]。

4 結 語

實現金屬礦廢水的達標排放和循環利用，必須根據廢水的性質和具體條件選擇最佳的處理方法，同時兼顧經濟和環境因素。金屬選礦廢水處理方法較多，其中人工濕地法投資運行費用低、抗沖擊力強、出水水質好，經濟效益和生態效益良好，能很好地滿足人們對環境保護的高要求，日益受到重視。通過改進選礦藥劑、改良選礦工藝、優化循環利用方法等措施，實現了金屬選礦廢水的凈化和循環利用，實現選礦廢水的零排放[15]。不僅增加礦山企業效益，而且符合清潔生產要求，既滿足了礦山的持續發展，同時取得了明顯的環境效益和社會效益。

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