有色金屬礦山選礦廢水處理技術(shù)及生產(chǎn)應(yīng)用

（中國(guó)有色集團(tuán)撫順紅透山礦業(yè)有限公司，遼寧 撫順 113321）

在貫徹可持續(xù)發(fā)展理念的大環(huán)境背景下，探究有色金屬礦山選礦廢水處理技術(shù)及生產(chǎn)應(yīng)用至關(guān)重要。本文就將介紹有色金屬礦山選礦廢水處理方法，圍繞有色金屬礦山選礦廢水源頭分質(zhì)回用和尾礦庫(kù)溢水回用展開(kāi)探究[1]。

1 有色金屬礦山選礦廢水的凈化處理方法

1.1 自然凈化法的核心原理與優(yōu)劣性

通常來(lái)說(shuō)，自然凈化法多應(yīng)用在尾礦庫(kù)中。有色金屬礦山選礦后形成的廢水往往會(huì)直接排放到尾礦庫(kù)當(dāng)中[2]。固體懸浮物在重力作用下自然沉降，殘留浮選藥劑因穩(wěn)定性差而分解。通過(guò)自然曝氣氧化、光降解、生物凈化等措施，可有效去除選礦廢水中的固體懸浮物、殘留的浮選藥劑和重金屬絡(luò)合沉淀物。

國(guó)內(nèi)知名學(xué)者對(duì)有色金屬礦山尾礦庫(kù)廢水中丁基黃藥的自然降解規(guī)律進(jìn)行了深入研究。研究發(fā)現(xiàn)，初始濃度為10mg/l的丁基黃藥在pH值為4.5的條件下，自然降解3天后，其濃度可降至0.05mg/l以下。該指標(biāo)也符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

國(guó)內(nèi)知名學(xué)者通過(guò)對(duì)銅鋅尾礦庫(kù)廢水的凈化回收工藝進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，重鉻酸鉀（CODCr）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、銅（Cu）含 量 分 別 為157.68mg/L、5.67mg/L、0.48mg/L、3.3mg/L的尾礦水，經(jīng)過(guò)15d的自然降解，重鉻酸鉀（CODCr）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、銅（Cu）含量分別降低到38.45mg/L、5.18mg/L、0.29mg/L、0.48mg/L。

由此可知，該工藝可以有效去除有色金屬礦山尾礦庫(kù)廢水中的重鉻酸鉀、銅離子和鋅離子等重金屬離子，但是，對(duì)鉛離子的去除效果不理想。自然凈化法具有工藝流程簡(jiǎn)便、投資成本低、二次污染風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)小等優(yōu)勢(shì)。但是，自然凈化法極易受到氣溫、光照等外界環(huán)境因素的干擾，影響選礦廢水的處理效果。

1.2 混凝沉淀法的作用原理與優(yōu)缺點(diǎn)

混凝沉淀法是基于混凝劑的混凝作用，使廢水中的膠體及懸浮物聚為絮凝體，及時(shí)排除，該方法涵蓋了物化反應(yīng)包括雙電層壓縮反應(yīng)、吸附電子中和反應(yīng)以及架橋吸附反應(yīng)。

通常來(lái)說(shuō)，混凝劑的選擇直接決定了混凝沉淀法的應(yīng)用效果。較為常見(jiàn)的混凝劑包括聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、硫酸鋁（Al2(SO4)3）、硫酸亞鐵（FeSO4）、三氯化鐵（FeCl3）等。

國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者通研究銅鋅尾礦庫(kù)廢水的凈化回收工藝后發(fā)現(xiàn)，采用明礬作為混凝劑，聚丙烯酰胺（PAM）作助凝劑，當(dāng)pH值9～10、明礬使用量20mg/L～30mg/L、PAM用量為0.5mg/L時(shí)，混合廢水的混凝沉淀效果最好[3]。

國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者研究了混凝沉淀法對(duì)銅鋅礦尾礦廢水中鉛離子的處理效果，采用聚合硫酸鋁（PAS）+尿素螯合沉淀法時(shí)，聚合硫酸鋁（PAS）投放量在2～3mg/L，尿素投加量在0.5mg/L～1mg/L時(shí)的處理效果最佳。

混凝沉淀法是一種極其成熟的銅鋅尾礦庫(kù)廢水凈化處理方法。但是，具有混凝劑用量大、排渣量大且脫水難度大等缺陷。而且，存在一定的二次污染風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 化學(xué)氧化原理及優(yōu)缺點(diǎn)

化學(xué)氧化法主要是在有色金屬礦山尾礦庫(kù)廢水中加入適量強(qiáng)氧化劑，在氧化反應(yīng)的作用下將有機(jī)高分子聚合物分解為有機(jī)小分子顆粒、水和二氧化碳，進(jìn)而降低廢水中的化學(xué)需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）。常見(jiàn)的氧化劑有臭氧（O3）、芬頓試劑（Fenton）、雙氧水（H2O2）和次氯酸鈉（NaClO2）。

國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者通過(guò)臭氧氧化降解苯胺黑藥進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)得知，經(jīng)臭氧降解反應(yīng)后，廢水變?yōu)閺?qiáng)酸性（pH<4)。

國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者對(duì)芬頓試劑（Fenton）在有色金屬礦山選礦廢水凈化處理方面的應(yīng)用效果展開(kāi)探究得知，結(jié)果表明，影響凈化處理效最關(guān)鍵的是初始pH值和雙氧水（H2O2）用量。化學(xué)反應(yīng)速度快、處理效果好和沉淀物排放量小，這些都是化學(xué)氧化法優(yōu)勢(shì)。但是，其投資成本較高，更加適用于小規(guī)模的尾礦庫(kù)。

2 有色金屬礦山選礦廢水的生產(chǎn)回用

有色金屬礦山選礦廢水排放量較大，這加大了尾礦庫(kù)廢水凈化處理和生產(chǎn)回用難度。如果單純采用一種方法，根本無(wú)法達(dá)到預(yù)期收效。

2.1 選礦廢水源頭分質(zhì)回用

根據(jù)選礦廢水化學(xué)性質(zhì)差異，優(yōu)先進(jìn)行選礦廢水源頭分質(zhì)回用。由此，減少選礦廢水排放量，降低末端選礦廢水凈化處理負(fù)荷[4]。選礦廢水源頭分質(zhì)回用使選礦藥劑的利用率大大增加，減少選礦藥劑的損失。

銅鋅礦脫水真空泵、球磨機(jī)以及破碎機(jī)等設(shè)備所使用的冷卻水是未受到任何污染的，完全可以直接排放到外部環(huán)境中，或者二次回收利用。選礦廢水源頭分質(zhì)回用對(duì)選礦廠給排水設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)要求較高，而這種高標(biāo)準(zhǔn)也衍生了一系列的不穩(wěn)定性因素。例如，選礦廢水水量和水質(zhì)不穩(wěn)定；選礦廢水中的碎石瓦礫、固體懸浮物等極易造成管道堵塞；選礦廢水中的懸浮顆粒物質(zhì)、重金屬離子及浮選藥劑會(huì)對(duì)浮選作業(yè)造成干擾。

2.2 尾礦庫(kù)溢流水回用

選礦廢水與尾礦漿共同排入尾礦庫(kù)，經(jīng)過(guò)揮發(fā)反應(yīng)、生物降解反應(yīng)、氧化反應(yīng)、光降解反應(yīng)，去除混合廢水中的懸浮顆粒物、重金屬離子絡(luò)合物和選礦藥劑。

例如，混合廢水中的黃藥經(jīng)過(guò)水解反應(yīng)、氧化反應(yīng)以及光降解反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為二硫化碳（CS2）、醇類(lèi)（R-OH）、硫（S）以及硫化碳（R-COS）等。尾礦庫(kù)溢流水水量大，水質(zhì)穩(wěn)定，可直接用于磨礦、分級(jí)和浮選等單元。尾礦庫(kù)溢流水回用具有設(shè)施簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)便，對(duì)選礦廠給排水系統(tǒng)水量平衡影響程度小等優(yōu)勢(shì)。以壽王墳銅礦為例。該銅礦位于承德市東南部，屬鷹手營(yíng)子礦區(qū)管線范圍。早在二十世紀(jì)七十年代，壽王墳銅礦就采用了尾礦庫(kù)溢流水回用技術(shù)，取得了良好的應(yīng)用成效。

尾礦庫(kù)溢流水多次回用，會(huì)使水體中的懸浮顆粒物質(zhì)、重金屬離子絡(luò)合物、懸浮顆粒和硫酸根離子（SO42-）、鈣離子（Ca2+）等沉積，降低選礦指標(biāo)。同時(shí)，有機(jī)油類(lèi)物質(zhì)殘留會(huì)增強(qiáng)回用水的起泡性，而氣泡附著礦泥，會(huì)降低回用水利用率。尾礦庫(kù)溢流水水質(zhì)變化大，回收工藝控制難度也相對(duì)較大。如果尾礦庫(kù)與廠區(qū)的距離較遠(yuǎn)，則回水輸運(yùn)成本較高。為此，在有色金屬礦山選礦時(shí)，相關(guān)人員要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行回用。

2.3 選礦廢水末端處理回用

將排除的選礦廢水在回收利用前實(shí)施有機(jī)處理，待其滿足規(guī)定要求后，重新作為選礦用水加以應(yīng)用，不僅可以節(jié)約用水，還能降低廢水排放對(duì)環(huán)境的污染。選礦廢水末端處理回用技術(shù)的應(yīng)用，提高了管理和生產(chǎn)操作的便利性，減少資源占用率，降低成本損耗，不過(guò)在使用中，需要嚴(yán)格按照規(guī)范要求實(shí)施廢水回收處理，改善水質(zhì)質(zhì)量。

另外，目前選礦廢水中含有雜質(zhì)和污染物種類(lèi)較多，單一的處理技術(shù)已經(jīng)難以滿足處理要求，需結(jié)合多種方式來(lái)增強(qiáng)處理效果，加大廢水回收利用率。以銅鋅礦選礦廢水處理為例，采用了以下三種回用技術(shù)：

一是被用于泡沫沖洗處理的銅鋅礦選礦廢水，其在不經(jīng)處理的情況下，可使用數(shù)量不足總消耗水量的4成。而在經(jīng)過(guò)處理后，回用水量達(dá)到8成以上，且不會(huì)對(duì)選礦指標(biāo)帶來(lái)任何影響[5-8]。處理工藝流程為酸堿值調(diào)節(jié)-混凝沉淀-養(yǎng)護(hù)處理-吸收過(guò)濾。

二是直接回用和處理在回用融合方式，產(chǎn)生的選礦廢水一部分直接循環(huán)使用，一部分按照下面工序處理后使用，工序流程為先進(jìn)行酸堿值調(diào)節(jié)和混凝沉淀，再利用活性炭完成最后吸附，達(dá)到使用的目的。該方法可縮減資金成本損耗，促進(jìn)水資源循環(huán)利用，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

三是部分廢水以源頭分質(zhì)循環(huán)利用的方式回流，部分廢水則在經(jīng)過(guò)酸堿調(diào)試、沉淀、吸附及臭氧氧化后進(jìn)行回用。該融合方式滿足廢水零排放要求，處理后產(chǎn)生的殘留物同鉛精礦一起被回收利用，降低資源損耗。

結(jié)合上述所說(shuō)，多種融合技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，可以改進(jìn)礦山廢水處理效率，實(shí)現(xiàn)零排放要求，這樣不僅能減少實(shí)際作業(yè)中水資源的過(guò)度損耗，降低成本支出，也可縮減處理設(shè)施的占地面積，做到空間的優(yōu)化處理，同時(shí)對(duì)于產(chǎn)生的金屬物質(zhì)，可重新被應(yīng)用到作業(yè)中，加大資源的利用率，進(jìn)而為企業(yè)發(fā)展積累更多效益。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析與論述可以獲知，我國(guó)自然資源儲(chǔ)量豐富，其中待開(kāi)采的有色金屬礦眾多。隨著重工業(yè)的發(fā)展和科技的完善，有色金屬礦山開(kāi)采規(guī)模與開(kāi)發(fā)程度也越來(lái)越大。在選礦、開(kāi)采以及礦區(qū)修復(fù)等作業(yè)環(huán)節(jié)中，加強(qiáng)廢水處理和生產(chǎn)應(yīng)用至關(guān)重要，值得相關(guān)部門(mén)的高度關(guān)注，從而更好的完善現(xiàn)有工作，實(shí)現(xiàn)工程開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的雙贏。