福建某礦山含銅酸性廢水的硫化法處理技術優化與實踐

楊鴻翔

（紫金礦業集團股份有限公司）

福建某銅礦為低品位次生硫化銅礦，其鐵和硫品位高，在采選冶過程中產生了大量的含銅酸性廢水［1-3］。該類水具有酸性強、銅濃度高、水量波動大、來源點分散等特點。礦山在實際生產過程中不斷總結、分析提高廢水治理和環保管理的經驗，現已形成較為成熟的技術體系和管理體系。礦山以“清污分流、污污分治”為原則，通過持續不斷建設清污分流系統及生態恢復治理，礦區約54%的面積區域成為清水區域，降雨清水可直接外排，從源頭控制污染源產生，大大減輕了汛期環保水處理壓力，并提升礦山環境風險防控能力。礦山結合生產實際，規劃建設高中低不同濃度廢水的收集、引流及處理設施，低濃度廢水直接回用于生產或進行環保處理；對中等濃度廢水通過硫化法回收銅金屬后再進行環保處理［4-17］；對高濃度廢水通過萃取法回收銅金屬后再進行環保處理。通過“污污分治”，提高了廢水資源綜合利用率，并實現了重金屬的減排。

中等濃度的含銅酸性廢水的處理，傳統上常采用先沉鐵后沉銅工藝，一方面，該工藝銅回收率較低，存在銅資源流失問題，且處理系統末端出水水質不穩定，無法穩定達標外排；另一方面，傳統工藝在配制硫化鈉溶液回收銅時，固體硫化鈉的溶解過程極易產生硫化氫氣體，不僅對員工身體健康產生不良影響，還會腐蝕處理系統設備和設施。因此，傳統工藝技術必須優化。

1 現場硫化法工藝處理的廢水

現場硫化法工藝處理的廢水主要來自運輸平硐硐坑水、露天采礦場和排土場降雨淋溶水，經收集、引流系統導流至環保處理系統。所處理廢水銅離子濃度在200～500 mg/L，鐵離子濃度在800～1 500 mg/L。

2 傳統工藝及生產指標

傳統的硫化法工藝通過添加液堿使廢水中的鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，再在上清液中添加硫化劑生成硫化銅沉淀并回收，最后在沉銅上清液中添加石灰，中和溶液經絮凝沉降后回用或達標外排。傳統硫化法工藝流程見圖1，主要生產指標見表1。

從表1可以看出，傳統的先沉鐵后沉銅工藝銅回收率較低，平均銅回收率僅82.66%；中和后溢流水個別時段Cu2+濃度接近排放限值0.5 mg/L，一旦控制效果不理想，則極易導致水無法穩定達標外排，不利于礦山環保、防汛等工作。

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3 工藝技術優化

3.1 工藝流程的優化

優化后的硫化法工藝通過添加硫化劑先生成硫化銅并回收，再通過添加石灰中和酸并沉鐵，中和后的廢水通過混凝沉淀，上清液回用生產或達標外排。優化后的硫化法工藝流程見圖2。

3.2 藥劑的優化

傳統的硫化沉銅藥劑固體硫化鈉需要人工配制成濃度為10%的溶液，工人的勞動強度大、效率低，且作業環境惡劣，容易產生職業病危害。

優化后的硫化沉銅藥劑直接使用罐儲存的硫氫化鈉溶液。由于液體硫氫化鈉含量較高，直接加入反應桶不易控制加藥量，現場稀釋好的硫氫化鈉溶液通過ORP系統控制加入緩沖桶中，實現藥劑的精準、持續添加。

4 工藝技術參數的確定

4.1 ORP值的確定

硫氫化鈉液體用生產新水進行稀釋，體積比為1∶1。調節加藥流量，記錄ORP值，并計算銅回收率。ORP值調整試驗結果見表2。

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從表2可以看出，ORP在200～220 mV時的銅平均回收率為95.92%，沉鐵濃密機外排水Cu2+濃度為0.023 mg/L，對應的pH=8.5，達到外排條件。故硫氫化鈉沉銅工藝參數ORP值宜為210 mV左右。

4.2 硫氫化鈉溶液配制濃度的確定

配制不同濃度的硫氫化鈉溶液并進行工業試驗，3月24日—4月2日7個連續時段配藥濃度試驗結果見表3。

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從表3可以看出，配藥濃度下降至20%，硫氫化鈉單耗下降，反應更完全，故工業生產按照20%的濃度進行。

5 經濟效益分析

工藝技術優化前后藥劑成本分析結果見表4。

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從表4可以看出，工藝技術優化后的藥劑成本下降了1.37元/m3，年可節省藥劑費用約400萬元。

此外，工藝技術優化后年減少人工費用達68.8萬元。

6 結語

（1）通過對傳統硫化法工藝的優化，將先沉鐵后沉銅工藝改為先沉銅后沉鐵工藝，不僅提高了廢水中銅的回收率，且處理系統末端出水水質更加穩定達標。

（2）用硫氫化鈉溶液替換固體硫化鈉配制溶液，藥劑成本下降1.37元/m3，年可節省藥劑費用約400萬元；同時可減少人工費68.8萬元/a；此外，還可以大幅度改善崗位人員工作環境和勞動強度，員工的身體健康更有保障。