鉛鋅選礦廢水處理及回用研究

許家杰，李長(zhǎng)穎

（福建金東礦業(yè)股份有限公司，福建 三明365000）

鉛鋅選礦作業(yè)需要加入大量藥劑，這些有毒化合物和重金屬離子混合在廢水中，能夠產(chǎn)生持續(xù)的不良影響，造成大量的水資源浪費(fèi)和生態(tài)環(huán)境破壞，經(jīng)過(guò)生物體的轉(zhuǎn)移和富集，最終到達(dá)人們體內(nèi)，產(chǎn)生嚴(yán)重的生理病變，許多地方的不明疾病產(chǎn)生都與水資源污染有關(guān)。所以，必須在源頭把好關(guān)，加強(qiáng)對(duì)選礦廢水的處理回用，實(shí)現(xiàn)廢水零排放，在創(chuàng)造大量社會(huì)財(cái)富的同時(shí)，保護(hù)人們生命健康安全。

1 選礦廢水處理及回用的重要意義

人口、資源、環(huán)境是當(dāng)今世界面臨的三大問(wèn)題，而水資源對(duì)人類(lèi)生存發(fā)展而言起著決定性的作用，地球上可供使用的淡水資源很少，只占地球總水量不到3%，而且大部分儲(chǔ)存在南北極，開(kāi)發(fā)利用難度極大，實(shí)際可供人們生產(chǎn)生活使用的淡水資源不到地球總水量的1/10000，由于人類(lèi)活動(dòng)的影響，人均供水量大幅度降低，尤其是我國(guó)，更是面臨著水污染嚴(yán)重、水資源緊張的問(wèn)題，所以保護(hù)水資源刻不容緩。

礦山開(kāi)采為人們帶來(lái)了重要的金屬資源，但也產(chǎn)生了大量廢水，據(jù)相關(guān)研究表明，全國(guó)選礦廠排放的廢水總量約占工業(yè)廢水總量的1/10，而且廢水成分復(fù)雜，其中還有許多有害成分，如果不加以處理，會(huì)擴(kuò)大污染范圍，影響自然水體質(zhì)量，尤其是其中的選礦藥劑毒性更強(qiáng)，會(huì)對(duì)水體生物和人類(lèi)健康造成嚴(yán)重威脅。另外，作為負(fù)責(zé)任的大國(guó)，我國(guó)積極承諾節(jié)能降耗、保護(hù)生態(tài)，為全球人類(lèi)做貢獻(xiàn)，采礦業(yè)經(jīng)過(guò)數(shù)十年粗放式發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為國(guó)家治理的重點(diǎn)。所以，在水資源緊張、選礦廢水危害性大、踐行綠色發(fā)展理念的背景下，加強(qiáng)廢水回收利用對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康都有著非常積極的影響[1]。

2 鉛鋅選礦廢水處理技術(shù)

浮選是主要的選礦方法，能夠有效分離有用礦物和無(wú)用礦物，主要借助的是礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)差異，在一定濃度的礦漿中，通過(guò)浮選劑和浮選機(jī)的作用，一部分可浮性好的細(xì)顆粒礦物上浮形成精礦，而留在礦漿內(nèi)的不浮礦物則稱(chēng)之為尾礦，浮選作業(yè)主要包括準(zhǔn)備工作、加藥調(diào)整、充氣浮選等環(huán)節(jié)，在鉛鋅選礦生產(chǎn)過(guò)程中存在著幾種類(lèi)型的廢水，需要根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)采取針對(duì)性的處理措施，具體如下表1所示。

表1 不同選礦工段廢水特點(diǎn)

2.1 自然沉降法

自然沉降法是目前應(yīng)用最廣泛的方法，選礦廢水在尾礦庫(kù)經(jīng)過(guò)自然降解、凈化之后，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，這種方法操作便捷、成本較低、易于管理，但是需要一定的時(shí)間。

2.2 中和沉淀法

如果選礦廢水中含重金屬離子，那么可以選擇使用中和沉淀法，通過(guò)堿性中和劑的作用，使金屬離子反應(yīng)生成碳酸鹽或氫氧化物，由于溶解度較小，可實(shí)現(xiàn)沉淀去除，石灰，碳酸鈉，石灰石，氫氧化鈉，白云石，等等，都是比較常見(jiàn)的中合劑，該方法不適合含汞離子的廢水處理，總體而言，成本也比較低，簡(jiǎn)單易操作[2]。

2.3 混凝沉淀法

混凝沉淀法是在化學(xué)混凝劑的作用下，將廢水中的膠體態(tài)和溶解態(tài)污染物轉(zhuǎn)變成凝聚態(tài)絮體，然后再去沉淀分離，明礬、硫酸鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵是常用的無(wú)機(jī)凝聚劑，聚丙烯酰胺是常用的高分子絮凝劑，該方法在廢水處理中應(yīng)用也相對(duì)廣泛。

2.4 硫化沉淀法

硫化沉淀法是在硫化劑的作用下，將重金屬離子轉(zhuǎn)化成硫化物，然后經(jīng)沉淀去除，硫化鈉、硫化氫、硫氫化鈉、硫化亞鐵、硫化銨是常用硫化劑。與中和沉淀法比較，硫化沉淀法具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如，沉渣量少，沉淀劑使用少，去除效率高，等等，但是，硫化劑比中和劑價(jià)格要高，所以處理成本相對(duì)高一些。

2.5 物理吸附法

吸附法主要利用的物質(zhì)的物理吸附作用，像活性炭、焦炭、木屑、硅藻土就是一些吸附性較強(qiáng)的物質(zhì)，可以作為吸附劑參與廢水處理。對(duì)于一些重金屬，纖維素材料、褐煤都能產(chǎn)生良好的處理效果，活性炭?jī)r(jià)格相對(duì)低廉，應(yīng)用較為廣泛，通過(guò)反復(fù)多次使用，能夠有效降低處理成本。

2.6 微生物處理法

微生物具有較強(qiáng)的分解能力，利用新陳代謝作用，可以有效去除廢水中的有機(jī)污染物，這就是微生物處理法。它具有無(wú)二次污染、成本低、效果好的優(yōu)點(diǎn)，由于微生物處理需要滿(mǎn)足特定條件，需要首先對(duì)選礦廢水進(jìn)行預(yù)處理，然后選擇合適的微生物，創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件，所以，在應(yīng)用過(guò)程中存在一定的局限性，需要根據(jù)實(shí)際情況合理選用。

3 鉛鋅選礦廢水回用技術(shù)

隨著綠色發(fā)展理念的不斷落實(shí)，作為重點(diǎn)治理行業(yè)，許多政策文件對(duì)選礦廢水循環(huán)利用提出了更高的要求，如何適應(yīng)新形勢(shì)、實(shí)現(xiàn)廢水零排放，需要從減少用水量和加大治理成本兩個(gè)方面出發(fā)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的雙豐收。

3.1 尾礦庫(kù)降解回用法

尾礦庫(kù)可以一定程度上凈化選礦廢水，包括物理凈化、化學(xué)凈化、生物凈化，其中，物理進(jìn)化主要指的是自然沉降和凝聚沉降，化學(xué)凈化主要通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，促使物質(zhì)發(fā)生變化，生物進(jìn)化則是在微生物的作用下，降解吸收有機(jī)污染物，通過(guò)新陳代謝逐步凈化廢水。許多礦山都選擇利用尾礦庫(kù)處理選礦廢水，通過(guò)一系列凈化作用，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，這種方式具有設(shè)備簡(jiǎn)單、方便管理、成本較低等諸多優(yōu)點(diǎn)[3]。

3.2 尾礦庫(kù)溢流水處理后回用法

當(dāng)然，僅僅依靠尾礦庫(kù)的凈化作用，不能完全滿(mǎn)足大部分礦山選礦廢水的回用處理，如果直接回用尾礦庫(kù)溢流水，那么可能會(huì)對(duì)選礦指標(biāo)造成不良影響，這時(shí)就需要進(jìn)行綜合處理，然后才能實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。錫鐵山鉛鋅礦選礦廠采用了尾礦庫(kù)+綜合處理的廢水回用方案，將尾礦庫(kù)溢流水通過(guò)硫酸調(diào)pH值—混凝沉淀—氧化—吸附過(guò)濾處理，能夠獲得不錯(cuò)的效果，具體如下圖1所示，經(jīng)過(guò)處理后的回用水，可以重新參與鉛鋅浮選生產(chǎn)過(guò)程，經(jīng)實(shí)踐表明，選礦指標(biāo)穩(wěn)定，由此便實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)、循環(huán)利用的發(fā)展目標(biāo)，具體如下圖2所示。

3.3 選礦廢水分類(lèi)分段回用法

實(shí)現(xiàn)廢水分類(lèi)分段處理回用，有利于降低成本、提高效率，有些選礦廠就將浮選工段產(chǎn)生的選礦廢水與非浮選工段產(chǎn)生的選礦廢水分別處理，分類(lèi)回用，非浮選工段產(chǎn)生的選礦廢水占比約一半，經(jīng)幾級(jí)沉淀池澄清處理后，能夠?qū)崿F(xiàn)100%的回水利用，而且影響較小，主要包括地面沖洗水、破碎洗礦作業(yè)水、精礦沖泡水、重磁選工藝沖洗水、過(guò)濾機(jī)沖槽水、濃縮劑消泡水，等等，浮選工段選礦廢水就需要經(jīng)過(guò)尾礦庫(kù)自然凈化后，將尾礦庫(kù)溢流水選用到浮選工段選別工藝。

圖1 鉛鋅選礦廢水處理

圖2 鉛鋅選礦廢水回用

3.4 選礦部分廢水直接回用、部分經(jīng)處理后回用的方法

由于浮選工作對(duì)回水品質(zhì)要求相對(duì)較高，如果不經(jīng)處理直接回用，那么會(huì)嚴(yán)重影響選礦指標(biāo)。鉛鋅選礦廢水中含有大量的藥劑成分，這些成分會(huì)增加雜質(zhì)含量、降低精礦品質(zhì)，但是鉛鋅浮選尾礦廢水對(duì)于硫金屬浮選卻十分有利，能夠顯著提高回收率，并且減少藥劑使用量。所以，不同礦石的浮選特性和機(jī)理截然不同，根據(jù)實(shí)際情況，有些鉛鋅選礦廢水就可以直接回用，而有些則需要經(jīng)處理后回用。國(guó)內(nèi)部分企業(yè)就采用了這種處理方案，獲得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益，而且基本實(shí)現(xiàn)了廢水零排放[4]。

綜上所述，本文首先闡述了鉛鋅選礦廢水處理及回用的重要意義，然后分析了幾種主要的鉛鋅選礦廢水處理技術(shù)，包括自然沉降法、中和沉淀法、混凝沉淀法、硫化沉淀法、物理吸附法、微生物處理法，最后針對(duì)選礦廢水回用技術(shù)進(jìn)行了研究。希望能夠起到積極的現(xiàn)實(shí)意義，充分認(rèn)識(shí)選礦廢水帶來(lái)的危害性，加強(qiáng)理論研究和技術(shù)應(yīng)用，采取科學(xué)有效的處理辦法，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用和選礦廢水的零排放。