金礦選礦廢水處理技術分析與評價

李 平

（山西大同市煤礦設計研究所 山西大同 037044）

有色金屬的采集和冶煉生產過程需要消耗很多的水，黃金選礦廢水排放總量大，選礦廢水成分復雜，含有大量重金屬，如Pb，Cd，Hg，Cu和非金屬離子。現階段很多選礦公司污水處理技術落后，清潔生產技術不成熟造成嚴重環境污染。針對當前環境狀態，礦產開采，選礦，冶煉企業提出了更嚴格的排放目標污水，總銅排水要求必須得到滿足[1]。

1 廢水排放狀況及現有處理措施分析

1.1 廢水排放狀況

金礦富集過程往往消耗大量的水資源，會排出大量的生產廢水。這些污水主要來自破碎除塵，浮游選礦，濃縮干燥等操作。金礦選礦除塵用水主要用于礦石粉碎和研磨部分，在除塵的過程中，水份與空氣中的灰塵附著在金礦的表面上，跟著他們到礦石磨碎工序，浮游選礦利用金礦的物理化學性質浮選精礦脫水后得到黃金精礦，精礦脫水工序會產生污水，如果將此段排水回流到碾磨工序不僅會節約水資源還能減少污水排放，同時也能防止貴重金屬的損失。廠回用磨段的礦工，后在節水的同時，還可以防止的黃金，白銀和其他貴重金屬的損失。礦石經過一系列工序后變成尾礦，污水隨之流出，污水主要指標見表1.

表1 現有選礦廢水水質 濃度單位：mg/L

1.2 選礦廠現有選礦廢水處理措施

現有的選礦廢水處理過程是利用選自然沉降使廢水初步處理，污水傾倒在沉淀池中，充分利用池體自然條件，從而使水中懸浮物自然沉淀。當廢物料與污水混合廢液在沉淀池沉淀過程，沉淀池可以用來作為氧化池，通過物理，化學，生物等作用將污水中的有機物除去，污染物被降解。自然沉淀法處理選礦廢水操作簡便，易行，廣泛應用于國內外尾礦廢水的處理中。水質的殘留監控指標表2所示，排放標準執行“污水綜合排放標準”（GB8978-1996）標準。

表2 尾礦庫排水水質監測結果 單位：mg/L

1.3 現有選礦廢水處理工藝缺點

選礦工藝過程中一般耗水多、廢水量大、所含重金屬種類多，例如Pb，Cd，As，Hg和Cu等，若不處理直接排放，其對環境的污染和影響是非常嚴重的。目前使用尾礦庫的話出水水質可以達到國家和行業的標準。但是在總體地區區域的環境容量方面考慮的話，可能存在礦區密度大、環境承載力弱等問題。如何更嚴格地解決區域內企業排污問題呢，建議冶金行業的尾礦庫排放污水執行地區制定的新標準。但假使所在地區制定了更嚴格的排放標準時，尾礦庫處理此類污水就達不到標準的要求[2]。

2 選礦廢水處理工程

2.1 工藝比較

實際工程中選用處理方法時，要依據待處理廢水的水質和排放要求，必要時將幾種方法組合使用。常見的去除污水中重金屬的方法包括：物理吸附、化學沉淀、電化學以及膜法[3]。而化學沉淀又分為中和、鋇鹽、硫化物沉淀以及鐵氧共沉淀4種。我們國家通常選用的是氧化還原、沉淀法和過濾三種結合在一起的方法處理選礦廢水。最近幾年電化學技術迅速崛起，對電化學處理法處理選礦廢水的研究也逐漸趨于完善。

2.1.1 氧化沉淀法

氧化沉淀法可以有效地處理選礦廢水中重金屬砷，在污水排放綜合標準中總砷的一級標準為0.5mg/L，現有污水中砷的濃度為1.2mg/L。據監測數據顯示，廢水處理現有措施處理后，砷仍然有殘留，特別是在尾礦處理廢水中殘留濃度最高。在廢水處理中，投入大量的石灰石漿液，污水中三價砷和五價砷與鈣離子結合成砷酸鈣和亞砷酸鈣，這兩種物質均以沉淀的形式存在。在實踐中，有必要預先將三價砷氧化為五價砷，因為五價砷形成的沉淀性質穩定，毒性較亞砷酸鹽小，而且亞砷酸鹽三價砷的沉淀物性質不穩，易分解。

2.1.2 電化學法

上文中提到幾種處理選礦廢水中重金屬的方法。相比之下，電化學法有著選擇性好、去除效果好、占地少、無二次污染的優點。此外處理后的重金屬還可以加以回收利用，實現了資源的循環利用。例如XX有色金屬集團下屬的某冶煉廠采用該方法，污水處理系統正式投產后，運行良好。操作過程中對出水的檢測結果表明，鎘、鋅、鉛的處理率高達99%，而砷的處理率也在95%以上。

圖1 選礦工藝流程圖

2.1.3 過濾法

目前有一種連續處理的過濾器叫連續自動過濾器。它在過濾的過程中可以同時進行反洗過程，期間不需要停止過濾，達到連續工作不停產的要求。這種處理器是采用了逆流的原理：從進水管進來的廢水通過分布在系統底端的布水器，自下向上經過濾床，濾液在過濾后收集在過濾器頂部通過溢流孔排出。這個過濾過程中，已經污染的濾料在洗沙器中得以清洗，產生的雜質經清洗水出口排出，洗后的濾料返回砂床。該系統實現了連續過濾，它屬于三級處理，常用在處理飲用水、地表水、工業水和污水處理廠中的二級處理后的深度處理。

2.2 擬建廢水處理設施進水水質分析

金礦開采和選礦的廢水經處理后一般匯入地表水，這就要根據進水水質情況選擇處理工藝，尾礦庫有滲濾液廢水，滲濾液廢水中重金屬超標，主要重金屬為銅、砷、汞和鋅。廢水未經處理排放將污染河流兩岸居民生產、生活用水安全。對處理設施進水水質進行分析選擇合理的工藝，處理后澄清水要達到國家《銅鎳鈷工業污染物排放標準》和《地表水環境質量標準》中的相關規定，對符合生產要求的處理水部分回用，將處理后污水多余部分外排。

3 處理效益分析

金礦生產企業通過技術創新和工藝改造處理選礦廢水，充分利用了被浪費的水資源，既改善環境，又保障人體健康實現可持續發展，為社會的發展和子孫后代利益需要保護環境和發展中水回用項目。實施標準水處理項目后，水凈化效果比現有水處理工藝好，該項目的主要優點體現在環境效益，社會和經濟三個方面。

3.1 經濟效益

金礦生產企業通過技術創新和工藝改造處理選礦廢水，污染物實施減排項目，由公司支付的排污費將減少。同時，企業生產可以利用處理過的廢水，它可以產生直接的經濟效益，節約水資源，項目每年帶給公司直接資金收益。企業廢水處理設施建設是企業生產過程中環境治理的基礎設施，是可持續發展的必然要求。環境治理工程一般投資較大，多數情況下很難有直接經濟效益。經濟效益主要體現在廢水處理設施能夠彌補污水對社會造成經濟損失的程度。

3.2 環境效益

金礦生產企業通過技術創新和工藝改造處理選礦廢水，金礦選礦廢水深度處理工程建成后，選礦廢水可以實現回收利用，減少了廢水的排放，每年節約大量新鮮水。金礦選礦廢水深度治理工程減少了重金屬對環境的污染，使流域水體質量得到改善，節能減排污染物控制得到保障，加快了生態文明建設。

3.3 社會效益

金礦生產企業通過技術創新和工藝改造處理選礦廢水，該企業的選礦廢水處理改造工程項目投產運行后，使企業生產對企業周圍的地表水體不會產生影響，可以減少重金屬污染對人體健康的危害，對改善廠區周邊居民人體健康水平起到很大作用。企業節能治污設施的運行，同時可節省水資源，減少企業對新鮮水的消耗，有利保護當地水環境的安全。改善了人居環境，促進當地的經濟的可持續發展。

4 擬建處理工程問題分析及建議

4.1 控制硫化物加入量

利用硫化物與水體重金屬發生化學反應，可有效地將重金屬沉淀分離出來，但是硫化物沉淀劑容易在水中殘留，水中殘留的硫化物遇酸后生成H2S氣體，易發生空氣污染。為了防止二次污染，需要對污染水體添加重金屬，改進硫化物沉淀法。添加的重金屬硫化物比污水中的重金屬硫化物更易溶解，因此這樣的廢水中原有重金屬離子就會比添加進去的重金屬離子優先分離出來。同時還能防止有害氣體硫化氫生成以及硫化物離子殘留的問題。

4.2 防止膜污染

礦選工程中產生的廢水硬度高，其中碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂容易沉積在膜上，產生結垢，導致顆粒物堵塞。實際操作運行時，當依照實際情況，將水中投入混凝劑，使得其中的SS及膠體更好地絮凝沉降。并且投加一定數量的阻垢劑，減少結垢，進而降低膜污染。減少膜污染還需要注意改善膜性質；控制操作溫度、壓力；定期對膜進行清洗；經常檢測更替破損的濾元。通過提高陶瓷膜的親水性減少膜的吸附力，增加了膜通量，加強膜的抗結垢能力；操作溫度可以控制在25～30℃；壓力在允許范圍內盡量加大[4]。

5 結語

目前處理重金屬廢水的工藝是將污水泵入尾礦庫后，重金屬自然沉淀達到處理廢水的要求。此方法通過檢測數據得出出水水質能夠滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準的要求。但尾礦庫處理重金屬廢水不可以根據實際進水狀況調整處理，所以此方法還不夠靈活，出水水質不穩定。參照新的標準，出水中 Pb、Cd、As分別超標 187、239、0.48倍。

[1]馬杰,王建國.河東金礦選礦廢水循環利用實踐.黃金.2002.08.

[2]劉珊妮.黃金選礦廠及冶煉廠含砷重金屬廢水提標處理技術分析與評價.西安建筑科技大學.2012.05.

[3]SrivastavaNK,MajumderCB.Novel biofiltration methods for the treatment of heavy metals from industrial wastewater [J]. Journal of Hazardous Materials, 2008, 151(1): 1-8.

[4]鄧新平,任伯幟,韋興浩.金礦選礦廢水中高濃度硫酸根離子去除試驗研究.礦產保護與利用.2010.12.