廣西河池五圩礦區重金屬防治技術研究及生產實踐

邱振忠 蔡振波 盧 琳

(廣西冶金研究院有限公司)

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廣西河池五圩礦區重金屬防治技術研究及生產實踐

邱振忠 蔡振波 盧 琳

(廣西冶金研究院有限公司)

介紹了河池某公司廢水、廢渣的排放現狀及存在的重金屬污染問題，公司通過集成資源綜合高效回收技術、尾礦廢渣高效除害技術、固體廢物短流程資源化利用關鍵技術、廢水處理及回用技術，開發出了可處理貧礦、歷史存留采礦廢石、尾礦庫老尾礦的選礦工藝流程，并建成了一條尾礦除害脫水生產線和一套選冶性廢水處理及回用系統，實現了地面采礦廢渣消失、選礦尾礦用于制作水泥、采選冶廢水進入流程循環利用的目的，從而消除了采選廢渣堆存造成的淋溶水及采選冶廢水對環境造成的重金屬污染問題，經濟效益、環境效益顯著。

重金屬 廢水廢渣 防治 資源化

廣西河池五圩礦區是具有20多a開采歷史的鉛鋅銻多金屬礦區，由于歷史原因，該礦田曾歷經多年無序開采、濫采亂挖，導致采礦廢石隨意堆放、尾礦廢水任意排放，造成了自然資源的嚴重浪費和生態環境的嚴重破壞；同時，由于鉛、砷等重金屬污染嚴重，該礦區被列為廣西壯族自治區重金屬污染防治重點監控區之一，環保形勢相當嚴峻[1]。河池某公司是河池市該礦區內集采、選、冶為一體的主要企業，該公司為落實國家和自治區重金屬污染防控精神，減少資源浪費和重金屬污染物排放量，針對歷史遺留采礦廢石、選礦廢渣、采選冶廢水采取了一系列治理措施，達到了從根本上減少重金屬污染的目的。

1 礦區重金屬污染現狀

1.1 廢水、廢渣排放現狀

由于生產處理能力和選礦技術的限制，歷史遺留了大量采礦低品位廢石，零星的堆存在礦區各窿口，其堆存量約60萬t，其平均品位Pb 0.40%、Sb 0.75%、Zn 0.95%、Au 0.83 g/t、Ag 10 g/t、S 3%、In 40 g/t。采礦廢渣不僅占用了大量土地，而且對周邊環境產生了嚴重影響[2]。采礦廢渣堆存所在地匯水面積達6 000 m2，按照河池地區多年平均降雨量 1 508.3 mm計算，每年因為降雨沖刷采礦廢渣所產生的淋溶水量達9 049.8 m3，每年排放的重金屬鉛8.69 kg、鎘5.79 kg、砷1 kg。

河池某公司產生的采選冶煉廢水來源包括180井中段礦窿水、尾礦庫水、銻冶煉廠水、鋅冶煉廠水等。公司目前只有鋅冶煉廠建有100 m3/d的含砷污水處理站，采用石灰中和工藝中和鋅冶煉廠的排水，其他排水僅通過簡單沉淀和處理后回用。鋅冶煉廠排放廢水量約為100 m3/d，廢水水質極不穩定，重金屬砷含量最高可達5.58 mg/L。銻冶煉廠廢水量為1 400 m3/d，廢水中鋅濃度最高可達2.53 mg/L，鉛濃度最高可達1.41 mg/L，砷濃度最高可達0.65 mg/L。180中段礦窟枯水期廢水量為500 m3/d，豐水期水量可達4 500 m3/d，廢水中(枯水期)鋅濃度最高可達40 mg/L，鎘濃度最高可達0.64 mg/L。尾礦庫的廢水量為2 000 m3/d，廢水中鋅濃度最高可達5.32 mg/L。這些含重金屬的廢水如果排到環境中，必然污染周邊的地表水，給河池地區本就嚴峻的重金屬污染形勢帶來更加嚴重的污染。

河池某公司現有300 t/d選礦廠為富礦處理流程，入選鉛品位 2.99%、鋅品位 4.85%，要求原礦入選品位較高。而現有地面采礦低品位廢石鉛品位只有0.4%、鋅品位只有0.95%。現有富礦流程不能滿足處理地面采礦低品位礦石的要求，導致低品位采選廢渣不能進一步得到合理利用。處理能力和工藝技術的限制，導致采礦低品位廢石堆存，造成重金屬污染。

1.2 尾礦庫現狀

公司選礦廠所配套的尾礦庫庫容為79萬m3，投入使用至今已有20 a，庫中存有尾礦量約84萬t，尾礦庫即將滿容，面臨著現有生產尾礦無處安放的困境，對企業的持續發展造成了巨大的影響。

2 重金屬防治關鍵技術研究

針對該礦區重金屬污染現狀，公司聯合廣西冶金研究院不間斷的開展了各種技術工作，主要圍繞源頭控制、工藝過程和末端再利用三個環節全方位展開科技攻關，并取得了多項重金屬防治關鍵技術，對預防和削除重金屬污染、改善礦區環境取得了顯著成效，積極推動了企業生產技術升級和結構調整，實現了污染減排和效益增長共贏的目標。

2.1 松軟破碎巖層薄銻礦體無底柱留礦法采礦技術

該礦區巖體結構松散，易于變形崩塌，且斷層泥膠結的斷層破碎帶易產生小規模的垮塌，造成采礦回收率低、貧化率高、廢石產生量大等問題，該公司研發出松軟破碎巖層薄銻礦體無底柱留礦法采礦技術。利用逐孔起爆技術，降低沖擊波對圍巖的擾動，控制廢石混入，降低貧化率。

無底柱留礦法采礦技術的運用，可提高采礦回收率5個百分點，降低礦石貧化率2個百分點，減少采礦廢石產生量30個百分點，實現了重金屬污染源頭的治理。

2.2 采選冶廢水分質處理分級回用技術

針對該公司廢水組成復雜、回用率低、重金屬含量高等問題，為提高工業用水回用率、徹底根除工業廢水重金屬污染，公司借鑒《國家先進污染防治示范技術目錄(重金屬污染防治技術領域)》和《國家鼓勵發展的環境保護技術目錄(重金屬污染防治技術領域)》中推薦的先進廢水處理技術，開展了采選冶污水處理及回用關鍵技術研究，包括鐵鹽除砷技術、HDS法重金屬處理技術、特種工業膜深度處理技術等，對企業工業廢水分質處理、分級回用到生產工藝中，從而實現了生產廢水“零”排放和豐水期非礦坑生產水處理合格后排放的目標。

2.3 選礦尾礦無害化處理及綜合利用技術

目前，治理鉛鋅尾礦的主要措施有：土地復墾、資源再回收、充填礦山采空區和建材化等[3]。建材化處理鉛鋅尾礦具有污染小、經濟效益好、資源重復利用等優點，已成為治理鉛鋅尾礦的主要研究方向[4-5]。針對該礦區尾礦性質特點及區域特點，公司集成以下關鍵技術，較好的實現了尾礦資源化，并降低了重金屬污染風險。

(1)尾礦廢渣高效除害技術。采用新型高效捕收劑，捕收選礦尾礦中難選的硫、砷等重金屬，使選礦尾礦無害化，避免重金屬污染物在不同環境介質中的遷移轉化，消除了二次污染。

該礦區鉛銻鋅低品位多金屬硫化礦經過選礦工藝綜合回收有價金屬后產生的尾礦仍含有1.8%的硫，為實現尾礦作為水泥原料的資源化利用，對尾礦中含有的難選硫進行了脫除。通過深入的藥劑研發，開發了新型硫化礦活化劑CS、新型高效硫化礦捕收劑WS等浮選藥劑，尾礦中的難浮硫化礦得到了有效脫除，并獲得了硫精礦。廣西冶金研究院自主研發合成的浮硫新藥劑CS和WS，具有無毒、性質穩定、原料來源廣、合成工藝筒單的特點，可以滿足選廠生產需求以及環境保護要求。

(2)尾礦高效低成本脫水干堆技術研究。尾礦濃縮脫水是全尾砂固化干堆的一個重要中間過程[6-7]，針對常規全組分濃縮過濾工藝存在水分含量高、成本高等問題，開發尾礦粗細分步高效脫水技術：尾礦進入水力旋流器進行濃縮，粗粒部分進入振動脫水篩進行脫水，篩下產品合并水力旋流器溢流產品進入高效濃密機添加絮凝劑進行濃密脫水，濃密機底流進入壓濾機進行二次脫水，制備出符合干堆水分要求的物料，降低脫水成本。

(3)固體廢物短流程資源化利用技術。公司聯合廣西冶金研究院、北京科技大學、魚峰水泥廠，通過對生態水泥性能的研究、生態水泥制備技術的研究和生態水泥生產的工藝優化設計研究，開發出了固體廢物短流程資源化利用技術，提高了生態水泥生產過程中的能效比[8]，提高了各種有色工業廢渣等資源的綜合利用率，以較低成本實現了節能、利廢型生態水泥的工業化制造，從而實現了生產生態水泥與處理有色工業固體廢棄物兩大目標。

3 重金屬防治生產實踐

3.1 日處理1 200 t采選廢渣及低品位礦資源化利用選礦廠建設工程

針對歷史遺留的地面采礦低品位廢石，通過工藝流程優化升級，采用先進設備、新技術、新藥劑，建設日處理1 200 t采選廢渣及低品位礦資源化利用選礦廠，高效回收低品位銻鉛鋅錫采礦廢石，綜合回收鉛銻鋅主金屬及伴生有價金屬銀、錫、硫、金、銦等，實現了歷史采礦廢石綜合利用、消除堆存、減少重金屬污染的目的。

目前，該項目已經完成了復雜難磨、難選、氧化率高的采礦廢石綜合利用技術研究、項目立項、選廠初步設計等工作。

3.2 日處理8 000 t采選冶污水處理及回用工程

該公司采選冶污水處理及回用工程[9]總規模為8 000 m3/d，工程分2條線。第1條線處理規模 4 000 m3/d；第2條線處理規模4 000 m3/d。

第1條線工程處理的廢水主要包括180井中段礦窿排水(500 m3/d)、尾礦庫排水(2 000 m3/d)、銻冶煉廠排水(1 400 m3/d)、鋅冶煉廠排水(100 m3/d)。第1條線的工程包括鐵鹽除砷系統、HDS重金屬處理系統和特種工業膜深度處理系統三大部分內容。其中，鐵鹽除砷系統處理規模為100 m3/d，出水排入HDS重金屬處理系統。HDS重金屬處理系統處理規模為4 000 m3/d，該系統的沉淀池出水 2 000 m3/d回用到選礦廠作為選礦工藝用水，該系統的砂濾器出水1 500 m3/d回用到冶煉廠沖洗地面和用作工藝冷卻水；砂濾器出水500 m3/d進入特種工業膜深度處理系統，產水356 m3/d，回用作為鍋爐補水。膜深度處理系統產生的濃水作為銻廠的沖渣用水。

第2條線工程包括兩級沉降池、集水池和處理系統三大部分，主要用于處理180井中段礦窟在豐水期增加的水量，處理規模為4 000 m3/d。該部分的廢水經處理后，達標排放。

3.3 日處理300 t尾礦除害脫水生產線建設工程

增設一條300 t尾礦除害脫水生產線，增加了FS型浮選機12臺，YSSK1832高頻振動脫水篩2臺，18 m中心傳動濃密機1臺，HMZG500/1600-U隔膜壓濾機2臺，對現300 t選廠生產尾礦進行無害化脫水處理。工程采用新藥劑對選廠新產生的尾礦進行硫化礦脫除，保證尾礦硫砷等重金屬含量降低到水泥原料允許范圍，采用上述粗細異步高效脫水技術達到廢渣與廢水分離，產出合格水泥原料。

3.4 與水泥企業建立戰略合作關系

目前，該公司與河池魚峰水泥廠、河池虎鷹水泥廠達成了初步協議，合作開展尾礦資源綜合利用項目，將該公司選廠尾礦脫硫除害深度脫水后，出售給水泥公司作為水泥原料，交貨價格15元/t。

選礦尾礦用于制作水泥，實現選礦尾礦資源化利用，解決了選礦尾礦的堆存問題，從根本上實現了重金屬減排。

4 結 語

廣西河池某礦區重金屬污染防治項目實施以來，對歷史遺留的采礦廢石進行了回收利用，實現了資源化綜合利用；原有采礦廢石、老尾礦逐步消失，采選冶廢水內部循環利用不外排，實現了礦山采選無廢“零排放”工藝生產，從根本上消除了歷史遺留堆成的和不斷產出的采選廢渣對環境污染的威脅，實現了該礦區采選廢渣的“減量化、資源化、再利用”，達到了企業污染減排和效益增長的共贏目標。同時，該礦區礦體與南丹大廠礦體為同一成礦帶，采選尾礦性質相同，該礦區采選廢渣資源化利用項目實施后，成功的探索了從根本上解決重金屬污染的有效途徑，為南丹大廠處理采選廢渣奠定了技術基礎，具有較好的示范作用。

[1] 黃奎賢，覃柳妹，吳少珍，等.廣西河池市重金屬污染現狀分析及治理對策[J].廣西科學院學報，2012，28(4)：320-329.

[2] 曹 斌，何松潔，夏建新.重金屬污染現狀分析及其對策研究[J].中央民族大學學報：自然科學報，2009(2)：29-33.

[3] 劉振肖，陳建宏.基于模糊綜合評判的尾礦庫土地復墾效益評價[J].礦業研究與開發，2010，30(4)：97-100.

[4] 何哲祥，肖祈春，李 翔，等.鉛鋅尾礦對水泥性能及礦物組成的影響[J].有色金屬科學與工程，2010(4):57-61。

[5] 盧 紅.國內鉛鋅尾礦回收為建筑材料應用概況[J].福建建材，2013(9)：19-20.

[6] 張欽禮，周登輝，王新民，等.超細全尾砂絮凝沉降實驗研究[J].廣西大學學報：自然科學版，2013，38(2)：451-455.

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[8] 林河成.我國有色金屬生產的三廢治理及對策[J].金屬礦山，2000(9):29-34.

[9] 陳其付.礦山廢水資源的合理利用[J].金屬礦山，2010(4)：119-120.

2016-07-10)

邱振忠(1987—)，男，碩士研究生，工程師，530023 廣西壯族自治區南寧市長堽路40號。