堿法處理某礦山含銅酸性廢水及其成本核算

賴才書，曹 燁，李德有，溫雄明，廖廣華

（1.紫金礦業集團股分有限公司，福建上杭 364200；2.湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100）

·環 保·

堿法處理某礦山含銅酸性廢水及其成本核算

賴才書1，曹 燁2，李德有1，溫雄明1，廖廣華1

（1.紫金礦業集團股分有限公司，福建上杭 364200；2.湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100）

某礦山金礦選礦廠采用石灰或片堿（液堿）中和法處理赤水庫區含銅酸性廢水，由于中和渣在井子里庫區（含上游的兩道攔渣壩）和新屋下庫區大量沉積，使得庫容減小，新屋下庫區溢洪壩不能溢流，否則水質將嚴重超標。因此對原廢水處理工藝進行改進，采用新增江山崠庫區作為中和渣堆場，赤水庫區上游廢水回抽經加石灰預處理后進入江山崠大壩后自流至赤水庫區下游，赤水庫區水質得到了明顯的改善，并對改進后的流程進行了運行成本核算。

堿法；廢水處理；成本核算

有色金屬礦山在開采或選礦過程中，含銅等硫化礦在空氣、水和細菌的共同作用下，易產生硫酸、金屬硫酸鹽，并溶出礦石中其它金屬離子，形成含銅等酸性廢水。含銅酸性廢水直排，會使附近水體pH值發生變化，消滅或抑制細菌及微生物的生長，從而破壞水體的自然緩沖作用，妨礙水體自凈，導致水體發臭、變綠等；由于銅元素為重金屬元素，水體中大量富集，對人、動植物及地下水均有不利影響［1～3］。綜合回收廢水中的金可提高金屬利用率，增加經濟效益。

1 廢水處理流程改進及工藝指標

1.1 現有廢水處理工藝流程

某礦山金礦選礦廠尾礦庫采用上游筑壩和均點放礦法，采用石灰或片堿（液堿）中和法處理上游赤水庫區含銅酸性廢水，處理原理如下所示［4，5］：

廢水經余田坑簡單處理后，流經井子里庫區，到達三秀田進行深度處理，最終在新屋下庫區靜置、沉淀，達標后回抽作為工業用水或外排。但產生的中和渣在井子里庫區（含上游的兩道攔渣壩）和新屋下庫區大量沉積，使得無庫容用于廢水靜置、沉淀；而新屋下庫區約70萬m3，但實際有效庫容不足50萬m3，使得新屋下庫區溢洪壩不能溢流。鑒于新屋下庫區庫容日益縮小的嚴峻形勢，金礦選礦廠組織員工清理了該庫區約25萬m3的淤泥至銅礦堆場。此次清淤作業耗資巨大，效果并不顯著。

1.2 改進后廢水處理工藝流程

為了確保新屋下庫區的蓄水、沉降功能，金礦選礦廠提出了江山崠大壩廢水預處理方案，即在江山崠大壩右側建立兩個容積各為100 m3的石灰儲罐，用水管將赤水庫區上游的廢水回抽至新建石灰罐下方石灰槽內進行加藥預處理后，自流至江山崠庫區，從而將反應沉淀物滯留在江山崠庫區，為下游新屋下庫區騰出庫容。而江山崠庫區目前的有效庫容為704萬m3，有充足的庫容盛裝淤泥，預處理后的廢水，經除酸降銅后自流至赤水庫區下游。該方案的實施既減輕了下游廢水處理系統的壓力（特別是雨季防洪壓力大時），又將廢水處理沉淀物滯留在了江山崠庫區，節省了新屋下庫區清淤所需的巨額費用。同時，將赤水庫區水質pH值調整到7以上時，有利于前端回水，減少下游廢水處理藥劑的使用和提前回收廢水中的含CN－物質，節約生產成本。改進后的廢水處理工藝流程如圖1所示。

1.3 廢水處理指標

經過近3個月的運行，赤水庫區廢水得到了有效處理，具體見表1。

圖1 某金礦礦山赤水庫區含銅酸性廢水處理流程圖

從表1可看出，廢水預處理設施平穩運行后，赤水庫區廢水水質逐漸改善，其中pH值穩步上升（長期大于7），銅離子、總銅濃度逐漸下降（控制在20 mg／L左右），達到了預期目標。

2 運行成本核算

運行成本以兩年為例進行核算。

2.1 運行成本分析

廢水處理新流程投資成本核算見表2，其中江山崠庫區不需重復建設，廢水處理成本和原工藝相同，無新成本投資。

表1 赤水庫區水質參數

表2 投資估算表

2.2 節省清淤費用

運行按兩年計，江山崠大壩廢水預處理點共處理廢水約1 101 400 m3，累計添加石灰6 633 t。根據試驗得知，處理1 L原赤水庫區廢水（pH值＜4、Cu2＋≈200 mg／L、CuT≈300 mg／L）將產生體積約150 mL的沉淀物；對預處理后的廢水（pH值＞7、Cu2＋≈20 mg／L、CuT≈20 mg／L）再進行深度處理時，其產生的沉淀物體積約為10 mL。廢水處理產生的污泥毒性浸出結果見表3，為第Ⅰ類一般固廢，可直接輸送至尾礦庫堆存。

根據新屋下庫區淤泥清理方案（將淤泥用泵抽至江山崠庫區）可知，清理淤泥成本為2元／m3。因此可得出，實施廢水預處理后，每月將節省清淤費用約75 615元，具體見表4。若按兩年計，預計凈收益將達1 048 752元。

表3 廢水處理污泥毒性浸出結果mg／L

表4 廢水預處理節省清淤費用效益表

2.3 減少電力消耗

自從赤水庫區水質惡化后，金礦三選廠暫停了赤水船泵回抽工業水。該項目實施后，水質得到極大改善，能滿足洗礦用水要求。與從新屋下庫區回抽工業水相比，赤水回抽工業水揚程降低約158 m，節省電力消耗具體見表5。

表5 赤水庫區回抽工業水效益表

2.4 減少漂白粉、NaCN消耗

新屋下庫區作為金礦選礦廠廢水處理的終端庫區，其水質必須達到一級排放標準，其中CN－濃度必須小于0.5 mg／L，實際運行中，新屋下庫區水質CN－濃度≤0.025 mg／L。赤水庫區水質改善后，直接回抽的廢水中CN－并未消除，這既減少了下游廢水處理系統中漂白粉的消耗，又減少了炭浸、選礦系統中NaCN消耗，具體見表6。

2.5 回收廢水中的金金屬

炭浸尾漿排放至江山崠庫區靜置、沉淀后，上清液流再至赤水庫區。經檢測，赤水庫區廢水金含量約0.064 mg／L，該廢水回抽至系統循環使用后，能有效回收廢水中的金金屬。具體效益見表7。

表6 減少漂白粉、NaCN消耗效益一覽表

表7 回收金價值效益表

2.6 間接效益

江山崠大壩廢水預處理項目實施后，極大地緩解了下游廢水處理系統的處理壓力，特別是在汛期，這種優勢更加明顯。往年，降雨量稍微大點，為降低赤水庫區水位，必須加大廢水處理量時，就容易導致廢水處理不到位的現象，造成新屋下庫區水質不達標，影響庫區廢水外排，無形中制造了巨大的安全、環保隱患。如今，實施該項目后，一改往日的被動局面，減輕了廢水處理壓力，有利于金礦三選廠的防洪度汛。

3 結 論

1.采用堿法處理礦山酸性廢能達到工藝指標要求，運行平穩且能持續處理廢水并能達標排放。

2.原廢水處理工藝流程經過改進后，采用江山崠庫區作為中和渣堆場，為下游新屋下庫區騰出庫容，預處理后赤水庫區水質逐漸改善，其中pH值穩步上升（長期大于7），銅離子、總銅濃度逐漸下降（控制在20 mg／L左右），達到了預期目標。

3.廢水工藝流程改進后，經運行2年成本核算節省清淤費用1 048 752元、用電費用345 600元、藥劑費用374 040元，回收有價金2 628 288元，扣除投資成本766 000元，共計產生經濟效益3 630 680元。

［1］ 白潤才，李彬，李三川，等.礦山酸性廢水處理技術現狀及進展［J］.長江科學院院報，2015，32（2）：14－19.

［2］ 楊曉松，邵立南.有色金屬礦山酸性廢水處理技術發展趨勢［J］.有色金屬，2011，63（1）：114－117.

［3］ 張鑫，張煥煥.金屬礦山酸性廢水處理技術研究進展［J］.中國礦業，2012，21（4）：45－48.

［4］ 徐勁，孫水裕，蔡河山，等.Fenton試劑處理選礦廢水的實驗研究［J］.環保科學與技術，2005，28（6）：9－11.

［5］ 萬俊峰，李光明.Fenton試劑在污水處理上的發展與展望［J］.江蘇環境科技，2005，18（3）：36－39.

Treatment of Copper－containing Acid W astewater in a M ine by Alkali M ethod and Its Cost Accounting

LAICai-shu1，CAO Ye2，LIDe-you1，WEN Xiong-ming1，LIAO Guang-hua1
（1.Zijin Mining Group Co.，Ltd.，Shanghang 364200，China；2.Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China）

A neutralization method with lime or flake caustic soda（liquid caustic soda）is used to treat coppercontaining acid wastewater within Chishui reservoir area in a gold mine concentrator.Due to a large amount of neutralizing residues deposite at Jingzili reservoir area（including two residue dams at upstream）and Xinwuxia reservoir area，thus reducing a capacity of the reservoir，with a flood dam at Xinwuxia reservoir area being unable to overflow，otherwise water quality will deteriorate seriously.Therefor，modification ismade to the existing wastewater treatment process by using new-added Jiangshandong reservoir area as neutralization residue pond.Wastewater at the upstream of Chishui reservoir area will be pumped back to be preprocessed by adding lime，then enters Jiangshandong reservoir area before flowing into downstream of the Chishui reservoir area.As a result，water quality of Chishui reservoir area is improved significantly，and accounting of operation cost for themodified process flow is performed.

alkalimethod；wastewater treatment；cost accounting

X758

A

1003－5540（2017）02－0052－04

2017－01－19

賴才書（1982－），男，工程師，主要從事礦山環境保護管理工作。