有色金屬礦山選礦廢水處理技術及生產應用

（中國有色集團撫順紅透山礦業有限公司，遼寧 撫順 113321）

在貫徹可持續發展理念的大環境背景下，探究有色金屬礦山選礦廢水處理技術及生產應用至關重要。本文就將介紹有色金屬礦山選礦廢水處理方法，圍繞有色金屬礦山選礦廢水源頭分質回用和尾礦庫溢水回用展開探究[1]。

1 有色金屬礦山選礦廢水的凈化處理方法

1.1 自然凈化法的核心原理與優劣性

通常來說，自然凈化法多應用在尾礦庫中。有色金屬礦山選礦后形成的廢水往往會直接排放到尾礦庫當中[2]。固體懸浮物在重力作用下自然沉降，殘留浮選藥劑因穩定性差而分解。通過自然曝氣氧化、光降解、生物凈化等措施，可有效去除選礦廢水中的固體懸浮物、殘留的浮選藥劑和重金屬絡合沉淀物。

國內知名學者對有色金屬礦山尾礦庫廢水中丁基黃藥的自然降解規律進行了深入研究。研究發現，初始濃度為10mg/l的丁基黃藥在pH值為4.5的條件下，自然降解3天后，其濃度可降至0.05mg/l以下。該指標也符合國家排放標準的要求。

國內知名學者通過對銅鋅尾礦庫廢水的凈化回收工藝進行研究后發現，重鉻酸鉀（CODCr）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、銅（Cu）含 量 分 別 為157.68mg/L、5.67mg/L、0.48mg/L、3.3mg/L的尾礦水，經過15d的自然降解，重鉻酸鉀（CODCr）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、銅（Cu）含量分別降低到38.45mg/L、5.18mg/L、0.29mg/L、0.48mg/L。

由此可知，該工藝可以有效去除有色金屬礦山尾礦庫廢水中的重鉻酸鉀、銅離子和鋅離子等重金屬離子，但是，對鉛離子的去除效果不理想。自然凈化法具有工藝流程簡便、投資成本低、二次污染風險系數小等優勢。但是，自然凈化法極易受到氣溫、光照等外界環境因素的干擾，影響選礦廢水的處理效果。

1.2 混凝沉淀法的作用原理與優缺點

混凝沉淀法是基于混凝劑的混凝作用，使廢水中的膠體及懸浮物聚為絮凝體，及時排除，該方法涵蓋了物化反應包括雙電層壓縮反應、吸附電子中和反應以及架橋吸附反應。

通常來說，混凝劑的選擇直接決定了混凝沉淀法的應用效果。較為常見的混凝劑包括聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、硫酸鋁（Al2(SO4)3）、硫酸亞鐵（FeSO4）、三氯化鐵（FeCl3）等。

國內專家學者通研究銅鋅尾礦庫廢水的凈化回收工藝后發現，采用明礬作為混凝劑，聚丙烯酰胺（PAM）作助凝劑，當pH值9～10、明礬使用量20mg/L～30mg/L、PAM用量為0.5mg/L時，混合廢水的混凝沉淀效果最好[3]。

國內專家學者研究了混凝沉淀法對銅鋅礦尾礦廢水中鉛離子的處理效果，采用聚合硫酸鋁（PAS）+尿素螯合沉淀法時，聚合硫酸鋁（PAS）投放量在2～3mg/L，尿素投加量在0.5mg/L～1mg/L時的處理效果最佳。

混凝沉淀法是一種極其成熟的銅鋅尾礦庫廢水凈化處理方法。但是，具有混凝劑用量大、排渣量大且脫水難度大等缺陷。而且，存在一定的二次污染風險。

1.3 化學氧化原理及優缺點

化學氧化法主要是在有色金屬礦山尾礦庫廢水中加入適量強氧化劑，在氧化反應的作用下將有機高分子聚合物分解為有機小分子顆粒、水和二氧化碳，進而降低廢水中的化學需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）。常見的氧化劑有臭氧（O3）、芬頓試劑（Fenton）、雙氧水（H2O2）和次氯酸鈉（NaClO2）。

國內專家學者通過臭氧氧化降解苯胺黑藥進行模擬實驗得知，經臭氧降解反應后，廢水變為強酸性（pH<4)。

國內專家學者對芬頓試劑（Fenton）在有色金屬礦山選礦廢水凈化處理方面的應用效果展開探究得知，結果表明，影響凈化處理效最關鍵的是初始pH值和雙氧水（H2O2）用量。化學反應速度快、處理效果好和沉淀物排放量小，這些都是化學氧化法優勢。但是，其投資成本較高，更加適用于小規模的尾礦庫。

2 有色金屬礦山選礦廢水的生產回用

有色金屬礦山選礦廢水排放量較大，這加大了尾礦庫廢水凈化處理和生產回用難度。如果單純采用一種方法，根本無法達到預期收效。

2.1 選礦廢水源頭分質回用

根據選礦廢水化學性質差異，優先進行選礦廢水源頭分質回用。由此，減少選礦廢水排放量，降低末端選礦廢水凈化處理負荷[4]。選礦廢水源頭分質回用使選礦藥劑的利用率大大增加，減少選礦藥劑的損失。

銅鋅礦脫水真空泵、球磨機以及破碎機等設備所使用的冷卻水是未受到任何污染的，完全可以直接排放到外部環境中，或者二次回收利用。選礦廢水源頭分質回用對選礦廠給排水設施的標準要求較高，而這種高標準也衍生了一系列的不穩定性因素。例如，選礦廢水水量和水質不穩定；選礦廢水中的碎石瓦礫、固體懸浮物等極易造成管道堵塞；選礦廢水中的懸浮顆粒物質、重金屬離子及浮選藥劑會對浮選作業造成干擾。

2.2 尾礦庫溢流水回用

選礦廢水與尾礦漿共同排入尾礦庫，經過揮發反應、生物降解反應、氧化反應、光降解反應，去除混合廢水中的懸浮顆粒物、重金屬離子絡合物和選礦藥劑。

例如，混合廢水中的黃藥經過水解反應、氧化反應以及光降解反應，轉化為二硫化碳（CS2）、醇類（R-OH）、硫（S）以及硫化碳（R-COS）等。尾礦庫溢流水水量大，水質穩定，可直接用于磨礦、分級和浮選等單元。尾礦庫溢流水回用具有設施簡單，工藝簡便，對選礦廠給排水系統水量平衡影響程度小等優勢。以壽王墳銅礦為例。該銅礦位于承德市東南部，屬鷹手營子礦區管線范圍。早在二十世紀七十年代，壽王墳銅礦就采用了尾礦庫溢流水回用技術，取得了良好的應用成效。

尾礦庫溢流水多次回用，會使水體中的懸浮顆粒物質、重金屬離子絡合物、懸浮顆粒和硫酸根離子（SO42-）、鈣離子（Ca2+）等沉積，降低選礦指標。同時，有機油類物質殘留會增強回用水的起泡性，而氣泡附著礦泥，會降低回用水利用率。尾礦庫溢流水水質變化大，回收工藝控制難度也相對較大。如果尾礦庫與廠區的距離較遠，則回水輸運成本較高。為此，在有色金屬礦山選礦時，相關人員要結合實際情況對其進行回用。

2.3 選礦廢水末端處理回用

將排除的選礦廢水在回收利用前實施有機處理，待其滿足規定要求后，重新作為選礦用水加以應用，不僅可以節約用水，還能降低廢水排放對環境的污染。選礦廢水末端處理回用技術的應用，提高了管理和生產操作的便利性，減少資源占用率，降低成本損耗，不過在使用中，需要嚴格按照規范要求實施廢水回收處理，改善水質質量。

另外，目前選礦廢水中含有雜質和污染物種類較多，單一的處理技術已經難以滿足處理要求，需結合多種方式來增強處理效果，加大廢水回收利用率。以銅鋅礦選礦廢水處理為例，采用了以下三種回用技術：

一是被用于泡沫沖洗處理的銅鋅礦選礦廢水，其在不經處理的情況下，可使用數量不足總消耗水量的4成。而在經過處理后，回用水量達到8成以上，且不會對選礦指標帶來任何影響[5-8]。處理工藝流程為酸堿值調節-混凝沉淀-養護處理-吸收過濾。

二是直接回用和處理在回用融合方式，產生的選礦廢水一部分直接循環使用，一部分按照下面工序處理后使用，工序流程為先進行酸堿值調節和混凝沉淀，再利用活性炭完成最后吸附，達到使用的目的。該方法可縮減資金成本損耗，促進水資源循環利用，為企業創造更大的經濟效益。

三是部分廢水以源頭分質循環利用的方式回流，部分廢水則在經過酸堿調試、沉淀、吸附及臭氧氧化后進行回用。該融合方式滿足廢水零排放要求，處理后產生的殘留物同鉛精礦一起被回收利用，降低資源損耗。

結合上述所說，多種融合技術的科學應用，可以改進礦山廢水處理效率，實現零排放要求，這樣不僅能減少實際作業中水資源的過度損耗，降低成本支出，也可縮減處理設施的占地面積，做到空間的優化處理，同時對于產生的金屬物質，可重新被應用到作業中，加大資源的利用率，進而為企業發展積累更多效益。

3 結束語

通過以上分析與論述可以獲知，我國自然資源儲量豐富，其中待開采的有色金屬礦眾多。隨著重工業的發展和科技的完善，有色金屬礦山開采規模與開發程度也越來越大。在選礦、開采以及礦區修復等作業環節中，加強廢水處理和生產應用至關重要，值得相關部門的高度關注，從而更好的完善現有工作，實現工程開采的經濟效益與社會效益的雙贏。