研究選礦廢水的綜合治理與利用

強 榮

（陜西有色旺峪礦業有限公司，陜西 寶雞 721700）

在科技和工業生產都在快速發展的今天，礦產資源得以極為廣泛的利用，產品的品種與數量，都在大幅增加，就目前來看，從解放初期到現在，礦山數量明顯增加，相應的，生產中使用的選礦藥劑，其品種和數量也都明顯增加，使原本就持續增加的三廢中，選礦廢水數量也明顯增加，基本上每天都有大量選礦廢水排放到自然水系當中。雖然一段時間內環境可以承受和消納這些廢水，但環境容量畢竟有限，污染物排放卻伴隨生產的不斷進行持續產生和排放，若未經控制，將對環境造成很大的破壞和污染，最終給人類自己造成危害。因此，廢水處理必須引起相關人員的重視，針對選礦廢水，探討有效的綜合治理措施及回收利用方式。

1 選礦廢水產生原因與危害

1.1 成因

選礦方法雖然有很多種，但大多數選礦廠都采用浮選的方法，或在浮選基礎上和其它選礦方式結合進行聯合選別，這在一些選礦難度相對較大的低品位礦石中應用較多。對于浮選方法，是一個復雜的物化過程，浮選時使用的藥劑往往難以充分利用，剩余的部分將與廢水一同排出，尤其是那些可溶性的浮選藥劑，選礦設備結構如圖1所示，選礦工藝流程如圖2所示。以某浮選廠為例，其不同類型廢水中各藥劑的含量為：浮選選礦廢水：其pH值為7.50，黃藥含量為5.10mg/L，松醇油含量為5.36mg/L；浮選含氰尾礦水：其pH值為10.75，總氰為9.00mg/L，黃藥含量為21.60mg/L；精礦濃縮池溢流水：其pH值為10.90，總氰15.05mg/L，黃藥含量為44.10mg/L。選礦藥劑實際上是無機與有機物的化合物，其使用除了會使廢水中含有很多污染物，而且還會導致礦石中含有的污染物進入到廢水當中。基于此，選礦藥劑對廢水性質而言，有決定性的作用[1]。

圖1 選礦設備結構

圖2 選礦工藝流程

1.2 危害

根據現有廢水監測結果可知，對浮選廠而言，其廢水中污染物的實際含量高于重選廠，其根本原因就在于選礦藥劑。以某個磷礦選鉬車間為例，其主要浮選藥劑為硫化鈉，該藥劑的使用導致廢水中含有49.46mg/L的硫化物，遠超國家排放標準，對附近地區自然水系有極大的污染。又以某鉛鋅礦為例，長時間使用重鉻酸鉀，殘留的重鉻酸鉀伴隨廢水不斷滲入地下，導致周圍很弱農用飲水井遭到重金屬污染，部分井中鉻元素含量可以達到國標允許值的37倍以上，對附近居民飲水安全造成了極大危害，并也影響到農作物的正常生長。

2 選礦廢水綜合治理

在選礦廠中，其廢水主要會被浮選藥劑與雜質污染。其中，雜質來源于尾礦與濃密機溢流兩部分。在一些廢水當中，還存在重金屬離子，其來自礦石。除此之外，廢水當中還會含有由于藥劑發生化學反應生成的化合物。在泡沫產品中，含有大量起泡劑與捕收劑，基本不會進入廢水。大部分藥劑即便濃度很低，也會導致水產生異味。水源對石油產品和酚類物質含量都有著嚴格要求。對此，必須對廢水進行凈化處理，盡量去除這些污染物質。硫酸鋅（銅）與氰化物都有很高的毒性，并且還能生成絡合物[2]。加藥擦洗選礦工藝流程如圖3所示。

圖3 加藥擦洗選礦工藝流程

2.1 采用藥劑法治理含氰廢水

該方法的原理為利用粗鋁酸鹽對廢水中的氰化物進行氧化，生成氰酸鹽。對于氰酸鹽離子的溶解，一些是以將氰化物結合到鐵絡合物當中，再用硫酸鐵將可溶氰化物或可溶但具有毒性的絡合氰化物轉變為氰化鐵或其絡合物；還有一些方法則直接將氰化物變為難溶沉淀。使用雙氧水對金選礦廠的廢水進行處理，除了處理效果良好，而且過程較為簡單。首先，在初始氧化過程中使用雙氧化對弱酸性氰化物及金屬離子進行氧化；對于加入到廢水中的雙氧水，應事先將其混合均勻，且預留足夠時間用于反應，并保持適宜pH值。必要時，可選擇硫酸銅加快反應的速度。雙氧水和氰化物發生的反應屬于基本化學反應，不僅簡單，而且過程與產物均明確。處于游離狀態的氰與氰化弱金屬的絡合物在雙氧水的氧化作用下會生成氰酸鹽，此時鋅、銅和鉛金屬將產生沉淀。當氰酸鹽發生水解反應時，會生成碳酸鹽與銨離子，也可生成碳酸氫鹽，實際的水解速度由pH值決定。為確保總氰含量切實滿足要求，對于亞鐵氰酸鹽，要在分解過程中添加一定量的硫酸銅，以此通過沉淀去除。完成以上處理步驟后，還需要進一步使用其它方法去除汞等其它重金屬，并使用硫酸鐵通過沉淀去除砷和銻[3]。

2.2 采用浮選法治理廢水當中的殘留藥劑與重金屬離子

基于化學凈化的重金屬去除，其具體方法為使溶液當中含有的陽離子變成難溶的化合物。從有色冶金企業角度講，可使用活性氯與臭氧對廢水中的黃藥進行氧化，使黃藥中含有的硫變為硫酸鹽，以此達到凈化的目的；而對于廢水中殘留的黑藥，則可使用高錳酸鉀進行氧化，使黑藥中含有的二硫代磷酸酯變為磷酸離子[4]。

某礦山就采用此法對濃密機溢流含有的黃藥、起泡劑與銅進行處理。先在溢流當中添加適量的活性炭，以此吸附起泡劑。如果有CN存在，則能和重金屬離子反應生成絡離子，因重金屬會被掩埋，所以采用常規沉淀的方法很難去除。對此，可用酸對銅氰絡離子進行分解，使銅以沉淀的形式被去除。為確定最適宜的pH值，在溢流中通過硫酸的適量添加，促使其pH值變為2，然后再通過對硫化氫的添加，將沉淀物濾出，最后對濾液當中銅的實際含量進行分析。當pH值為2.5時，溶解于溢流當中的銅，其濃度可以達到最低。另外，考慮到乙基黃原酸銅也有很小的濃度積，故可同時進行沉淀，起到去除溢流中黃藥殘留的作用。

2.3 采用電化學法治理含鎳廢水

某公司通過對幾個污染比較嚴重的車間的廢水進行綜合分析發現，污水導電性很高時，電阻一般不超過0.1Ω-1·cm-1，則可借助電化學法來凈化處理，具體方法為通過電解完成浮選。電浮選時，通過對堿性藥劑的適量添加能使鎳變為沉淀物，所有沉淀都能被回收至泡沫產品當中，此類親水沉淀即便未使用疏水劑也可實現浮游，作用機理為溶液在電場當中充分攪拌，粒子與電極直接接觸，使電極與粒子表面均產生大量氣泡。存在于粒子表面上的氣體，在產生分離后將導致電壓降低。因此，對銅、鈷和鎳而言，尤其是鎳，由于其自身序列，和氫之間有很強親和力，使氫過電壓相對較低。通過相關試驗可知，通過利用電解時產生的大量氣體，能有效治理污水中的鎳，治理完成后的污水，其水質可以達到相關標準提出的要求。然而，該方法存在一些缺點，比如需要消耗一部分能量，耗電量為0.1kW·h/m3～0.2kW·h/m3左右。至于是否采用該方法，還需要通過深入的綜合分析來確定，以此保證廢水治理的有效性與經濟性。

3 選礦廢水回收利用與實踐

在選礦廢水當中，有很多藥劑，如果直接排放，除了會給水系造成污染，而且還會造成一定的資源浪費。因此，若能對選礦廢水進行充分的回收利用，則能在減少藥劑使用的基礎上，利于環保，這對水資源較為匱乏的地區是極為重要的，有必要引起相關人員的重視。

根據相關報導，國外某鉛鋅礦廠通過對浮選工藝開展的試驗，驗證了對選礦廢水進行回收再利用的技術可行性，在回水數量增加至50%以后，各項浮選指標都不會受到太大影響，但回水量增加到75%后，尾礦中金屬損失會有一定程度的增加。對于沒有使用的回水和使用回水進行浮選后產生的廢水，其化學組成為：在沒有使用回水的情況下，黃藥含量為2.15mg/L，氰離子含量為19.0mg/L，甲酚黑藥含量為21.05mg/L，鋅離子含量為25.0mg/L，銅離子含量為2.0mg/L；而在使用回水進行浮選后，其廢水中黃藥未檢出，氰離子含量為1.0mg/L，甲酚黑藥含量為1.72mg/L，鋅離子含量為1.40mg/L，銅離子未檢出。從以上結果可以看出，對浮選回水予以充分利用能起到減少廢水中污染成分數量的作用，是除以上各項措施外，另一種有效且經濟的途徑。

旺峪礦業選礦廠設計規模為200t/d。目前每天處理礦量達到315t左右，2020年5月份采用自流方式將尾礦脫水車間所有廢水經專用管路流入800m3水池內，用水泵輸送至浮選供水管網。選廠所有回水包括鉛鋅濃縮池溢流水，破碎車間廢水和精脫車間廢水，經沉淀后由污水泵房采用2PNL立泵經管路輸送至800m3中間水池再次沉淀，經水池溢流口進入池內采用單級單吸清水離心泵送至選廠各車間供水管網。經過試用實踐證明，此辦法技術可靠，經濟合理，節能降耗。降低了選礦成本，增加了選廠效益。

又如某鉛鋅選礦廠，設計規模為220t/d，單日處理礦量大，且還有進一步增加的趨勢，由此產生的選礦廢水數量極大。對此，參考國內外其它選礦廠廢水回用經驗，決定對選礦廢水進行回收利用。實踐表明，將選礦廢水回用到選礦工藝流程中，不僅可以滿足浮選工藝要求，而且還能極大的緩解廢水存儲與排放壓力，為選礦廠進一步增加經濟效益提供新途徑。

4 結語

綜上所述，選礦作為礦產資源開發和生產的重要環節之一，在選礦過程中難免產生廢水，這些廢水由于藥劑殘留等原因如果未加治理直接排放或排放不達標，都會給附近的水域造成嚴重污染，進而危害附近居民身體健康與農業生產。因此，在積極發展和改進浮選工藝的同時，必須對其廢水治理也給予高度重視，針對不同類型的廢水，結合現有技術條件，采取適宜的治理措施，如采用藥劑法治理含氰廢水、采用浮選法治理廢水當中的殘留藥劑與重金屬離子、采用電化學法治理含鎳廢水等。除此之外，若能在浮選過程中充分回用廢水，則能在減少藥劑使用的基礎上，起到減少廢水污染物含量的作用，可謂一舉兩得，值得大范圍推廣應用。