研究選礦廢水的綜合治理與利用

強(qiáng) 榮

（陜西有色旺峪礦業(yè)有限公司，陜西 寶雞 721700）

在科技和工業(yè)生產(chǎn)都在快速發(fā)展的今天，礦產(chǎn)資源得以極為廣泛的利用，產(chǎn)品的品種與數(shù)量，都在大幅增加，就目前來看，從解放初期到現(xiàn)在，礦山數(shù)量明顯增加，相應(yīng)的，生產(chǎn)中使用的選礦藥劑，其品種和數(shù)量也都明顯增加，使原本就持續(xù)增加的三廢中，選礦廢水?dāng)?shù)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(dāng)中。雖然一段時(shí)間內(nèi)環(huán)境可以承受和消納這些廢水，但環(huán)境容量畢竟有限，污染物排放卻伴隨生產(chǎn)的不斷進(jìn)行持續(xù)產(chǎn)生和排放，若未經(jīng)控制，將對環(huán)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(guān)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(chǎn)生原因與危害

1.1 成因

選礦方法雖然有很多種，但大多數(shù)選礦廠都采用浮選的方法，或在浮選基礎(chǔ)上和其它選礦方式結(jié)合進(jìn)行聯(lián)合選別，這在一些選礦難度相對較大的低品位礦石中應(yīng)用較多。對于浮選方法，是一個(gè)復(fù)雜的物化過程，浮選時(shí)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(shè)備結(jié)構(gòu)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(shí)際上是無機(jī)與有機(jī)物的化合物，其使用除了會(huì)使廢水中含有很多污染物，而且還會(huì)導(dǎo)致礦石中含有的污染物進(jìn)入到廢水當(dāng)中。基于此，選礦藥劑對廢水性質(zhì)而言，有決定性的作用[1]。

圖1 選礦設(shè)備結(jié)構(gòu)

圖2 選礦工藝流程

1.2 危害

根據(jù)現(xiàn)有廢水監(jiān)測結(jié)果可知，對浮選廠而言，其廢水中污染物的實(shí)際含量高于重選廠，其根本原因就在于選礦藥劑。以某個(gè)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(dǎo)致廢水中含有49.46mg/L的硫化物，遠(yuǎn)超國家排放標(biāo)準(zhǔn)，對附近地區(qū)自然水系有極大的污染。又以某鉛鋅礦為例，長時(shí)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(dǎo)致周圍很弱農(nóng)用飲水井遭到重金屬污染，部分井中鉻元素含量可以達(dá)到國標(biāo)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(nóng)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(huì)被浮選藥劑與雜質(zhì)污染。其中，雜質(zhì)來源于尾礦與濃密機(jī)溢流兩部分。在一些廢水當(dāng)中，還存在重金屬離子，其來自礦石。除此之外，廢水當(dāng)中還會(huì)含有由于藥劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的化合物。在泡沫產(chǎn)品中，含有大量起泡劑與捕收劑，基本不會(huì)進(jìn)入廢水。大部分藥劑即便濃度很低，也會(huì)導(dǎo)致水產(chǎn)生異味。水源對石油產(chǎn)品和酚類物質(zhì)含量都有著嚴(yán)格要求。對此，必須對廢水進(jìn)行凈化處理，盡量去除這些污染物質(zhì)。硫酸鋅（銅）與氰化物都有很高的毒性，并且還能生成絡(luò)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(jìn)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(jié)合到鐵絡(luò)合物當(dāng)中，再用硫酸鐵將可溶氰化物或可溶但具有毒性的絡(luò)合氰化物轉(zhuǎn)變?yōu)榍杌F或其絡(luò)合物；還有一些方法則直接將氰化物變?yōu)殡y溶沉淀。使用雙氧水對金選礦廠的廢水進(jìn)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(jìn)行氧化；對于加入到廢水中的雙氧水，應(yīng)事先將其混合均勻，且預(yù)留足夠時(shí)間用于反應(yīng)，并保持適宜pH值。必要時(shí)，可選擇硫酸銅加快反應(yīng)的速度。雙氧水和氰化物發(fā)生的反應(yīng)屬于基本化學(xué)反應(yīng)，不僅簡單，而且過程與產(chǎn)物均明確。處于游離狀態(tài)的氰與氰化弱金屬的絡(luò)合物在雙氧水的氧化作用下會(huì)生成氰酸鹽，此時(shí)鋅、銅和鉛金屬將產(chǎn)生沉淀。當(dāng)氰酸鹽發(fā)生水解反應(yīng)時(shí)，會(huì)生成碳酸鹽與銨離子，也可生成碳酸氫鹽，實(shí)際的水解速度由pH值決定。為確?？偳韬壳袑?shí)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(jìn)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(dāng)中的殘留藥劑與重金屬離子

基于化學(xué)凈化的重金屬去除，其具體方法為使溶液當(dāng)中含有的陽離子變成難溶的化合物。從有色冶金企業(yè)角度講，可使用活性氯與臭氧對廢水中的黃藥進(jìn)行氧化，使黃藥中含有的硫變?yōu)榱蛩猁}，以此達(dá)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(jìn)行氧化，使黑藥中含有的二硫代磷酸酯變?yōu)榱姿犭x子[4]。

某礦山就采用此法對濃密機(jī)溢流含有的黃藥、起泡劑與銅進(jìn)行處理。先在溢流當(dāng)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(yīng)生成絡(luò)離子，因重金屬會(huì)被掩埋，所以采用常規(guī)沉淀的方法很難去除。對此，可用酸對銅氰絡(luò)離子進(jìn)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?yōu)?，然后再通過對硫化氫的添加，將沉淀物濾出，最后對濾液當(dāng)中銅的實(shí)際含量進(jìn)行分析。當(dāng)pH值為2.5時(shí)，溶解于溢流當(dāng)中的銅，其濃度可以達(dá)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(shí)進(jìn)行沉淀，起到去除溢流中黃藥殘留的作用。

2.3 采用電化學(xué)法治理含鎳廢水

某公司通過對幾個(gè)污染比較嚴(yán)重的車間的廢水進(jìn)行綜合分析發(fā)現(xiàn)，污水導(dǎo)電性很高時(shí)，電阻一般不超過0.1Ω-1·cm-1，則可借助電化學(xué)法來凈化處理，具體方法為通過電解完成浮選。電浮選時(shí)，通過對堿性藥劑的適量添加能使鎳變?yōu)槌恋砦?，所有沉淀都能被回收至泡沫產(chǎn)品當(dāng)中，此類親水沉淀即便未使用疏水劑也可實(shí)現(xiàn)浮游，作用機(jī)理為溶液在電場當(dāng)中充分?jǐn)嚢?，粒子與電極直接接觸，使電極與粒子表面均產(chǎn)生大量氣泡。存在于粒子表面上的氣體，在產(chǎn)生分離后將導(dǎo)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(qiáng)親和力，使氫過電壓相對較低。通過相關(guān)試驗(yàn)可知，通過利用電解時(shí)產(chǎn)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(zhì)可以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出的要求。然而，該方法存在一些缺點(diǎn)，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(jīng)濟(jì)性。

3 選礦廢水回收利用與實(shí)踐

在選礦廢水當(dāng)中，有很多藥劑，如果直接排放，除了會(huì)給水系造成污染，而且還會(huì)造成一定的資源浪費(fèi)。因此，若能對選礦廢水進(jìn)行充分的回收利用，則能在減少藥劑使用的基礎(chǔ)上，利于環(huán)保，這對水資源較為匱乏的地區(qū)是極為重要的，有必要引起相關(guān)人員的重視。

根據(jù)相關(guān)報(bào)導(dǎo)，國外某鉛鋅礦廠通過對浮選工藝開展的試驗(yàn)，驗(yàn)證了對選礦廢水進(jìn)行回收再利用的技術(shù)可行性，在回水?dāng)?shù)量增加至50%以后，各項(xiàng)浮選指標(biāo)都不會(huì)受到太大影響，但回水量增加到75%后，尾礦中金屬損失會(huì)有一定程度的增加。對于沒有使用的回水和使用回水進(jìn)行浮選后產(chǎn)生的廢水，其化學(xué)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(jìn)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(jié)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?jǐn)?shù)量的作用，是除以上各項(xiàng)措施外，另一種有效且經(jīng)濟(jì)的途徑。

旺峪礦業(yè)選礦廠設(shè)計(jì)規(guī)模為200t/d。目前每天處理礦量達(dá)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(jīng)專用管路流入800m3水池內(nèi)，用水泵輸送至浮選供水管網(wǎng)。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(jīng)沉淀后由污水泵房采用2PNL立泵經(jīng)管路輸送至800m3中間水池再次沉淀，經(jīng)水池溢流口進(jìn)入池內(nèi)采用單級單吸清水離心泵送至選廠各車間供水管網(wǎng)。經(jīng)過試用實(shí)踐證明，此辦法技術(shù)可靠，經(jīng)濟(jì)合理，節(jié)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(shè)計(jì)規(guī)模為220t/d，單日處理礦量大，且還有進(jìn)一步增加的趨勢，由此產(chǎn)生的選礦廢水?dāng)?shù)量極大。對此，參考國內(nèi)外其它選礦廠廢水回用經(jīng)驗(yàn)，決定對選礦廢水進(jìn)行回收利用。實(shí)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(chǔ)與排放壓力，為選礦廠進(jìn)一步增加經(jīng)濟(jì)效益提供新途徑。

4 結(jié)語

綜上所述，選礦作為礦產(chǎn)資源開發(fā)和生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一，在選礦過程中難免產(chǎn)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(dá)標(biāo)，都會(huì)給附近的水域造成嚴(yán)重污染，進(jìn)而危害附近居民身體健康與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。因此，在積極發(fā)展和改進(jìn)浮選工藝的同時(shí)，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(jié)合現(xiàn)有技術(shù)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(dāng)中的殘留藥劑與重金屬離子、采用電化學(xué)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(chǔ)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(yīng)用。