雷金勇　王利國(guó)　黃　偉　黃　華　羅國(guó)峰

（1中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司廣西桂林5410042廣西環(huán)境污染控制理論與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廣西桂林541004 3廣西環(huán)境治理工程技術(shù)研究中心廣西桂林541004）

鉛鋅礦選礦廢水的節(jié)水工藝與重金屬的低成本處理技術(shù)

雷金勇1、2、3王利國(guó)1黃偉1、2、3黃華1羅國(guó)峰1

（1中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司廣西桂林5410042廣西環(huán)境污染控制理論與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廣西桂林541004 3廣西環(huán)境治理工程技術(shù)研究中心廣西桂林541004）

鉛鋅選礦廢水具有濃度高、成分復(fù)雜等典型重金屬?gòu)U水的特點(diǎn)，在實(shí)際處理中容易造成水力停留時(shí)間長(zhǎng)、有機(jī)物去除困難和建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用高等一系列問(wèn)題，高耗水量和重污染已成為制約采礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展一大瓶頸問(wèn)題。本文分別對(duì)鉛鋅礦浮選過(guò)程的節(jié)水工藝和重金屬的低成本處理技術(shù)進(jìn)行了綜述討論，對(duì)未來(lái)重金屬?gòu)U水處理的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

鉛鋅礦；浮選；廢水；重金屬；節(jié)水

1　概述

泡沫浮選是我國(guó)目前應(yīng)用最為普遍的鉛鋅選礦富集處理技術(shù)，由于技術(shù)的特性所致，在藥劑制備、磨礦作業(yè)、分類(lèi)浮選作業(yè)中都需要消耗大量的水資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，浮選法提煉1t鉛鋅精礦需使用4t～6t清潔水，這也讓鉛鋅浮選工業(yè)成為重耗水產(chǎn)業(yè)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，日益緊迫的淡水資源與工業(yè)增長(zhǎng)需求已形成尖銳的矛盾，高耗水量也成為制約我國(guó)礦業(yè)生產(chǎn)的嚴(yán)重瓶頸條件。

由高耗水引發(fā)的不僅是對(duì)水資源的威脅，伴隨而來(lái)的還有巨大的浮選廢水的產(chǎn)生。在鉛鋅礦的浮選工藝中，由于礦物組成的復(fù)雜性，造成了大量化學(xué)藥劑如選礦劑、抑制劑和分散劑等的使用，這些藥劑匯合殘余的重金屬離子形成了含有機(jī)和無(wú)機(jī)污染成分復(fù)雜的浮選廢水。因此，傳統(tǒng)的處理技術(shù)面臨著如水力停留時(shí)間長(zhǎng)、沖擊負(fù)荷高和有機(jī)物去除效率低等一系列棘手問(wèn)題。隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)日益加深，特別是對(duì)高污染行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)正在逐漸提高，鉛鋅行業(yè)廢水處理成本面臨著巨大的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前鉛鋅礦浮選廢水的處理成本通常為2.2元/t左右，而隨著廢水排放指標(biāo)的不斷提高，企業(yè)需要更大的環(huán)保投入才可以滿(mǎn)足廢水的達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)，這也將大大提高企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行成本。

在此形勢(shì)下，國(guó)內(nèi)對(duì)鉛鋅礦廢水處理的重視程度大幅提高，針對(duì)廢水處理中的節(jié)水工藝與重金屬的低成本高效處理已被廣泛研究。從浮選工藝的角度來(lái)看，源頭上減少水的用量、增加水的重復(fù)循環(huán)利用效率是降低水成本、減少?gòu)U水產(chǎn)生量的最佳手段。如何提高水的利用效率已成為解決本行業(yè)廢水重污染問(wèn)題的源頭對(duì)策。另一方面，對(duì)于最終進(jìn)入到廢水處理廠的浮選廢水，重金屬離子的高效、低成本去除技術(shù)成為末端治理的重要改進(jìn)方面。因此，源頭的節(jié)水技術(shù)與末端的高效處理已成為目前公認(rèn)的改善浮選廢水治理的兩大途徑。本文針對(duì)這兩方面的內(nèi)容，在綜述了目前最新的技術(shù)研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)之上，對(duì)未來(lái)治理鉛鋅礦浮選廢水的技術(shù)進(jìn)行了探討與展望。

2　鉛鋅礦浮選廢水的節(jié)水處理

目前，我國(guó)所采用的鉛鋅礦浮選技術(shù)主要為：“先鉛后鋅、先硫后氧”的技術(shù)思路。由于我國(guó)的鉛鋅礦物中，硫化物與氧化通常伴生存在，因此浮選過(guò)程需要使用復(fù)雜的化學(xué)藥劑，并通過(guò)多步的浮選工藝才能實(shí)現(xiàn)各種礦物的富集提煉。這一過(guò)程使得最終的廢水中混合有多步反應(yīng)所使用殘余藥劑成分，廢水成分的復(fù)雜造成了處理工藝設(shè)計(jì)運(yùn)行困難。為了解決浮選廢水成分復(fù)雜的特點(diǎn)，研究人員嘗試了分段回用不同浮選工藝廢水的思路，通過(guò)廢水的充分回用，使得總耗水量和總廢水量有效降低，并且還避免了廢水的無(wú)序混合，降低了廢水成分的復(fù)雜性，大幅降低了廢水的處理難度和成本。

惠世和等[1]對(duì)鉛鋅礦復(fù)雜廢水進(jìn)行了分段回用的處理研究，其總體設(shè)計(jì)思路為針對(duì)各浮選單元的工藝特征，利用具有相同性質(zhì)的選礦水進(jìn)行回用，分段處理各浮選工藝的選礦水并進(jìn)行回用。其廢水分段直接回用試驗(yàn)結(jié)果表明：硫化鋅精礦水可以直接回用與本工藝，其對(duì)鋅回收率沒(méi)有顯著影響；精礦品味略有下降，但該作用的活化劑和捕收劑用量也略有下降；氧化鉛尾礦濃縮水回用氧化鉛浮選作業(yè)，硫化劑和起泡劑的用量明顯下降，硫化劑由原來(lái)的2.1 kg/t下降到1.8 kg/t，選礦指標(biāo)沒(méi)有明顯影響。其兩年的運(yùn)行結(jié)果證明：選礦廠大循環(huán)中用水單耗（薪水+經(jīng)處理的回水）由5.86 m3/t下降到3.57 m3/t。進(jìn)入廢水處理站的水由458 m3/h下降到275 m3/h。廢水處理站的生產(chǎn)超負(fù)荷現(xiàn)象徹底消除（設(shè)計(jì)處理能力400 m3/h），處理站出水指標(biāo)穩(wěn)定，廢水處理成本顯著降低。

陳代雄等[2]采取“混凝沉淀—酸堿中和-氧化-澄清”的廢水處理工藝，對(duì)復(fù)雜鉛鋅礦廢水進(jìn)行了處理，并進(jìn)行了回用水和清水的對(duì)比試驗(yàn)。閉路試驗(yàn)結(jié)果表明：處理后的廢水可以全部回用，經(jīng)過(guò)選礦藥劑制度微調(diào)，凈化水與新鮮水獲得的選礦指標(biāo)基本接近，凈化水完全可以100%回用。同時(shí)，其氧化工藝中所采用的Ca (ClO)2和ClO2都能進(jìn)一步降低廢水中殘余的難降解有機(jī)物，降低廢水起泡性能。處理同樣量的廢水，ClO2的投加量小于Ca(ClO)2的投加量，ClO2的氧化能力強(qiáng)于Ca(ClO)2，ClO2還可以有效降低廢水中Pb2+、Fe2+、Mn2+的含量。

3　鉛鋅選礦廢水中重金屬的高效去除

以上介紹了鉛鋅礦浮選過(guò)程中的節(jié)水技術(shù)，其可以在根本上降低廢水的產(chǎn)生量和廢水的處理難度。在鉛鋅礦廢水中，重金屬離子毫無(wú)疑問(wèn)是構(gòu)成污染物的主體成分，隨著2010年《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25466—2010)的頒布實(shí)施，對(duì)選礦廢水處理后達(dá)標(biāo)排放提出了更高的要求，高效低成本去除技術(shù)成為目前行業(yè)發(fā)展的急迫需求。

我國(guó)20世紀(jì)90年代前一般采用選礦廢水與尾砂一起輸送到尾礦庫(kù)，在尾礦庫(kù)內(nèi)澄清、沉積和氧化自?xún)艉蠡赜糜谏a(chǎn)，但根據(jù)相關(guān)研究表明，如鉛鋅選礦廢水不經(jīng)相應(yīng)的處理直接進(jìn)行回收利用，不僅僅會(huì)影響選礦的效果，而且還會(huì)使選礦水中的重金屬產(chǎn)生富集現(xiàn)象。

目前國(guó)內(nèi)外處理鉛鋅選礦廢水的方法有絮凝沉降法、氧化法、吸附法、生物法、電化學(xué)法、膜分離法等。與其它方法相比，絮凝沉淀具有流程簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，是目前我國(guó)處理鉛鋅廢水最主要的方法之一。

4　國(guó)內(nèi)外鉛鋅選礦廢水處理新方法

4.1近年來(lái)電解法得到了迅速發(fā)展，研究人員對(duì)鐵屑內(nèi)電解進(jìn)行了深入研究，利用鐵屑內(nèi)電解原理研制的動(dòng)態(tài)廢水處理裝置對(duì)重金屬離子有很好的去除效果。

4.2美國(guó)、日本等國(guó)家對(duì)生物絮凝劑進(jìn)行了大量的研究，已取得初步的研究成果，但我國(guó)在此方面的研究尚處于實(shí)驗(yàn)室階段。

4.3國(guó)內(nèi)外研究者在尋找和培育重金屬超富集植物上進(jìn)行了大量的探索與研究工作，發(fā)現(xiàn)了許多重金屬超富集植物。作為一種新的污染治理技術(shù)，植物修復(fù)技術(shù)已經(jīng)被證明具有極大的潛力和市場(chǎng)前景，但目前植物修復(fù)技術(shù)大多停留于實(shí)驗(yàn)室模擬研究階段，從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還需時(shí)日。

5　結(jié)語(yǔ)

鉛鋅礦采礦廢水的復(fù)雜特性要求處理過(guò)程需要針對(duì)不同工段的水質(zhì)特征進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。相比傳統(tǒng)的將全部廢水匯總處理的思路，分段廢水出來(lái)的方法可以大幅降低廢水成分的復(fù)雜性，減少?gòu)U水總污染負(fù)荷，有效提高廢水的處理效率并降低廢水的處理成本。經(jīng)分段處理的廢水被證實(shí)可以完全替代清潔水進(jìn)行重復(fù)浮選作業(yè)，這一循環(huán)用水的思路可以大幅提高水的利用效率并降低總廢水的產(chǎn)生量。在鉛鋅礦選礦廢水的末端處理方面，化學(xué)法、物理法和生物法是目前被廣泛采用的技術(shù)，各種新型廉價(jià)材料的問(wèn)世可以大幅降低重金屬?gòu)U水的處理成本。

[1]惠世和,張林友,高連啟,李崇德.某鉛鋅混合礦選礦廢水分段回用研究與應(yīng)用[J].有色金屬:選礦部分,2011（5）：24-26.

[2]陳代雄,胡波,楊建文,薛偉,劉錫桂,朱雅卓.某鉛鋅礦選礦廢水的治理與回用試驗(yàn)研究[J].湖南有色金屬,2013（4）：58-62.

由廣西環(huán)境污染控制理論與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)（14-045-17）、廣西科技重大項(xiàng)目“金屬選冶固體廢棄物堆場(chǎng)滲漏對(duì)地下水控制技術(shù)與示范”（桂科重1355002-3）和“典型巖溶型尾礦庫(kù)重金屬污染阻隔凈化技術(shù)示范”（桂科重1298002）、廣西特聘專(zhuān)家聯(lián)合資助。

雷金勇（1981—），男，廣西玉林人，本科，工程師，主要從事分析測(cè)試、環(huán)?？蒲小h(huán)境工程、環(huán)評(píng)等工作。