梁高喜， 張文歧， 王伯義

(河南中原黃金冶煉廠有限責任公司，河南省黃金資源綜合利用重點實驗室，河南省金精礦綜合回收院士工作站， 河南 三門峽 472000)

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黃金冶煉生產(chǎn)廢水的綜合治理及利用

梁高喜， 張文歧， 王伯義

(河南中原黃金冶煉廠有限責任公司，河南省黃金資源綜合利用重點實驗室，河南省金精礦綜合回收院士工作站， 河南 三門峽 472000)

針對黃金冶煉生產(chǎn)廢水重金屬含量過高不能達標排放的問題，對原工藝進行技術(shù)改造，應用電化學法處理生產(chǎn)廢水，處理后水中重金屬含量遠低于國家規(guī)定的排放標準，減少了環(huán)境污染。

黃金冶煉； 電化學； 廢水處理

河南中原黃金冶煉廠有限責任公司(以下簡稱中原冶煉)位于三門峽市澗南工業(yè)園區(qū)，是我國最早最大的專業(yè)化黃金冶煉企業(yè)之一，經(jīng)過20多年的不斷發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，已達到日處理含銅金精粉670多噸的能力，可實現(xiàn)多金屬的綜合回收。中原冶煉現(xiàn)有兩條焙燒制酸-氰化提金生產(chǎn)線和一條萃取- 電積銅生產(chǎn)線。近年來企業(yè)生產(chǎn)能力不斷提高，廢水產(chǎn)量不斷增加，每日產(chǎn)生的含氰廢水和酸性廢水達1 800 m3，而現(xiàn)有的污水處理系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足企業(yè)發(fā)展要求，存在著酸性廢水中銅、砷等污染元素達不到國家及河南省規(guī)定的排放標準的問題。

針對生產(chǎn)廢水處理站存在的問題，中原冶煉和

國內(nèi)某環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司共同合作，在盡量減少投資的原則下，對現(xiàn)有流程進行優(yōu)化改造，將電化學處理法應用于黃金冶煉生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)中。系統(tǒng)改造后2013年10月投入運行以來，各項指標均達到國家相關(guān)規(guī)定及《河南省重有色冶煉及壓延加工行業(yè)綜合治理技術(shù)規(guī)范》中的要求。

1 原廢水處理工藝

1.1 廢水組成

中原冶煉廢水處理站處理的廢水包括四部分：制酸系統(tǒng)產(chǎn)生的廢酸，萃取電積車間產(chǎn)生的酸性廢水，氰化車間產(chǎn)生的含氰堿性廢液，金精煉車間產(chǎn)生的酸性廢水。廢水成分如表1所示。

表1 生產(chǎn)廢水組分 mg/L

1.2 工藝概況

含氰堿性廢水和精煉外排酸性廢水混合，進行半酸化中和，壓濾，濾液送廢酸處理工序，含銅濾餅

返回系統(tǒng)；半酸化后的廢水與廢酸、萃取車間廢水混合后加電石渣漿液中和爆氣，pH值控制在7～8，中和爆氣后的礦漿經(jīng)膠帶真空過濾機固液分離后，濾餅外運，濾液經(jīng)戈爾過濾器精濾后，返回系統(tǒng)使用，工藝流程見圖1虛框部分。

但實際生產(chǎn)過程中，水平衡系統(tǒng)相對薄弱，偶有系統(tǒng)漲水，中水無法完全回用的現(xiàn)象時有發(fā)生，目前該系統(tǒng)處理的中水砷、鎘等元素含量達不到國家規(guī)定的排放標準，故無法外排，造成生產(chǎn)系統(tǒng)壓力劇增。因此，對水處理系統(tǒng)改造勢在必行。

2 電化學技術(shù)的特點

國內(nèi)外學者對工業(yè)廢水中重金屬污染的治理做了大量研究。目前已經(jīng)開發(fā)應用的處理技術(shù)主要有化學沉淀法、生物法、膜分離技術(shù)和電化學法等，特別是電化學法引起了廣大環(huán)境治理技術(shù)專家、學者的關(guān)注[1-2]。

2.1 電化學法的特點

電化學法具有如下特點：

(1) 施工周期短，運行成本低，處理效果好。主要投資為設備及其配套設施，土建工程量小，工期短，因此投資成本不高；運行中僅需電力、更換極板，無須添加其他化學藥劑，運行維護操作簡單，因此運行費用低。

(2)占地面積小。以設備為主，土建施工量小，占地面積大大低于其他工藝。

(3)自動化程度高?？蓪崿F(xiàn)“傻瓜式”操作，并實現(xiàn)遠程操作和監(jiān)控，對操作人員要求不高。

(4)操作和維護簡單。只通過消耗電力處理污染物，無需添加其他化學藥劑，易于管理；設備結(jié)構(gòu)簡單，維護量??；可根據(jù)實際需要，既能24 h連續(xù)運行，又能隨時開機停機。

2.2 電化學法的原理

電化學系統(tǒng)通過給多塊極板加直流電，在極板之間產(chǎn)生電場，使待處理的水流入極板的空隙。在該電場中，通電的極板會有一部分被消耗而進入水中。電場中的離子與非離子污染物被通電，并與電場中電離的產(chǎn)物以及消耗進入水中的極板發(fā)生反應。在此過程中，各種離子相互作用，通常以其最穩(wěn)定的形式結(jié)合成固體顆粒，從水中沉淀出來。電化學法采用電能代替昂貴的化學試劑，能夠同時去除水中的重金屬、懸浮固體、乳化有機物和其它多種污染物[3-5]。

3 廢水處理工藝的改造

3.1 工藝改造

本著盡量節(jié)省投資、減少土地占用的原則，中原冶煉技術(shù)人員在現(xiàn)有流程基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化改造，采用電化學法處理外排廢水，改造后的廢水處理流程如圖1所示。

注：虛線框內(nèi)為原廢水處理工藝圖1 廢水處理工藝流程簡圖

由圖1可知，經(jīng)原工藝預處理過的廢水首先經(jīng)集水管網(wǎng)收集至新建均化池中進行預處理，混合均化后，自流到1#綜合斜板沉淀池，上清液通過清水區(qū)收集后經(jīng)提升泵泵入電化學系統(tǒng)進行深度處理。

電化學出水進入到組合沉淀池曝氣區(qū)進行曝氣，水中的Fe2+氧化為Fe3+，增加沉降性能，在絮凝池中添加PAM絮凝劑，攪拌，使廢水中生成的小顆粒絮凝成較大的絮體，便于在沉淀區(qū)進行固液分離。組合沉淀池集聚丙烯酰胺絮凝池、曝氣池、斜板沉淀池為一體，兼曝氣、絮凝、沉淀等作用。

污泥沉至斜板沉淀池底部，依靠吸泥機將底部污泥排至污泥池。上清液經(jīng)玻璃鋼出水堰流入清水區(qū)后，回用或者達標外排；若特殊情況，組合沉淀池出現(xiàn)跑渾現(xiàn)象，則通過泵提升至碳濾罐進行過濾處理，出水達到外排標準。

污泥系統(tǒng)采用間歇排泥方式，斜板池和組合沉淀池污泥經(jīng)吸泥機抽泥泵排出污泥溝，經(jīng)污泥螺桿泵泵入新建壓濾系統(tǒng)進行壓濾，濾液回流至均化池，泥餅外運。

3.2 實際運行

冶煉過程中含氰廢水、酸性廢水經(jīng)過各自處理系統(tǒng)處理后排入回用池，再進入電化學處理系統(tǒng)處理。在生產(chǎn)運行期間，對冶煉廠含氰廢水處理系統(tǒng)、酸性廢水處理系統(tǒng)、電化學處理系統(tǒng)設施進口、排口進行連續(xù)監(jiān)測，結(jié)果如表2所示。

表22013年12月監(jiān)測結(jié)果

監(jiān)測點位氰化物銅鋅鉛鎘汞砷含氰廢水入口/(mg·L-1)571702657—0.1960.002260.4089含氰廢水處理系統(tǒng)出口/(mg·L-1)48.988.511137.2978.90.03450.4104酸性廢水處理系統(tǒng)入口/(mg·L-1)16.993.99272.9119.10.01390.3382電化學處理系統(tǒng)入口/(mg·L-1)0.1810.130.247—0.0930.000590.0611電化學處理系統(tǒng)出口/(mg·L-1)0.0820.040.058—0.007—0.0111執(zhí)行標準/(mg·L-1)10.210.20.020.010.1含氰廢水處理效率/%91.487.4—————酸性廢水處理效率/%—99.8699.9799.3199.5195.7681.93電化學處理效率/%—69.2376.52—92.4798.3181.89廢水處理系統(tǒng)總效率/%91.499.9699.9999.3199.9699.9396.73

由表2可知，含氰廢水處理系統(tǒng)氰化物處理效率達到了91.40%，銅處理效率達到87.40%。含氰廢水處理系統(tǒng)主要是處理氰化物，過程中要在發(fā)生塔加酸生成氰化氫氣體，為了廢物綜合利用，加入的酸為酸性廢水，導致含氰廢水處理系統(tǒng)出口鉛、鎘含量增高。

酸性廢水處理系統(tǒng)處理效率分別為銅99.86%、鋅99.97%、鉛99.31%、鎘99.51%、汞95.76%、砷81.93%，均處于較高水平。

處理后的酸性廢水和處理后的含氰廢水進入酸性廢水調(diào)節(jié)池(即電化學處理系統(tǒng)入口)混合后進入電化學系統(tǒng)處理。電化學處理效率分別為銅69.23%、鋅76.52%、鎘92.47%、汞98.31%、砷81.89%。

電化學法處理后的廢水，達到了國家及《河南省重有色冶煉及壓延加工行業(yè)綜合治理技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定中的要求。

4 結(jié)論

(1)黃金冶煉系統(tǒng)生產(chǎn)廢水成分復雜，重金屬離子含量較高，同時含氰化物、砷等有毒物質(zhì)，若不妥善處理，將造成嚴重的環(huán)境污染，因此必須引起高度重視。

(2)生產(chǎn)系統(tǒng)的廢水若不經(jīng)過預處理，直接排入均化池，將給后續(xù)的電化學工藝運行帶來不利影響，因此將預處理過的用于外排的部分廢水送入電

化學系統(tǒng)，不但可以保證電化學工序生產(chǎn)運行可靠、指標控制穩(wěn)定，還可大幅降低其運行負荷，節(jié)省投資。

(3)本次電化學流程改造處理能力為600 m3/d，實際投資428萬元，建設周期兩個半月，半年左右達標驗收通過。生產(chǎn)期間處理成本約10元/m3，含電耗、極板消耗和人員工資。

(4)采用電化學處理工藝后，中原冶煉外排生產(chǎn)廢水不但達到國家規(guī)定的工業(yè)企業(yè)污染物排放標準，還達到了要求更為嚴格的《河南省重有色冶煉及壓延加工行業(yè)綜合治理技術(shù)規(guī)范》中的標準，由此獲得了河南省節(jié)能減排專項獎勵資金400多萬元，進一步降低了投資成本。

[1] 黃懷國. 濕法冶金中的電化學[J].黃金科學技術(shù)，2003, 11(2)：8-14.

[2] 謝敏雄, 王曉東. 濕法煉金廢水處理工藝的試驗研究與流程選擇[J].黃金，2011, 19(4)：62-65.

[3] Matlock M M, Henke K R, Atwood D A. Effectiveness of commercial reagents for heavy metal removal from water with new insights for future chelate designs[J]. Journal of Hazardous Materials, 2002, 92(2)：129-142．

[4] 劉紹忠.電化學法處理重金屬廢水的應用研究[J].工業(yè)水處理，2010,10(2)：23-26.

[5] 王宇.電化學工藝在廢水處理領(lǐng)域的應用[J].山東化工，2011, 11(5)：12-35.

Comprehensive treatment and utilization of wastewater from gold smelting

LIANG Gao-xi, ZHANG Wen-qi, WANG Bo-yi

To reduce the exceeding limits of heavy metal contents in wastewater discharged from conventional gold smelting production, the original process was transformated, electrochemical method was adopt to treat the production wastewater. As a result, heavy metal contents in the treated water are further less than the limit specified in national discharge standards, which will greatly mitigate environmental pollution.

gold smelting; electrochemical method; wastewater treatment

梁高喜(1985—)，男，河南漯河人，本科學歷，有色冶金工程師，河南中原黃金冶煉廠有限責任公司生產(chǎn)部副經(jīng)理，主要從事黃金冶煉、銅冶煉生產(chǎn)管理與技術(shù)研究。

2013年河南省重大科技專項(131100310300)

2015-03-24

2016-02-24

TF831； X756

B

1672-6103(2016)03-0064-03