盧綠榮 陳建華 張一兵

(1.廣西大學(xué)資源與冶金學(xué)院；2.廣西高校礦物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

金屬礦既是資源集中地，又是生態(tài)環(huán)境污染源。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的日益重視，金屬選礦廢水的處理與利用越來越受到人們的關(guān)注。合理、有效地處理金屬選礦廢水，已成為當(dāng)今科研工作中的重要課題。

金屬選礦產(chǎn)生的廢水量大，其中化學(xué)需氧量、重金屬含量及懸浮物濃度較高，達(dá)不到國(guó)家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，無法滿足直接回用水質(zhì)要求[1]，因此必須對(duì)金屬選礦廢水進(jìn)行凈化處理。如果能將選礦廢水作為資源回用，不僅可以提高資源利用率、降低生產(chǎn)成本，還可以減少對(duì)生態(tài)的破壞和環(huán)境的污染，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著。在水資源供需矛盾日漸突出的今天，意義重大。

1 金屬選礦廢水性質(zhì)特點(diǎn)與危害

金屬選礦廢水通常以礦漿形式排出，礦漿黏度低、粒度細(xì)、流動(dòng)性大[2]，且成分復(fù)雜，主要污染物包括懸浮物、重金屬、酸堿、各種選礦藥劑和化學(xué)需氧量等，種類繁多。

選礦廢水中的懸浮物一般是礦石細(xì)小顆粒。若排入水源，不僅會(huì)造成水體渾濁、污染水質(zhì)，破壞水體生態(tài)系統(tǒng)，在土壤中也會(huì)造成土壤板結(jié)等危害。重金屬進(jìn)入到自然環(huán)境中不但破壞水體和土壤環(huán)境，還會(huì)通過食物鏈富集作用最終進(jìn)入人體，危害健康[3-4]。浮選藥劑一般是帶有特殊顏色和刺激性氣味的有毒化學(xué)藥劑，當(dāng)其通過選礦廢水排放到自然界中，容易造成水體污染，甚至變壞變臭，水生動(dòng)植物大量死亡，影響人類正常生活。選礦廢水pH值通常偏高或偏低，超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，破壞自然生態(tài)系統(tǒng)[5-6]。

2 金屬選礦廢水處理技術(shù)

金屬礦采選過程中都有廢水產(chǎn)生，金屬選礦廢水的處理是整個(gè)工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著科技的發(fā)展，選礦廢水的處理方法不斷增多，處理技術(shù)與水平不斷提高。主要處理方法有：

(1)中和法。中和法主要用于金屬選礦廢水中的重金屬的凈化，是目前處理酸性廢水中重金屬離子比較成熟的方法。此方法通過將金屬離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，達(dá)到分離去除的目的，簡(jiǎn)單易行，處理效果相對(duì)理想。在生產(chǎn)實(shí)踐中，一般通過添加生石灰去除廢水中的重金屬。

(2)混凝法。針對(duì)選礦廢水中一些固體懸浮物、可溶性重金屬離子及有機(jī)物等，一般通過不同的混凝劑使其沉降分離，從而凈化選礦廢水。該方法簡(jiǎn)單高效，混凝劑分為無機(jī)凝聚劑和有機(jī)高分子絮凝劑兩種，無機(jī)凝聚劑通過電性中和作用和壓縮雙電子層作用實(shí)現(xiàn)混凝沉淀，有機(jī)絮凝劑則通過吸附、橋聯(lián)和卷帶等作用實(shí)現(xiàn)混凝沉降[7]。

(3)吸附法。吸附法運(yùn)用固體吸附劑對(duì)吸附質(zhì)強(qiáng)烈的吸附能力來去除廢水中的污染物。吸附劑有很多種類型，常用的吸附劑有以碳質(zhì)為原料的活性炭吸附劑，屬材料吸附法。與之相對(duì)應(yīng)的還有生物吸附法，屬活性污泥法的一種，是利用微生物的作用對(duì)污染物進(jìn)行吸附和代謝降解。吸附法主要用于處理金屬選礦廢水中的金屬離子和有機(jī)物，具有操作容易、運(yùn)行簡(jiǎn)單、處理效果好等特點(diǎn)，適用于廢水的深度凈化[8-9]。

(4)生化法。生化法又稱微生物降解法，利用微生物的降解作用實(shí)現(xiàn)金屬選礦廢水凈化。微生物代謝非常旺盛，與外界物質(zhì)交換的能力極強(qiáng)，能有效分解廢水中的化合物，同時(shí)還能吸附重金屬，從而完成廢水的凈化處理。實(shí)踐證明，采用微生物降解法處理廢水，能有效去除廢水中的有害物質(zhì)，對(duì)氰化物、硫氰化物、重金屬、氨等的去除效果尤其明顯。但該方法抗沖擊負(fù)荷能力差，有待進(jìn)一步研究并加以應(yīng)用。

(5)自然凈化法。自然凈化法是運(yùn)用最為廣泛的一種廢水脫氰方法，氰化物在水體中具有自凈作用，將污水排入尾礦庫(kù)，充分利用氰化物在自然狀態(tài)下的揮發(fā)、氧化、分解、吸收沉淀、水力稀釋等作用及其微生物代謝的降解吸附作用，完成凈化過程。這種方法運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，但處理后的溢流水不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

(6)氧化法。氧化法是利用氧化劑去除水中殘余的選礦藥劑的處理方法，常用的氧化劑有次氯酸鈉、漂白粉、過氧化氫、臭氧及Fenton試劑等。氧化法可大幅度降低廢水中殘余選礦藥劑的濃度，但藥劑成本較高。

(7)硫化法。即硫化物沉淀法，通過在廢水中加入硫化氫、硫化鈉等硫化劑與廢水中的金屬離子作用，生成不溶或難溶的硫化物沉淀，從而去除廢水中的重金屬。該方法處理效果好，金屬去除率高，可將有用金屬富集在沉淀渣中回收利用。但硫化劑價(jià)格高，產(chǎn)生的硫化氫有毒和刺激性氣味，使用不當(dāng)會(huì)造成危害和二次污染。

(8)人工濕地法。人工濕地是一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，利用土壤基質(zhì)、微生物及動(dòng)植物等的物種共生、物質(zhì)循環(huán)原理，通過物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，使廢水中的污染物形成內(nèi)部良性循環(huán)，使污水資源化，從而使污水得到高度凈化處理。人工濕地系統(tǒng)不僅投資運(yùn)行費(fèi)用低、抗沖擊力強(qiáng)、出水水質(zhì)好，而且增加了綠地面積，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。目前該方法越來越受到人們的重視，也是國(guó)內(nèi)外科研工作中的重要研究課題，仍然在不斷發(fā)展和應(yīng)用[9-10]。

3 循環(huán)利用方法

金屬選礦廢水中殘留的金屬離子、選礦藥劑等都是有用資源，根據(jù)不同的選礦廢水水質(zhì)采用適宜的方法進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)水資源和其中有用資源的回收利用，不僅能解決選礦廢水直接排放不達(dá)標(biāo)的問題，還能節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境，提高礦山經(jīng)濟(jì)效益[11]。金屬選礦廢水循環(huán)利用的方法有：

(1)混凝斜管沉淀法。 斜管沉淀是在平流式沉淀原理的基礎(chǔ)上，在池內(nèi)增加斜管，促進(jìn)沉淀，使積泥自動(dòng)落入渣斗?；炷惫艹恋矸ㄊ紫葘⒔饘龠x礦廢水排入沉砂池，固液分離后的上清液進(jìn)入混凝反應(yīng)器，廢水與混凝劑作用后進(jìn)入斜管沉淀器，斜管沉淀器中的上清液進(jìn)入集水管全部回用，廢水閉路循環(huán)實(shí)現(xiàn)零排放，達(dá)到金屬選礦廢水循環(huán)利用的目的。沉砂池和斜管沉淀器中的沉淀物全部排入尾礦砂場(chǎng)[12]。

(2)混凝沉淀-活性炭吸附回用工藝。該方法是選礦廢水循環(huán)利用方法中較普遍的一種，不同性質(zhì)的選礦廢水處理效果不同，同一選礦廢水，若混凝藥劑種類或用量不同，處理結(jié)果也不相同。在混凝劑明礬用量約30 mg/L、同時(shí)加入0.2 mg/L聚丙烯酰胺進(jìn)行混凝時(shí)，最為經(jīng)濟(jì)合理有效?；钚蕴课教幚頃r(shí)，粉末活性炭吸附效果好、用量少，一般用量控制在50～100 mg/L即可。該方法流程簡(jiǎn)單，處理效果較為理想。生產(chǎn)實(shí)踐中，金屬選礦廢水經(jīng)過明礬、聚丙烯酰胺混凝沉淀后，采用粉末活性炭工藝進(jìn)行凈化處理，不僅可以實(shí)現(xiàn)廢水的全部循環(huán)回用，還減少了工藝中的藥劑用量和新鮮水用量，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著[12-13]。

以上方法是對(duì)金屬選礦廢水采用水處理技術(shù)去除有害離子和藥劑以后進(jìn)行循環(huán)利用，也可以在廢水排入到尾礦庫(kù)經(jīng)過自然沉降降解后，對(duì)尾礦庫(kù)溢流水全返循環(huán)利用。尾礦庫(kù)溢流水全部回用工藝中，通過調(diào)整選礦工藝藥劑，不僅不干擾選礦指標(biāo)，還基本實(shí)現(xiàn)了選礦廢水的循環(huán)利用[14]。

4 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)金屬礦廢水的達(dá)標(biāo)排放和循環(huán)利用，必須根據(jù)廢水的性質(zhì)和具體條件選擇最佳的處理方法，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因素。金屬選礦廢水處理方法較多，其中人工濕地法投資運(yùn)行費(fèi)用低、抗沖擊力強(qiáng)、出水水質(zhì)好，經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益良好，能很好地滿足人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的高要求，日益受到重視。通過改進(jìn)選礦藥劑、改良選礦工藝、優(yōu)化循環(huán)利用方法等措施，實(shí)現(xiàn)了金屬選礦廢水的凈化和循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)選礦廢水的零排放[15]。不僅增加礦山企業(yè)效益，而且符合清潔生產(chǎn)要求，既滿足了礦山的持續(xù)發(fā)展，同時(shí)取得了明顯的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

[1] 孫樹海,杜艷莉,孫 冕.有色金屬選礦廢水處理技術(shù)探討[J].河北冶金,2012(6):26-29.

[2] 羅仙平,謝明輝.金屬礦山選礦廢水凈化與資源化利用現(xiàn)狀與研究發(fā)展方向[J].中國(guó)礦業(yè),2006(10):51-56.

[3] 楊曉松,邵立南.選礦廢水處理的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].世界有色金屬,2013(10):20-22.

[4] 李紹兵,安邦超.簡(jiǎn)析有色金屬選礦廢水處理技術(shù)[J].山東工業(yè)技術(shù),2014(13):131-132.

[5] 宋寶旭,劉四清.國(guó)內(nèi)選礦廠廢水處理現(xiàn)狀與研究進(jìn)展[J].礦冶,2012(2):97-103.

[6] 劉 琳.金屬選礦廢水處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].科技視界,2014(11):302-303.

[7] 王春光,胡 亮,王吉坤,等.礦山含鋅廢水的治理技術(shù)[J].云南冶金,2008,37(5):66-69.

[8] 郭冀峰,逯延軍.含重金屬離子廢水處理進(jìn)展[J].有色金屬加工,2006,35(4):48-51.

[9] 祁 強(qiáng),王秀艷,趙文輝,等.選礦廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].山西化工,2014,34(1):42-47.

[10] 吳長(zhǎng)琳.人工濕地處理含重金屬?gòu)U水的研究現(xiàn)狀及展望[J].化學(xué)工程師,2009,23(3):38-41.

[11] 田春友,鄧明暉,王鏵泰,等.白鎢礦選礦廢水循環(huán)利用研究[J].濕法冶金,2015(3):253-255.

[12] 董麗芳.淺談金屬礦山選礦尾礦及廢水處理[J].云南冶金,2001,30(2):61-64.

[13] 趙 瑾.銅礦山選礦廢水凈化與資源化利用現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].門窗,2013(10):310.

[14] 王巧玲,曾光明.有色多金屬礦選礦廢水循環(huán)利用的研究[J].湖南有色金屬,2003,19(2):14-16.

[15] 冷成保,肖 波.有色金屬選礦廢水零排放技術(shù)研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2012,24(6):185-186.