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        鉛鋅選礦廢水處理及回用研究

        2021-06-28 07:08:18許家杰李長穎
        中國金屬通報(bào) 2021年7期

        許家杰,李長穎

        (福建金東礦業(yè)股份有限公司,福建 三明365000)

        鉛鋅選礦作業(yè)需要加入大量藥劑,這些有毒化合物和重金屬離子混合在廢水中,能夠產(chǎn)生持續(xù)的不良影響,造成大量的水資源浪費(fèi)和生態(tài)環(huán)境破壞,經(jīng)過生物體的轉(zhuǎn)移和富集,最終到達(dá)人們體內(nèi),產(chǎn)生嚴(yán)重的生理病變,許多地方的不明疾病產(chǎn)生都與水資源污染有關(guān)。所以,必須在源頭把好關(guān),加強(qiáng)對選礦廢水的處理回用,實(shí)現(xiàn)廢水零排放,在創(chuàng)造大量社會財(cái)富的同時(shí),保護(hù)人們生命健康安全。

        1 選礦廢水處理及回用的重要意義

        人口、資源、環(huán)境是當(dāng)今世界面臨的三大問題,而水資源對人類生存發(fā)展而言起著決定性的作用,地球上可供使用的淡水資源很少,只占地球總水量不到3%,而且大部分儲存在南北極,開發(fā)利用難度極大,實(shí)際可供人們生產(chǎn)生活使用的淡水資源不到地球總水量的1/10000,由于人類活動的影響,人均供水量大幅度降低,尤其是我國,更是面臨著水污染嚴(yán)重、水資源緊張的問題,所以保護(hù)水資源刻不容緩。

        礦山開采為人們帶來了重要的金屬資源,但也產(chǎn)生了大量廢水,據(jù)相關(guān)研究表明,全國選礦廠排放的廢水總量約占工業(yè)廢水總量的1/10,而且廢水成分復(fù)雜,其中還有許多有害成分,如果不加以處理,會擴(kuò)大污染范圍,影響自然水體質(zhì)量,尤其是其中的選礦藥劑毒性更強(qiáng),會對水體生物和人類健康造成嚴(yán)重威脅。另外,作為負(fù)責(zé)任的大國,我國積極承諾節(jié)能降耗、保護(hù)生態(tài),為全球人類做貢獻(xiàn),采礦業(yè)經(jīng)過數(shù)十年粗放式發(fā)展,現(xiàn)在已經(jīng)成為國家治理的重點(diǎn)。所以,在水資源緊張、選礦廢水危害性大、踐行綠色發(fā)展理念的背景下,加強(qiáng)廢水回收利用對生態(tài)環(huán)境和人類健康都有著非常積極的影響[1]。

        2 鉛鋅選礦廢水處理技術(shù)

        浮選是主要的選礦方法,能夠有效分離有用礦物和無用礦物,主要借助的是礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)差異,在一定濃度的礦漿中,通過浮選劑和浮選機(jī)的作用,一部分可浮性好的細(xì)顆粒礦物上浮形成精礦,而留在礦漿內(nèi)的不浮礦物則稱之為尾礦,浮選作業(yè)主要包括準(zhǔn)備工作、加藥調(diào)整、充氣浮選等環(huán)節(jié),在鉛鋅選礦生產(chǎn)過程中存在著幾種類型的廢水,需要根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)采取針對性的處理措施,具體如下表1所示。

        表1 不同選礦工段廢水特點(diǎn)

        2.1 自然沉降法

        自然沉降法是目前應(yīng)用最廣泛的方法,選礦廢水在尾礦庫經(jīng)過自然降解、凈化之后,實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用,這種方法操作便捷、成本較低、易于管理,但是需要一定的時(shí)間。

        2.2 中和沉淀法

        如果選礦廢水中含重金屬離子,那么可以選擇使用中和沉淀法,通過堿性中和劑的作用,使金屬離子反應(yīng)生成碳酸鹽或氫氧化物,由于溶解度較小,可實(shí)現(xiàn)沉淀去除,石灰,碳酸鈉,石灰石,氫氧化鈉,白云石,等等,都是比較常見的中合劑,該方法不適合含汞離子的廢水處理,總體而言,成本也比較低,簡單易操作[2]。

        2.3 混凝沉淀法

        混凝沉淀法是在化學(xué)混凝劑的作用下,將廢水中的膠體態(tài)和溶解態(tài)污染物轉(zhuǎn)變成凝聚態(tài)絮體,然后再去沉淀分離,明礬、硫酸鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵是常用的無機(jī)凝聚劑,聚丙烯酰胺是常用的高分子絮凝劑,該方法在廢水處理中應(yīng)用也相對廣泛。

        2.4 硫化沉淀法

        硫化沉淀法是在硫化劑的作用下,將重金屬離子轉(zhuǎn)化成硫化物,然后經(jīng)沉淀去除,硫化鈉、硫化氫、硫氫化鈉、硫化亞鐵、硫化銨是常用硫化劑。與中和沉淀法比較,硫化沉淀法具有很多優(yōu)點(diǎn),比如,沉渣量少,沉淀劑使用少,去除效率高,等等,但是,硫化劑比中和劑價(jià)格要高,所以處理成本相對高一些。

        2.5 物理吸附法

        吸附法主要利用的物質(zhì)的物理吸附作用,像活性炭、焦炭、木屑、硅藻土就是一些吸附性較強(qiáng)的物質(zhì),可以作為吸附劑參與廢水處理。對于一些重金屬,纖維素材料、褐煤都能產(chǎn)生良好的處理效果,活性炭價(jià)格相對低廉,應(yīng)用較為廣泛,通過反復(fù)多次使用,能夠有效降低處理成本。

        2.6 微生物處理法

        微生物具有較強(qiáng)的分解能力,利用新陳代謝作用,可以有效去除廢水中的有機(jī)污染物,這就是微生物處理法。它具有無二次污染、成本低、效果好的優(yōu)點(diǎn),由于微生物處理需要滿足特定條件,需要首先對選礦廢水進(jìn)行預(yù)處理,然后選擇合適的微生物,創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件,所以,在應(yīng)用過程中存在一定的局限性,需要根據(jù)實(shí)際情況合理選用。

        3 鉛鋅選礦廢水回用技術(shù)

        隨著綠色發(fā)展理念的不斷落實(shí),作為重點(diǎn)治理行業(yè),許多政策文件對選礦廢水循環(huán)利用提出了更高的要求,如何適應(yīng)新形勢、實(shí)現(xiàn)廢水零排放,需要從減少用水量和加大治理成本兩個方面出發(fā),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的雙豐收。

        3.1 尾礦庫降解回用法

        尾礦庫可以一定程度上凈化選礦廢水,包括物理凈化、化學(xué)凈化、生物凈化,其中,物理進(jìn)化主要指的是自然沉降和凝聚沉降,化學(xué)凈化主要通過化學(xué)反應(yīng),促使物質(zhì)發(fā)生變化,生物進(jìn)化則是在微生物的作用下,降解吸收有機(jī)污染物,通過新陳代謝逐步凈化廢水。許多礦山都選擇利用尾礦庫處理選礦廢水,通過一系列凈化作用,實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用,這種方式具有設(shè)備簡單、方便管理、成本較低等諸多優(yōu)點(diǎn)[3]。

        3.2 尾礦庫溢流水處理后回用法

        當(dāng)然,僅僅依靠尾礦庫的凈化作用,不能完全滿足大部分礦山選礦廢水的回用處理,如果直接回用尾礦庫溢流水,那么可能會對選礦指標(biāo)造成不良影響,這時(shí)就需要進(jìn)行綜合處理,然后才能實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。錫鐵山鉛鋅礦選礦廠采用了尾礦庫+綜合處理的廢水回用方案,將尾礦庫溢流水通過硫酸調(diào)pH值—混凝沉淀—氧化—吸附過濾處理,能夠獲得不錯的效果,具體如下圖1所示,經(jīng)過處理后的回用水,可以重新參與鉛鋅浮選生產(chǎn)過程,經(jīng)實(shí)踐表明,選礦指標(biāo)穩(wěn)定,由此便實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)、循環(huán)利用的發(fā)展目標(biāo),具體如下圖2所示。

        3.3 選礦廢水分類分段回用法

        實(shí)現(xiàn)廢水分類分段處理回用,有利于降低成本、提高效率,有些選礦廠就將浮選工段產(chǎn)生的選礦廢水與非浮選工段產(chǎn)生的選礦廢水分別處理,分類回用,非浮選工段產(chǎn)生的選礦廢水占比約一半,經(jīng)幾級沉淀池澄清處理后,能夠?qū)崿F(xiàn)100%的回水利用,而且影響較小,主要包括地面沖洗水、破碎洗礦作業(yè)水、精礦沖泡水、重磁選工藝沖洗水、過濾機(jī)沖槽水、濃縮劑消泡水,等等,浮選工段選礦廢水就需要經(jīng)過尾礦庫自然凈化后,將尾礦庫溢流水選用到浮選工段選別工藝。

        圖1 鉛鋅選礦廢水處理

        圖2 鉛鋅選礦廢水回用

        3.4 選礦部分廢水直接回用、部分經(jīng)處理后回用的方法

        由于浮選工作對回水品質(zhì)要求相對較高,如果不經(jīng)處理直接回用,那么會嚴(yán)重影響選礦指標(biāo)。鉛鋅選礦廢水中含有大量的藥劑成分,這些成分會增加雜質(zhì)含量、降低精礦品質(zhì),但是鉛鋅浮選尾礦廢水對于硫金屬浮選卻十分有利,能夠顯著提高回收率,并且減少藥劑使用量。所以,不同礦石的浮選特性和機(jī)理截然不同,根據(jù)實(shí)際情況,有些鉛鋅選礦廢水就可以直接回用,而有些則需要經(jīng)處理后回用。國內(nèi)部分企業(yè)就采用了這種處理方案,獲得了不錯的經(jīng)濟(jì)效益,而且基本實(shí)現(xiàn)了廢水零排放[4]。

        綜上所述,本文首先闡述了鉛鋅選礦廢水處理及回用的重要意義,然后分析了幾種主要的鉛鋅選礦廢水處理技術(shù),包括自然沉降法、中和沉淀法、混凝沉淀法、硫化沉淀法、物理吸附法、微生物處理法,最后針對選礦廢水回用技術(shù)進(jìn)行了研究。希望能夠起到積極的現(xiàn)實(shí)意義,充分認(rèn)識選礦廢水帶來的危害性,加強(qiáng)理論研究和技術(shù)應(yīng)用,采取科學(xué)有效的處理辦法,實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用和選礦廢水的零排放。

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