廣西河池五圩礦區(qū)重金屬防治技術(shù)研究及生產(chǎn)實(shí)踐

邱振忠 蔡振波 盧 琳

(廣西冶金研究院有限公司)

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廣西河池五圩礦區(qū)重金屬防治技術(shù)研究及生產(chǎn)實(shí)踐

邱振忠 蔡振波 盧 琳

(廣西冶金研究院有限公司)

介紹了河池某公司廢水、廢渣的排放現(xiàn)狀及存在的重金屬污染問題，公司通過集成資源綜合高效回收技術(shù)、尾礦廢渣高效除害技術(shù)、固體廢物短流程資源化利用關(guān)鍵技術(shù)、廢水處理及回用技術(shù)，開發(fā)出了可處理貧礦、歷史存留采礦廢石、尾礦庫(kù)老尾礦的選礦工藝流程，并建成了一條尾礦除害脫水生產(chǎn)線和一套選冶性廢水處理及回用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了地面采礦廢渣消失、選礦尾礦用于制作水泥、采選冶廢水進(jìn)入流程循環(huán)利用的目的，從而消除了采選廢渣堆存造成的淋溶水及采選冶廢水對(duì)環(huán)境造成的重金屬污染問題，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益顯著。

重金屬 廢水廢渣 防治 資源化

廣西河池五圩礦區(qū)是具有20多a開采歷史的鉛鋅銻多金屬礦區(qū)，由于歷史原因，該礦田曾歷經(jīng)多年無(wú)序開采、濫采亂挖，導(dǎo)致采礦廢石隨意堆放、尾礦廢水任意排放，造成了自然資源的嚴(yán)重浪費(fèi)和生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞；同時(shí)，由于鉛、砷等重金屬污染嚴(yán)重，該礦區(qū)被列為廣西壯族自治區(qū)重金屬污染防治重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)之一，環(huán)保形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻[1]。河池某公司是河池市該礦區(qū)內(nèi)集采、選、冶為一體的主要企業(yè)，該公司為落實(shí)國(guó)家和自治區(qū)重金屬污染防控精神，減少資源浪費(fèi)和重金屬污染物排放量，針對(duì)歷史遺留采礦廢石、選礦廢渣、采選冶廢水采取了一系列治理措施，達(dá)到了從根本上減少重金屬污染的目的。

1 礦區(qū)重金屬污染現(xiàn)狀

1.1 廢水、廢渣排放現(xiàn)狀

由于生產(chǎn)處理能力和選礦技術(shù)的限制，歷史遺留了大量采礦低品位廢石，零星的堆存在礦區(qū)各窿口，其堆存量約60萬(wàn)t，其平均品位Pb 0.40%、Sb 0.75%、Zn 0.95%、Au 0.83 g/t、Ag 10 g/t、S 3%、In 40 g/t。采礦廢渣不僅占用了大量土地，而且對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響[2]。采礦廢渣堆存所在地匯水面積達(dá)6 000 m2，按照河池地區(qū)多年平均降雨量 1 508.3 mm計(jì)算，每年因?yàn)榻涤隂_刷采礦廢渣所產(chǎn)生的淋溶水量達(dá)9 049.8 m3，每年排放的重金屬鉛8.69 kg、鎘5.79 kg、砷1 kg。

河池某公司產(chǎn)生的采選冶煉廢水來(lái)源包括180井中段礦窿水、尾礦庫(kù)水、銻冶煉廠水、鋅冶煉廠水等。公司目前只有鋅冶煉廠建有100 m3/d的含砷污水處理站，采用石灰中和工藝中和鋅冶煉廠的排水，其他排水僅通過簡(jiǎn)單沉淀和處理后回用。鋅冶煉廠排放廢水量約為100 m3/d，廢水水質(zhì)極不穩(wěn)定，重金屬砷含量最高可達(dá)5.58 mg/L。銻冶煉廠廢水量為1 400 m3/d，廢水中鋅濃度最高可達(dá)2.53 mg/L，鉛濃度最高可達(dá)1.41 mg/L，砷濃度最高可達(dá)0.65 mg/L。180中段礦窟枯水期廢水量為500 m3/d，豐水期水量可達(dá)4 500 m3/d，廢水中(枯水期)鋅濃度最高可達(dá)40 mg/L，鎘濃度最高可達(dá)0.64 mg/L。尾礦庫(kù)的廢水量為2 000 m3/d，廢水中鋅濃度最高可達(dá)5.32 mg/L。這些含重金屬的廢水如果排到環(huán)境中，必然污染周邊的地表水，給河池地區(qū)本就嚴(yán)峻的重金屬污染形勢(shì)帶來(lái)更加嚴(yán)重的污染。

河池某公司現(xiàn)有300 t/d選礦廠為富礦處理流程，入選鉛品位 2.99%、鋅品位 4.85%，要求原礦入選品位較高。而現(xiàn)有地面采礦低品位廢石鉛品位只有0.4%、鋅品位只有0.95%?，F(xiàn)有富礦流程不能滿足處理地面采礦低品位礦石的要求，導(dǎo)致低品位采選廢渣不能進(jìn)一步得到合理利用。處理能力和工藝技術(shù)的限制，導(dǎo)致采礦低品位廢石堆存，造成重金屬污染。

1.2 尾礦庫(kù)現(xiàn)狀

公司選礦廠所配套的尾礦庫(kù)庫(kù)容為79萬(wàn)m3，投入使用至今已有20 a，庫(kù)中存有尾礦量約84萬(wàn)t，尾礦庫(kù)即將滿容，面臨著現(xiàn)有生產(chǎn)尾礦無(wú)處安放的困境，對(duì)企業(yè)的持續(xù)發(fā)展造成了巨大的影響。

2 重金屬防治關(guān)鍵技術(shù)研究

針對(duì)該礦區(qū)重金屬污染現(xiàn)狀，公司聯(lián)合廣西冶金研究院不間斷的開展了各種技術(shù)工作，主要圍繞源頭控制、工藝過程和末端再利用三個(gè)環(huán)節(jié)全方位展開科技攻關(guān)，并取得了多項(xiàng)重金屬防治關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)預(yù)防和削除重金屬污染、改善礦區(qū)環(huán)境取得了顯著成效，積極推動(dòng)了企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)升級(jí)和結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了污染減排和效益增長(zhǎng)共贏的目標(biāo)。

2.1 松軟破碎巖層薄銻礦體無(wú)底柱留礦法采礦技術(shù)

該礦區(qū)巖體結(jié)構(gòu)松散，易于變形崩塌，且斷層泥膠結(jié)的斷層破碎帶易產(chǎn)生小規(guī)模的垮塌，造成采礦回收率低、貧化率高、廢石產(chǎn)生量大等問題，該公司研發(fā)出松軟破碎巖層薄銻礦體無(wú)底柱留礦法采礦技術(shù)。利用逐孔起爆技術(shù)，降低沖擊波對(duì)圍巖的擾動(dòng)，控制廢石混入，降低貧化率。

無(wú)底柱留礦法采礦技術(shù)的運(yùn)用，可提高采礦回收率5個(gè)百分點(diǎn)，降低礦石貧化率2個(gè)百分點(diǎn)，減少采礦廢石產(chǎn)生量30個(gè)百分點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了重金屬污染源頭的治理。

2.2 采選冶廢水分質(zhì)處理分級(jí)回用技術(shù)

針對(duì)該公司廢水組成復(fù)雜、回用率低、重金屬含量高等問題，為提高工業(yè)用水回用率、徹底根除工業(yè)廢水重金屬污染，公司借鑒《國(guó)家先進(jìn)污染防治示范技術(shù)目錄(重金屬污染防治技術(shù)領(lǐng)域)》和《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄(重金屬污染防治技術(shù)領(lǐng)域)》中推薦的先進(jìn)廢水處理技術(shù)，開展了采選冶污水處理及回用關(guān)鍵技術(shù)研究，包括鐵鹽除砷技術(shù)、HDS法重金屬處理技術(shù)、特種工業(yè)膜深度處理技術(shù)等，對(duì)企業(yè)工業(yè)廢水分質(zhì)處理、分級(jí)回用到生產(chǎn)工藝中，從而實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)廢水“零”排放和豐水期非礦坑生產(chǎn)水處理合格后排放的目標(biāo)。

2.3 選礦尾礦無(wú)害化處理及綜合利用技術(shù)

目前，治理鉛鋅尾礦的主要措施有：土地復(fù)墾、資源再回收、充填礦山采空區(qū)和建材化等[3]。建材化處理鉛鋅尾礦具有污染小、經(jīng)濟(jì)效益好、資源重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，已成為治理鉛鋅尾礦的主要研究方向[4-5]。針對(duì)該礦區(qū)尾礦性質(zhì)特點(diǎn)及區(qū)域特點(diǎn)，公司集成以下關(guān)鍵技術(shù)，較好的實(shí)現(xiàn)了尾礦資源化，并降低了重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。

(1)尾礦廢渣高效除害技術(shù)。采用新型高效捕收劑，捕收選礦尾礦中難選的硫、砷等重金屬，使選礦尾礦無(wú)害化，避免重金屬污染物在不同環(huán)境介質(zhì)中的遷移轉(zhuǎn)化，消除了二次污染。

該礦區(qū)鉛銻鋅低品位多金屬硫化礦經(jīng)過選礦工藝綜合回收有價(jià)金屬后產(chǎn)生的尾礦仍含有1.8%的硫，為實(shí)現(xiàn)尾礦作為水泥原料的資源化利用，對(duì)尾礦中含有的難選硫進(jìn)行了脫除。通過深入的藥劑研發(fā)，開發(fā)了新型硫化礦活化劑CS、新型高效硫化礦捕收劑WS等浮選藥劑，尾礦中的難浮硫化礦得到了有效脫除，并獲得了硫精礦。廣西冶金研究院自主研發(fā)合成的浮硫新藥劑CS和WS，具有無(wú)毒、性質(zhì)穩(wěn)定、原料來(lái)源廣、合成工藝筒單的特點(diǎn)，可以滿足選廠生產(chǎn)需求以及環(huán)境保護(hù)要求。

(2)尾礦高效低成本脫水干堆技術(shù)研究。尾礦濃縮脫水是全尾砂固化干堆的一個(gè)重要中間過程[6-7]，針對(duì)常規(guī)全組分濃縮過濾工藝存在水分含量高、成本高等問題，開發(fā)尾礦粗細(xì)分步高效脫水技術(shù)：尾礦進(jìn)入水力旋流器進(jìn)行濃縮，粗粒部分進(jìn)入振動(dòng)脫水篩進(jìn)行脫水，篩下產(chǎn)品合并水力旋流器溢流產(chǎn)品進(jìn)入高效濃密機(jī)添加絮凝劑進(jìn)行濃密脫水，濃密機(jī)底流進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行二次脫水，制備出符合干堆水分要求的物料，降低脫水成本。

(3)固體廢物短流程資源化利用技術(shù)。公司聯(lián)合廣西冶金研究院、北京科技大學(xué)、魚峰水泥廠，通過對(duì)生態(tài)水泥性能的研究、生態(tài)水泥制備技術(shù)的研究和生態(tài)水泥生產(chǎn)的工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，開發(fā)出了固體廢物短流程資源化利用技術(shù)，提高了生態(tài)水泥生產(chǎn)過程中的能效比[8]，提高了各種有色工業(yè)廢渣等資源的綜合利用率，以較低成本實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、利廢型生態(tài)水泥的工業(yè)化制造，從而實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)生態(tài)水泥與處理有色工業(yè)固體廢棄物兩大目標(biāo)。

3 重金屬防治生產(chǎn)實(shí)踐

3.1 日處理1 200 t采選廢渣及低品位礦資源化利用選礦廠建設(shè)工程

針對(duì)歷史遺留的地面采礦低品位廢石，通過工藝流程優(yōu)化升級(jí)，采用先進(jìn)設(shè)備、新技術(shù)、新藥劑，建設(shè)日處理1 200 t采選廢渣及低品位礦資源化利用選礦廠，高效回收低品位銻鉛鋅錫采礦廢石，綜合回收鉛銻鋅主金屬及伴生有價(jià)金屬銀、錫、硫、金、銦等，實(shí)現(xiàn)了歷史采礦廢石綜合利用、消除堆存、減少重金屬污染的目的。

目前，該項(xiàng)目已經(jīng)完成了復(fù)雜難磨、難選、氧化率高的采礦廢石綜合利用技術(shù)研究、項(xiàng)目立項(xiàng)、選廠初步設(shè)計(jì)等工作。

3.2 日處理8 000 t采選冶污水處理及回用工程

該公司采選冶污水處理及回用工程[9]總規(guī)模為8 000 m3/d，工程分2條線。第1條線處理規(guī)模 4 000 m3/d；第2條線處理規(guī)模4 000 m3/d。

第1條線工程處理的廢水主要包括180井中段礦窿排水(500 m3/d)、尾礦庫(kù)排水(2 000 m3/d)、銻冶煉廠排水(1 400 m3/d)、鋅冶煉廠排水(100 m3/d)。第1條線的工程包括鐵鹽除砷系統(tǒng)、HDS重金屬處理系統(tǒng)和特種工業(yè)膜深度處理系統(tǒng)三大部分內(nèi)容。其中，鐵鹽除砷系統(tǒng)處理規(guī)模為100 m3/d，出水排入HDS重金屬處理系統(tǒng)。HDS重金屬處理系統(tǒng)處理規(guī)模為4 000 m3/d，該系統(tǒng)的沉淀池出水 2 000 m3/d回用到選礦廠作為選礦工藝用水，該系統(tǒng)的砂濾器出水1 500 m3/d回用到冶煉廠沖洗地面和用作工藝?yán)鋮s水；砂濾器出水500 m3/d進(jìn)入特種工業(yè)膜深度處理系統(tǒng)，產(chǎn)水356 m3/d，回用作為鍋爐補(bǔ)水。膜深度處理系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水作為銻廠的沖渣用水。

第2條線工程包括兩級(jí)沉降池、集水池和處理系統(tǒng)三大部分，主要用于處理180井中段礦窟在豐水期增加的水量，處理規(guī)模為4 000 m3/d。該部分的廢水經(jīng)處理后，達(dá)標(biāo)排放。

3.3 日處理300 t尾礦除害脫水生產(chǎn)線建設(shè)工程

增設(shè)一條300 t尾礦除害脫水生產(chǎn)線，增加了FS型浮選機(jī)12臺(tái)，YSSK1832高頻振動(dòng)脫水篩2臺(tái)，18 m中心傳動(dòng)濃密機(jī)1臺(tái)，HMZG500/1600-U隔膜壓濾機(jī)2臺(tái)，對(duì)現(xiàn)300 t選廠生產(chǎn)尾礦進(jìn)行無(wú)害化脫水處理。工程采用新藥劑對(duì)選廠新產(chǎn)生的尾礦進(jìn)行硫化礦脫除，保證尾礦硫砷等重金屬含量降低到水泥原料允許范圍，采用上述粗細(xì)異步高效脫水技術(shù)達(dá)到廢渣與廢水分離，產(chǎn)出合格水泥原料。

3.4 與水泥企業(yè)建立戰(zhàn)略合作關(guān)系

目前，該公司與河池魚峰水泥廠、河池虎鷹水泥廠達(dá)成了初步協(xié)議，合作開展尾礦資源綜合利用項(xiàng)目，將該公司選廠尾礦脫硫除害深度脫水后，出售給水泥公司作為水泥原料，交貨價(jià)格15元/t。

選礦尾礦用于制作水泥，實(shí)現(xiàn)選礦尾礦資源化利用，解決了選礦尾礦的堆存問題，從根本上實(shí)現(xiàn)了重金屬減排。

4 結(jié) 語(yǔ)

廣西河池某礦區(qū)重金屬污染防治項(xiàng)目實(shí)施以來(lái)，對(duì)歷史遺留的采礦廢石進(jìn)行了回收利用，實(shí)現(xiàn)了資源化綜合利用；原有采礦廢石、老尾礦逐步消失，采選冶廢水內(nèi)部循環(huán)利用不外排，實(shí)現(xiàn)了礦山采選無(wú)廢“零排放”工藝生產(chǎn)，從根本上消除了歷史遺留堆成的和不斷產(chǎn)出的采選廢渣對(duì)環(huán)境污染的威脅，實(shí)現(xiàn)了該礦區(qū)采選廢渣的“減量化、資源化、再利用”，達(dá)到了企業(yè)污染減排和效益增長(zhǎng)的共贏目標(biāo)。同時(shí)，該礦區(qū)礦體與南丹大廠礦體為同一成礦帶，采選尾礦性質(zhì)相同，該礦區(qū)采選廢渣資源化利用項(xiàng)目實(shí)施后，成功的探索了從根本上解決重金屬污染的有效途徑，為南丹大廠處理采選廢渣奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，具有較好的示范作用。

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2016-07-10)

邱振忠(1987—)，男，碩士研究生，工程師，530023 廣西壯族自治區(qū)南寧市長(zhǎng)堽路40號(hào)。