鉛鋅化學選礦重金屬廢水的處理方案探究

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（福建金東礦業(yè)股份有限公司，福建 三明 365000）

鉛鋅化學選礦重金屬廢水的處理方案探究

繆海花，何建軍

（福建金東礦業(yè)股份有限公司，福建 三明 365000）

鉛鋅是重要的有色金屬資源，而鉛鋅選礦是鉛鋅生產(chǎn)的重要流程，其間會產(chǎn)生大量選礦廢水。治理鉛鋅選礦廢水，不僅能夠消除其對水資源的污染，同時還能節(jié)約水資源，因此具有一定的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。本文首先分析了鉛鋅選礦的廢水來源和廢水特性，然后從清潔生產(chǎn)的視角提出處理和回收選礦廢水的相關工藝。

鉛鋅化學選礦；重金屬；廢水處理

鉛鋅作為重要的有色金屬資源，被廣泛應用于石油、化工、電氣等行業(yè)，而鉛鋅選礦是鉛鋅生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)，在為鉛鋅生產(chǎn)提供原料的同時，也產(chǎn)生了許多選礦廢水。這些廢水不僅包含Pp、Zn等有色金屬元素，還包含大量殘留藥劑，對土壤和水源的污染極大，會破壞生態(tài)系統(tǒng)，影響人類的健康生活。在水資源相對匱乏和環(huán)境保護壓力較大的情況下，治理鉛鋅選礦廢水已經(jīng)迫在眉睫。鉛鋅選礦廢水的凈化和循環(huán)利用是環(huán)保部門重點研究的內(nèi)容，而實現(xiàn)鉛鋅選礦廢水的零排放和循環(huán)利用是各大化工企業(yè)追求的生產(chǎn)目標。因此，研究鉛鋅選礦廢水的處理，有利于減少選礦廢水的排放和污染，還有利于促進企業(yè)的清潔生產(chǎn)，具備較大的經(jīng)濟價值和生態(tài)價值。

1 鉛鋅選礦工藝流程與廢水排放狀況

1.1 鉛鋅選礦工藝流程

鉛鋅選礦工藝一般采用浮選的方式，其主要包括碎石、磨石、浮鉛、鉛硫分離、過濾等工藝過程。生成的產(chǎn)品主要有鋅精礦、由金礦以及鉛精礦。其中加入的礦選藥劑主要有黑藥類、黃藥類、石灰、碳酸鈉、亞硫酸鈉等成分。傳統(tǒng)的選礦工藝流程如圖1所示。

1.2 鉛鋅選礦廢水排放狀況

鉛鋅選礦的過程主要包括碎石、磨礦、選礦以及過濾等相關作業(yè)。一般情況下，處理1 t的礦石浮鉛需要用4～6 m3的水，而拋棄循環(huán)利用的水資源，大部分水隨著尾礦尾漿排放出去。20世紀80年代以后，許多國有大中型選礦企業(yè)開始對選礦廢水進行綜合循環(huán)利用，使得工業(yè)重復用水的效率不斷提高[1]。但是，大多數(shù)中小型選礦企業(yè)，由于生產(chǎn)工藝落后，鉛鋅礦石生產(chǎn)的耗水量較大，工業(yè)重復用水的效率較低，使得大量未經(jīng)處理的工業(yè)廢水直接排放，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的污染。

圖1 傳統(tǒng)的選礦工藝流程

2 鉛鋅選礦的廢水來源和特性分析

2.1 鉛鋅選礦的廢水來源

首先是洗礦廢水，洗礦過程中排放的污水含有大量泥沙和礦石顆粒，但經(jīng)沉淀澄清后可以循環(huán)利用于洗礦工藝過程。剩下的沉淀物可以跟隨尾礦進入尾礦系統(tǒng)。其次是碎石過程中的廢水排放。這種廢水一般是碎石過程中濕法除塵產(chǎn)生的排水，此外還有篩選車間、轉(zhuǎn)運站地等地面的沖洗用水，其中包含大量礦石顆粒，但經(jīng)沉淀之后可以循環(huán)利用。沉淀物也可進入選礦系統(tǒng)回收為礦物。再次是設備冷卻用水，冷卻廢水一般包括碎、磨礦等相關設備的冷卻水以及真空泵排水。這些污水具有水溫高、油性大的特點，水質(zhì)冷卻和穩(wěn)定之后也可循環(huán)利用。最后是選礦廢水，它主要包括精礦的濃縮和過濾過程產(chǎn)生的廢水以及尾礦水、廠房地面沖洗以及設備生產(chǎn)排放的廢水，某些情況下，還包括一些濃密的流溢排水和選礦過程的脫藥排水等。

這些廢水的成分基本相同，主要是精礦溢流水、尾礦庫溢流水或地面沖洗水等，選礦過程產(chǎn)出的精礦含有大量水分，需要經(jīng)過濃密過濾等工藝流程才能達到精礦出產(chǎn)的要求，精礦自帶的這些水分含有選礦藥劑、重金屬、懸浮物以及其他容易揮發(fā)的有害物質(zhì)。有些企業(yè)將其回用為選礦用水和精礦沖洗水，有的企業(yè)則直接將其與尾礦一起排放至尾礦庫。尾礦庫溢流水一般在尾礦庫澄清后，對外排放或直接回用于礦生產(chǎn)，但當前這種選礦廢水的回收率較低。地面沖洗水一般是在交班之前，人們對地面進行清潔產(chǎn)生的廢水。這類廢水一般經(jīng)過地溝和尾礦一同排放到尾礦庫。

2.2 鉛鋅選礦的廢水特性分析

首先是水量大，鉛鋅選礦的生產(chǎn)需要耗費大量水資源，如果生產(chǎn)規(guī)?？刂茷? 000 t的鉛鋅選礦量，那就意味著每天需要消耗4 000～6 000 m3的水資源，廢水循環(huán)利用率為75%來算，每天排放的污水為1 000～1 500 m3，那么一年下來，則會排放30萬～45萬m3的廢水。其次是成分復雜，鉛鋅選礦廢水一般包括重金屬離子和選礦藥劑兩種主要成分，而選礦藥劑是在各個作業(yè)工序中都可能殘留的成分。例如，人們在選礦過程中會加入黃藥類和黑藥類浮選藥劑，如硫辛酸、氧化物、水玻璃等抑制劑。另外，鉛鋅礦生產(chǎn)一般都伴隨著一定量的重金屬，在選礦過程中，金屬離子經(jīng)水解后，將轉(zhuǎn)化成各種形式進入廢水中。再次是具備較高含量的懸浮物，礦精濃縮、濕式除塵和事故排放等過程中產(chǎn)生的廢水，都含有不可溶解的細粒砂狀雜質(zhì)。特別是尾礦水和精礦濃縮過程產(chǎn)生的懸浮物含量較高。最后是毒性較大，廢水之所以能破壞生態(tài)環(huán)境，是因為其本身具有一定的毒性，鉛礦生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水包含許多藥劑，這些藥劑的部分成分為劇毒物質(zhì)[2]。例如，黃藥就屬于一種劇毒藥劑，對魚類的毒性較大。有一些重金屬離子會以食物鏈的方式進入人體，對人體造成嚴重的傷害。鉛鋅選礦廢水的毒性分析如表1所示。

表1 鉛鋅選礦廢水的毒性強弱分析

3 鉛鋅選礦的廢水凈化和回收利用

鉛鋅選礦廢水具有重金屬、懸浮物等物質(zhì)含量高的特點，人們一般采用混凝氧化的方式使廢水達到排放或回收的標準。排放到尾礦庫的污水一般通過自然澄清、吸附以及回調(diào)pH的方式，使得污水達到重復利用或直接排放的要求。鉛鋅選礦污水的典型處理流程如圖2所示。

3.1 鉛鋅選礦的廢水凈化處理

3.1.1 自然進化法

這是一種部分借用自然環(huán)境凈化能力的廢水處理方式，通過將廢水置于自然環(huán)境中，分解其中的有害物質(zhì)，從而達到污水處理和凈化的目的，其等同于自然降解法分解選礦廢水中有害物質(zhì)的方法。

圖2 鉛鋅選礦污水處理流程

3.1.2 混凝沉降吸附法

這種方法將污水處理分為混凝沉降和吸附兩個步驟。通過混凝劑的作用，沉降鉛鋅選礦廢水中的金屬離子，而吸附機可以吸附其中的殘留藥劑。當前，可以作為混凝劑使用的主要有硫酸亞鐵和聚合硫酸鐵等物質(zhì)，而具備吸附作用的主要有活性炭等物質(zhì)。這種廢水處理的方式流程簡單，容易操作，成本較低。唯一不足的是，吸附作用對礦選藥劑的脫離效果并不明顯。

3.1.3 混凝沉降氧化吸附法

這種方法可以彌補混凝沉淀吸附法的缺陷，通過添加氧化劑，廢水中的有機成分可以被氧化，最終達到徹底消除污染物的目的[3]。當前能夠作為氧化劑使用的主要有二氧化氯和次氯酸鈉等物質(zhì)。通過混凝和沉降的方式，人們可以去除廢水中的重金屬離子和礦選藥劑。二氧化氯的加入，能夠去除水中殘留的有機物、氧化物等有害物質(zhì)。也就是說，三種功能的同步進行，能夠同時清除廢水中的懸浮顆粒、重金屬離子以及選礦藥劑。

3.1.4 人工濕地法

人工濕地法是被世界各國廣泛使用的一種污水處理方法。其主要借用人工濕地中的微生物、植物等化學或物理的協(xié)同作用，通過沉淀、分解、過濾、吸收以及氧化還原等過程，最終實現(xiàn)對礦井污水的處理。從當前鉛鋅選礦廢水的處理情況來看，這種人工濕地的方法已經(jīng)得到成功，并取得了較好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益[4]。

3.2 鉛鋅選礦的廢水回收處理

一般來說，鉛鋅選礦的廢水經(jīng)過處理之后，在達到國家規(guī)定的鉛鋅工業(yè)污染物排放標準的前提下，可以直接排放。但從經(jīng)濟節(jié)約的角度來看，廢水的處理和凈化需要一定的成本，如果直接排放，則會造成一定的經(jīng)濟損失。因此，在選礦過程中，廢水可經(jīng)一定處理后，在達不到排放標準的前提下進行回收利用。這樣以來，既能節(jié)約廢水處理的成本，又能節(jié)約水資源，最終達到提高礦選生產(chǎn)經(jīng)濟效益的目的。

首先是對選礦廢水的直接回用，未經(jīng)處理的選礦廢水含有較多藥劑成分，這些藥劑有害和有利成分并存，如果直接回用，勢必會對金屬選礦的指標產(chǎn)生不利影響。因此，要根據(jù)廢水的水質(zhì)特點，將其回用到原來的作業(yè)環(huán)境中。這樣有利降低選礦藥劑的使用成本，又不影響選礦生產(chǎn)的指標[5]。另外，尾礦濃縮廢水含有大量氟和黃藥，直接回用于選硫，既能提高硫的回收率，又能降低藥劑成本。其次是經(jīng)過適當處理后再回用。對廢水進行處理再回用的方法是選礦廢水處理的最有效辦法。選礦廠可以設置廢水處理設施，將選礦廢水與尾礦一起排放到尾礦庫，廢水中的大部分污染物可以在尾礦庫中得到澄清、沉淀和自凈?？紤]到選礦廢水中的pH值一般較高，人們在尾礦庫中可以加入一定量的酸，將其pH值調(diào)回至可用于選礦生產(chǎn)的條件。

4 結語

當前，我國對鉛鋅選礦廢水的處理還主要停留在環(huán)境污染控制方面，即通過物理、化學、生物等方式凈化和處理污水。采用部分污水直接回用或適度處理再回用的方式，可以提高選礦污水處理的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。在選礦生產(chǎn)過程中，選礦企業(yè)要積極履行清潔生產(chǎn)的社會責任，做到既能節(jié)約投入成本，又能減少環(huán)境污染。

1 谷艷玲，鄧云武，馮 寅.鉛鋅選礦廢水處理工藝研究概述[J].有色金屬設計，2015，42（1）：11-14.

2 嚴 群，羅仙平，賴蘭萍，等.會東鉛鋅礦選礦廢水凈化回用工藝的試驗研究[J].工業(yè)水處理，2008，（3）：57-60.

3 高 峰.甘肅某鉛鋅礦浮選廢水處理與回用新工藝[D].昆明：昆明理工大學，2009.

4 李榮庭.鉛鋅選礦廢水處理及回用研究[D].長沙：中南大學，2009.

5 彭新平，陳 偉，吳兆清.硫化鉛鋅礦選礦廢水處理與回用技術研究[J].湖南有色金屬，2010，26（2）：40-42.55.

Study on Treatment Scheme of Heavy Metal Wastewater by Lead and Zinc Chemical Disposal

Miao Haihua,He Jianjun
(Fujian Jindong Mining Co.,Ltd.,Sanming 365000,China)

Lead and zinc is an important non-ferrous metal resources,and lead and zinc ore dressing is an important process of lead and zinc production,during which will produce a large number of mineral processing wastewater.Governance of lead and zinc mineral processing wastewater,not only to eliminate its pollution of water resources,but also save water resources,so have a certain economic and environmental benefits.In this paper,the source and wastewater characteristics of lead and zinc beneficiation were analyzed,and then the related processes for the treatment and recovery of mineral processing wastewater were put forward from the perspective of cleaner production.

lead and zinc chemical beneficiation; heavy metal; wastewater treatment

X753

A

1008-9500(2017)11-0051-03

2017-09-06

繆海花（1986-），女，江蘇南通人，工程師，研究方向：選礦分析。