福建某礦山含銅酸性廢水的硫化法處理技術(shù)優(yōu)化與實踐

楊鴻翔

（紫金礦業(yè)集團股份有限公司）

福建某銅礦為低品位次生硫化銅礦，其鐵和硫品位高，在采選冶過程中產(chǎn)生了大量的含銅酸性廢水［1-3］。該類水具有酸性強、銅濃度高、水量波動大、來源點分散等特點。礦山在實際生產(chǎn)過程中不斷總結(jié)、分析提高廢水治理和環(huán)保管理的經(jīng)驗，現(xiàn)已形成較為成熟的技術(shù)體系和管理體系。礦山以“清污分流、污污分治”為原則，通過持續(xù)不斷建設(shè)清污分流系統(tǒng)及生態(tài)恢復(fù)治理，礦區(qū)約54%的面積區(qū)域成為清水區(qū)域，降雨清水可直接外排，從源頭控制污染源產(chǎn)生，大大減輕了汛期環(huán)保水處理壓力，并提升礦山環(huán)境風險防控能力。礦山結(jié)合生產(chǎn)實際，規(guī)劃建設(shè)高中低不同濃度廢水的收集、引流及處理設(shè)施，低濃度廢水直接回用于生產(chǎn)或進行環(huán)保處理；對中等濃度廢水通過硫化法回收銅金屬后再進行環(huán)保處理［4-17］；對高濃度廢水通過萃取法回收銅金屬后再進行環(huán)保處理。通過“污污分治”，提高了廢水資源綜合利用率，并實現(xiàn)了重金屬的減排。

中等濃度的含銅酸性廢水的處理，傳統(tǒng)上常采用先沉鐵后沉銅工藝，一方面，該工藝銅回收率較低，存在銅資源流失問題，且處理系統(tǒng)末端出水水質(zhì)不穩(wěn)定，無法穩(wěn)定達標外排；另一方面，傳統(tǒng)工藝在配制硫化鈉溶液回收銅時，固體硫化鈉的溶解過程極易產(chǎn)生硫化氫氣體，不僅對員工身體健康產(chǎn)生不良影響，還會腐蝕處理系統(tǒng)設(shè)備和設(shè)施。因此，傳統(tǒng)工藝技術(shù)必須優(yōu)化。

1 現(xiàn)場硫化法工藝處理的廢水

現(xiàn)場硫化法工藝處理的廢水主要來自運輸平硐硐坑水、露天采礦場和排土場降雨淋溶水，經(jīng)收集、引流系統(tǒng)導(dǎo)流至環(huán)保處理系統(tǒng)。所處理廢水銅離子濃度在200～500 mg/L，鐵離子濃度在800～1 500 mg/L。

2 傳統(tǒng)工藝及生產(chǎn)指標

傳統(tǒng)的硫化法工藝通過添加液堿使廢水中的鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，再在上清液中添加硫化劑生成硫化銅沉淀并回收，最后在沉銅上清液中添加石灰，中和溶液經(jīng)絮凝沉降后回用或達標外排。傳統(tǒng)硫化法工藝流程見圖1，主要生產(chǎn)指標見表1。

從表1可以看出，傳統(tǒng)的先沉鐵后沉銅工藝銅回收率較低，平均銅回收率僅82.66%；中和后溢流水個別時段Cu2+濃度接近排放限值0.5 mg/L，一旦控制效果不理想，則極易導(dǎo)致水無法穩(wěn)定達標外排，不利于礦山環(huán)保、防汛等工作。

?

3 工藝技術(shù)優(yōu)化

3.1 工藝流程的優(yōu)化

優(yōu)化后的硫化法工藝通過添加硫化劑先生成硫化銅并回收，再通過添加石灰中和酸并沉鐵，中和后的廢水通過混凝沉淀，上清液回用生產(chǎn)或達標外排。優(yōu)化后的硫化法工藝流程見圖2。

3.2 藥劑的優(yōu)化

傳統(tǒng)的硫化沉銅藥劑固體硫化鈉需要人工配制成濃度為10%的溶液，工人的勞動強度大、效率低，且作業(yè)環(huán)境惡劣，容易產(chǎn)生職業(yè)病危害。

優(yōu)化后的硫化沉銅藥劑直接使用罐儲存的硫氫化鈉溶液。由于液體硫氫化鈉含量較高，直接加入反應(yīng)桶不易控制加藥量，現(xiàn)場稀釋好的硫氫化鈉溶液通過ORP系統(tǒng)控制加入緩沖桶中，實現(xiàn)藥劑的精準、持續(xù)添加。

4 工藝技術(shù)參數(shù)的確定

4.1 ORP值的確定

硫氫化鈉液體用生產(chǎn)新水進行稀釋，體積比為1∶1。調(diào)節(jié)加藥流量，記錄ORP值，并計算銅回收率。ORP值調(diào)整試驗結(jié)果見表2。

?

從表2可以看出，ORP在200～220 mV時的銅平均回收率為95.92%，沉鐵濃密機外排水Cu2+濃度為0.023 mg/L，對應(yīng)的pH=8.5，達到外排條件。故硫氫化鈉沉銅工藝參數(shù)ORP值宜為210 mV左右。

4.2 硫氫化鈉溶液配制濃度的確定

配制不同濃度的硫氫化鈉溶液并進行工業(yè)試驗，3月24日—4月2日7個連續(xù)時段配藥濃度試驗結(jié)果見表3。

?

從表3可以看出，配藥濃度下降至20%，硫氫化鈉單耗下降，反應(yīng)更完全，故工業(yè)生產(chǎn)按照20%的濃度進行。

5 經(jīng)濟效益分析

工藝技術(shù)優(yōu)化前后藥劑成本分析結(jié)果見表4。

?

從表4可以看出，工藝技術(shù)優(yōu)化后的藥劑成本下降了1.37元/m3，年可節(jié)省藥劑費用約400萬元。

此外，工藝技術(shù)優(yōu)化后年減少人工費用達68.8萬元。

6 結(jié)語

（1）通過對傳統(tǒng)硫化法工藝的優(yōu)化，將先沉鐵后沉銅工藝改為先沉銅后沉鐵工藝，不僅提高了廢水中銅的回收率，且處理系統(tǒng)末端出水水質(zhì)更加穩(wěn)定達標。

（2）用硫氫化鈉溶液替換固體硫化鈉配制溶液，藥劑成本下降1.37元/m3，年可節(jié)省藥劑費用約400萬元；同時可減少人工費68.8萬元/a；此外，還可以大幅度改善崗位人員工作環(huán)境和勞動強度，員工的身體健康更有保障。