選礦廢水處理

選礦廢水包括選礦工藝排水、尾礦池溢流水和礦場排水。選礦工藝排水一般是與尾礦漿一起輸送到尾礦池，統稱為尾礦水；因此選礦廢水處理也稱為尾礦水處理。

基本介紹

• 中文名：選礦廢水處理
• 外文名：Mineral processing wastewater treatment
• 包括：礦工藝排水等
• 統稱：尾礦水
• 簡介：我國選礦廠廢水的特點之一
• 學科：環境科學

簡介

廢水排放量大，是我國選礦廠廢水的特點之一。選礦廢水具有水量大，懸浮物含量高，含有害物質種類較多而濃度較低等特點。每噸礦石的選礦用水量為5～10噸。1973年中國選礦廢水排放量達10億立方米。我國選礦廠廢水的特點之二，是廢水成分較複雜，有毒有害成分較多，但濃度較低。

選礦廢水中的主要有害物質是重金屬離子和選礦藥劑。重金屬離子有銅、鋅、鉛、鎳、鐵、鋇、鎘等，以及砷和稀有元素等。在選礦過程中加入的浮選藥劑有如下幾類：

①捕集劑：黃藥（ROCSSMe）、黑藥【(RO)₂PSSMe】、白藥【CS(NHC₆H₅)₂】。

②抑制劑：氰鹽（KCN,NaCN）、水玻璃(Na₂SiO₃)。

③起泡劑:松根油、甲酚(C₆H₄CH₃OH)。

④活性劑：硫酸銅、重金屬鹽類。

⑤硫化劑：硫化鈉。

⑥礦漿調節劑：硫酸、石灰等。

選礦廢水不經處理排放或流失會嚴重污染水源和土壤,危害水產和植物,淤塞河流、湖泊。第二次世界大戰期間，日本三井金屬礦業公司神岡鉛鋅礦選礦廢水和冶煉廠鎘車間廢水排入神通川，水體和農作物受到污染，當地居民由於長期食用受鎘污染的水和稻米，1951～1968年有200多人患鎘中毒症，稱痛痛病。中國的有色金屬礦山大多分布在長江以南，選礦廢水的排放對河流、湖泊水源和農業、漁業生產造成很大威脅。有的河流、湖泊被尾礦淤積，浮選劑臭氣四溢，使魚類受污染而不能食用，漁業減產。

污染物及危害

選礦廢水中主要有害物質是重金屬離子、礦石浮選時用的各種有機和無機浮選藥劑，包括劇毒的氰化物、氰鉻合物等。廢水中還含有各種不溶解的粗粒及細粒分散雜質。選礦廢水中往往還含有鈉、鎂、鈣等的硫酸鹽、氯化物或氫氧化物。選礦廢水中的酸主要是含硫礦物經空氣氧化與水混合而形成的。

選礦廢水中的污染物主要有懸浮物、酸鹼、重金屬和砷、氟、選礦藥劑、化學耗氧物質以及其他的一些污染物如油類、酚、銨、膦等等。重金屬如銅、鉛、鋅、鉻、汞及砷等離子及其化合物的危害，已是眾所周知。

其他污染物的主要危害如下：

(1)懸浮物：水中的懸浮物可以發生諸如阻塞魚鰓、影響藻類的光合作用來干擾水生物生活條件，如果懸浮物濃度過高，還可能使河道淤積，用其灌溉又會使土壤板結。如果作為生活用水，懸浮物是感觀上使人產生不舒服的感覺一種物質，而且又是細菌、病毒的載體，對人體存在潛在的危害。甚至當懸浮物中存在重金屬化合物時，在一定條件下(水體的pH下降、離子強度、有機螯合劑濃度變化等)會將其釋放到水中。

(2)黃藥：即黃原酸鹽，為淡黃色粉狀物，有刺激性臭味，易分解，嗅味閥為0.005mg/L。被黃藥污染的水體中的魚蝦等有難聞的黃藥味。黃藥易溶於水，在水中不穩定，尤其是在酸性條件下易分解，其分解物CS可以是硫污染物。因此，我國地面水中丁基黃原酸鹽的最高容許濃度為0.005mg/L，而前蘇聯水體中極限丁基黃原酸鈉的濃度為0.001mg/L。

(3)黑藥：以二羥基二硫化磷酸鹽為主要成分，所含雜質包括甲酸、磷酸、硫甲酚和硫化氫等。呈現黑褐色油狀液體，微溶於水，有硫化氫臭味。它也是選礦廢水中酚，磷等污染的來源。

(4)松醇油：即為2#浮選油，主要成分為萜烯醇。黃棕色油狀透明液體，不溶於水，屬無毒選礦藥劑，但具有松香味，因此能引起水體感觀性能的變化。由於松醇油是一種起泡劑，易使水面產生令人不快的泡沫。

(5)氰化物：劇毒物質，其進入人體後，在胃酸的作用下被水解成氫氰酸而被腸胃吸收，然後進入血液。血液中的氫氰酸能與細胞色素氧化酶的鐵離子結合，生成氧化高鐵細胞色素酸化酶，從而失去傳遞氧的能力，使組織缺氧導致中毒。但氰化物可以通過水體中有自淨作用而去除，因此，如果利用這一特性延長選礦廢水在尾礦庫中的停留時間，可以使之達到排放標準。

(6)硫化物：一般情況下，S、HS一在水中會影響水體的衛生狀況，在酸性條件下生成硫化氫。當水中硫化氫含量超過0.5mg/L，對魚類有毒害作用，並可覺察其散發出的臭氣；大氣中硫化氫嗅覺閥為10mg/m。此外，低濃度CS，在水中易揮發，通過呼吸和皮膚進入人體，長期接觸會引起中毒，導致神經性疾病夏科氏(CharCOte)二硫化碳癔病。

(7)化學耗氧物：化學需氧量是水中的耗氧有機物的量化替代性指標，在選礦廢水中的耗氧物，主要是殘存於水中的選礦藥劑。

處理方法

針對上述廢水中的污染，可以採用的處理單元分別如下：

懸浮物：主要採用預沉澱、混凝/沉澱法。

酸鹼性廢水：廢水相互中和法、尾礦鹼度中和酸性。

重金屬離子：調節原水pH值共沉澱或浮選技術、硫化物沉澱、石灰-絮凝沉澱、吸附技術(包括生物吸附)、螯合樹脂法、離子交換法、人工濕地技術。

黃藥、黑藥：鐵鹽混凝/沉澱法、漂白粉氧化、Fenton氧化降解法、人工濕地技術。

氰化物：自然淨化法、次氯酸鹽/液氯氧化、過氧化氫氧化法、鐵絡合物結合法、難溶鹽沉澱法、酸化-揮發再中和法、硫酸鋅-硫酸法、二氧化硫空氣氧化法、電解氧化化法、臭氧氧化法、離子交換法、生物降解法、人工濕地。

硫化物：與含重金屬廢水互相沉澱、吹脫法、空氣氧化法、化學沉澱法、化學氧化法、生化氧化法。

化學耗氧物：混凝/沉澱、生物降解、高級氧化、吸附法。

混凝斜管沉澱法處理選礦廢水

來自車間的廢水，首先通過沉砂池進行固液分離，沉砂池沉砂通過卸砂門排入尾礦砂場。沉砂池溢流出的上清液，通過投藥混合後進入反應器充分混凝反應，然後流入斜管沉澱器，使細粒懸浮物、有害物進一步去除，斜管沉澱器的沉泥，通過閥門排至尾礦砂場。通過此工藝後，廢水即達國家允許排放標準。根據環保的要求，斜管沉澱器出水進入清水池，用清水泵打回車間回用，節約用水，並使廢水閉路循環，實現零排放。

混凝沉澱-活性炭吸附-回用工藝

此法是國內選廠採用較多的選礦廢水回用方法，通過對不同礦山的選礦廢水試驗研究發現，對同一選礦廢水投入不同藥劑或同一藥劑不同的量，其結果也不一樣。但其共同點如下：

①凝劑效果比較試驗：分別採用聚合硫酸鐵(PFS)、混合氯化鋁(PAC)、明礬作混凝沉澱劑，結果表明，採用明礬作為混凝劑較為經濟合理，其最佳用量一般可控制在30mg/L左右。

②聚丙烯醯胺PAM對混凝效果的影響：PAM的加入，進一步提高了廢水的混凝處理效果，但由於其是有機高分子，導致水中COD值上升.在實踐中，將混凝處理效果的變化和COD值的增加結合考慮，一般採用PAM的投入量0.2mg/L即可。

③沉降時間對廢水的影響：確立混凝後的靜置時間為30min。

④吸附試驗：粉末活性炭的用量比顆粒活性炭的用量少，基本在其一半的情況下，即可達到相同的效果。同時，由於粉末活性炭易進入精礦，不會在水循環中積累，故選用其做為吸附劑。其最佳用量一般為50～100mg/L。

⑤浮選試驗：廢水經混凝沉澱、活性炭吸附後，可全部回用，且對選礦指標無任何影響。經過明礬(30mg/L)、PAM(0.2mg/L)}昆凝沉澱，然後用粉末活性炭(50～100rag/L)工藝淨化後，出水水質不但達到國家礦山廢水排放標準，而且回用結果表明，經該工藝處理後的廢水，不僅可以全部回用，不影響選礦指標，在選礦過程中還減少了浮選藥劑用量，給企業帶來了相當的經濟效益。同時，由於廢水的回用，使每天的新鮮水用量減少，這對於水資源短缺的我國來說，更具有減少污染、淨化環境的社會意義。該法流程簡單，效果好，具有廣泛的工業套用前景。

選礦廢水資源化利用綜合方法

專業人士經過大量的水處理試驗和選礦對比試驗綜合研究，總結出一條解決礦山選礦廢水的較好方案。
由於各種廢水水質不同，在回用處理過程中，調節池起著調節水質、水量的作用。混凝沉澱池可加強混凝劑與廢水的混合，使微細粒子成長，使之變成可通過沉澱除去的懸浮物。反應池用於廢水進一步深化處理，利用消泡劑把廢水中多餘的起泡劑反應掉，削弱對浮選指標的影響。

相關介紹

選礦廢水處理中常用的平流式沉澱池、斜板沉澱池和斜管沉澱池。尾礦池是大容積的沉澱－貯存池，可以利用地形設定在峪谷、坡地、河灘或平地上，以堤壩圍築而成。池內設定排水井和排水管，或沿邊緣開設排水溝，尾礦水在池內澄清淨化後溢流排出。尾礦水中的懸浮物沉澱在池底部貯存。廢水在池內至少停留一晝夜。此法可有效地去除廢水中的懸浮物，重金屬和浮選藥劑含量也有所降低。停留時間愈長，處理效果愈好。尾礦池溢流水可循環使用。重選、磁選和單一金屬礦的簡單浮選，對水質要求不高,水循環利用率可達80%，或完全不排水。當尾礦顆粒極細以及部分呈膠體狀態，可向尾礦水中投加混凝劑以加速澄清過程和提高處理效果。如在尾礦水中投加石灰，可去除60～70%的黃藥和黑藥。

尾礦池上清液如達不到排放標準時，應作進一步處理。常採用的處理方法有：

①去除重金屬可採用石灰中和法和焙燒白雲石吸附法。去除1毫克銅需石灰0.81毫克，1毫克鎳需石灰0.88毫克，pH要求控制在8.5以上。用粒度小於0.1毫米的焙燒白雲石吸附可去除銅、鉛離子。去除1毫克銅需白雲石25毫克，1毫克鉛需白雲石2.5毫克。

②去除浮選劑用礦石吸附法，採用鉛鋅礦石可吸附有機浮選劑，去除1毫克有機浮選劑需鉛鋅礦石200毫克。用活性炭吸附法處理更為有效，但價格昂貴。

③含氰廢水主要採用化學氧化法，如漂白粉氧化法；也可用硫酸亞鐵石灰法和鉛鋅礦石法除氰，每克氰加200克礦石，可去除簡單氰化物約90%，或複合氰化物約70%。高濃度含氰廢水可以回收氰化鈉。