金矿选矿废水处理技术分析与评价

李 平

（山西大同市煤矿设计研究所 山西大同 037044）

有色金属的采集和冶炼生产过程需要消耗很多的水，黄金选矿废水排放总量大，选矿废水成分复杂，含有大量重金属，如Pb，Cd，Hg，Cu和非金属离子。现阶段很多选矿公司污水处理技术落后，清洁生产技术不成熟造成严重环境污染。针对当前环境状态，矿产开采，选矿，冶炼企业提出了更严格的排放目标污水，总铜排水要求必须得到满足[1]。

1 废水排放状况及现有处理措施分析

1.1 废水排放状况

金矿富集过程往往消耗大量的水资源，会排出大量的生产废水。这些污水主要来自破碎除尘，浮游选矿，浓缩干燥等操作。金矿选矿除尘用水主要用于矿石粉碎和研磨部分，在除尘的过程中，水份与空气中的灰尘附着在金矿的表面上，跟着他们到矿石磨碎工序，浮游选矿利用金矿的物理化学性质浮选精矿脱水后得到黄金精矿，精矿脱水工序会产生污水，如果将此段排水回流到碾磨工序不仅会节约水资源还能减少污水排放，同时也能防止贵重金属的损失。厂回用磨段的矿工，后在节水的同时，还可以防止的黄金，白银和其他贵重金属的损失。矿石经过一系列工序后变成尾矿，污水随之流出，污水主要指标见表1.

表1 现有选矿废水水质 浓度单位：mg/L

1.2 选矿厂现有选矿废水处理措施

现有的选矿废水处理过程是利用选自然沉降使废水初步处理，污水倾倒在沉淀池中，充分利用池体自然条件，从而使水中悬浮物自然沉淀。当废物料与污水混合废液在沉淀池沉淀过程，沉淀池可以用来作为氧化池，通过物理，化学，生物等作用将污水中的有机物除去，污染物被降解。自然沉淀法处理选矿废水操作简便，易行，广泛应用于国内外尾矿废水的处理中。水质的残留监控指标表2所示，排放标准执行“污水综合排放标准”（GB8978-1996）标准。

表2 尾矿库排水水质监测结果 单位：mg/L

1.3 现有选矿废水处理工艺缺点

选矿工艺过程中一般耗水多、废水量大、所含重金属种类多，例如Pb，Cd，As，Hg和Cu等，若不处理直接排放，其对环境的污染和影响是非常严重的。目前使用尾矿库的话出水水质可以达到国家和行业的标准。但是在总体地区区域的环境容量方面考虑的话，可能存在矿区密度大、环境承载力弱等问题。如何更严格地解决区域内企业排污问题呢，建议冶金行业的尾矿库排放污水执行地区制定的新标准。但假使所在地区制定了更严格的排放标准时，尾矿库处理此类污水就达不到标准的要求[2]。

2 选矿废水处理工程

2.1 工艺比较

实际工程中选用处理方法时，要依据待处理废水的水质和排放要求，必要时将几种方法组合使用。常见的去除污水中重金属的方法包括：物理吸附、化学沉淀、电化学以及膜法[3]。而化学沉淀又分为中和、钡盐、硫化物沉淀以及铁氧共沉淀4种。我们国家通常选用的是氧化还原、沉淀法和过滤三种结合在一起的方法处理选矿废水。最近几年电化学技术迅速崛起，对电化学处理法处理选矿废水的研究也逐渐趋于完善。

2.1.1 氧化沉淀法

氧化沉淀法可以有效地处理选矿废水中重金属砷，在污水排放综合标准中总砷的一级标准为0.5mg/L，现有污水中砷的浓度为1.2mg/L。据监测数据显示，废水处理现有措施处理后，砷仍然有残留，特别是在尾矿处理废水中残留浓度最高。在废水处理中，投入大量的石灰石浆液，污水中三价砷和五价砷与钙离子结合成砷酸钙和亚砷酸钙，这两种物质均以沉淀的形式存在。在实践中，有必要预先将三价砷氧化为五价砷，因为五价砷形成的沉淀性质稳定，毒性较亚砷酸盐小，而且亚砷酸盐三价砷的沉淀物性质不稳，易分解。

2.1.2 电化学法

上文中提到几种处理选矿废水中重金属的方法。相比之下，电化学法有着选择性好、去除效果好、占地少、无二次污染的优点。此外处理后的重金属还可以加以回收利用，实现了资源的循环利用。例如XX有色金属集团下属的某冶炼厂采用该方法，污水处理系统正式投产后，运行良好。操作过程中对出水的检测结果表明，镉、锌、铅的处理率高达99%，而砷的处理率也在95%以上。

图1 选矿工艺流程图

2.1.3 过滤法

目前有一种连续处理的过滤器叫连续自动过滤器。它在过滤的过程中可以同时进行反洗过程，期间不需要停止过滤，达到连续工作不停产的要求。这种处理器是采用了逆流的原理：从进水管进来的废水通过分布在系统底端的布水器，自下向上经过滤床，滤液在过滤后收集在过滤器顶部通过溢流孔排出。这个过滤过程中，已经污染的滤料在洗沙器中得以清洗，产生的杂质经清洗水出口排出，洗后的滤料返回砂床。该系统实现了连续过滤，它属于三级处理，常用在处理饮用水、地表水、工业水和污水处理厂中的二级处理后的深度处理。

2.2 拟建废水处理设施进水水质分析

金矿开采和选矿的废水经处理后一般汇入地表水，这就要根据进水水质情况选择处理工艺，尾矿库有渗滤液废水，渗滤液废水中重金属超标，主要重金属为铜、砷、汞和锌。废水未经处理排放将污染河流两岸居民生产、生活用水安全。对处理设施进水水质进行分析选择合理的工艺，处理后澄清水要达到国家《铜镍钴工业污染物排放标准》和《地表水环境质量标准》中的相关规定，对符合生产要求的处理水部分回用，将处理后污水多余部分外排。

3 处理效益分析

金矿生产企业通过技术创新和工艺改造处理选矿废水，充分利用了被浪费的水资源，既改善环境，又保障人体健康实现可持续发展，为社会的发展和子孙后代利益需要保护环境和发展中水回用项目。实施标准水处理项目后，水净化效果比现有水处理工艺好，该项目的主要优点体现在环境效益，社会和经济三个方面。

3.1 经济效益

金矿生产企业通过技术创新和工艺改造处理选矿废水，污染物实施减排项目，由公司支付的排污费将减少。同时，企业生产可以利用处理过的废水，它可以产生直接的经济效益，节约水资源，项目每年带给公司直接资金收益。企业废水处理设施建设是企业生产过程中环境治理的基础设施，是可持续发展的必然要求。环境治理工程一般投资较大，多数情况下很难有直接经济效益。经济效益主要体现在废水处理设施能够弥补污水对社会造成经济损失的程度。

3.2 环境效益

金矿生产企业通过技术创新和工艺改造处理选矿废水，金矿选矿废水深度处理工程建成后，选矿废水可以实现回收利用，减少了废水的排放，每年节约大量新鲜水。金矿选矿废水深度治理工程减少了重金属对环境的污染，使流域水体质量得到改善，节能减排污染物控制得到保障，加快了生态文明建设。

3.3 社会效益

金矿生产企业通过技术创新和工艺改造处理选矿废水，该企业的选矿废水处理改造工程项目投产运行后，使企业生产对企业周围的地表水体不会产生影响，可以减少重金属污染对人体健康的危害，对改善厂区周边居民人体健康水平起到很大作用。企业节能治污设施的运行，同时可节省水资源，减少企业对新鲜水的消耗，有利保护当地水环境的安全。改善了人居环境，促进当地的经济的可持续发展。

4 拟建处理工程问题分析及建议

4.1 控制硫化物加入量

利用硫化物与水体重金属发生化学反应，可有效地将重金属沉淀分离出来，但是硫化物沉淀剂容易在水中残留，水中残留的硫化物遇酸后生成H2S气体，易发生空气污染。为了防止二次污染，需要对污染水体添加重金属，改进硫化物沉淀法。添加的重金属硫化物比污水中的重金属硫化物更易溶解，因此这样的废水中原有重金属离子就会比添加进去的重金属离子优先分离出来。同时还能防止有害气体硫化氢生成以及硫化物离子残留的问题。

4.2 防止膜污染

矿选工程中产生的废水硬度高，其中碳酸钙、硫酸钙、碳酸镁容易沉积在膜上，产生结垢，导致颗粒物堵塞。实际操作运行时，当依照实际情况，将水中投入混凝剂，使得其中的SS及胶体更好地絮凝沉降。并且投加一定数量的阻垢剂，减少结垢，进而降低膜污染。减少膜污染还需要注意改善膜性质；控制操作温度、压力；定期对膜进行清洗；经常检测更替破损的滤元。通过提高陶瓷膜的亲水性减少膜的吸附力，增加了膜通量，加强膜的抗结垢能力；操作温度可以控制在25～30℃；压力在允许范围内尽量加大[4]。

5 结语

目前处理重金属废水的工艺是将污水泵入尾矿库后，重金属自然沉淀达到处理废水的要求。此方法通过检测数据得出出水水质能够满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准的要求。但尾矿库处理重金属废水不可以根据实际进水状况调整处理，所以此方法还不够灵活，出水水质不稳定。参照新的标准，出水中 Pb、Cd、As分别超标 187、239、0.48倍。

[1]马杰,王建国.河东金矿选矿废水循环利用实践.黄金.2002.08.

[2]刘珊妮.黄金选矿厂及冶炼厂含砷重金属废水提标处理技术分析与评价.西安建筑科技大学.2012.05.

[3]SrivastavaNK,MajumderCB.Novel biofiltration methods for the treatment of heavy metals from industrial wastewater [J]. Journal of Hazardous Materials, 2008, 151(1): 1-8.

[4]邓新平,任伯帜,韦兴浩.金矿选矿废水中高浓度硫酸根离子去除试验研究.矿产保护与利用.2010.12.