堿法處理某礦山含銅酸性廢水及其成本核算

賴才書，曹 燁，李德有，溫雄明，廖廣華

（1.紫金礦業(yè)集團(tuán)股分有限公司，福建上杭 364200；2.湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100）

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堿法處理某礦山含銅酸性廢水及其成本核算

賴才書1，曹 燁2，李德有1，溫雄明1，廖廣華1

（1.紫金礦業(yè)集團(tuán)股分有限公司，福建上杭 364200；2.湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100）

某礦山金礦選礦廠采用石灰或片堿（液堿）中和法處理赤水庫區(qū)含銅酸性廢水，由于中和渣在井子里庫區(qū)（含上游的兩道攔渣壩）和新屋下庫區(qū)大量沉積，使得庫容減小，新屋下庫區(qū)溢洪壩不能溢流，否則水質(zhì)將嚴(yán)重超標(biāo)。因此對原廢水處理工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用新增江山崠庫區(qū)作為中和渣堆場，赤水庫區(qū)上游廢水回抽經(jīng)加石灰預(yù)處理后進(jìn)入江山崠大壩后自流至赤水庫區(qū)下游，赤水庫區(qū)水質(zhì)得到了明顯的改善，并對改進(jìn)后的流程進(jìn)行了運(yùn)行成本核算。

堿法；廢水處理；成本核算

有色金屬礦山在開采或選礦過程中，含銅等硫化礦在空氣、水和細(xì)菌的共同作用下，易產(chǎn)生硫酸、金屬硫酸鹽，并溶出礦石中其它金屬離子，形成含銅等酸性廢水。含銅酸性廢水直排，會(huì)使附近水體pH值發(fā)生變化，消滅或抑制細(xì)菌及微生物的生長，從而破壞水體的自然緩沖作用，妨礙水體自凈，導(dǎo)致水體發(fā)臭、變綠等；由于銅元素為重金屬元素，水體中大量富集，對人、動(dòng)植物及地下水均有不利影響［1～3］。綜合回收廢水中的金可提高金屬利用率，增加經(jīng)濟(jì)效益。

1 廢水處理流程改進(jìn)及工藝指標(biāo)

1.1 現(xiàn)有廢水處理工藝流程

某礦山金礦選礦廠尾礦庫采用上游筑壩和均點(diǎn)放礦法，采用石灰或片堿（液堿）中和法處理上游赤水庫區(qū)含銅酸性廢水，處理原理如下所示［4，5］：

廢水經(jīng)余田坑簡單處理后，流經(jīng)井子里庫區(qū)，到達(dá)三秀田進(jìn)行深度處理，最終在新屋下庫區(qū)靜置、沉淀，達(dá)標(biāo)后回抽作為工業(yè)用水或外排。但產(chǎn)生的中和渣在井子里庫區(qū)（含上游的兩道攔渣壩）和新屋下庫區(qū)大量沉積，使得無庫容用于廢水靜置、沉淀；而新屋下庫區(qū)約70萬m3，但實(shí)際有效庫容不足50萬m3，使得新屋下庫區(qū)溢洪壩不能溢流。鑒于新屋下庫區(qū)庫容日益縮小的嚴(yán)峻形勢，金礦選礦廠組織員工清理了該庫區(qū)約25萬m3的淤泥至銅礦堆場。此次清淤作業(yè)耗資巨大，效果并不顯著。

1.2 改進(jìn)后廢水處理工藝流程

為了確保新屋下庫區(qū)的蓄水、沉降功能，金礦選礦廠提出了江山崠大壩廢水預(yù)處理方案，即在江山崠大壩右側(cè)建立兩個(gè)容積各為100 m3的石灰儲(chǔ)罐，用水管將赤水庫區(qū)上游的廢水回抽至新建石灰罐下方石灰槽內(nèi)進(jìn)行加藥預(yù)處理后，自流至江山崠庫區(qū)，從而將反應(yīng)沉淀物滯留在江山崠庫區(qū)，為下游新屋下庫區(qū)騰出庫容。而江山崠庫區(qū)目前的有效庫容為704萬m3，有充足的庫容盛裝淤泥，預(yù)處理后的廢水，經(jīng)除酸降銅后自流至赤水庫區(qū)下游。該方案的實(shí)施既減輕了下游廢水處理系統(tǒng)的壓力（特別是雨季防洪壓力大時(shí)），又將廢水處理沉淀物滯留在了江山崠庫區(qū)，節(jié)省了新屋下庫區(qū)清淤所需的巨額費(fèi)用。同時(shí)，將赤水庫區(qū)水質(zhì)pH值調(diào)整到7以上時(shí)，有利于前端回水，減少下游廢水處理藥劑的使用和提前回收廢水中的含CN－物質(zhì)，節(jié)約生產(chǎn)成本。改進(jìn)后的廢水處理工藝流程如圖1所示。

1.3 廢水處理指標(biāo)

經(jīng)過近3個(gè)月的運(yùn)行，赤水庫區(qū)廢水得到了有效處理，具體見表1。

圖1 某金礦礦山赤水庫區(qū)含銅酸性廢水處理流程圖

從表1可看出，廢水預(yù)處理設(shè)施平穩(wěn)運(yùn)行后，赤水庫區(qū)廢水水質(zhì)逐漸改善，其中pH值穩(wěn)步上升（長期大于7），銅離子、總銅濃度逐漸下降（控制在20 mg／L左右），達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

2 運(yùn)行成本核算

運(yùn)行成本以兩年為例進(jìn)行核算。

2.1 運(yùn)行成本分析

廢水處理新流程投資成本核算見表2，其中江山崠庫區(qū)不需重復(fù)建設(shè)，廢水處理成本和原工藝相同，無新成本投資。

表1 赤水庫區(qū)水質(zhì)參數(shù)

表2 投資估算表

2.2 節(jié)省清淤費(fèi)用

運(yùn)行按兩年計(jì)，江山崠大壩廢水預(yù)處理點(diǎn)共處理廢水約1 101 400 m3，累計(jì)添加石灰6 633 t。根據(jù)試驗(yàn)得知，處理1 L原赤水庫區(qū)廢水（pH值＜4、Cu2＋≈200 mg／L、CuT≈300 mg／L）將產(chǎn)生體積約150 mL的沉淀物；對預(yù)處理后的廢水（pH值＞7、Cu2＋≈20 mg／L、CuT≈20 mg／L）再進(jìn)行深度處理時(shí)，其產(chǎn)生的沉淀物體積約為10 mL。廢水處理產(chǎn)生的污泥毒性浸出結(jié)果見表3，為第Ⅰ類一般固廢，可直接輸送至尾礦庫堆存。

根據(jù)新屋下庫區(qū)淤泥清理方案（將淤泥用泵抽至江山崠庫區(qū)）可知，清理淤泥成本為2元／m3。因此可得出，實(shí)施廢水預(yù)處理后，每月將節(jié)省清淤費(fèi)用約75 615元，具體見表4。若按兩年計(jì)，預(yù)計(jì)凈收益將達(dá)1 048 752元。

表3 廢水處理污泥毒性浸出結(jié)果mg／L

表4 廢水預(yù)處理節(jié)省清淤費(fèi)用效益表

2.3 減少電力消耗

自從赤水庫區(qū)水質(zhì)惡化后，金礦三選廠暫停了赤水船泵回抽工業(yè)水。該項(xiàng)目實(shí)施后，水質(zhì)得到極大改善，能滿足洗礦用水要求。與從新屋下庫區(qū)回抽工業(yè)水相比，赤水回抽工業(yè)水揚(yáng)程降低約158 m，節(jié)省電力消耗具體見表5。

表5 赤水庫區(qū)回抽工業(yè)水效益表

2.4 減少漂白粉、NaCN消耗

新屋下庫區(qū)作為金礦選礦廠廢水處理的終端庫區(qū)，其水質(zhì)必須達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，其中CN－濃度必須小于0.5 mg／L，實(shí)際運(yùn)行中，新屋下庫區(qū)水質(zhì)CN－濃度≤0.025 mg／L。赤水庫區(qū)水質(zhì)改善后，直接回抽的廢水中CN－并未消除，這既減少了下游廢水處理系統(tǒng)中漂白粉的消耗，又減少了炭浸、選礦系統(tǒng)中NaCN消耗，具體見表6。

2.5 回收廢水中的金金屬

炭浸尾漿排放至江山崠庫區(qū)靜置、沉淀后，上清液流再至赤水庫區(qū)。經(jīng)檢測，赤水庫區(qū)廢水金含量約0.064 mg／L，該廢水回抽至系統(tǒng)循環(huán)使用后，能有效回收廢水中的金金屬。具體效益見表7。

表6 減少漂白粉、NaCN消耗效益一覽表

表7 回收金價(jià)值效益表

2.6 間接效益

江山崠大壩廢水預(yù)處理項(xiàng)目實(shí)施后，極大地緩解了下游廢水處理系統(tǒng)的處理壓力，特別是在汛期，這種優(yōu)勢更加明顯。往年，降雨量稍微大點(diǎn)，為降低赤水庫區(qū)水位，必須加大廢水處理量時(shí)，就容易導(dǎo)致廢水處理不到位的現(xiàn)象，造成新屋下庫區(qū)水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，影響庫區(qū)廢水外排，無形中制造了巨大的安全、環(huán)保隱患。如今，實(shí)施該項(xiàng)目后，一改往日的被動(dòng)局面，減輕了廢水處理壓力，有利于金礦三選廠的防洪度汛。

3 結(jié) 論

1.采用堿法處理礦山酸性廢能達(dá)到工藝指標(biāo)要求，運(yùn)行平穩(wěn)且能持續(xù)處理廢水并能達(dá)標(biāo)排放。

2.原廢水處理工藝流程經(jīng)過改進(jìn)后，采用江山崠庫區(qū)作為中和渣堆場，為下游新屋下庫區(qū)騰出庫容，預(yù)處理后赤水庫區(qū)水質(zhì)逐漸改善，其中pH值穩(wěn)步上升（長期大于7），銅離子、總銅濃度逐漸下降（控制在20 mg／L左右），達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

3.廢水工藝流程改進(jìn)后，經(jīng)運(yùn)行2年成本核算節(jié)省清淤費(fèi)用1 048 752元、用電費(fèi)用345 600元、藥劑費(fèi)用374 040元，回收有價(jià)金2 628 288元，扣除投資成本766 000元，共計(jì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益3 630 680元。

［1］ 白潤才，李彬，李三川，等.礦山酸性廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］.長江科學(xué)院院報(bào)，2015，32（2）：14－19.

［2］ 楊曉松，邵立南.有色金屬礦山酸性廢水處理技術(shù)發(fā)展趨勢［J］.有色金屬，2011，63（1）：114－117.

［3］ 張鑫，張煥煥.金屬礦山酸性廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展［J］.中國礦業(yè)，2012，21（4）：45－48.

［4］ 徐勁，孫水裕，蔡河山，等.Fenton試劑處理選礦廢水的實(shí)驗(yàn)研究［J］.環(huán)?？茖W(xué)與技術(shù)，2005，28（6）：9－11.

［5］ 萬俊峰，李光明.Fenton試劑在污水處理上的發(fā)展與展望［J］.江蘇環(huán)境科技，2005，18（3）：36－39.

Treatment of Copper－containing Acid W astewater in a M ine by Alkali M ethod and Its Cost Accounting

LAICai-shu1，CAO Ye2，LIDe-you1，WEN Xiong-ming1，LIAO Guang-hua1
（1.Zijin Mining Group Co.，Ltd.，Shanghang 364200，China；2.Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China）

A neutralization method with lime or flake caustic soda（liquid caustic soda）is used to treat coppercontaining acid wastewater within Chishui reservoir area in a gold mine concentrator.Due to a large amount of neutralizing residues deposite at Jingzili reservoir area（including two residue dams at upstream）and Xinwuxia reservoir area，thus reducing a capacity of the reservoir，with a flood dam at Xinwuxia reservoir area being unable to overflow，otherwise water quality will deteriorate seriously.Therefor，modification ismade to the existing wastewater treatment process by using new-added Jiangshandong reservoir area as neutralization residue pond.Wastewater at the upstream of Chishui reservoir area will be pumped back to be preprocessed by adding lime，then enters Jiangshandong reservoir area before flowing into downstream of the Chishui reservoir area.As a result，water quality of Chishui reservoir area is improved significantly，and accounting of operation cost for themodified process flow is performed.

alkalimethod；wastewater treatment；cost accounting

X758

A

1003－5540（2017）02－0052－04

2017－01－19

賴才書（1982－），男，工程師，主要從事礦山環(huán)境保護(hù)管理工作。