選礦廢水處理技術的研究進展

韓兆龍

中鐵資源伊春鹿鳴礦業(yè)有限公司 黑龍江伊春 152500

重金屬元素和礦石是廢水中的主要有毒有害物質，難以在自然環(huán)境中分解，并且可能對環(huán)境產(chǎn)生長期毒性。這些有毒有害物質通過食物鏈進入人體后，將引起遺傳和染色體改變，從而導致殘疾和畸形。直接排放廢水會對環(huán)境產(chǎn)生重大影響，并極大地損害環(huán)境居民的生命。從節(jié)約水資源，保護環(huán)境和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，排水數(shù)據(jù)的處理和再利用具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 選礦廢水的來源

選礦廢水是生產(chǎn)過程中所有外排水的總稱，主要包含選礦過程中的尾液、濃縮精礦的溢流水、精礦脫水的濾液、機械設備冷卻水、除塵系統(tǒng)外排水、廠房地面(設備)沖洗水及浮選藥劑廢水組成[1]。其中，濃縮精礦溢流水的含量小于5%;而選礦過程中產(chǎn)生的廢水約占95%。由于我國礦石資源品質低，選礦工藝復雜，造成我國選礦廢水具有排放量大、重金屬離子種類多、固體懸浮物含量高和浮選殘留藥劑濃度高的特征;因此，這對礦山廢水的治理提出更高的要求。

2 選礦廢水中污染物的危害性分析

在磁選、重選和浮選等選礦過程中都會產(chǎn)生選礦廢水。處理不同礦石產(chǎn)生的選礦廢水中含有的污染物也不盡相同，在礦石磁選過程中廢水中的污染物主要為懸浮物;在浮選過程中廢水中的污染物為選礦藥劑及重金屬離子等。未經(jīng)處理的選礦廢水不僅污染礦區(qū)周邊的環(huán)境，同時在回水利用時也會影響精礦質量。

2.1 對環(huán)境的危害

選礦廢水對礦區(qū)周邊環(huán)境影響較大。選礦廢水有時呈強酸性或者強堿性，在進入到河流中后改變河流的水質，嚴重者導致河流中的生物死亡。選礦廢水中含有的重金屬元素被動植物吸收后不僅危害動植物的健康，同時重金屬元素隨著食物鏈進入到人體中，對人體健康產(chǎn)生潛在的危害。浮選廢水殘留有浮選藥劑，以黃藥為例，黃藥在酸性條件下可以自然分解為CS2，對環(huán)境有較大危害。在研究磷礦選礦廢水對環(huán)境的危害時發(fā)現(xiàn)，如果磷礦選礦廢水直接排放可能會導致水體的pH 值升高，抑制水中微生物的生長和發(fā)育;磷礦選礦廢水含有的磷元素也會導致水體富營養(yǎng)化。為了減輕和消除選礦廢水對周圍環(huán)境的影響，處理選礦廢水刻不容緩[2]。

2.2 金屬離子的影響

選礦廢水中含有的金屬離子主要來源于選礦藥劑中的金屬離子，以及在礦石磨礦過程中發(fā)生氧化或溶解而產(chǎn)生的金屬離子。這些金屬離子可以通過水解反應改變礦漿的pH 值，進而影響浮選效果。有的金屬離子可與浮選藥劑反應而消耗藥劑，有的金屬離子與浮選藥劑結合后形成沉淀，覆蓋在礦粒表面上，阻礙捕收劑與礦物之間的相互作用。郗悅等人在研究溶液中的Ca2+對菱鎂礦浮選行為的影響時發(fā)現(xiàn)，在油酸鈉浮選體系下，Ca2+在礦漿7 ≤pH ≤12 情況下對菱鎂礦浮選具有較強的抑制作用，Ca2+對菱鎂礦的浮選具有抑制作用。在研究利用亞鐵沉淀法去除選礦廢水中的黃藥試驗時發(fā)現(xiàn)，隨著亞鐵離子用量的增加，廢水中黃藥的含量逐漸降低，由此說明在以黃藥作為捕收劑的浮選體系中，亞鐵離子的存在會降低浮選效率。

3 新技術在礦山廢水處理過程中的應用

3.1 人工濕地法

人工濕地法是利用濕地中基質、植物以及微生物相互作用的一種廢水處理法。該方法具有投資少、能耗低、操作方便、易維護、綠色環(huán)保和廢水處理效率高等優(yōu)點;目前，人工濕地法已逐漸應用到各種廢水的處理，如城市污水、工業(yè)廢水和礦山廢水等。人工濕地法是小型的生態(tài)系統(tǒng)，其內部的廢水凈化過程包含物理吸附、化學反應與生物作用三個方面;物理作用是指基質層對廢水中懸浮物的過濾、截留;化學作用主要指土壤基質中存在的陰、陽離子及具有網(wǎng)絡結構的硅鋁酸鹽與廢水中的陽離子、陰離子發(fā)生反應(如形成沉淀、物理化學吸附和離子交換反應)，達到去除廢水中的重金屬離子的效果;而生化作用指利用微生物在好氧、兼氧及厭氧狀態(tài)下對殘留有機污染物進行降解(如開環(huán)、斷鍵、分解成小分子)實現(xiàn)對污染物的去除[3]。

3.2 微生物處理法

微生物處理選礦廢水的機理主要為微生物中含有大量的基團如羥基、羧基和氨基等，在水中可以與重金屬離子絡合;同時部分的微生物也具有氧化作用，可以降解水中的COD，不僅如此，微生物還具有一定的絮凝作用，使得水中的雜質與水分離。尹業(yè)興等用產(chǎn)堿桿菌（Alcaligenessp．）DN25 處理金礦選礦廢水和礦渣浸出液中的氰。其試驗結果表明，在處理時間23h 后選礦廢水中總氰的含量符合國家水質要求相關標準。微生物處理選礦廢水具有成本低、處理效果好、工藝較為簡單及不會造成二次環(huán)境污染等優(yōu)點。但是微生物處理選礦廢水需要特定的微生物，在處理的前期需要對微生物選育和馴化，且微生物處理選礦廢水的周期較長。

3.3 膜分離技術

膜分離技術是利用人工合成或天然膜，借助化學位差或外部能量的動力，對混合物進行分離—濃縮—富集。采用隔油—超濾—反滲透工藝處理某磷礦選礦廢水，可將廢水中分散的浮選藥劑集聚后分離，浮選藥劑的回收率達90%左右，并通過反滲透過程除去廢水中的殘余離子，處理后的水可循環(huán)使用。

3.4 自然沉降法

在鉛鋅礦中，處理選礦廢水的最簡單方法是自然沉降，這也是國內鉛鋅礦山廣泛使用的處理辦法。重力沉降等自然因素會在一定程度上降解尾礦池廢水中的有害物質。選礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水經(jīng)過尾礦輸送系統(tǒng)，進入尾礦庫自然沉降，自然沉降處理過后的水經(jīng)過回水系統(tǒng)，進入選礦車間，重復使用。

4 結語

在礦山開發(fā)利用的過程中要特別注意保護地下水環(huán)境，防止地下水污染，甚至可以通過一定的措施對地下水質量進行改良。加強污水排放控制，在地下水補給區(qū)建立污染防護區(qū)，禁止在防護區(qū)內排放污染廢水、堆放污染物及從事其它可能造成地下水污染的活動。