黄金冶炼生产废水的综合治理及利用

梁高喜， 张文歧， 王伯义

(河南中原黄金冶炼厂有限责任公司，河南省黄金资源综合利用重点实验室，河南省金精矿综合回收院士工作站， 河南 三门峡 472000)



黄金冶炼生产废水的综合治理及利用

梁高喜， 张文歧， 王伯义

(河南中原黄金冶炼厂有限责任公司，河南省黄金资源综合利用重点实验室，河南省金精矿综合回收院士工作站， 河南 三门峡 472000)

针对黄金冶炼生产废水重金属含量过高不能达标排放的问题，对原工艺进行技术改造，应用电化学法处理生产废水，处理后水中重金属含量远低于国家规定的排放标准，减少了环境污染。

黄金冶炼； 电化学； 废水处理

河南中原黄金冶炼厂有限责任公司(以下简称中原冶炼)位于三门峡市涧南工业园区，是我国最早最大的专业化黄金冶炼企业之一，经过20多年的不断发展和技术创新，已达到日处理含铜金精粉670多吨的能力，可实现多金属的综合回收。中原冶炼现有两条焙烧制酸-氰化提金生产线和一条萃取- 电积铜生产线。近年来企业生产能力不断提高，废水产量不断增加，每日产生的含氰废水和酸性废水达1 800 m3，而现有的污水处理系统已经不能满足企业发展要求，存在着酸性废水中铜、砷等污染元素达不到国家及河南省规定的排放标准的问题。

针对生产废水处理站存在的问题，中原冶炼和

国内某环保科技发展有限公司共同合作，在尽量减少投资的原则下，对现有流程进行优化改造，将电化学处理法应用于黄金冶炼生产废水处理系统中。系统改造后2013年10月投入运行以来，各项指标均达到国家相关规定及《河南省重有色冶炼及压延加工行业综合治理技术规范》中的要求。

1 原废水处理工艺

1.1 废水组成

中原冶炼废水处理站处理的废水包括四部分：制酸系统产生的废酸，萃取电积车间产生的酸性废水，氰化车间产生的含氰碱性废液，金精炼车间产生的酸性废水。废水成分如表1所示。

表1 生产废水组分 mg/L

1.2 工艺概况

含氰碱性废水和精炼外排酸性废水混合，进行半酸化中和，压滤，滤液送废酸处理工序，含铜滤饼

返回系统；半酸化后的废水与废酸、萃取车间废水混合后加电石渣浆液中和爆气，pH值控制在7～8，中和爆气后的矿浆经胶带真空过滤机固液分离后，滤饼外运，滤液经戈尔过滤器精滤后，返回系统使用，工艺流程见图1虚框部分。

但实际生产过程中，水平衡系统相对薄弱，偶有系统涨水，中水无法完全回用的现象时有发生，目前该系统处理的中水砷、镉等元素含量达不到国家规定的排放标准，故无法外排，造成生产系统压力剧增。因此，对水处理系统改造势在必行。

2 电化学技术的特点

国内外学者对工业废水中重金属污染的治理做了大量研究。目前已经开发应用的处理技术主要有化学沉淀法、生物法、膜分离技术和电化学法等，特别是电化学法引起了广大环境治理技术专家、学者的关注[1-2]。

2.1 电化学法的特点

电化学法具有如下特点：

(1) 施工周期短，运行成本低，处理效果好。主要投资为设备及其配套设施，土建工程量小，工期短，因此投资成本不高；运行中仅需电力、更换极板，无须添加其他化学药剂，运行维护操作简单，因此运行费用低。

(2)占地面积小。以设备为主，土建施工量小，占地面积大大低于其他工艺。

(3)自动化程度高。可实现“傻瓜式”操作，并实现远程操作和监控，对操作人员要求不高。

(4)操作和维护简单。只通过消耗电力处理污染物，无需添加其他化学药剂，易于管理；设备结构简单，维护量小；可根据实际需要，既能24 h连续运行，又能随时开机停机。

2.2 电化学法的原理

电化学系统通过给多块极板加直流电，在极板之间产生电场，使待处理的水流入极板的空隙。在该电场中，通电的极板会有一部分被消耗而进入水中。电场中的离子与非离子污染物被通电，并与电场中电离的产物以及消耗进入水中的极板发生反应。在此过程中，各种离子相互作用，通常以其最稳定的形式结合成固体颗粒，从水中沉淀出来。电化学法采用电能代替昂贵的化学试剂，能够同时去除水中的重金属、悬浮固体、乳化有机物和其它多种污染物[3-5]。

3 废水处理工艺的改造

3.1 工艺改造

本着尽量节省投资、减少土地占用的原则，中原冶炼技术人员在现有流程基础上进行了优化改造，采用电化学法处理外排废水，改造后的废水处理流程如图1所示。

注：虚线框内为原废水处理工艺图1 废水处理工艺流程简图

由图1可知，经原工艺预处理过的废水首先经集水管网收集至新建均化池中进行预处理，混合均化后，自流到1#综合斜板沉淀池，上清液通过清水区收集后经提升泵泵入电化学系统进行深度处理。

电化学出水进入到组合沉淀池曝气区进行曝气，水中的Fe2+氧化为Fe3+，增加沉降性能，在絮凝池中添加PAM絮凝剂，搅拌，使废水中生成的小颗粒絮凝成较大的絮体，便于在沉淀区进行固液分离。组合沉淀池集聚丙烯酰胺絮凝池、曝气池、斜板沉淀池为一体，兼曝气、絮凝、沉淀等作用。

污泥沉至斜板沉淀池底部，依靠吸泥机将底部污泥排至污泥池。上清液经玻璃钢出水堰流入清水区后，回用或者达标外排；若特殊情况，组合沉淀池出现跑浑现象，则通过泵提升至碳滤罐进行过滤处理，出水达到外排标准。

污泥系统采用间歇排泥方式，斜板池和组合沉淀池污泥经吸泥机抽泥泵排出污泥沟，经污泥螺杆泵泵入新建压滤系统进行压滤，滤液回流至均化池，泥饼外运。

3.2 实际运行

冶炼过程中含氰废水、酸性废水经过各自处理系统处理后排入回用池，再进入电化学处理系统处理。在生产运行期间，对冶炼厂含氰废水处理系统、酸性废水处理系统、电化学处理系统设施进口、排口进行连续监测，结果如表2所示。

表22013年12月监测结果

监测点位氰化物铜锌铅镉汞砷含氰废水入口/(mg·L-1)571702657—0.1960.002260.4089含氰废水处理系统出口/(mg·L-1)48.988.511137.2978.90.03450.4104酸性废水处理系统入口/(mg·L-1)16.993.99272.9119.10.01390.3382电化学处理系统入口/(mg·L-1)0.1810.130.247—0.0930.000590.0611电化学处理系统出口/(mg·L-1)0.0820.040.058—0.007—0.0111执行标准/(mg·L-1)10.210.20.020.010.1含氰废水处理效率/%91.487.4—————酸性废水处理效率/%—99.8699.9799.3199.5195.7681.93电化学处理效率/%—69.2376.52—92.4798.3181.89废水处理系统总效率/%91.499.9699.9999.3199.9699.9396.73

由表2可知，含氰废水处理系统氰化物处理效率达到了91.40%，铜处理效率达到87.40%。含氰废水处理系统主要是处理氰化物，过程中要在发生塔加酸生成氰化氢气体，为了废物综合利用，加入的酸为酸性废水，导致含氰废水处理系统出口铅、镉含量增高。

酸性废水处理系统处理效率分别为铜99.86%、锌99.97%、铅99.31%、镉99.51%、汞95.76%、砷81.93%，均处于较高水平。

处理后的酸性废水和处理后的含氰废水进入酸性废水调节池(即电化学处理系统入口)混合后进入电化学系统处理。电化学处理效率分别为铜69.23%、锌76.52%、镉92.47%、汞98.31%、砷81.89%。

电化学法处理后的废水，达到了国家及《河南省重有色冶炼及压延加工行业综合治理技术规范》相关规定中的要求。

4 结论

(1)黄金冶炼系统生产废水成分复杂，重金属离子含量较高，同时含氰化物、砷等有毒物质，若不妥善处理，将造成严重的环境污染，因此必须引起高度重视。

(2)生产系统的废水若不经过预处理，直接排入均化池，将给后续的电化学工艺运行带来不利影响，因此将预处理过的用于外排的部分废水送入电

化学系统，不但可以保证电化学工序生产运行可靠、指标控制稳定，还可大幅降低其运行负荷，节省投资。

(3)本次电化学流程改造处理能力为600 m3/d，实际投资428万元，建设周期两个半月，半年左右达标验收通过。生产期间处理成本约10元/m3，含电耗、极板消耗和人员工资。

(4)采用电化学处理工艺后，中原冶炼外排生产废水不但达到国家规定的工业企业污染物排放标准，还达到了要求更为严格的《河南省重有色冶炼及压延加工行业综合治理技术规范》中的标准，由此获得了河南省节能减排专项奖励资金400多万元，进一步降低了投资成本。

[1] 黄怀国. 湿法冶金中的电化学[J].黄金科学技术，2003, 11(2)：8-14.

[2] 谢敏雄, 王晓东. 湿法炼金废水处理工艺的试验研究与流程选择[J].黄金，2011, 19(4)：62-65.

[3] Matlock M M, Henke K R, Atwood D A. Effectiveness of commercial reagents for heavy metal removal from water with new insights for future chelate designs[J]. Journal of Hazardous Materials, 2002, 92(2)：129-142．

[4] 刘绍忠.电化学法处理重金属废水的应用研究[J].工业水处理，2010,10(2)：23-26.

[5] 王宇.电化学工艺在废水处理领域的应用[J].山东化工，2011, 11(5)：12-35.

Comprehensive treatment and utilization of wastewater from gold smelting

LIANG Gao-xi, ZHANG Wen-qi, WANG Bo-yi

To reduce the exceeding limits of heavy metal contents in wastewater discharged from conventional gold smelting production, the original process was transformated, electrochemical method was adopt to treat the production wastewater. As a result, heavy metal contents in the treated water are further less than the limit specified in national discharge standards, which will greatly mitigate environmental pollution.

gold smelting; electrochemical method; wastewater treatment

梁高喜(1985—)，男，河南漯河人，本科学历，有色冶金工程师，河南中原黄金冶炼厂有限责任公司生产部副经理，主要从事黄金冶炼、铜冶炼生产管理与技术研究。

2013年河南省重大科技专项(131100310300)

2015-03-24

2016-02-24

TF831； X756

B

1672-6103(2016)03-0064-03