金属选矿废水处理现状及循环利用

卢绿荣 陈建华 张一兵

(1.广西大学资源与冶金学院；2.广西高校矿物工程重点实验室)

金属矿既是资源集中地，又是生态环境污染源。随着国家对环保的日益重视，金属选矿废水的处理与利用越来越受到人们的关注。合理、有效地处理金属选矿废水，已成为当今科研工作中的重要课题。

金属选矿产生的废水量大，其中化学需氧量、重金属含量及悬浮物浓度较高，达不到国家相关排放标准，无法满足直接回用水质要求[1]，因此必须对金属选矿废水进行净化处理。如果能将选矿废水作为资源回用，不仅可以提高资源利用率、降低生产成本，还可以减少对生态的破坏和环境的污染，经济效益和环境效益显著。在水资源供需矛盾日渐突出的今天，意义重大。

1 金属选矿废水性质特点与危害

金属选矿废水通常以矿浆形式排出，矿浆黏度低、粒度细、流动性大[2]，且成分复杂，主要污染物包括悬浮物、重金属、酸碱、各种选矿药剂和化学需氧量等，种类繁多。

选矿废水中的悬浮物一般是矿石细小颗粒。若排入水源，不仅会造成水体浑浊、污染水质，破坏水体生态系统，在土壤中也会造成土壤板结等危害。重金属进入到自然环境中不但破坏水体和土壤环境，还会通过食物链富集作用最终进入人体，危害健康[3-4]。浮选药剂一般是带有特殊颜色和刺激性气味的有毒化学药剂，当其通过选矿废水排放到自然界中，容易造成水体污染，甚至变坏变臭，水生动植物大量死亡，影响人类正常生活。选矿废水pH值通常偏高或偏低，超出国家标准，破坏自然生态系统[5-6]。

2 金属选矿废水处理技术

金属矿采选过程中都有废水产生，金属选矿废水的处理是整个工艺中的关键环节。随着科技的发展，选矿废水的处理方法不断增多，处理技术与水平不断提高。主要处理方法有：

(1)中和法。中和法主要用于金属选矿废水中的重金属的净化，是目前处理酸性废水中重金属离子比较成熟的方法。此方法通过将金属离子转化为氢氧化物沉淀，达到分离去除的目的，简单易行，处理效果相对理想。在生产实践中，一般通过添加生石灰去除废水中的重金属。

(2)混凝法。针对选矿废水中一些固体悬浮物、可溶性重金属离子及有机物等，一般通过不同的混凝剂使其沉降分离，从而净化选矿废水。该方法简单高效，混凝剂分为无机凝聚剂和有机高分子絮凝剂两种，无机凝聚剂通过电性中和作用和压缩双电子层作用实现混凝沉淀，有机絮凝剂则通过吸附、桥联和卷带等作用实现混凝沉降[7]。

(3)吸附法。吸附法运用固体吸附剂对吸附质强烈的吸附能力来去除废水中的污染物。吸附剂有很多种类型，常用的吸附剂有以碳质为原料的活性炭吸附剂，属材料吸附法。与之相对应的还有生物吸附法，属活性污泥法的一种，是利用微生物的作用对污染物进行吸附和代谢降解。吸附法主要用于处理金属选矿废水中的金属离子和有机物，具有操作容易、运行简单、处理效果好等特点，适用于废水的深度净化[8-9]。

(4)生化法。生化法又称微生物降解法，利用微生物的降解作用实现金属选矿废水净化。微生物代谢非常旺盛，与外界物质交换的能力极强，能有效分解废水中的化合物，同时还能吸附重金属，从而完成废水的净化处理。实践证明，采用微生物降解法处理废水，能有效去除废水中的有害物质，对氰化物、硫氰化物、重金属、氨等的去除效果尤其明显。但该方法抗冲击负荷能力差，有待进一步研究并加以应用。

(5)自然净化法。自然净化法是运用最为广泛的一种废水脱氰方法，氰化物在水体中具有自净作用，将污水排入尾矿库，充分利用氰化物在自然状态下的挥发、氧化、分解、吸收沉淀、水力稀释等作用及其微生物代谢的降解吸附作用，完成净化过程。这种方法运行维护简单，但处理后的溢流水不能稳定达标排放。

(6)氧化法。氧化法是利用氧化剂去除水中残余的选矿药剂的处理方法，常用的氧化剂有次氯酸钠、漂白粉、过氧化氢、臭氧及Fenton试剂等。氧化法可大幅度降低废水中残余选矿药剂的浓度，但药剂成本较高。

(7)硫化法。即硫化物沉淀法，通过在废水中加入硫化氢、硫化钠等硫化剂与废水中的金属离子作用，生成不溶或难溶的硫化物沉淀，从而去除废水中的重金属。该方法处理效果好，金属去除率高，可将有用金属富集在沉淀渣中回收利用。但硫化剂价格高，产生的硫化氢有毒和刺激性气味，使用不当会造成危害和二次污染。

(8)人工湿地法。人工湿地是一个完整的生态系统，利用土壤基质、微生物及动植物等的物种共生、物质循环原理，通过物理、化学、生物三重协同作用，使废水中的污染物形成内部良性循环，使污水资源化，从而使污水得到高度净化处理。人工湿地系统不仅投资运行费用低、抗冲击力强、出水水质好，而且增加了绿地面积，具有良好的经济效益和生态效益。目前该方法越来越受到人们的重视，也是国内外科研工作中的重要研究课题，仍然在不断发展和应用[9-10]。

3 循环利用方法

金属选矿废水中残留的金属离子、选矿药剂等都是有用资源，根据不同的选矿废水水质采用适宜的方法进行处理，实现水资源和其中有用资源的回收利用，不仅能解决选矿废水直接排放不达标的问题，还能节约资源和保护环境，提高矿山经济效益[11]。金属选矿废水循环利用的方法有：

(1)混凝斜管沉淀法。 斜管沉淀是在平流式沉淀原理的基础上，在池内增加斜管，促进沉淀，使积泥自动落入渣斗。混凝斜管沉淀法首先将金属选矿废水排入沉砂池，固液分离后的上清液进入混凝反应器，废水与混凝剂作用后进入斜管沉淀器，斜管沉淀器中的上清液进入集水管全部回用，废水闭路循环实现零排放，达到金属选矿废水循环利用的目的。沉砂池和斜管沉淀器中的沉淀物全部排入尾矿砂场[12]。

(2)混凝沉淀-活性炭吸附回用工艺。该方法是选矿废水循环利用方法中较普遍的一种，不同性质的选矿废水处理效果不同，同一选矿废水，若混凝药剂种类或用量不同，处理结果也不相同。在混凝剂明矾用量约30 mg/L、同时加入0.2 mg/L聚丙烯酰胺进行混凝时，最为经济合理有效。活性炭吸附处理时，粉末活性炭吸附效果好、用量少，一般用量控制在50～100 mg/L即可。该方法流程简单，处理效果较为理想。生产实践中，金属选矿废水经过明矾、聚丙烯酰胺混凝沉淀后，采用粉末活性炭工艺进行净化处理，不仅可以实现废水的全部循环回用，还减少了工艺中的药剂用量和新鲜水用量，经济效益和环境效益显著[12-13]。

以上方法是对金属选矿废水采用水处理技术去除有害离子和药剂以后进行循环利用，也可以在废水排入到尾矿库经过自然沉降降解后，对尾矿库溢流水全返循环利用。尾矿库溢流水全部回用工艺中，通过调整选矿工艺药剂，不仅不干扰选矿指标，还基本实现了选矿废水的循环利用[14]。

4 结 语

实现金属矿废水的达标排放和循环利用，必须根据废水的性质和具体条件选择最佳的处理方法，同时兼顾经济和环境因素。金属选矿废水处理方法较多，其中人工湿地法投资运行费用低、抗冲击力强、出水水质好，经济效益和生态效益良好，能很好地满足人们对环境保护的高要求，日益受到重视。通过改进选矿药剂、改良选矿工艺、优化循环利用方法等措施，实现了金属选矿废水的净化和循环利用，实现选矿废水的零排放[15]。不仅增加矿山企业效益，而且符合清洁生产要求，既满足了矿山的持续发展，同时取得了明显的环境效益和社会效益。

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