选矿废水处理技术的研究进展

韩兆龙

中铁资源伊春鹿鸣矿业有限公司 黑龙江伊春 152500

重金属元素和矿石是废水中的主要有毒有害物质，难以在自然环境中分解，并且可能对环境产生长期毒性。这些有毒有害物质通过食物链进入人体后，将引起遗传和染色体改变，从而导致残疾和畸形。直接排放废水会对环境产生重大影响，并极大地损害环境居民的生命。从节约水资源，保护环境和企业可持续发展的角度出发，排水数据的处理和再利用具有非常重要的现实意义。

1 选矿废水的来源

选矿废水是生产过程中所有外排水的总称，主要包含选矿过程中的尾液、浓缩精矿的溢流水、精矿脱水的滤液、机械设备冷却水、除尘系统外排水、厂房地面(设备)冲洗水及浮选药剂废水组成[1]。其中，浓缩精矿溢流水的含量小于5%;而选矿过程中产生的废水约占95%。由于我国矿石资源品质低，选矿工艺复杂，造成我国选矿废水具有排放量大、重金属离子种类多、固体悬浮物含量高和浮选残留药剂浓度高的特征;因此，这对矿山废水的治理提出更高的要求。

2 选矿废水中污染物的危害性分析

在磁选、重选和浮选等选矿过程中都会产生选矿废水。处理不同矿石产生的选矿废水中含有的污染物也不尽相同，在矿石磁选过程中废水中的污染物主要为悬浮物;在浮选过程中废水中的污染物为选矿药剂及重金属离子等。未经处理的选矿废水不仅污染矿区周边的环境，同时在回水利用时也会影响精矿质量。

2.1 对环境的危害

选矿废水对矿区周边环境影响较大。选矿废水有时呈强酸性或者强碱性，在进入到河流中后改变河流的水质，严重者导致河流中的生物死亡。选矿废水中含有的重金属元素被动植物吸收后不仅危害动植物的健康，同时重金属元素随着食物链进入到人体中，对人体健康产生潜在的危害。浮选废水残留有浮选药剂，以黄药为例，黄药在酸性条件下可以自然分解为CS2，对环境有较大危害。在研究磷矿选矿废水对环境的危害时发现，如果磷矿选矿废水直接排放可能会导致水体的pH 值升高，抑制水中微生物的生长和发育;磷矿选矿废水含有的磷元素也会导致水体富营养化。为了减轻和消除选矿废水对周围环境的影响，处理选矿废水刻不容缓[2]。

2.2 金属离子的影响

选矿废水中含有的金属离子主要来源于选矿药剂中的金属离子，以及在矿石磨矿过程中发生氧化或溶解而产生的金属离子。这些金属离子可以通过水解反应改变矿浆的pH 值，进而影响浮选效果。有的金属离子可与浮选药剂反应而消耗药剂，有的金属离子与浮选药剂结合后形成沉淀，覆盖在矿粒表面上，阻碍捕收剂与矿物之间的相互作用。郗悦等人在研究溶液中的Ca2+对菱镁矿浮选行为的影响时发现，在油酸钠浮选体系下，Ca2+在矿浆7 ≤pH ≤12 情况下对菱镁矿浮选具有较强的抑制作用，Ca2+对菱镁矿的浮选具有抑制作用。在研究利用亚铁沉淀法去除选矿废水中的黄药试验时发现，随着亚铁离子用量的增加，废水中黄药的含量逐渐降低，由此说明在以黄药作为捕收剂的浮选体系中，亚铁离子的存在会降低浮选效率。

3 新技术在矿山废水处理过程中的应用

3.1 人工湿地法

人工湿地法是利用湿地中基质、植物以及微生物相互作用的一种废水处理法。该方法具有投资少、能耗低、操作方便、易维护、绿色环保和废水处理效率高等优点;目前，人工湿地法已逐渐应用到各种废水的处理，如城市污水、工业废水和矿山废水等。人工湿地法是小型的生态系统，其内部的废水净化过程包含物理吸附、化学反应与生物作用三个方面;物理作用是指基质层对废水中悬浮物的过滤、截留;化学作用主要指土壤基质中存在的阴、阳离子及具有网络结构的硅铝酸盐与废水中的阳离子、阴离子发生反应(如形成沉淀、物理化学吸附和离子交换反应)，达到去除废水中的重金属离子的效果;而生化作用指利用微生物在好氧、兼氧及厌氧状态下对残留有机污染物进行降解(如开环、断键、分解成小分子)实现对污染物的去除[3]。

3.2 微生物处理法

微生物处理选矿废水的机理主要为微生物中含有大量的基团如羟基、羧基和氨基等，在水中可以与重金属离子络合;同时部分的微生物也具有氧化作用，可以降解水中的COD，不仅如此，微生物还具有一定的絮凝作用，使得水中的杂质与水分离。尹业兴等用产碱杆菌（Alcaligenessp．）DN25 处理金矿选矿废水和矿渣浸出液中的氰。其试验结果表明，在处理时间23h 后选矿废水中总氰的含量符合国家水质要求相关标准。微生物处理选矿废水具有成本低、处理效果好、工艺较为简单及不会造成二次环境污染等优点。但是微生物处理选矿废水需要特定的微生物，在处理的前期需要对微生物选育和驯化，且微生物处理选矿废水的周期较长。

3.3 膜分离技术

膜分离技术是利用人工合成或天然膜，借助化学位差或外部能量的动力，对混合物进行分离—浓缩—富集。采用隔油—超滤—反渗透工艺处理某磷矿选矿废水，可将废水中分散的浮选药剂集聚后分离，浮选药剂的回收率达90%左右，并通过反渗透过程除去废水中的残余离子，处理后的水可循环使用。

3.4 自然沉降法

在铅锌矿中，处理选矿废水的最简单方法是自然沉降，这也是国内铅锌矿山广泛使用的处理办法。重力沉降等自然因素会在一定程度上降解尾矿池废水中的有害物质。选矿生产过程中产生的废水经过尾矿输送系统，进入尾矿库自然沉降，自然沉降处理过后的水经过回水系统，进入选矿车间，重复使用。

4 结语

在矿山开发利用的过程中要特别注意保护地下水环境，防止地下水污染，甚至可以通过一定的措施对地下水质量进行改良。加强污水排放控制，在地下水补给区建立污染防护区，禁止在防护区内排放污染废水、堆放污染物及从事其它可能造成地下水污染的活动。