福建某矿山含铜酸性废水的硫化法处理技术优化与实践

杨鸿翔

（紫金矿业集团股份有限公司）

福建某铜矿为低品位次生硫化铜矿，其铁和硫品位高，在采选冶过程中产生了大量的含铜酸性废水［1-3］。该类水具有酸性强、铜浓度高、水量波动大、来源点分散等特点。矿山在实际生产过程中不断总结、分析提高废水治理和环保管理的经验，现已形成较为成熟的技术体系和管理体系。矿山以“清污分流、污污分治”为原则，通过持续不断建设清污分流系统及生态恢复治理，矿区约54%的面积区域成为清水区域，降雨清水可直接外排，从源头控制污染源产生，大大减轻了汛期环保水处理压力，并提升矿山环境风险防控能力。矿山结合生产实际，规划建设高中低不同浓度废水的收集、引流及处理设施，低浓度废水直接回用于生产或进行环保处理；对中等浓度废水通过硫化法回收铜金属后再进行环保处理［4-17］；对高浓度废水通过萃取法回收铜金属后再进行环保处理。通过“污污分治”，提高了废水资源综合利用率，并实现了重金属的减排。

中等浓度的含铜酸性废水的处理，传统上常采用先沉铁后沉铜工艺，一方面，该工艺铜回收率较低，存在铜资源流失问题，且处理系统末端出水水质不稳定，无法稳定达标外排；另一方面，传统工艺在配制硫化钠溶液回收铜时，固体硫化钠的溶解过程极易产生硫化氢气体，不仅对员工身体健康产生不良影响，还会腐蚀处理系统设备和设施。因此，传统工艺技术必须优化。

1 现场硫化法工艺处理的废水

现场硫化法工艺处理的废水主要来自运输平硐硐坑水、露天采矿场和排土场降雨淋溶水，经收集、引流系统导流至环保处理系统。所处理废水铜离子浓度在200～500 mg/L，铁离子浓度在800～1 500 mg/L。

2 传统工艺及生产指标

传统的硫化法工艺通过添加液碱使废水中的铁离子生成氢氧化铁沉淀，再在上清液中添加硫化剂生成硫化铜沉淀并回收，最后在沉铜上清液中添加石灰，中和溶液经絮凝沉降后回用或达标外排。传统硫化法工艺流程见图1，主要生产指标见表1。

从表1可以看出，传统的先沉铁后沉铜工艺铜回收率较低，平均铜回收率仅82.66%；中和后溢流水个别时段Cu2+浓度接近排放限值0.5 mg/L，一旦控制效果不理想，则极易导致水无法稳定达标外排，不利于矿山环保、防汛等工作。

?

3 工艺技术优化

3.1 工艺流程的优化

优化后的硫化法工艺通过添加硫化剂先生成硫化铜并回收，再通过添加石灰中和酸并沉铁，中和后的废水通过混凝沉淀，上清液回用生产或达标外排。优化后的硫化法工艺流程见图2。

3.2 药剂的优化

传统的硫化沉铜药剂固体硫化钠需要人工配制成浓度为10%的溶液，工人的劳动强度大、效率低，且作业环境恶劣，容易产生职业病危害。

优化后的硫化沉铜药剂直接使用罐储存的硫氢化钠溶液。由于液体硫氢化钠含量较高，直接加入反应桶不易控制加药量，现场稀释好的硫氢化钠溶液通过ORP系统控制加入缓冲桶中，实现药剂的精准、持续添加。

4 工艺技术参数的确定

4.1 ORP值的确定

硫氢化钠液体用生产新水进行稀释，体积比为1∶1。调节加药流量，记录ORP值，并计算铜回收率。ORP值调整试验结果见表2。

?

从表2可以看出，ORP在200～220 mV时的铜平均回收率为95.92%，沉铁浓密机外排水Cu2+浓度为0.023 mg/L，对应的pH=8.5，达到外排条件。故硫氢化钠沉铜工艺参数ORP值宜为210 mV左右。

4.2 硫氢化钠溶液配制浓度的确定

配制不同浓度的硫氢化钠溶液并进行工业试验，3月24日—4月2日7个连续时段配药浓度试验结果见表3。

?

从表3可以看出，配药浓度下降至20%，硫氢化钠单耗下降，反应更完全，故工业生产按照20%的浓度进行。

5 经济效益分析

工艺技术优化前后药剂成本分析结果见表4。

?

从表4可以看出，工艺技术优化后的药剂成本下降了1.37元/m3，年可节省药剂费用约400万元。

此外，工艺技术优化后年减少人工费用达68.8万元。

6 结语

（1）通过对传统硫化法工艺的优化，将先沉铁后沉铜工艺改为先沉铜后沉铁工艺，不仅提高了废水中铜的回收率，且处理系统末端出水水质更加稳定达标。

（2）用硫氢化钠溶液替换固体硫化钠配制溶液，药剂成本下降1.37元/m3，年可节省药剂费用约400万元；同时可减少人工费68.8万元/a；此外，还可以大幅度改善岗位人员工作环境和劳动强度，员工的身体健康更有保障。