選礦廢水的來源及處理工藝（礦山治金選礦廢水怎么處理方法）
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添加時間：2023-01-05 瀏覽次數(shù):2755
主要有固體懸浮物、持久性重金屬離子、浮選藥劑及油污等，這些廢水不經(jīng)治理直接排放，將會對廠區(qū)周邊及下游地區(qū)的河流、土壤、農(nóng)田、濕地等產(chǎn)生破壞性影響，并最終危害人類健康。因此，有效治理和循環(huán)利用選礦廢水非常重要。
1、選礦廢水的來源
一般而言，選礦廠生產(chǎn)過程中的所有外排水統(tǒng)稱為選礦廢水，具體來說包括：
（1）洗礦廢水：含有大量細(xì)粒級的礦泥和少量礦石顆粒；
（2）破碎系統(tǒng)廢水：主要含有礦石顆粒，經(jīng)沉淀后可回用；
（3）設(shè)備冷卻水用：包括破碎機(jī)、球磨機(jī)的冷卻水和真空水泵的水封水，水量較小，污染物主要為油性物質(zhì)，經(jīng)處理后可循環(huán)利用；
（4）重選和磁選廢水：主要含有礦物顆粒和懸浮物，澄清后基本可全部回用；
（5）浮選廢水：主要來源于精礦、尾礦通過濃密、過濾兩段脫水工藝后產(chǎn)生的溢流水及尾礦庫溢流水，含有浮選藥劑及少量懸浮物；
（6）沖洗廢水：各廠房的地面沖洗水；
（7）其他：選礦流程中的“跑、冒、滴、漏”及事故池排水等。
2、選礦廢水的特點
（1）排放量大
選礦廢水的排放量大，與我國礦石資源的品質(zhì)低下、選礦工藝復(fù)雜、入選礦石量大等因素密切相關(guān)。總體來說，我國目前每處理1t礦石，磁選、浮選法需用水4～7m3，重選法需用水20～26m3，浮磁聯(lián)選需用水6～10m3，重浮聯(lián)選需用水20～30m3。這些用水除少部分循環(huán)利用，大部分則隨尾礦以漿體的形式排出選礦廠。
（2）懸浮物、總?cè)芄毯扛?/strong>
固體懸浮物含量高是選礦廢水的最直觀特征，這些固體懸浮物主要是微細(xì)粒原生礦泥顆粒和次生礦泥顆粒，若選礦過程中使用了水玻璃等分散劑，則廢水中固體懸浮物的含量將更高、穩(wěn)定性更好，更不易沉降。
（3）成分復(fù)雜
殘留化學(xué)藥劑和重金屬離子是選礦廢水形成危害的主要因素，也是最難治理的因素。這種情況在有色金屬礦山表現(xiàn)得尤其嚴(yán)重。絕大多數(shù)礦山的選礦廢水中不同程度含有銅、鉛、鋅、鎘、鍺、鉻、砷等重金屬離子，由于重金屬離子具有不可降解性，將長期潛伏在水體中，使其成為選礦廢水治理的難點。
殘留的化學(xué)藥劑主要是浮選過程中加入的捕收劑、起泡劑和調(diào)整劑，它是導(dǎo)致水體化學(xué)需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、pH值（強(qiáng)酸或高堿）等指標(biāo)超標(biāo)的主要因素。
選礦廢水的基本特征取決于選礦廠的規(guī)模、礦石的性質(zhì)、磨礦細(xì)度、工藝流程和藥劑制度等。通常選礦廠規(guī)模越大，廢水排放量就越大；磨礦粒度越細(xì)，廢水中固體懸浮物含量就越高；礦石性質(zhì)越復(fù)雜，廢水中重金屬離子種類就越多、濃度就越高，COD、pH值等指標(biāo)也越容易超標(biāo)。
3、選礦廢水的危害
選礦廢水的水質(zhì)特征決定了其對生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成的潛在危害，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性廢水外排會降低所接受水體的自凈功能，危害水中藻類、魚類及其他水生動植物的生長，嚴(yán)重時會導(dǎo)致水生生物死亡。
（2）廢水中的懸浮物會降低水體的透明度，影響浮游植物的光合作用，加劇水體富營養(yǎng)化，破壞水體生態(tài)環(huán)境。
（3）含有大量重金屬離子的廢水排入水體或土壤中，通過植物的根部吸收進(jìn)入體內(nèi)，過量會影響植物的生長和發(fā)育，嚴(yán)重時將導(dǎo)致植物枯萎、死亡；重金屬過量還能使水生動物機(jī)體代謝紊亂、誘發(fā)疾病、影響發(fā)育；最嚴(yán)重的是能通過食物鏈的富集危害人類的健康。
（4）廢水中殘留的藥劑，如黃藥，在酸性條件下可直接分解生成二硫化碳，污染環(huán)境；黃藥還能影響水生浮游植物的生長，異丙基鈉黃藥濃度為5mg/L以上的水體可在3天內(nèi)致全部浮萍死亡。氰化物是劇毒藥劑，極少量的氰化物及其衍生物就會使人、畜短時間內(nèi)中毒死亡。
4、選礦廢水常見處理技術(shù)
（1）自然凈化法
自然凈化法作為相對簡單的廢水治理方法，被我國的選礦廠普遍采用。自然凈化法常以尾礦庫為構(gòu)筑物，廢水通過管道運輸至尾礦庫，在庫內(nèi)發(fā)生沉淀、水解、氧化、揮發(fā)、光照降解甚至生物分解等作用，使懸浮顆粒和殘余藥劑濃度降低，甚至基本去除。
自然凈化的效果與曝曬時間、光照強(qiáng)度、水體溫度、初始pH值、溶解氧等因素有關(guān)。通常曝曬時間越長、光照強(qiáng)度越強(qiáng)、溫度越高，自然凈化效果越好。
自然凈化法具有成本低、管理方便、無二次污染等特點，但存在凈化不徹底、耗時長、氣候等自然因素干擾大等問題，特別在高寒地區(qū)，往往會因為凈化效率低下而影響廢水的回用。因此，自然凈化法通常可作為選礦廢水的預(yù)處理方法，或用于成分相對簡單的重、磁選廢水的處理。
（2）酸堿中和法
酸堿中和法是一種傳統(tǒng)的廢水治理方法，因簡單實用而廣泛采用。這其中既包括酸性廢水中的H+（或堿性廢水的OH-）與中和劑中的OH-（或H+）發(fā)生反應(yīng)，生成中性水分子，同時，礦漿的合適堿度也有利于重金屬離子與氫氧根離子反應(yīng)生成難溶的氫氧化物沉淀，從而消除重金屬污染。
生產(chǎn)實踐中常用的中和劑有石灰、消石灰、硫酸、堿性廢水廢渣（電石渣等）、酸性廢水廢氣（CO2、SO2及其溶液等）等。在選擇中和劑時應(yīng)優(yōu)先考慮廠區(qū)周邊的廢料，以達(dá)到“以廢治廢”的目的。理論上各重金屬在一定pH范圍內(nèi)均能沉淀，因此控制好pH值是中和法的關(guān)鍵。
酸堿中和法具有管理方便、費用較低、操作簡便、處理量大、適應(yīng)性強(qiáng)和運行穩(wěn)定等優(yōu)點，但也存在一些問題，如在用石灰中和時，設(shè)備及管壁結(jié)垢嚴(yán)重、污泥增量較大、易產(chǎn)生二次污染等。
（3）混凝沉淀法
混凝沉淀法是目前治理選礦廢水較成熟的一種方法，常與活性炭吸附或氧化法組成混凝沉淀—活性炭吸附法和混凝沉淀—氧化法。混凝凈化的原理是混凝劑通過電性中和與雙電層壓縮作用、凝聚物網(wǎng)捕—共沉淀作用、高分子橋連卷帶作用使廢水中分散的膠體顆粒脫穩(wěn)，繼而凝聚成大顆粒絮體，并最終沉淀下來。
混凝沉淀法使用的藥劑主要包括凝聚劑和絮凝劑兩大類。凝聚劑主要有氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁、氯化鋁、聚合氯化鋁（PAC）、聚合氯化鐵（PFC）、聚合硫酸鐵（PFS）等，使用最普遍的絮凝劑是聚丙烯酰胺（PAM）。混凝劑的選擇至關(guān)重要，它直接關(guān)系到凈化效果的好壞。近年來，改性傳統(tǒng)混凝劑和開發(fā)新型混凝劑成為研究的熱點。
混凝沉淀法可以有效去除選礦廢水中的懸浮顆粒和一些重金屬離子，是一種成熟、穩(wěn)定、高效的廢水治理方法，但也存在對有機(jī)化學(xué)藥劑凈化不徹底，因藥劑用量過大易產(chǎn)生二次污染等問題。
（4）化學(xué)氧化法
化學(xué)氧化法是深度治理選礦廢水中殘留浮選藥劑的有效方法，特別是近年發(fā)展起來的高級氧化技術(shù)（AOP）能徹底去除廢水中持久性難降解有機(jī)污染物。化學(xué)氧化法的實質(zhì)是，氧化劑通過奪取廢水中有機(jī)污染物中的H原子等途徑，將有機(jī)污染物氧化成無毒或低毒的小分子物質(zhì)，或轉(zhuǎn)化為容易從水中分離的物質(zhì)，從而降低廢水的COD、BOD。常見的氧化劑有臭氧、Fenton試劑、雙氧水、次氯酸鈉等。
化學(xué)氧化法治理選礦廢水具有操作穩(wěn)定、反應(yīng)徹底、處理效率高并能提高廢水的可生化性等特點，特別對于處理高COD的有機(jī)廢水具有顯著優(yōu)勢，但也存在運行費用較高等問題。
（5）人工濕地法
人工濕地法是近年來發(fā)展起來的新型廢水治理技術(shù)，因其生態(tài)化的治理理念而廣受國內(nèi)外學(xué)者的青睞。人工濕地是仿照自然濕地人工修建并參與監(jiān)督控制的具有流動或靜止水體的淺水水域，是以基質(zhì)—植物—微生物為核心的綜合生態(tài)系統(tǒng)，可通過基質(zhì)截留、過濾、吸附，植物吸收、攔截，微生物攝食、分解等途徑去除廢水中的污染物，充分發(fā)揮了物理、化學(xué)和生物的協(xié)同作用。
人工濕地法在國外應(yīng)用較早；我國的凡口鉛鋅礦較早開展了這方面的研究，并發(fā)現(xiàn)以寬葉香蒲為主的水生植物凈化礦山廢水效果很好，水質(zhì)可以明顯改善。
人工濕地法為治理選礦廢水提供了一條綠色化、生態(tài)化的技術(shù)路線，符合我國的基本國策，具有廣闊的推廣前景。但也存在基質(zhì)易堵塞、占地面積大、受氣候等因素干擾大等局限性。
（6）微生物處理法
微生物處理法是一種很有發(fā)展前景的廢水治理方法，對于礦山酸性廢水具有顯著的優(yōu)勢。其凈化原理是利用微生物的新陳代謝作用降解水體中的污染物，從而達(dá)到凈化廢水的目的。微生物由于本身特有的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物特性，可以與呈溶解態(tài)或膠體態(tài)的有機(jī)污染物或重金屬離子發(fā)生吸附、分解作用或?qū)⑺鼈冝D(zhuǎn)化為不溶性化合物而分離去除。篩選并馴化出合適的菌株是微生物法治理選礦廢水的重點。
微生物法治理選礦廢水擁有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ哂协h(huán)境友好、選擇性好、二次污染少等特點，甚至還可以回收某些重金屬原料，但如何篩選出適應(yīng)性強(qiáng)的菌種是個難題。
（7）光催化氧化法
光催化氧化技術(shù)是20世紀(jì)80年代快速發(fā)展起來的一種新的廢水治理技術(shù)，因降解速度快，凈化度高，節(jié)能環(huán)保而成為選礦廢水治理領(lǐng)域研究的熱點。
光催化氧化廢水的原理可以結(jié)合半導(dǎo)體能帶理論解釋：光催化劑吸收光能，電子受輻射躍遷，生成活性很高的電子-空穴對，可以與吸附在催化劑粒子表面的-OH或H2O作用生成氧化性極強(qiáng)的?OH，?OH能將有機(jī)物氧化成H2O和CO2等小分子無機(jī)物。
TiO2是一種理想的光催化劑，因耐腐蝕、催化效率高而成為現(xiàn)階段研究的熱點，但因其帶隙較寬（3.2eV），導(dǎo)致對太陽能的利用率較低。TiO2的摻雜改性和尋找新催化劑成為研究的突破口。
光催化氧化法具有巨大的開發(fā)價值，已成為廢水治理一個新的研究領(lǐng)域，但目前更多處于實驗室研究階段。
由于各種金屬及非金屬礦物性質(zhì)及選別方法的不同，礦山產(chǎn)生的選礦廢水其性質(zhì)及成分也存在差異，應(yīng)根據(jù)不同來源廢水的性質(zhì)及選礦工藝對回水性質(zhì)的要求，選用合適的廢水處理技術(shù)及廢水回用方法，盡量降低回水使用對生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)的影響，合理調(diào)配使用選礦廢水，使最大量的選礦廢水在選礦工藝內(nèi)循環(huán)使用，控制并減少選礦廢水的對外排放量。提高選礦廢水循環(huán)利用率，實現(xiàn)廢水的清潔排放是未來我國礦山發(fā)展的主要發(fā)展方向，是企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要手段。
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