云南黄金集团勐海光贺金矿 云南 666206
摘要：金属矿山开采和选矿厂选别矿石在工艺过程中都会产生大量脉石废碴、废水。通常是以矿浆的形式排出。以选矿厂为例，尾矿浆数量庞大，常以万吨计，国内外一些大型选矿厂的尾矿总量达数亿吨。目前绝大多数选矿厂处理尾矿浆的方法是将选矿厂排出的尾矿浆直接用泵和管道以水力输送的方式送往尾矿场(库)排放。这种尾矿浆处置不仅需要大面积的场地(如尾矿库)，和用泵、管道组成庞大尾矿水力输送系统，其动力、设备材料消耗高，造成尾矿输送和处理费用过高，而且由于各选矿厂的矿石特性及选矿工艺不同，大部分选矿厂排出的尾矿属浓度低（<20%），粒度细(<70%-200)的浆料。它是水和细泥砂的混合物，矿浆粘度低、矿浆流动性大，尾砂沉积坡小，等等。若处理不当则尾矿中含有的有害物质，会造成土壤、水体和大气污染，尤其是尾矿坝一旦失事，将给国家和人民的生命财产造成巨大的损失。针对这些问题，根据选矿尾矿的性质和特点，可对选矿尾矿采用预先浓缩的方法处理，对金属矿山的选矿尾矿废水进行多种方法处理，做到科学经济地实现选矿尾矿的环境治理和保护。
关键词：金属矿山；选矿；尾矿；钨矿；废水处理
引言
随着我国环境保护力度不断加强，金属矿山废水处理技术仍需革新，以满足日益严苛的环保要求。在废水处理环节，用单一的废水处理技术并不能满足行业排放标准。由于各个地区的地质结构存在差异，各企业应该结合本地区的地质结构、矿金属成分、废水来源以及生产工艺流程等多项因素综合考量，不断革新废水处理技术并突破现有技术瓶颈，以促进金属行业快速发展，为我国经济增长做出积极贡献。
1.金属矿山选矿尾矿及其废水的危害
有色金属行业在选矿环节会产生大量的废料及废水，我国通常采用矿浆的形式将废水排出。我国矿业每年会排出数以亿吨计的废水，以矿浆的形式，主要通过压力管道和泵直接排出，这是我国金属行业能耗高的主要原因之一。选矿环节废水中含有大量重金属离子，如铬、铅、汞及其他重金属元素，若处理不当会对当地的土壤环境和水环境造成严重污染，严重时会影响当地正常的生物链体系。此外，废水中的硫醇类、氰化物等有害有机物对人体有很大的毒性，尤其是对人体的神经系统和肝脏系统，民众长期饮用该类水源会严重影响肝肾功能。黄药类有毒物质对鱼的毒性非常大，在短时间内会杀死大部分幼鱼。我国选矿废水年产量数亿吨，若不经处理直接排放到环境中，会造成难以想象的后果。创新并应用科学的选矿废水处理回用技术，对我国金属行业可持续发展具有重要意义。
2.国内外选矿尾矿废水处理技术发展现状
2.1中和法
中和法是有色金属行业在污水处理环节常采用的方法之一，只要在废水中投入适量的中和剂，就能中和废水中的重金属离子，重金属离子与中和剂发生反应生成氢氧化物，通过沉淀处理，使废水达到排放标准。以传统的中和法为基础，现阶段的中和技术仍在不断优化，大部分采矿企业向废水中加入石灰和氢氧化钠来提升废水的pH值。此外，部分企业采用HDS法提升废水处理能力，以解决单用生石灰效果不佳的问题。
2.2微生物法
微生物法处理废水的机理是利用微生物自身的净化功能，为微生物创造适宜的生存条件，与废水中的重金属离子发生氧化反应。由于微生物能够在适宜的环境下自我繁殖，用这种方法处理废水能够达到满意的效果。采用微生物法处理废水时，还可依据比例向废水中加入适量中和剂，使重金属离子完全沉淀，以此增强废水处理效果。企业通常采用硫酸盐还原菌或者其他种类的微生物作为微生物处理剂，并在废水中投入适量的葡萄糖、豆奶粉作为微生物菌落的碳基，在废水处理过程中一般选择厌氧环境，微生物存活的时间更长，有利于沉淀废水中的重金属离子。
2.3膜分离法
膜分离技术在金属选矿废水处理中是极为常见的方法，随着我国高分子材料行业飞速发展，采用高分子膜进行废水处理，能够提升处理效率、降低能耗。同时，膜分离技术的废水处理设备简单，操作十分便捷。
2.4电化学技术
电化学技术在我国防腐行业应用十分广泛，但在金属矿废水处理工作中应用较少。国外的电化学技术常采用金属铝和锌作为阳极，与硫化物、水、细菌一同将氢离子还原成氢气，提升废水的pH值。该方法虽然操作简单，但我国该项技术发展并不完善，采用这种方法处理废水能耗较高。
2.5人工湿地法
人工湿地法是较为安全的处理技术之一，通过人造技术栽培水土和植物，为废水处理打造自然化废水处理环境，该方法也是利用土壤中的微生物及自然环境处理废水。人工湿地法建造及运维成本低，由于是自然环境，其废水处理能耗几乎为零，操作极其简单。该种方法并没有被大量推广使用，一是受到矿区面积的影响，建造人工湿地需要大量的土地面积，我国矿区一般不具备这样的条件；二是矿区周边的自然环境较差，建造人工湿地成本较高。
2.6微生物燃料电池技术
微生物燃料电池与微生物法相似，即利用微生物的呼吸作用产生电能，以微生物作为整个反应的催化剂。该技术是一种全新的处理技术，在我国还处在试验阶段，并没有大量推广[1]。
3.金属矿山选矿尾矿废水处理的实际应用
3.1试验用水
试验用水样品取自公司尾矿库水样，水质具体成分如表1所示。水样分析结果表明，废水中的铜离子、铅离子严重超标，且废水外观呈现起泡状态，并不能满足废水回用的要求。
表1.原水与废水水质对比：
3.2废水循环利用试验方案
废水中的绝大部分杂质和颗粒经过自然沉淀都被去除，但在选矿过程中因添加药剂部分微颗粒形成了体系稳定的胶体，处理该胶体应该加入强酸、强碱以破坏胶体的稳定性，从而过滤出废水中的悬浮物。随着废水的重复利用次数增加，废水中的重金属离子浓度会逐渐提升，重金属离子越多越不利于选矿捕集。为了加强对废水中金属的捕集，减小起泡对废水处理的影响，文章设计出以下试验方案。如图1所示[2]。
废水循环利用试验工艺流程设计：
3.3试验确定与讨论
在废水中加入石灰后，废水中的固液平衡被打破，废水中的悬浮物和重金属铅离子含量随着石灰含量增加而降低，废渣的沉降速度不断上升。待石灰用量达到18mL时，沉淀速度最快，废水的透明度最佳，且重金属离子的含量较低。因此，加入石灰进行中和时，石灰用量以18mL为最佳，每立方米废水加入600g石灰。在确定最佳脱稳剂用量后，加入不同种类、不同剂量的絮凝剂再次试验，人们可以得出试验数据。研究发现，PAM（聚丙烯酰胺）在16mg/L时沉降速度最快，而苛性淀粉在0.2g/L时的沉降速度最快，且上层澄清液中的重金属离子也能达到排放标准，但废水的起泡性较强，不能达到循环处理要求。由于固体悬浮物含量较高，加入脱稳剂和絮凝剂之后5min，废水中的悬浮物开始沉降，前30min悬浮物开始絮凝成团，速度较慢，60min后沉降速度加快，悬浮物数量也随之减少[3]。
结论
现代工业与科技的发展都离不开且依托于大量的金属矿资源的利用，而强化对尾矿的再利用与能源化以及废水处理的技术，有利于极大地提高矿山矿物资源与选矿中水资源的利用率，也有利于发展矿山循环经济作业以及矿山生态环境的改善，最终达到资源、经济及环境的协调且可持续发展的局面。
参考文献
[1]孙雷军，浅析磷矿选矿废水处理[J].科学与财富，2018（03）：275-276.
[2]邓双丽,王延锋,亢建华.白钨加温精选废水处理技术研究及应用[J].中国钨业,2017,(1):75-78.
[3]朱超英,阳华玲.复杂选矿尾矿废水处理与回用技术研究[J].矿冶工程,2014,(z1):337-340.
[4]雷永杰.浅析河北福鑫山铁矿选矿废水处理及综合利用[J].价值工程,2015,(11):70-71.
论文作者:张映群
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/6/4
标签：尾矿论文; 废水处理论文; 废水论文; 微生物论文; 水中论文; 重金属论文; 金属论文; 《防护工程》2019年第4期论文;