[科普中国]-选矿废水处理

选矿废水包括选矿工艺排水、尾矿池溢流水和矿场排水。选矿工艺排水一般是与尾矿浆一起输送到尾矿池，统称为尾矿水；因此选矿废水处理也称为尾矿水处理。

简介废水排放量大，是我国选矿厂废水的特点之一。选矿废水具有水量大，悬浮物含量高，含有害物质种类较多而浓度较低等特点。每吨矿石的选矿用水量为5～10吨。1973年中国选矿废水排放量达10亿立方米。我国选矿厂废水的特点之二，是废水成分较复杂，有毒有害成分较多，但浓度较低。

选矿废水中的主要有害物质是重金属离子和选矿药剂。重金属离子有铜、锌、铅、镍、铁、钡、镉等，以及砷和稀有元素等。在选矿过程中加入的浮选药剂有如下几类：

①捕集剂：黄药（ROCSSMe）、黑药【(RO)2PSSMe】、白药【CS(NHC6H5)2】。

②抑制剂：氰盐（KCN,NaCN）、水玻璃(Na2SiO3)。

③起泡剂:松根油、甲酚(C6H4CH3OH)。

④活性剂：硫酸铜、重金属盐类。

⑤硫化剂：硫化钠。

⑥矿浆调节剂：硫酸、石灰等。

选矿废水不经处理排放或流失会严重污染水源和土壤,危害水产和植物,淤塞河流、湖泊。第二次世界大战期间，日本三井金属矿业公司神冈铅锌矿选矿废水和冶炼厂镉车间废水排入神通川，水体和农作物受到污染，当地居民由于长期食用受镉污染的水和稻米，1951～1968年有200多人患镉中毒症，称痛痛病。中国的有色金属矿山大多分布在长江以南，选矿废水的排放对河流、湖泊水源和农业、渔业生产造成很大威胁。有的河流、湖泊被尾矿淤积，浮选剂臭气四溢，使鱼类受污染而不能食用，渔业减产1。

污染物及危害选矿废水中主要有害物质是重金属离子、矿石浮选时用的各种有机和无机浮选药剂，包括剧毒的氰化物、氰铬合物等。废水中还含有各种不溶解的粗粒及细粒分散杂质。选矿废水中往往还含有钠、镁、钙等的硫酸盐、氯化物或氢氧化物。选矿废水中的酸主要是含硫矿物经空气氧化与水混合而形成的。

选矿废水中的污染物主要有悬浮物、酸碱、重金属和砷、氟、选矿药剂、化学耗氧物质以及其他的一些污染物如油类、酚、铵、膦等等。重金属如铜、铅、锌、铬、汞及砷等离子及其化合物的危害，已是众所周知。

其他污染物的主要危害如下：

(1)悬浮物：水中的悬浮物可以发生诸如阻塞鱼鳃、影响藻类的光合作用来干扰水生物生活条件，如果悬浮物浓度过高，还可能使河道淤积，用其灌溉又会使土壤板结。如果作为生活用水，悬浮物是感观上使人产生不舒服的感觉一种物质，而且又是细菌、病毒的载体，对人体存在潜在的危害。甚至当悬浮物中存在重金属化合物时，在一定条件下(水体的pH下降、离子强度、有机螯合剂浓度变化等)会将其释放到水中。

(2)黄药：即黄原酸盐，为淡黄色粉状物，有刺激性臭味，易分解，嗅味阀为0.005mg/L。被黄药污染的水体中的鱼虾等有难闻的黄药味。黄药易溶于水，在水中不稳定，尤其是在酸性条件下易分解，其分解物CS可以是硫污染物。因此，我国地面水中丁基黄原酸盐的最高容许浓度为0.005mg/L，而前苏联水体中极限丁基黄原酸钠的浓度为0.001mg/L。

(3)黑药：以二羟基二硫化磷酸盐为主要成分，所含杂质包括甲酸、磷酸、硫甲酚和硫化氢等。呈现黑褐色油状液体，微溶于水，有硫化氢臭味。它也是选矿废水中酚，磷等污染的来源。

(4)松醇油：即为2#浮选油，主要成分为萜烯醇。黄棕色油状透明液体，不溶于水，属无毒选矿药剂，但具有松香味，因此能引起水体感观性能的变化。由于松醇油是一种起泡剂，易使水面产生令人不快的泡沫。

(5)氰化物：剧毒物质，其进入人体后，在胃酸的作用下被水解成氢氰酸而被肠胃吸收，然后进入血液。血液中的氢氰酸能与细胞色素氧化酶的铁离子结合，生成氧化高铁细胞色素酸化酶，从而失去传递氧的能力，使组织缺氧导致中毒。但氰化物可以通过水体中有自净作用而去除，因此，如果利用这一特性延长选矿废水在尾矿库中的停留时间，可以使之达到排放标准。

(6)硫化物：一般情况下，S、HS一在水中会影响水体的卫生状况，在酸性条件下生成硫化氢。当水中硫化氢含量超过0.5mg/L，对鱼类有毒害作用，并可觉察其散发出的臭气；大气中硫化氢嗅觉阀为10mg/m。此外，低浓度CS，在水中易挥发，通过呼吸和皮肤进入人体，长期接触会引起中毒，导致神经性疾病夏科氏(CharCOte)二硫化碳癔病。

(7)化学耗氧物：化学需氧量是水中的耗氧有机物的量化替代性指标，在选矿废水中的耗氧物，主要是残存于水中的选矿药剂1。

处理方法针对上述废水中的污染，可以采用的处理单元分别如下：

悬浮物：主要采用预沉淀、混凝/沉淀法。

酸碱性废水：废水相互中和法、尾矿碱度中和酸性。

重金属离子：调节原水pH值共沉淀或浮选技术、硫化物沉淀、石灰-絮凝沉淀、吸附技术(包括生物吸附)、螯合树脂法、离子交换法、人工湿地技术。

黄药、黑药：铁盐混凝/沉淀法、漂白粉氧化、Fenton氧化降解法、人工湿地技术。

氰化物：自然净化法、次氯酸盐/液氯氧化、过氧化氢氧化法、铁络合物结合法、难溶盐沉淀法、酸化-挥发再中和法、硫酸锌-硫酸法、二氧化硫空气氧化法、电解氧化化法、臭氧氧化法、离子交换法、生物降解法、人工湿地。

硫化物：与含重金属废水互相沉淀、吹脱法、空气氧化法、化学沉淀法、化学氧化法、生化氧化法。

化学耗氧物：混凝/沉淀、生物降解、高级氧化、吸附法。

混凝斜管沉淀法处理选矿废水

来自车间的废水，首先通过沉砂池进行固液分离，沉砂池沉砂通过卸砂门排入尾矿砂场。沉砂池溢流出的上清液，通过投药混合后进入反应器充分混凝反应，然后流入斜管沉淀器，使细粒悬浮物、有害物进一步去除，斜管沉淀器的沉泥，通过阀门排至尾矿砂场。通过此工艺后，废水即达国家允许排放标准。根据环保的要求，斜管沉淀器出水进入清水池，用清水泵打回车间回用，节约用水，并使废水闭路循环，实现零排放。

混凝沉淀-活性炭吸附-回用工艺

此法是国内选厂采用较多的选矿废水回用方法，通过对不同矿山的选矿废水试验研究发现，对同一选矿废水投入不同药剂或同一药剂不同的量，其结果也不一样。但其共同点如下：

①凝剂效果比较试验：分别采用聚合硫酸铁(PFS)、混合氯化铝(PAC)、明矾作混凝沉淀剂，结果表明，采用明矾作为混凝剂较为经济合理，其最佳用量一般可控制在30mg/L左右。

②聚丙烯酰胺PAM对混凝效果的影响：PAM的加入，进一步提高了废水的混凝处理效果，但由于其是有机高分子，导致水中COD值上升.在实践中，将混凝处理效果的变化和COD值的增加结合考虑，一般采用PAM的投入量0.2mg/L即可。

③沉降时间对废水的影响：确立混凝后的静置时间为30min。

④吸附试验：粉末活性炭的用量比颗粒活性炭的用量少，基本在其一半的情况下，即可达到相同的效果。同时，由于粉末活性炭易进入精矿，不会在水循环中积累，故选用其做为吸附剂。其最佳用量一般为50～100mg/L。

⑤浮选试验：废水经混凝沉淀、活性炭吸附后，可全部回用，且对选矿指标无任何影响。经过明矾(30mg/L)、PAM(0.2mg/L)}昆凝沉淀，然后用粉末活性炭(50～100rag/L)工艺净化后，出水水质不但达到国家矿山废水排放标准，而且回用结果表明，经该工艺处理后的废水，不仅可以全部回用，不影响选矿指标，在选矿过程中还减少了浮选药剂用量，给企业带来了相当的经济效益。同时，由于废水的回用，使每天的新鲜水用量减少，这对于水资源短缺的我国来说，更具有减少污染、净化环境的社会意义。该法流程简单，效果好，具有广泛的工业应用前景。

选矿废水资源化利用综合方法

专业人士经过大量的水处理试验和选矿对比试验综合研究，总结出一条解决矿山选矿废水的较好方案。
由于各种废水水质不同，在回用处理过程中，调节池起着调节水质、水量的作用。混凝沉淀池可加强混凝剂与废水的混合，使微细粒子成长，使之变成可通过沉淀除去的悬浮物。反应池用于废水进一步深化处理，利用消泡剂把废水中多余的起泡剂反应掉，削弱对浮选指标的影响。

相关介绍尾矿池是大容积的沉淀－贮存池，可以利用地形设置在峪谷、坡地、河滩或平地上，以堤坝围筑而成。池内设置排水井和排水管，或沿边缘开设排水沟，尾矿水在池内澄清净化后溢流排出。尾矿水中的悬浮物沉淀在池底部贮存。废水在池内至少停留一昼夜。此法可有效地去除废水中的悬浮物，重金属和浮选药剂含量也有所降低。停留时间愈长，处理效果愈好。尾矿池溢流水可循环使用。重选、磁选和单一金属矿的简单浮选，对水质要求不高,水循环利用率可达80%，或完全不排水。当尾矿颗粒极细以及部分呈胶体状态，可向尾矿水中投加混凝剂以加速澄清过程和提高处理效果。如在尾矿水中投加石灰，可去除60～70%的黄药和黑药。

尾矿池上清液如达不到排放标准时，应作进一步处理。常采用的处理方法有：

①去除重金属可采用石灰中和法和焙烧白云石吸附法。去除1毫克铜需石灰0.81毫克，1毫克镍需石灰0.88毫克，pH要求控制在8.5以上。用粒度小于0.1毫米的焙烧白云石吸附可去除铜、铅离子。去除1毫克铜需白云石25毫克，1毫克铅需白云石2.5毫克。

②去除浮选剂用矿石吸附法，采用铅锌矿石可吸附有机浮选剂，去除1毫克有机浮选剂需铅锌矿石200毫克。用活性炭吸附法处理更为有效，但价格昂贵。

③含氰废水主要采用化学氧化法，如漂白粉氧化法；也可用硫酸亚铁石灰法和铅锌矿石法除氰，每克氰加200克矿石，可去除简单氰化物约90%，或复合氰化物约70%。高浓度含氰废水可以回收氰化钠1。

本词条内容贡献者为:

黄头生 - 副教授 - 华北电力大学