铅锌选矿废水处理工艺研究概述

谷艳玲，邓云武，冯　寅（昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南　昆明　650051）

铅锌选矿废水处理工艺研究概述

谷艳玲，邓云武，冯寅
（昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：铅锌是重要的有色金属资源。铅锌选矿废水的净化处理与回水利用，不仅可以消除污染，还能节约水资源，具有重要的经济和环境效益。通过阐述铅锌选矿废水处理工艺研究的最新进展，指出铅锌废水的净化技术及回用技术均兼具明显的优缺点，在新厂建设及老厂改造过程中应从实际出发，制定切实可行的技术方案，使铅锌选矿废水的处理更加经济环保。

关键词：铅锌选矿；废水处理工艺；回水利用

0　引　言

铅锌作为重要的战略资源，广泛应用于电气、化工、石油等行业。铅锌选矿作为铅锌生产过程中的一个重要环节，在为铅锌工业提供原材料的同时，也产生了大量的铅锌选矿废水。这些废水成分极为复杂，除了含有Pb、Zn等重金属离子之外，还残留了大量的选矿药剂，极易污染土壤和水源，造成生态系统破坏，直接影响人类的正常生活。

面对世界水资源的匮乏和环境破坏的压力，工业废水排放的标准和监管将越发严格。铅锌选矿废水作为一种典型的废水资源，其净化和循环再利用更是现在和未来研究探讨的热点。实现铅锌选矿废水的无污染排放与循环利用，是企业实现清洁生产的必经之路，具有重要的经济和环境效益。

1　废水净化

铅锌废水中的Pb、Zn等重金属离子来源于矿石；石灰、黄药、2＃油等来源于选矿过程中添加的药剂，同时在废水中还存在着大量的悬浮物。废水中的这些物质相互作用，导致废水处理的难度加大。目前，铅锌选矿废水净化的方法主要有以下几种。

1.1自然净化法

自然净化法是指将废水置于自然环境之中，利用自然的净化能力，将废水中的有害物质分解，进而达到水体净化的目的。孔令强等［1］对铅锌选矿废水的自然降解过程进行了试验，其结果见表1。

表1　废水自然降解试验结果Tab.1　Natural degradation of wastewater

自然降解法可以分解铅锌选矿废水中的有害物质，并且操作简单，成本较低。但是自然降解所需要的周期长，影响其推广应用。

1.2混凝沉降—吸附法

混凝沉降—吸附工艺主要分为2个部分：混凝沉降和吸附。通过加入混凝剂，可以沉降铅锌选矿废水中的重金属离子；通过吸附剂可以去除废水中残留的选矿药剂，降低水体的COD值。目前，可作为混凝剂的主要有聚丙烯酰氨、明矾、硫酸亚铁、聚合硫酸铁和聚合硫酸铝等；可作为吸附剂的主要有活性炭等。

董栋等［2］利用混凝沉降—吸附工艺处理广西某铅锌选矿厂尾矿库废水，当聚凝剂聚合硫酸铝的用量为40 mg／L（以Al计）时，Pb的去除率高达87%以上；当沉降后的废水以100 mg／L活性炭作为吸附剂进行吸附处理后，最终得到水体的Pb去除率为93.24%，浮选药剂的去除率为56.32%。周李蕾等［3］利用混凝沉降—吸附法对会理铅锌选矿废水进行了处理，实现了选矿废水的再生利用，消除了废水对环境的影响，产生了明显的经济效益。

混凝沉降—吸附工艺流程简单，便于操作，而且涉及到的沉降和吸附过程成本较低，经济性好。虽然利用该方法可以去除废水中大部分Pb，但吸附过程对选矿药剂的脱除效果并不理想。

1.3混凝沉降—氧化—吸附法

为了解决混凝沉降—吸附法不能完全去除铅锌选矿废水中选矿药剂的问题，研究者们在混凝沉降和吸附2个过程之间加入了1个氧化过程，通过添加氧化剂，将废水中的有机试剂氧化，进而达到彻底去除的目的。目前可以作为氧化剂的药剂主要有二氧化氯、次氯酸钠、次氯酸钙和Fenton试剂等。

陈代雄等［4］通过混凝沉降使微细颗粒凝聚成团，去除了大部分选矿药剂和重金属离子；沉降后得到的废水在调节pH值后，通过加入氧化剂将废水中残余的有机物、硫化物和氧化物等有害物质脱出。彭新平等［5］以硫化铅锌矿选矿废水为处理对象，通过混凝沉降—氧化—吸附法处理，去除了废水中的悬浮颗粒、重金属离子和选矿药剂等有害物质，经处理后的废水达到了国家规定的《GB 25466－2010铅、锌工业污染物排放标准》的要求，具有重要的环保意义。

1.4生物膜法

生物膜法是指将微生物附着在载体表面形成微生物膜，然后利用这层微生物膜进行废水处理的方法。林伟雄等［6］以广东省某硫化铅锌矿尾矿库外排废水为研究对象，探讨了以黏胶材料生物载体作为挂膜载体的生物膜法处理废水的效果。实验结果表明，当温度控制在6～13℃，水体停留时间为2 h时，50 L外排废水处理后的COD浓度仅在40 mg／L左右，达到了国家规定的《GB 25466 －2010铅、锌工业污染物排放标准》的要求。

相比于混凝沉降—吸附法和混凝沉降—氧化—吸附法，生物膜法占地面积小，不产生大量污泥废渣，可避免二次污染的问题。但生物膜法对工作环境条件要求相对苛刻，适应性差，进而导致目前实际推广应用较少。

1.5人工湿地法

人工湿地处理污水并不是一个新鲜的概念，自上世纪人工湿地发展以来，已用来处理世界各地的污水。利用人工湿地中的填料、植物、微生物的化学、物理和生物的协同作用，通过沉淀、微生物分解、过滤、吸附、吸收、氧化还原等过程，可实现对废水的处理［7］。目前，人工湿地已经成功应用于铅锌选矿废水的处理，多年前凡口铅锌矿湿地就已经成功运行，并取得了较好的环境效益和经济效益。

高锦玲等［8］探讨了凡口铅锌矿人工湿地重金属分布特征。结果表明凡口铅锌矿宽叶香蒲人工湿地对Pd、Zn、Cu、Cd和Mn 5种金属元素均具有良好的去除效果，湿地中的有机质含量随着流程逐渐降低，可溶性有机质与金属离子形成配合物，反映了金属离子和有机质络合沉淀是人工湿地净化废水的有效途径之一。董志成等［9］调查了铜绿山矿区人工湿地中芦苇和Zn、Pb、Cd、Cu和 Cr 5种重金属元素分布，结果表明湿地中的芦苇对金属具有吸收作用。通过比较生物富集系数发现，植物的根部对重金属的富集能力较强，而茎、叶的重金属富集能力较弱，容易富集Pd。

通过人工湿地系统，不仅可以净化废水中难以利用传统方法去除的重金属离子，得到满足国家规定排放标准的水质，而且还可以创造优美的景观。此工艺绿色环保，可操作性强，极具发展潜力。

1.6其他方法

除以上几种方法，还可以利用絮凝法、“以废治废”等方法处理铅锌选矿废水。刘述忠等［10］利用JCSS絮凝剂（主要由珊瑚、贝壳、海藻化石、大理石、石膏、煤灰、碳水化合物等经高温加工后形成的超细粉末，工业品），通过一步沉降得到满足生产要求的回水，实现了废水的循环利用；汪顺才等［11］以铅锌选矿尾矿为原料，木质素和水玻璃作为添加剂，通过焙烧制备了具有一定强度的陶瓷颗粒。常温下，利用此陶瓷颗粒对铅锌选矿废水进行吸附后，废水中COD的去除率高达88.22%。此工艺不仅实现了铅锌选矿废水的净化，而且为选矿废渣提供了更广阔的出路，实现了“以废治废”，具有较好的经济效益和推广性。

2　废水回用

铅锌选矿废水经过净化处理，达到国家规定的《GB 25466－2010铅、锌工业污染物排放标准》，可以实施排放。但从经济角度分析，处理废水需要成本，直接排放到自然界中必然会造成经济损失，放大选矿的成本。因此，在实际生产过程中，在不影响选矿指标的条件下，铅锌选矿废水直接或者经过一定处理之后，在不达到排放标准的情况下也可以返回选矿作业中。这样既可以降低废水处理的难度和成本，又可以节约新水资源，实现水资源的循环利用，提高经济效益。

2.1尾砂库溢流水全回水工艺

铅锌选矿废水的来源十分广泛，主要包括精矿溢流水、尾矿水以及选矿厂清洗水等［12］。尾砂库溢流水全回水工艺是指将铅锌选矿的所有废水先汇入到尾矿库，统一进行处理之后，再回水利用。

陈伟等［13］采用尾矿库溢流水全回水工艺对湖南某铅锌选矿废水进行了回用，在闭路循环条件下，选矿废水回用的选矿指标与新水选矿指标相似，实现了废水零排放。同样采用尾矿库溢流水全回水工艺，王巧玲等［14］通过调整选矿药剂，使选矿废水回用的选矿指标达生产要求，实现了选矿废水的循环利用，提高了经济效益。

尾砂库溢流水全回水工艺不仅可以借助尾砂库的自净化能力，减少废水处理成本，而且还可以实现选矿厂废水的统一调度，流程相对简单，便于管理，因而受到青睐。但是该工艺将不同来源的废水汇在一起之后，导致废水成分更加复杂，可能会使回用后选矿指标不稳定。同时如果尾砂库与选矿厂区距离较远，管道输送的成本将大幅提高，导致经济效果不佳［15］。

2.2废水分系统回用工艺

废水分系统回用是实现铅锌选矿废水循环利用的另一个重要工艺。基于选矿各作业点产生废水的水质不同，将某选矿作业产生的废水直接或者处理后回用到该选矿作业。废水分系统回用不仅可以促进废水的循环利用，而且能避免废水对其他选矿作业产生不利影响，进而获得稳定的选矿指标。惠世和等［16］通过对铅锌选矿废水实施分系统直接回用，使选矿厂的总废水出水量减少，每月节约废水成本27万元；张晓春等［17］将云南某铅锌矿硫化铅和硫化锌精矿的浓密池溢流水直接回用到相应的浮选工段，极大地节约了用水和选矿的成本，取得了良好的经济效应。

针对铅锌选矿废水中富含选矿药剂、有利和有害物质并存、废水分系统回用难以保证选矿指标的难题，研究者们在废水分系统直接回用工艺的基础上，发展了“部分废水直接回用—剩余废水处理后再回用”的优化工艺流程。该工艺也可细分为2种形式［18］：①部分废水直接回用后，剩余废水处理后回用到该选矿作业，是完全的废水分系统回用工艺的发展；②部分废水直接回用后，剩余废水进入到尾砂库，统一处理后再利用，是废水分系统回用工艺与尾砂库溢流水全回水工艺的综合发展，兼具两者的特性。张艳芬等［19］采用部分废水直接回用—剩余废水处理后再回用的工艺处理铅锌选矿废水，废水回用率达到85%以上，降低了新水的使用量，降低了生产运行成本；周灵芝等［20］对凡口铅锌矿选矿废水处理系统进行研究，实现了锌尾矿溢流水经处理后与精矿废水混合返回生产使用的回水作业流程改造，提高了选矿厂水资源的利用率，产生了较好的经济效益。

废水分系统回用工艺可以在一定程度上减少铅锌选矿废水的总出水量，降低废水处理的压力，节约废水处理成本。同时废水直接回用到相应选矿作业，可以进一步利用废水中残存的选矿药剂，减少新药剂的使用量，降低选矿成本，经济性和实用性强。但是与尾矿库溢流水全回水工艺相比，完成该工艺需要多个回水闭路循环，回水走向多变，工艺流程相对复杂，废水回用的统一调度和管理难度相对较大。

3　结　语

无论是铅锌废水的净化技术，还是铅锌废水的回用技术，都兼具明显的优点和缺点。这就要求研究和设计人员，在新厂建设过程中，要立足长远、统筹规划、合理布局，制定细致可行的实施方案；在老厂改造过程中，要重视已有的技术及设施条件，不盲目求新，从实际的角度出发，制定切实可行的技术方案。只有这样，才能扬长避短，在不断地探索中使得铅锌选矿废水的处理更加经济环保。

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中图分类号：TD926

文献标识码：A

文章编号：1004－2660（2015）01－0011－04

收稿日期：2015－01－08.

作者简介：谷艳玲（1987－），女，云南人，助理工程师.主要研究方向：选矿厂设计.

Introduction on Wastewater Treatment Technology in Lead－Zinc Ore Processing

GU Yan－ling，DENG Yun－wu，FENG Yin
（Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.，Kunming 650051，China）

Abstract：Lead and zinc are crucial nonferrous metals.The purification and recycle of the wastewater in leadzinc ore processing benefit the pollution abatement and water conservation，thus enjoying considerably economic and environmental benefits.The latest advances in the wastewater treatment technology were described in this paper.Both the purification and recycling technology have their own merits and demerits and therefore the feasible technical solution should be made based on actual situations in new plant construction and existing plant reconstruction to accord the wastewater treatment in lead－zinc ore processing better with the economic development and environmental protection.

Key words：lead－zinc ore processing；wastewater treatment technology；reclaimed wastewater utilization