铅锌矿选矿废水的节水工艺与重金属的低成本处理技术

雷金勇　王利国　黄　伟　黄　华　罗国峰

（1中国有色桂林矿产地质研究院有限公司广西桂林5410042广西环境污染控制理论与技术重点实验室广西桂林541004 3广西环境治理工程技术研究中心广西桂林541004）

铅锌矿选矿废水的节水工艺与重金属的低成本处理技术

雷金勇1、2、3王利国1黄伟1、2、3黄华1罗国峰1

（1中国有色桂林矿产地质研究院有限公司广西桂林5410042广西环境污染控制理论与技术重点实验室广西桂林541004 3广西环境治理工程技术研究中心广西桂林541004）

铅锌选矿废水具有浓度高、成分复杂等典型重金属废水的特点，在实际处理中容易造成水力停留时间长、有机物去除困难和建设运行费用高等一系列问题，高耗水量和重污染已成为制约采矿业可持续发展一大瓶颈问题。本文分别对铅锌矿浮选过程的节水工艺和重金属的低成本处理技术进行了综述讨论，对未来重金属废水处理的发展方向进行了展望。

铅锌矿；浮选；废水；重金属；节水

1　概述

泡沫浮选是我国目前应用最为普遍的铅锌选矿富集处理技术，由于技术的特性所致，在药剂制备、磨矿作业、分类浮选作业中都需要消耗大量的水资源。据统计，浮选法提炼1t铅锌精矿需使用4t～6t清洁水，这也让铅锌浮选工业成为重耗水产业。随着我国经济的高速发展，日益紧迫的淡水资源与工业增长需求已形成尖锐的矛盾，高耗水量也成为制约我国矿业生产的严重瓶颈条件。

由高耗水引发的不仅是对水资源的威胁，伴随而来的还有巨大的浮选废水的产生。在铅锌矿的浮选工艺中，由于矿物组成的复杂性，造成了大量化学药剂如选矿剂、抑制剂和分散剂等的使用，这些药剂汇合残余的重金属离子形成了含有机和无机污染成分复杂的浮选废水。因此，传统的处理技术面临着如水力停留时间长、冲击负荷高和有机物去除效率低等一系列棘手问题。随着我国对环境问题认识日益加深，特别是对高污染行业的排放标准正在逐渐提高，铅锌行业废水处理成本面临着巨大的挑战。据统计，目前铅锌矿浮选废水的处理成本通常为2.2元/t左右，而随着废水排放指标的不断提高，企业需要更大的环保投入才可以满足废水的达标排放标准，这也将大大提高企业的生产运行成本。

在此形势下，国内对铅锌矿废水处理的重视程度大幅提高，针对废水处理中的节水工艺与重金属的低成本高效处理已被广泛研究。从浮选工艺的角度来看，源头上减少水的用量、增加水的重复循环利用效率是降低水成本、减少废水产生量的最佳手段。如何提高水的利用效率已成为解决本行业废水重污染问题的源头对策。另一方面，对于最终进入到废水处理厂的浮选废水，重金属离子的高效、低成本去除技术成为末端治理的重要改进方面。因此，源头的节水技术与末端的高效处理已成为目前公认的改善浮选废水治理的两大途径。本文针对这两方面的内容，在综述了目前最新的技术研究现状基础之上，对未来治理铅锌矿浮选废水的技术进行了探讨与展望。

2　铅锌矿浮选废水的节水处理

目前，我国所采用的铅锌矿浮选技术主要为：“先铅后锌、先硫后氧”的技术思路。由于我国的铅锌矿物中，硫化物与氧化通常伴生存在，因此浮选过程需要使用复杂的化学药剂，并通过多步的浮选工艺才能实现各种矿物的富集提炼。这一过程使得最终的废水中混合有多步反应所使用残余药剂成分，废水成分的复杂造成了处理工艺设计运行困难。为了解决浮选废水成分复杂的特点，研究人员尝试了分段回用不同浮选工艺废水的思路，通过废水的充分回用，使得总耗水量和总废水量有效降低，并且还避免了废水的无序混合，降低了废水成分的复杂性，大幅降低了废水的处理难度和成本。

惠世和等[1]对铅锌矿复杂废水进行了分段回用的处理研究，其总体设计思路为针对各浮选单元的工艺特征，利用具有相同性质的选矿水进行回用，分段处理各浮选工艺的选矿水并进行回用。其废水分段直接回用试验结果表明：硫化锌精矿水可以直接回用与本工艺，其对锌回收率没有显著影响；精矿品味略有下降，但该作用的活化剂和捕收剂用量也略有下降；氧化铅尾矿浓缩水回用氧化铅浮选作业，硫化剂和起泡剂的用量明显下降，硫化剂由原来的2.1 kg/t下降到1.8 kg/t，选矿指标没有明显影响。其两年的运行结果证明：选矿厂大循环中用水单耗（薪水+经处理的回水）由5.86 m3/t下降到3.57 m3/t。进入废水处理站的水由458 m3/h下降到275 m3/h。废水处理站的生产超负荷现象彻底消除（设计处理能力400 m3/h），处理站出水指标稳定，废水处理成本显著降低。

陈代雄等[2]采取“混凝沉淀—酸碱中和-氧化-澄清”的废水处理工艺，对复杂铅锌矿废水进行了处理，并进行了回用水和清水的对比试验。闭路试验结果表明：处理后的废水可以全部回用，经过选矿药剂制度微调，净化水与新鲜水获得的选矿指标基本接近，净化水完全可以100%回用。同时，其氧化工艺中所采用的Ca (ClO)2和ClO2都能进一步降低废水中残余的难降解有机物，降低废水起泡性能。处理同样量的废水，ClO2的投加量小于Ca(ClO)2的投加量，ClO2的氧化能力强于Ca(ClO)2，ClO2还可以有效降低废水中Pb2+、Fe2+、Mn2+的含量。

3　铅锌选矿废水中重金属的高效去除

以上介绍了铅锌矿浮选过程中的节水技术，其可以在根本上降低废水的产生量和废水的处理难度。在铅锌矿废水中，重金属离子毫无疑问是构成污染物的主体成分，随着2010年《铅、锌工业污染物排放标准》(GB25466—2010)的颁布实施，对选矿废水处理后达标排放提出了更高的要求，高效低成本去除技术成为目前行业发展的急迫需求。

我国20世纪90年代前一般采用选矿废水与尾砂一起输送到尾矿库，在尾矿库内澄清、沉积和氧化自净后回用于生产，但根据相关研究表明，如铅锌选矿废水不经相应的处理直接进行回收利用，不仅仅会影响选矿的效果，而且还会使选矿水中的重金属产生富集现象。

目前国内外处理铅锌选矿废水的方法有絮凝沉降法、氧化法、吸附法、生物法、电化学法、膜分离法等。与其它方法相比，絮凝沉淀具有流程简单、操作方便、运行费用相对较低等优点，是目前我国处理铅锌废水最主要的方法之一。

4　国内外铅锌选矿废水处理新方法

4.1近年来电解法得到了迅速发展，研究人员对铁屑内电解进行了深入研究，利用铁屑内电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。

4.2美国、日本等国家对生物絮凝剂进行了大量的研究，已取得初步的研究成果，但我国在此方面的研究尚处于实验室阶段。

4.3国内外研究者在寻找和培育重金属超富集植物上进行了大量的探索与研究工作，发现了许多重金属超富集植物。作为一种新的污染治理技术，植物修复技术已经被证明具有极大的潜力和市场前景，但目前植物修复技术大多停留于实验室模拟研究阶段，从实验室走向产业化应用还需时日。

5　结语

铅锌矿采矿废水的复杂特性要求处理过程需要针对不同工段的水质特征进行具体设计。相比传统的将全部废水汇总处理的思路，分段废水出来的方法可以大幅降低废水成分的复杂性，减少废水总污染负荷，有效提高废水的处理效率并降低废水的处理成本。经分段处理的废水被证实可以完全替代清洁水进行重复浮选作业，这一循环用水的思路可以大幅提高水的利用效率并降低总废水的产生量。在铅锌矿选矿废水的末端处理方面，化学法、物理法和生物法是目前被广泛采用的技术，各种新型廉价材料的问世可以大幅降低重金属废水的处理成本。

[1]惠世和,张林友,高连启,李崇德.某铅锌混合矿选矿废水分段回用研究与应用[J].有色金属:选矿部分,2011（5）：24-26.

[2]陈代雄,胡波,杨建文,薛伟,刘锡桂,朱雅卓.某铅锌矿选矿废水的治理与回用试验研究[J].湖南有色金属,2013（4）：58-62.

由广西环境污染控制理论与技术重点实验室建设（14-045-17）、广西科技重大项目“金属选冶固体废弃物堆场渗漏对地下水控制技术与示范”（桂科重1355002-3）和“典型岩溶型尾矿库重金属污染阻隔净化技术示范”（桂科重1298002）、广西特聘专家联合资助。

雷金勇（1981—），男，广西玉林人，本科，工程师，主要从事分析测试、环保科研、环境工程、环评等工作。