含重金属离子的铅锌矿尾矿废水危害及治理研究

何建军，缪海花

（福建金东矿业股份有限公司，福建 三明 365000）

含重金属离子的铅锌矿尾矿废水危害及治理研究

何建军，缪海花

（福建金东矿业股份有限公司，福建 三明 365000）

金属矿山的开采与选矿厂选别矿石的实施过程都会产生体积庞大的废渣与废水，本文以含重金属离子的铅锌矿尾矿废水为主要研究对象，首先分析了重金属元素给自然生态环境、自然资源、人居环境、人体等带来的严重危害，然后详细阐述了含重金属离子的铅锌矿尾矿废水的治理方法，以降低尾矿废水中重金属的含量。

重金属离子；铅锌矿尾废水；危害；废水治理

我国水资源总量超过2.8万亿m3，人均占有量却不足220 m3，在世界上的排名在100位以后，因此我国属于缺水型国家。我国水资源的时间和空间分布不均，时间上夏秋多、冬春少，地域上南方多、北方少，山区多、平原少，与我国生产力布局不相匹配。随着我国工业化和城市化的快速推进，水资源需求量快速增加，水资源供需矛盾日益突出[1]。城市化的高速发展导致我国许多湖泊、水系面积逐年减少，工业污水、生活污水超标排放破坏了原有的自然水环境，导致动植物种类减少、生物链遭到破坏、种群稳定性降低。水生态环境逐渐恶化，人工修复强度不够，导致水体的自净能力减弱，水环境容量降低[2]。在淡水资源日益紧缺的时代背景下，防止水环境遭到污染与破坏，加强对水资源的保护力度，防治在城市化与工业化生产过程中产生的水污染，采取有效措施改善水生态与水环境，是环境生态可持续发展的重要内容[3]。从工艺流程来看，金属矿山的开采与选矿厂选别矿石的实施过程都会产生体积庞大的废渣与废水，选矿厂尾矿通常是由细泥沙与水混合而成的低浓度、细粒度浆料，选矿工艺排出的细泥沙与水中通常含有重金属离子，重金属离子若是处理不当而直接排放，就会造成土壤、水体与大气污染，其最终会通过各种途径进入人体，对人体的健康产生极大的安全隐患。

1 重金属的危害

一般来说，重金属是指比重大于5、原子量大于55的金属[4]。从环境污染方面来看，重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷，就重金属对生态环境的危害而言，重金属在水体流动作用下渗透进入土壤环境中，植物的根部在吸收土壤中养分的同时将土壤中含有的重金属也吸入植物体内，重金属元素在植物体内富集，会直接影响植物的生长发育。以铅污染为例，铅是土壤污染较普遍的元素，矿山附近土壤含铅量高达1 500 cm/kg。随着我国乡镇企业的快速发展，“三废”中的铅也大量进入农田，在土壤中易与有机物结合，不易溶解，其大多处于表土层，表土铅在土壤中几乎不向下移动[5]。植物对铅的吸收与积累，受制于环境中铅的浓度、土壤条件、植物的叶片大小和形状等，植物吸收的铅主要累积在根部，只有少数转移到地上部分，积累在根、茎和叶内的铅，会影响植物的生长发育，使植物受害。铅对植物的危害表现为叶绿素下降，阻碍植物的呼吸及光合作用。谷类作物吸铅量较大，但多数集中在根部，茎秆次之，籽实较少。因此，铅污染的土壤所生产的禾谷类茎秆不易作饲料。

就重金属对人体的危害而言，重金属一旦通过饮水、饮食、呼吸或是直接接触的途径进入人体，就会极大地损坏身体的正常功能。重金属不像其他毒素可以在肝脏分解代谢，然后排出体外，其一旦被食入到人体，就会在人体内发生沉积与累积，无论通过何种方式，这些重金属都只会在人体中发生一些形态变化，重金属极易积存在大脑、肾脏等器官，一旦超标，易引起基因突变，影响细胞遗传，严重时会产生畸胎或诱发癌症。例如，汞在食入后直接沉入肝脏，对大脑视力神经破坏极大，如果每升天然水中含0.01 mg汞，这些水一旦饮用就会引起强烈中毒，含有微量的汞饮用水，长期食用会引起蓄积性中毒。人体不慎食入重金属铬，会造成四肢麻木，精神异常；食入砷会使皮肤色素沉着，导致异常角质化；食入镉会导致高血压，引起心脑血管疾病，破坏骨钙，引起肾功能失调。铅是重金属污染中毒性较大的一种，是一种作用于人体各个系统和器官的毒物，能与体内的一系列蛋白质、酶和氨基酸内的官能团络合，干扰机体多方面的生化和生理活动，对全身器官产生危害。铅一旦进入人体很难排除，它会直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经板，可造成先天大脑沟回浅，智力低下；对老年人来说，会造成痴呆、脑死亡等[6]。

2 含重金属离子的废水治理方法

铅锌在自然界里特别在原生矿床中共生极为密切。它们具有共同的成矿物质来源和十分相似的地球化学行为，有类似的外层电子结构，都具有强烈的亲硫性，并形成相同的易溶络合物。目前，主要有以下五种治理含重金属离子废水的方法。

2.1 化学沉淀法

化学沉淀法是针对铅锌矿尾矿废水中的阴阳离子，向尾矿废水中添加某种化学物质，使得该种化学物质能够与尾矿废水中的重金属离子发生化学反应，从而生成难溶于水体的沉淀物，在废水中析出，以降低尾矿废水中的重金属含量与浓度。在处理铅锌矿尾矿废水时，由于铅锌矿的尾矿废水通常是碱性，因此在使用化学沉淀法对废水进行处理时通常会向废水中添加酸性物质对其进行中和，然后通过酸性物质，如烟道气等，与尾矿废水中的重金属离子发生化学反应形成化学沉淀，可以将废水中的重金属离子分离析出，降低废水中的重金属浓度。在化学沉淀法工艺实施过程中，需要注意不同的重金属离子，其发生反应并产生沉淀都需要最佳的酸碱度值，过高或者过低的酸碱度值都会影响重金属离子的析出效果，进而影响废水处理的效用。因此，在运用化学沉淀法时，应当严格控制废水中的酸碱度值，以防止废水中沉淀的氢氧化物重新发生溶解生成重金属离子。

2.2 吸附法

吸附法，顾名思义是通过吸附的方式将铅锌矿尾矿废水中的重金属离子吸附出来，使其与废水产生分离，从而降低废水中重金属的含量。常见的吸附法是借助固体吸附剂的物理吸附与化学吸附性能，分离废水与重金属元素，尽可能地将重金属回收利用，目前常用的固体吸附剂包括有机复合材料、单宁类等。在采用吸附法进行尾矿废水处理时，需要注意不同的重金属元素，其在同一种固体吸附剂下所产生的吸附效果是不同的，因此应当针对尾矿水中含有的重金属元素，选择适宜的固体吸附剂，同时还需考虑吸附剂的经济价值与实用价值，以降低尾矿废水的处理成本。

2.3 气浮法

气浮法的工作原理是依托尾矿废水中颗粒的疏水性，在气浮池中向尾矿废水通入一定量的气泡，使得尾矿废水中的重金属离子能够吸附在气泡上，然后随着气泡的上浮，尾矿废水中的重金属离子就会相应地浮出废水表面，气泡与重金属离子的上浮会使废水水体、重金属离子、泡沫三者之间形成相互分层的泡沫层，工艺施工人员只需收集上层的重金属离子泡沫即可实现尾矿废水与重金属离子的分离。

2.4 氧化还原法

把溶解于废水中的重金属元素，经过氧化还原反应，转化为无毒无害的新物质，这种废水的处理方法被称为氧化还原法。在氧化还原反应中，有毒有害的重金属元素有时是作为还原剂的，这时需要外加氧化剂，如空气、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠等。当有毒有害物质作为氧化剂时，需要外加还原剂，如硫酸亚铁、氯化亚铁、锌粉等。如果通电电解，则电解时阳极是一种氧化剂，阴极是一种还原剂。金属还原法是向废水中投加还原性较强的金属单质，将水中富有氧化性的重金属离子还原成单质金属析出，投加的金属则被氧化成离子进入水中，析出的重金属可以得到充分的回收利用。

2.5 膜分离法

膜分离法是当前尾矿废水处理的重要方法与热点研究方向，其分为气膜法与液膜法两大类。气膜法的工作原理为通过外界（高压泵）向尾矿废水施加高强度压力，充分利用疏水性膜两侧的重金属浓度差作为膜间传质动力，使得废水中的重金属离子在高压作用下不断由疏水性膜的一测向另一侧挤压渗透，而废水中的其他成分则滞留在疏水性膜的渗透侧。废水中的重金属不断在疏水性膜的另一侧富集并通过吸收液使重金属发生不可逆化的化学反应，从而形成重金属与废水的分离，提取出高浓度重金属浆体。液膜法的工作原理与气膜法类似，不同之处在于液膜法所使用的反渗透膜无需具有疏水性。膜分离法工艺流程简单，近年来随着反渗透膜的致密性逐渐提高，膜分离法在尾矿废水处理中逐渐得到广泛应用。

3 结语

铅锌矿是富含金属元素铅和锌的矿产，铅锌用途广泛，可用于电气工业、机械工业、军事工业、冶金工业、化学工业、轻工业和医药业等领域。铅锌矿在选矿工艺下形成的废水通常含有许多重金属元素，这些含有重金属离子的废水需要进行严格治理，检测达标之后才能排放到自然环境中，以减少对大气、土壤、水系等自然生态环境的不可逆转的污染与破坏。

1 杨清伟，束文圣，林 周，等.铅锌矿废水重金属对土壤-水稻的复合污染及生态影响评价[J].农业环境科学学报，2003，22（4）：385-390.

2 彭再华，蒋素芳，叶从新，等.锡铁山铅锌矿尾矿废水净化回用研究[J].湖南有色金属，2016，32（2）：62-64.

3 邓敬石，张宗华，陈家栋.浅谈含重金属离子的铅锌矿尾矿废水危害及治理[J].云南冶金，2002，31（2）：20-22.

4 陈家栋，潘协文，胡厚勤.某铅锌矿高铅高pH值尾矿废水治理[J].有色金属，2002，（2）：108-110.121.

5 董丽芳.浅谈金属矿山选矿尾矿及废水处理[J].云南冶金，2001，（2）：61-64.

6 郑雅杰，彭振华.铅锌矿选矿废水的处理及循环利用[J].中南大学学报（自然科学版），2007，（3）：468-473.

Study on Hazard and Treatment of Lead - Zinc Mine Tailings Wastewater Containing Heavy Metal Ions

He Jianjun, Miao Haihua
(Fujian Jindong Mining Co., Ltd., Sanming 365000, China)

The implementation process of mining and ore dressing ore mines will produce a large volume of waste residue and wastewater, the lead-zinc tailings wastewater containing heavy metal ion as the main research object, firstly analyzed the heavy metal harm to the natural ecological environment, natural resources, environment and human caused, then elaborated the treatment method of lead zinc tailing wastewater containing heavy metal ions, in order to reduce the content of heavy metals in the tailings wastewater.

heavy metal ions; lead and zinc tailings wastewater; harm; wastewater treatment

X751

A

1008-9500(2017)10-0038-03

2017-09-13

；何建军（1985-），男，新疆新源人，工程师，研究方向：铅锌矿浮选、废水综合利用。