碱法处理某矿山含铜酸性废水及其成本核算

赖才书，曹 烨，李德有，温雄明，廖广华

（1.紫金矿业集团股分有限公司，福建上杭 364200；2.湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100）

·环 保·

碱法处理某矿山含铜酸性废水及其成本核算

赖才书1，曹 烨2，李德有1，温雄明1，廖广华1

（1.紫金矿业集团股分有限公司，福建上杭 364200；2.湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100）

某矿山金矿选矿厂采用石灰或片碱（液碱）中和法处理赤水库区含铜酸性废水，由于中和渣在井子里库区（含上游的两道拦渣坝）和新屋下库区大量沉积，使得库容减小，新屋下库区溢洪坝不能溢流，否则水质将严重超标。因此对原废水处理工艺进行改进，采用新增江山岽库区作为中和渣堆场，赤水库区上游废水回抽经加石灰预处理后进入江山岽大坝后自流至赤水库区下游，赤水库区水质得到了明显的改善，并对改进后的流程进行了运行成本核算。

碱法；废水处理；成本核算

有色金属矿山在开采或选矿过程中，含铜等硫化矿在空气、水和细菌的共同作用下，易产生硫酸、金属硫酸盐，并溶出矿石中其它金属离子，形成含铜等酸性废水。含铜酸性废水直排，会使附近水体pH值发生变化，消灭或抑制细菌及微生物的生长，从而破坏水体的自然缓冲作用，妨碍水体自净，导致水体发臭、变绿等；由于铜元素为重金属元素，水体中大量富集，对人、动植物及地下水均有不利影响［1～3］。综合回收废水中的金可提高金属利用率，增加经济效益。

1 废水处理流程改进及工艺指标

1.1 现有废水处理工艺流程

某矿山金矿选矿厂尾矿库采用上游筑坝和均点放矿法，采用石灰或片碱（液碱）中和法处理上游赤水库区含铜酸性废水，处理原理如下所示［4，5］：

废水经余田坑简单处理后，流经井子里库区，到达三秀田进行深度处理，最终在新屋下库区静置、沉淀，达标后回抽作为工业用水或外排。但产生的中和渣在井子里库区（含上游的两道拦渣坝）和新屋下库区大量沉积，使得无库容用于废水静置、沉淀；而新屋下库区约70万m3，但实际有效库容不足50万m3，使得新屋下库区溢洪坝不能溢流。鉴于新屋下库区库容日益缩小的严峻形势，金矿选矿厂组织员工清理了该库区约25万m3的淤泥至铜矿堆场。此次清淤作业耗资巨大，效果并不显著。

1.2 改进后废水处理工艺流程

为了确保新屋下库区的蓄水、沉降功能，金矿选矿厂提出了江山岽大坝废水预处理方案，即在江山岽大坝右侧建立两个容积各为100 m3的石灰储罐，用水管将赤水库区上游的废水回抽至新建石灰罐下方石灰槽内进行加药预处理后，自流至江山岽库区，从而将反应沉淀物滞留在江山岽库区，为下游新屋下库区腾出库容。而江山岽库区目前的有效库容为704万m3，有充足的库容盛装淤泥，预处理后的废水，经除酸降铜后自流至赤水库区下游。该方案的实施既减轻了下游废水处理系统的压力（特别是雨季防洪压力大时），又将废水处理沉淀物滞留在了江山岽库区，节省了新屋下库区清淤所需的巨额费用。同时，将赤水库区水质pH值调整到7以上时，有利于前端回水，减少下游废水处理药剂的使用和提前回收废水中的含CN－物质，节约生产成本。改进后的废水处理工艺流程如图1所示。

1.3 废水处理指标

经过近3个月的运行，赤水库区废水得到了有效处理，具体见表1。

图1 某金矿矿山赤水库区含铜酸性废水处理流程图

从表1可看出，废水预处理设施平稳运行后，赤水库区废水水质逐渐改善，其中pH值稳步上升（长期大于7），铜离子、总铜浓度逐渐下降（控制在20 mg／L左右），达到了预期目标。

2 运行成本核算

运行成本以两年为例进行核算。

2.1 运行成本分析

废水处理新流程投资成本核算见表2，其中江山岽库区不需重复建设，废水处理成本和原工艺相同，无新成本投资。

表1 赤水库区水质参数

表2 投资估算表

2.2 节省清淤费用

运行按两年计，江山岽大坝废水预处理点共处理废水约1 101 400 m3，累计添加石灰6 633 t。根据试验得知，处理1 L原赤水库区废水（pH值＜4、Cu2＋≈200 mg／L、CuT≈300 mg／L）将产生体积约150 mL的沉淀物；对预处理后的废水（pH值＞7、Cu2＋≈20 mg／L、CuT≈20 mg／L）再进行深度处理时，其产生的沉淀物体积约为10 mL。废水处理产生的污泥毒性浸出结果见表3，为第Ⅰ类一般固废，可直接输送至尾矿库堆存。

根据新屋下库区淤泥清理方案（将淤泥用泵抽至江山岽库区）可知，清理淤泥成本为2元／m3。因此可得出，实施废水预处理后，每月将节省清淤费用约75 615元，具体见表4。若按两年计，预计净收益将达1 048 752元。

表3 废水处理污泥毒性浸出结果mg／L

表4 废水预处理节省清淤费用效益表

2.3 减少电力消耗

自从赤水库区水质恶化后，金矿三选厂暂停了赤水船泵回抽工业水。该项目实施后，水质得到极大改善，能满足洗矿用水要求。与从新屋下库区回抽工业水相比，赤水回抽工业水扬程降低约158 m，节省电力消耗具体见表5。

表5 赤水库区回抽工业水效益表

2.4 减少漂白粉、NaCN消耗

新屋下库区作为金矿选矿厂废水处理的终端库区，其水质必须达到一级排放标准，其中CN－浓度必须小于0.5 mg／L，实际运行中，新屋下库区水质CN－浓度≤0.025 mg／L。赤水库区水质改善后，直接回抽的废水中CN－并未消除，这既减少了下游废水处理系统中漂白粉的消耗，又减少了炭浸、选矿系统中NaCN消耗，具体见表6。

2.5 回收废水中的金金属

炭浸尾浆排放至江山岽库区静置、沉淀后，上清液流再至赤水库区。经检测，赤水库区废水金含量约0.064 mg／L，该废水回抽至系统循环使用后，能有效回收废水中的金金属。具体效益见表7。

表6 减少漂白粉、NaCN消耗效益一览表

表7 回收金价值效益表

2.6 间接效益

江山岽大坝废水预处理项目实施后，极大地缓解了下游废水处理系统的处理压力，特别是在汛期，这种优势更加明显。往年，降雨量稍微大点，为降低赤水库区水位，必须加大废水处理量时，就容易导致废水处理不到位的现象，造成新屋下库区水质不达标，影响库区废水外排，无形中制造了巨大的安全、环保隐患。如今，实施该项目后，一改往日的被动局面，减轻了废水处理压力，有利于金矿三选厂的防洪度汛。

3 结 论

1.采用碱法处理矿山酸性废能达到工艺指标要求，运行平稳且能持续处理废水并能达标排放。

2.原废水处理工艺流程经过改进后，采用江山岽库区作为中和渣堆场，为下游新屋下库区腾出库容，预处理后赤水库区水质逐渐改善，其中pH值稳步上升（长期大于7），铜离子、总铜浓度逐渐下降（控制在20 mg／L左右），达到了预期目标。

3.废水工艺流程改进后，经运行2年成本核算节省清淤费用1 048 752元、用电费用345 600元、药剂费用374 040元，回收有价金2 628 288元，扣除投资成本766 000元，共计产生经济效益3 630 680元。

［1］ 白润才，李彬，李三川，等.矿山酸性废水处理技术现状及进展［J］.长江科学院院报，2015，32（2）：14－19.

［2］ 杨晓松，邵立南.有色金属矿山酸性废水处理技术发展趋势［J］.有色金属，2011，63（1）：114－117.

［3］ 张鑫，张焕焕.金属矿山酸性废水处理技术研究进展［J］.中国矿业，2012，21（4）：45－48.

［4］ 徐劲，孙水裕，蔡河山，等.Fenton试剂处理选矿废水的实验研究［J］.环保科学与技术，2005，28（6）：9－11.

［5］ 万俊峰，李光明.Fenton试剂在污水处理上的发展与展望［J］.江苏环境科技，2005，18（3）：36－39.

Treatment of Copper－containing Acid W astewater in a M ine by Alkali M ethod and Its Cost Accounting

LAICai-shu1，CAO Ye2，LIDe-you1，WEN Xiong-ming1，LIAO Guang-hua1
（1.Zijin Mining Group Co.，Ltd.，Shanghang 364200，China；2.Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China）

A neutralization method with lime or flake caustic soda（liquid caustic soda）is used to treat coppercontaining acid wastewater within Chishui reservoir area in a gold mine concentrator.Due to a large amount of neutralizing residues deposite at Jingzili reservoir area（including two residue dams at upstream）and Xinwuxia reservoir area，thus reducing a capacity of the reservoir，with a flood dam at Xinwuxia reservoir area being unable to overflow，otherwise water quality will deteriorate seriously.Therefor，modification ismade to the existing wastewater treatment process by using new-added Jiangshandong reservoir area as neutralization residue pond.Wastewater at the upstream of Chishui reservoir area will be pumped back to be preprocessed by adding lime，then enters Jiangshandong reservoir area before flowing into downstream of the Chishui reservoir area.As a result，water quality of Chishui reservoir area is improved significantly，and accounting of operation cost for themodified process flow is performed.

alkalimethod；wastewater treatment；cost accounting

X758

A

1003－5540（2017）02－0052－04

2017－01－19

赖才书（1982－），男，工程师，主要从事矿山环境保护管理工作。