铅锌选矿废水处理及回用研究

许家杰，李长颖

（福建金东矿业股份有限公司，福建 三明365000）

铅锌选矿作业需要加入大量药剂，这些有毒化合物和重金属离子混合在废水中，能够产生持续的不良影响，造成大量的水资源浪费和生态环境破坏，经过生物体的转移和富集，最终到达人们体内，产生严重的生理病变，许多地方的不明疾病产生都与水资源污染有关。所以，必须在源头把好关，加强对选矿废水的处理回用，实现废水零排放，在创造大量社会财富的同时，保护人们生命健康安全。

1 选矿废水处理及回用的重要意义

人口、资源、环境是当今世界面临的三大问题，而水资源对人类生存发展而言起着决定性的作用，地球上可供使用的淡水资源很少，只占地球总水量不到3%，而且大部分储存在南北极，开发利用难度极大，实际可供人们生产生活使用的淡水资源不到地球总水量的1/10000，由于人类活动的影响，人均供水量大幅度降低，尤其是我国，更是面临着水污染严重、水资源紧张的问题，所以保护水资源刻不容缓。

矿山开采为人们带来了重要的金属资源，但也产生了大量废水，据相关研究表明，全国选矿厂排放的废水总量约占工业废水总量的1/10，而且废水成分复杂，其中还有许多有害成分，如果不加以处理，会扩大污染范围，影响自然水体质量，尤其是其中的选矿药剂毒性更强，会对水体生物和人类健康造成严重威胁。另外，作为负责任的大国，我国积极承诺节能降耗、保护生态，为全球人类做贡献，采矿业经过数十年粗放式发展，现在已经成为国家治理的重点。所以，在水资源紧张、选矿废水危害性大、践行绿色发展理念的背景下，加强废水回收利用对生态环境和人类健康都有着非常积极的影响[1]。

2 铅锌选矿废水处理技术

浮选是主要的选矿方法，能够有效分离有用矿物和无用矿物，主要借助的是矿物表面物理化学性质差异，在一定浓度的矿浆中，通过浮选剂和浮选机的作用，一部分可浮性好的细颗粒矿物上浮形成精矿，而留在矿浆内的不浮矿物则称之为尾矿，浮选作业主要包括准备工作、加药调整、充气浮选等环节，在铅锌选矿生产过程中存在着几种类型的废水，需要根据水质特点采取针对性的处理措施，具体如下表1所示。

表1 不同选矿工段废水特点

2.1 自然沉降法

自然沉降法是目前应用最广泛的方法，选矿废水在尾矿库经过自然降解、净化之后，实现循环利用，这种方法操作便捷、成本较低、易于管理，但是需要一定的时间。

2.2 中和沉淀法

如果选矿废水中含重金属离子，那么可以选择使用中和沉淀法，通过碱性中和剂的作用，使金属离子反应生成碳酸盐或氢氧化物，由于溶解度较小，可实现沉淀去除，石灰，碳酸钠，石灰石，氢氧化钠，白云石，等等，都是比较常见的中合剂，该方法不适合含汞离子的废水处理，总体而言，成本也比较低，简单易操作[2]。

2.3 混凝沉淀法

混凝沉淀法是在化学混凝剂的作用下，将废水中的胶体态和溶解态污染物转变成凝聚态絮体，然后再去沉淀分离，明矾、硫酸铝、三氯化铁、硫酸亚铁是常用的无机凝聚剂，聚丙烯酰胺是常用的高分子絮凝剂，该方法在废水处理中应用也相对广泛。

2.4 硫化沉淀法

硫化沉淀法是在硫化剂的作用下，将重金属离子转化成硫化物，然后经沉淀去除，硫化钠、硫化氢、硫氢化钠、硫化亚铁、硫化铵是常用硫化剂。与中和沉淀法比较，硫化沉淀法具有很多优点，比如，沉渣量少，沉淀剂使用少，去除效率高，等等，但是，硫化剂比中和剂价格要高，所以处理成本相对高一些。

2.5 物理吸附法

吸附法主要利用的物质的物理吸附作用，像活性炭、焦炭、木屑、硅藻土就是一些吸附性较强的物质，可以作为吸附剂参与废水处理。对于一些重金属，纤维素材料、褐煤都能产生良好的处理效果，活性炭价格相对低廉，应用较为广泛，通过反复多次使用，能够有效降低处理成本。

2.6 微生物处理法

微生物具有较强的分解能力，利用新陈代谢作用，可以有效去除废水中的有机污染物，这就是微生物处理法。它具有无二次污染、成本低、效果好的优点，由于微生物处理需要满足特定条件，需要首先对选矿废水进行预处理，然后选择合适的微生物，创造适宜的环境条件，所以，在应用过程中存在一定的局限性，需要根据实际情况合理选用。

3 铅锌选矿废水回用技术

随着绿色发展理念的不断落实，作为重点治理行业，许多政策文件对选矿废水循环利用提出了更高的要求，如何适应新形势、实现废水零排放，需要从减少用水量和加大治理成本两个方面出发，实现经济效益与生态效益的双丰收。

3.1 尾矿库降解回用法

尾矿库可以一定程度上净化选矿废水，包括物理净化、化学净化、生物净化，其中，物理进化主要指的是自然沉降和凝聚沉降，化学净化主要通过化学反应，促使物质发生变化，生物进化则是在微生物的作用下，降解吸收有机污染物，通过新陈代谢逐步净化废水。许多矿山都选择利用尾矿库处理选矿废水，通过一系列净化作用，实现水资源的循环利用，这种方式具有设备简单、方便管理、成本较低等诸多优点[3]。

3.2 尾矿库溢流水处理后回用法

当然，仅仅依靠尾矿库的净化作用，不能完全满足大部分矿山选矿废水的回用处理，如果直接回用尾矿库溢流水，那么可能会对选矿指标造成不良影响，这时就需要进行综合处理，然后才能实现循环利用。锡铁山铅锌矿选矿厂采用了尾矿库+综合处理的废水回用方案，将尾矿库溢流水通过硫酸调pH值—混凝沉淀—氧化—吸附过滤处理，能够获得不错的效果，具体如下图1所示，经过处理后的回用水，可以重新参与铅锌浮选生产过程，经实践表明，选矿指标稳定，由此便实现了清洁生产、循环利用的发展目标，具体如下图2所示。

3.3 选矿废水分类分段回用法

实现废水分类分段处理回用，有利于降低成本、提高效率，有些选矿厂就将浮选工段产生的选矿废水与非浮选工段产生的选矿废水分别处理，分类回用，非浮选工段产生的选矿废水占比约一半，经几级沉淀池澄清处理后，能够实现100%的回水利用，而且影响较小，主要包括地面冲洗水、破碎洗矿作业水、精矿冲泡水、重磁选工艺冲洗水、过滤机冲槽水、浓缩剂消泡水，等等，浮选工段选矿废水就需要经过尾矿库自然净化后，将尾矿库溢流水选用到浮选工段选别工艺。

图1 铅锌选矿废水处理

图2 铅锌选矿废水回用

3.4 选矿部分废水直接回用、部分经处理后回用的方法

由于浮选工作对回水品质要求相对较高，如果不经处理直接回用，那么会严重影响选矿指标。铅锌选矿废水中含有大量的药剂成分，这些成分会增加杂质含量、降低精矿品质，但是铅锌浮选尾矿废水对于硫金属浮选却十分有利，能够显著提高回收率，并且减少药剂使用量。所以，不同矿石的浮选特性和机理截然不同，根据实际情况，有些铅锌选矿废水就可以直接回用，而有些则需要经处理后回用。国内部分企业就采用了这种处理方案，获得了不错的经济效益，而且基本实现了废水零排放[4]。

综上所述，本文首先阐述了铅锌选矿废水处理及回用的重要意义，然后分析了几种主要的铅锌选矿废水处理技术，包括自然沉降法、中和沉淀法、混凝沉淀法、硫化沉淀法、物理吸附法、微生物处理法，最后针对选矿废水回用技术进行了研究。希望能够起到积极的现实意义，充分认识选矿废水带来的危害性，加强理论研究和技术应用，采取科学有效的处理办法，实现水资源的循环利用和选矿废水的零排放。