選礦生產(chǎn)過程中排放的廢水中常含有殘留選礦藥劑、固體懸浮物以及重金屬離子等物質(zhì)，導(dǎo)致選礦產(chǎn)生的尾礦廢水處理難度大、回用困難，同時(shí)選礦廢水中Pb2+、Cu2+、Zn2+等重金屬離子含量高，導(dǎo)致選礦廢水直接排放會(huì)嚴(yán)重污染流域內(nèi)土壤和水體環(huán)境。我國(guó)礦山選礦廢水排放量約占全國(guó)工業(yè)廢水總排放量的10%，而鉛鋅選礦廢水的處理較困難，存在處理費(fèi)用高、回用水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等問題，因此選礦廢水經(jīng)濟(jì)有效地處理及回用是仍需長(zhǎng)期深入探索解決的技術(shù)難題。
目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于選礦廢水處理的研究主要是有機(jī)物的降解和重金屬離子的去除，對(duì)于難沉降懸浮物的去除主要是采用傳統(tǒng)的混凝劑聚合氯化鋁(PAC)進(jìn)行處理；在有機(jī)物的去除方法中，電凝法、化學(xué)氧化法及混凝沉降法較為成熟，吸附法和生物降解法成本較高。同時(shí)采用多種方法處理廢水已成為重要趨勢(shì)。
本文以四川某鉛鋅選礦廢水為研究對(duì)象，對(duì)該選礦廢水進(jìn)行混凝試驗(yàn)、除鈣試驗(yàn)、活性炭吸附試驗(yàn)以及處理水回用試驗(yàn)研究，綜合多種處理方法以實(shí)現(xiàn)該選礦廢水的深度凈化及回用。
1、選礦廢水水質(zhì)分析
四川某鉛鋅選礦廢水主要來源為精礦溢流水、尾礦廢水、尾礦庫(kù)溢流水、車間外排水。車間外排水水量少，普遍采用簡(jiǎn)單沉淀后直接回用。為查明影響廢水凈化及回用的原因，對(duì)該水樣進(jìn)行了水質(zhì)分析，結(jié)果見表1。由表1分析可知，尾礦廢水、精礦溢流水中重金屬Pb含量超過GB25466—2010《鉛鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(直接排放)要求；尾礦廢水固體懸浮物(SS)、CODCr含量超過GB25466—2010(直接排放)要求。選礦廢水在尾礦庫(kù)中停留期間，由于沉淀、氧化、吸附、生化等作用，廢水有一定程度的自凈，但由于重金屬Pb含量高，仍難以達(dá)標(biāo)排放；尾礦庫(kù)溢流水水質(zhì)達(dá)到GB25466—2010(直接排放)要求。
2、試驗(yàn)部分
2.1 試劑及設(shè)備
試驗(yàn)藥劑聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)以及碳酸鈉，分別配置成質(zhì)量濃度20%、0.1%和10%的溶液使用；粉末狀活性炭直接使用。
試驗(yàn)所用儀器主要有混凝試驗(yàn)攪拌儀、濁度儀、雷磁pH計(jì)、電子天平以及玻璃器皿等。
2.2 試驗(yàn)方法
選礦廢水的處理及回用始終是礦產(chǎn)資源清潔開發(fā)利用的附加難題，近年來眾多學(xué)者對(duì)選礦廢水的處理回用工藝進(jìn)行了深入研究，研發(fā)了物理法、化學(xué)法、生物法等工藝，為礦山企業(yè)開展環(huán)境保護(hù)工作、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了大量技術(shù)支撐。為高效處理并回用某鉛鋅多金屬礦選礦廢水，本文采用混凝沉淀工藝結(jié)合除碳和活性炭吸附處理，并進(jìn)行處理水回用試驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)選礦廢水全部回用，提高選礦廠經(jīng)濟(jì)效益。
3、結(jié)果與討論
3.1 混凝條件試驗(yàn)
3.1.1 尾礦廢水處理試驗(yàn)
聚合氯化鋁(PAC)與聚丙烯酰胺(PAM)是目前應(yīng)用最廣泛的混凝劑。PAC主要是通過其水解產(chǎn)物的壓縮雙電層、電性中和、網(wǎng)捕卷掃以及吸附橋連等4個(gè)方面的作用來去除有機(jī)污染物。而PAM是大分子混凝劑，具有在顆粒間形成更大絮體并由此產(chǎn)生巨大表面吸附作用。固定PAM用量5mg/L，選取PAC為混凝劑，研究了PAC用量對(duì)尾礦廢水處理效果的影響，結(jié)果見表2。
試驗(yàn)現(xiàn)象表明，處理后出水澄清、無色，且絮體顆粒沉降時(shí)間短。由表2結(jié)果分析可知，在PAM和PAC用量分別為5mg/L和50mg/L時(shí)，廢水pH值降至9.71，CODCr降至30.67mg/L，且金屬離子濃度均可達(dá)到GB25466—2010(直接排放)要求。因此混凝法處理尾礦廢水的最佳藥劑用量為5mg/LPAM+50mg/LPAC。
3.1.2 混合水樣處理試驗(yàn)
為了保障處理后選礦廢水可直接回用于選礦生產(chǎn)，且不影響其選別工藝指標(biāo)，模擬現(xiàn)場(chǎng)選礦廢水水樣，即取靜沉20min后的尾礦廢水上清液與精礦溢流水進(jìn)行混合，比例為V尾礦廢水上清液∶V精礦溢流水=3∶2，以該混合水樣為試驗(yàn)用水，選取PAC為混凝劑，在PAC用量50mg/L條件下，研究了PAM用量對(duì)混合水樣處理效果的影響，結(jié)果見表3。
試驗(yàn)現(xiàn)象表明，處理前混合水樣水質(zhì)略渾濁，懸浮物濃度略高；處理后出水澄清、無色，且絮體顆粒沉降時(shí)間短。由表3可知，在處理后出水水質(zhì)可達(dá)標(biāo)排放或回用于選礦生產(chǎn)的前提下，PAC用量50mg/L、PAM用量1.5mg/L時(shí)，混合水樣pH值降至7.60，CODCr降至28.49mg/L，各金屬離子濃度均大幅度降低，各項(xiàng)指標(biāo)均可達(dá)到GB25466—2010(直接排放)要求。因此混凝法處理混合水樣的最佳藥劑用量為1.5mg/LPAM+50mg/LPAC。
3.2 混合水樣除鈣條件試驗(yàn)
3.2.1 “Na2CO3+PAC”法
以PAC+PAM為混凝劑時(shí)，對(duì)混合水樣中重金屬離子去除效果較好，但對(duì)鈣離子去除效果一般，而混合水樣存在重金屬離子嚴(yán)重超標(biāo)且鈣含量略高，故選用“Na2CO3+PAC”對(duì)混合水樣進(jìn)行處理。固定PAC用量50mg/L，考察了Na2CO3用量對(duì)混合水樣處理效果的影響，結(jié)果見表4。
試驗(yàn)現(xiàn)象表明，混合水樣經(jīng)Na2CO3+PAC處理后出水澄清、無色，絮體松散且呈絲狀。由表4可知，Na2CO3用量125mg/L時(shí)，處理后混合水樣鈣離子含量由75.0mg/L降至11.30mg/L。且處理后出水不易結(jié)垢堵管，對(duì)泵體運(yùn)轉(zhuǎn)影響較小�！�Na2CO3+PAC”處理混合水樣的最佳藥劑用量為50mg/LPAC+125mg/LNa2CO3。
3.2.2 “Na2CO3+PAC+PAM”法
固定PAC用量50mg/L、PAM用量1.5mg/L，采用“Na2CO3+PAC+PAM”處理混合水樣，考察了Na2CO3用量對(duì)混合水樣處理效果的影響，結(jié)果見表5。
試驗(yàn)現(xiàn)象表明，混合水樣經(jīng)“Na2CO3+PAC+PAM”處理后出水澄清、無色，絮體密實(shí)且呈淡綠色。加入Na2CO3及PAC后，反應(yīng)前期均無明顯絮體生成，隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，有細(xì)小絮體生成并逐漸增大；絮凝反應(yīng)2min后加入PAM，礬花明顯增大；反應(yīng)結(jié)束后，靜沉30min，絮體沉降完全。由表5可知，Na2CO3用量100mg/L時(shí)，處理后混合水樣鈣離子含量由75.0mg/L降至16.47mg/L；除鈣外，“Na2CO3+PAC+PAM”對(duì)該廢水中其他污染物去除效果顯著；PAM的加入可加速絮體的生長(zhǎng)和沉降，減少絮體顆粒沉降時(shí)間。且處理后混合水樣出水不易結(jié)垢堵管，不影響泵體運(yùn)轉(zhuǎn)�！�Na2CO3+PAC+PAM”處理混合水樣的最佳用量分別為PAC50mg/L、PAM1.5mg/L、Na2CO3100mg/L。
3.3 活性炭吸附實(shí)驗(yàn)
為了保障處理后選礦廢水可直接回用于選礦生產(chǎn)，選用“Na2CO3+PAC+PAM+活性炭”對(duì)混合水樣進(jìn)行深度處理。固定PAC用量50mg/L、PAM用量1.5mg/L、Na2CO3用量100mg/L，考察了活性炭用量對(duì)混合水樣處理效果的影響，結(jié)果見表6。
試驗(yàn)現(xiàn)象表明，混合水樣經(jīng)“Na2CO3+PAC+PAM+活性炭”處理后出水澄清、無色，絮凝反應(yīng)結(jié)束后絮體密實(shí)呈淡綠色。由表6可知，活性炭最優(yōu)用量為25mg/L，此時(shí)處理后出水達(dá)到GB25466—2010(直接排放)要求。
3.4 處理水回用對(duì)選礦指標(biāo)的影響
以新鮮水和處理回用水為浮選試驗(yàn)用水，進(jìn)行了對(duì)比閉路試驗(yàn)，結(jié)果見表7，試驗(yàn)流程見圖1。
由表7可知，在原礦含鉛0.60%、含鋅2.17%的情況下，處理回用水閉路試驗(yàn)獲得了鉛品位46.61%、含鋅1.85%、鉛回收率83.81%的鉛精礦以及鋅品位56.20%、含鉛0.59%、鋅回收率92.04%的鋅精礦，相比新鮮水閉路試驗(yàn)指標(biāo)無明顯差異。廢水經(jīng)過處理后回用于選礦，對(duì)選礦指標(biāo)沒有明顯影響，實(shí)現(xiàn)了選礦廢水的循環(huán)利用。
4、結(jié)論
1)水質(zhì)調(diào)研結(jié)果表明，尾礦廢水、精礦溢流水中重金屬鉛含量超過GB25466—2010(直接排放)要求；尾礦廢水固體懸浮物(SS)、CODCr含量超過GB25466—2010(直接排放)要求；尾礦庫(kù)溢流水水質(zhì)達(dá)到GB25466—2010(直接排放)要求。
2)混凝試驗(yàn)結(jié)果表明，“PAC+PAM”處理該選礦廢水，可有效縮短絮體顆粒沉降時(shí)間且混凝藥劑投加量小。除鈣試驗(yàn)結(jié)果表明，“Na2CO3+PAC”處理混合廢水樣時(shí)，對(duì)該廢水中污染物去除效果顯著，處理后出水不易結(jié)垢堵管，對(duì)泵體運(yùn)轉(zhuǎn)影響較��；“Na2CO3+PAC+PAM”除對(duì)混合廢水樣中污染物指標(biāo)去除效果顯著外，絮體的生長(zhǎng)和沉降更快�；钚蕴课皆囼�(yàn)結(jié)果表明，使用“Na2CO3+PAC+PAM+活性炭”處理混合廢水樣時(shí)，在Na2CO3用量100mg/L、PAC用量50mg/L、PAM用量1.5mg/L、活性炭用量25mg/L條件下，處理后出水達(dá)到GB25466—2010(直接排放)要求。
3)處理水回用閉路試驗(yàn)結(jié)果表明，廢水經(jīng)過處理后，對(duì)選礦指標(biāo)沒有明顯影響，在原礦含鉛0.60%、含鋅2.17%的情況下，獲得了鉛品位46.61%、含鋅1.85%、鉛回收率83.81%的鉛精礦和鋅品位56.20%、含鉛0.59%、鋅回收率92.04%的鋅精礦，相比新鮮水閉路試驗(yàn)指標(biāo)無明顯差異，實(shí)現(xiàn)了選礦廢水循環(huán)回用，并有效解決了選礦廢水的環(huán)境污染問題。（來源：賽恩斯環(huán)保股份有限公司）
