选矿废水处理

     选矿废水包括选矿工艺排水、尾矿池溢流水和矿场排水。选矿工艺排水一般是与尾矿浆一起输送到尾矿池，统称为尾矿水；因此选矿废水处理也称为尾矿水处理。

      废水排放量大，是我国选矿厂废水的特点之一

      选矿废水具有水量大，悬浮物含量高，含有害物质种类较多而浓度较低等特点。每吨矿石的选矿用水量为5～10吨。1973年中国选矿废水排放量达10亿立方米。

     我国选矿厂废水的特点之二，是废水成分较复杂，有毒有害成分较多，但浓度较低。

     选矿废水中的主要有害物质是重金属离子和选矿药剂。重金属离子有铜、锌、铅、镍、铁、钡、镉等，以及砷和稀有元素等。在选矿过程中加入的浮选药剂有如下几类：①捕集剂：黄药（ROCSSMe）、黑药【(RO)2PSSMe】、白药【CS(NHC6H5)2】。②抑制剂：氰盐（KCN,NaCN）、水玻璃(Na2SiO3)。③起泡剂:松根油、甲酚(C6H4CH3OH)。④活性剂：硫酸铜、重金属盐类。⑤硫化剂：硫化钠。⑥矿浆调节剂：硫酸、石灰等。一些金属矿山选矿废水水质如表。

      选矿废水不经处理排放或流失会严重污染水源和土壤,危害水产和植物,淤塞河流、湖泊。第二次世界大战期间，日本三井金属矿业公司神冈铅锌矿选矿废水和冶炼厂镉车间废水排入神通川,水体和农作物受到污染,当地居民由于长期食用受镉污染的水和稻米，1951～1968年有200多人患镉中毒症,称痛痛病。中国的有色金属矿山大多分布在长江以南，选矿废水的排放对河流、湖泊水源和农业、渔业生产造成很大威胁。有的河流、湖泊被尾矿淤积，浮选剂臭气四溢，使鱼类受污染而不能食用，渔业减产。

     针对上述废水中的污染，可以采用的处理单元分别如下：

     悬浮物：主要采用预沉淀、混凝/沉淀法。

     酸碱性废水：废水相互中和法、尾矿碱度中和酸性。

     重金属离子：调节原水pH值共沉淀或浮选技术、硫化物沉淀、石灰-絮凝沉淀、吸附技术(包括生物吸附)、螯合树脂法、离子交换法、人工湿地技术。

     黄药、黑药：铁盐混凝/沉淀法、漂白粉氧化、Fenton氧化降解法、人工湿地技术。

     氰化物：自然净化法、次氯酸盐/液氯氧化、过氧化氢氧化法、铁络合物结合法、难溶盐沉淀法、酸化-挥发再中和法、硫酸锌-硫酸法、二氧化硫空气氧化法、电解氧化化法、臭氧氧化法、离子交换法、生物降解法、人工湿地。

硫化物：与含重金属废水互相沉淀、吹脱法、空气氧化法^[1]、化学沉淀法、化学氧化法、生化氧化法。

化学耗氧物：混凝/沉淀、生物降解、高级氧化、吸附法。

针对上述废水中的污染，可以采用的处理单元分别如下：

悬浮物：主要采用预沉淀、混凝/沉淀法。

酸碱性废水：废水相互中和法、尾矿碱度中和酸性。

重金属离子：调节原水pH值共沉淀或浮选技术、硫化物沉淀、石灰-絮凝沉淀、吸附技术(包括生物吸附)、螯合树脂法、离子交换法、人工湿地技术。

黄药、黑药：铁盐混凝/沉淀法、漂白粉氧化、Fenton氧化降解法、人工湿地技术。

氰化物：自然净化法、次氯酸盐/液氯氧化、过氧化氢氧化法、铁络合物结合法、难溶盐沉淀法、酸化-挥发再中和法、硫酸锌-硫酸法、二氧化硫空气氧化法、电解氧化化法、臭氧氧化法、离子交换法、生物降解法、人工湿地。

硫化物：与含重金属废水互相沉淀、吹脱法、空气氧化法、化学沉淀法、化学氧化法、生化氧化法。

化学耗氧物：混凝/沉淀、生物降解、高级氧化、吸附法。

混凝斜管沉淀法处理选矿废水

来自车间的废水，首先通过沉砂池进行固液分离，沉砂池沉砂通过卸砂门排入尾矿砂场。沉砂池溢流出的上清液，通过投药混合后进入反应器充分混凝反应，然后流入斜管沉淀器，使细粒悬浮物、有害物进一步去除，斜管沉淀器的沉泥，通过阀门排至尾矿砂场。通过此工艺后，废水即达国家允许排放标准。根据环保的要求，斜管沉淀器出水进入清水池，用清水泵打回车间回用，节约用水，并使废水闭路循环，实现零排放。

混凝沉淀-活性炭吸附-回用工艺

此法是目前国内选厂采用较多的选矿废水回用方法，通过对不同矿山的选矿废水试验研究发现，对同一选矿废水投入不同药剂或同一药剂不同的量，其结果也不一样。但其共同点如下：

①凝剂效果比较试验：分别采用聚合硫酸铁(PFS)、混合氯化铝(PAC)、明矾作混凝沉淀剂，结果表明，采用明矾作为混凝剂较为经济合理，其最佳用量一般可控制在30mg/L左右。

②聚丙烯酰胺PAM对混凝效果的影响：PAM的加入，进一步提高了废水的混凝处理效果，但由于其是有机高分子，导致水中COD值上升.在实践中，将混凝处理效果的变化和COD值的增加结合考虑，一般采用PAM的投入量0.2mg/L即可。

③沉降时间对废水的影响：确立混凝后的静置时间为30min。

④吸附试验：粉末活性炭的用量比颗粒活性炭的用量少，基本在其一半的情况下，即可达到相同的效果。同时，由于粉末活性炭易进入精矿，不会在水循环中积累，故选用其做为吸附剂。其最佳用量一般为50～100mg/L。

⑤浮选试验：废水经混凝沉淀、活性炭吸附后，可全部回用，且对选矿指标无任何影响。经过明矾(30mg/L)、PAM(0.2mg/L)}昆凝沉淀，然后用粉末活性炭(50～100rag/L)工艺净化后，出水水质不但达到国家矿山废水排放标准，而且回用结果表明，经该工艺处理后的废水，不仅可以全部回用，不影响选矿指标，在选矿过程中还减少了浮选药剂用量，给企业带来了相当的经济效益。同时，由于废水的回用，使每天的新鲜水用量减少，这对于水资源短缺的我国来说，更具有减少污染、净化环境的社会意义。该法流程简单，效果好，具有广泛的工业应用前景。

选矿废水资源化利用综合方法

专业人士经过大量的水处理试验和选矿对比试验综合研究，总结出一条解决矿山选矿废水的较好方案。

　　由于各种废水水质不同，在回用处理过程中，调节池起着调节水质、水量的作用。混凝沉淀池可加强混凝剂与废水的混合，使微细粒子成长，使之变成可通过沉淀除去的悬浮物。反应池用于废水进一步深化处理，利用消泡剂把废水中多余的起泡剂反应掉，削弱对浮选指标的影响。

     尾矿池是大容积的沉淀－贮存池，可以利用地形设置在峪谷、坡地、河滩或平地上，以堤坝围筑而成。池内设置排水井和排水管，或沿边缘开设排水沟，尾矿水在池内澄清净化后溢流排出。尾矿水中的悬浮物沉淀在池底部贮存。废水在池内至少停留一昼夜。此法可有效地去除废水中的悬浮物，重金属和浮选药剂含量也有所降低。停留时间愈长，处理效果愈好。尾矿池溢流水可循环使用。重选、磁选和单一金属矿的简单浮选，对水质要求不高,水循环利用率可达80%,或完全不排水。当尾矿颗粒极细以及部分呈胶体状态，可向尾矿水中投加混凝剂以加速澄清过程和提高处理效果。如在尾矿水中投加石灰，可去除60～70%的黄药和黑药。

尾矿池上清液如达不到排放标准时，应作进一步处理。常采用的处理方法有：①去除重金属可采用石灰中和法和焙烧白云石吸附法。去除 1毫克铜需石灰0.81毫克,1毫克镍需石灰0.88毫克,pH要求控制在8.5以上。用粒度小于 0.1毫米的焙烧白云石吸附可去除铜、铅离子。去除1毫克铜需白云石25毫克,1毫克铅需白云石2.5毫克。②去除浮选剂用矿石吸附法，采用铅锌矿石可吸附有机浮选剂，去除1毫克有机浮选剂需铅锌矿石200毫克。用活性炭吸附法处理更为有效，但价格昂贵。③含氰废水主要采用化学氧化法，如漂白粉氧化法；也可用硫酸亚铁石灰法和铅锌矿石法除氰，每克氰加200克矿石,可去除简单氰化物约90%，或复合氰化物约70%。高浓度含氰废水可以回收氰化钠。采用铅锌矿石和石灰法净化尾矿池溢流水的工艺流程。

漂白粉的主要成分是氯化钙（CaCl2）和次氯酸钙[Ca(ClO)2]，因 其良好的消毒、漂白和除臭性能在日常生活中得到广泛应用． 在pH值9.5以上的溶液中，漂白粉几乎完全水解为具有强烈氧化作用的次氯酸根ClO-，从而氧化分解氰化物，消除氰化物的毒性。氰化物氯化过程中的化学反应如下： 

1.漂白粉的水解反应：       2Ca（ClO）2+2H2O→2HClO+Ca（OH）2+CaCl2       Cl2+H2O←→HClO+H++Cl-       HClO←→H++ClO-        2HClO+ Ca（OH）2→Ca（ClO）2+2H2O

 2.局部氧化阶段  次氯酸根氧化氰根的化学反应：      CN-+ClO-+H2O→CNCl+OH-      CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O     在该阶段氧化过程中，pH值应在10以上，因为反应中间产物CNCl是易挥发物，其毒性与HCN相当，在碱性较大的溶液中，CNCl才能与OH-反应生成CNO-，故应保持较高的碱性。  如果溶液为酸性，则因CNCl很稳定，随污水排放会造成二次污染。当pH<9.5时，CNCl与OH-的化学反应不完全，速度又很慢，有时长达数小时以上。只有pH>10时，反应速度才快，只需10～15分钟，反应即可完成。 

 3.完全反应阶段  尽管氰酸根CNO-的毒性仅为氰根的1‰，只有在本阶段的完全氧化，才能彻底除去毒性。这一阶段可以通过增加氧化剂（漂白粉或液氯）的用量来实现。化学反应式如下：        2CNO-+3ClO-→CO2↑+N2↑+3Cl-+CO32-     在本反应中，氰酸根中的碳与氮之间结合键彻底破坏。此反应pH值应控制在7.5～8.5之间最为有效，完全氧化只需30分钟。