江西德兴铜矿大流量酸碱废水的综合治理.pdf

江西德兴铜矿大流量 酸碱废水的综合治理 ⋯ 姐 照 ， ⋯⋯ 江西德兴铜矿矿山资源十分丰富，是世 选矿厂碱性凌水。这些废水在未治理前直接 界上特大型斑岩铜矿之一。三期工程现已基 排入矿区内的大坞河而后流入附 近 的 乐 安 本建成，全矿形成了日采 选 矿石1 O 万t 的生 江，对该地区造成了 严 重 的 环境污染。因 j‘ j 0 j 0 驰 j 0 j0 裹2 实际入选品位和浮选回收率 作业技术参数和生产条件，使生产保持先进 与回归分析值比较％ 水平。 对J立的回归回收率值。生产管理人员可据此 了解生产动态，及时发现生产中 存 在 的 问 题，变静态 管理为动 态管理 。还可据此调整 ．0 0 90．O01 亲 譬 喇 ＼ B 5 ． 00 } 最 低 浮 巷 回 收 卒 。 仉 言 三 四 五 六 日 一 星期 圈4 某周浮选回收率统计分析图 在生产管理中，随着原始数据的积累和 丰富，经常进行回归分析，可准确及时地提 供生产指标，如应用于在线测试系统，将更 大的提高生产管理水平。 参考文献 略 责任编辑康硗茜 江西德兴铜矿枇量酸碱虚水的缘台治理李广胜 一5 9 维普资讯 此，该矿的废水治理，被列入 六五 国家 科技攻关项 目。从1 9 8 1 年开始，我们和德兴 铜矿一起进行了现场调查研究，做了从静态 到动态，从 小型 到半工业 的大量试验 研究工 作。设计和建成了 二期工程的 日处理1 5 0 0 0 t 酸性废水处理设施，并于1 9 8 8 年 5 月建成投 产。经当地环保部门验收，处理后的废永达 到 国家 排放 标准 。 经 过十几年的探 索和实践，为三期工 程 更大 流量的酸 碱废水 治理 提供 了经验 。结 合 德兴三期 工程实 际情 况， 确定 “ 以废治废 、 大中和处理的方案”，实践证明是正确的。 在没有国内外经验可资借鉴的情况下，我们 探索出治理废水量大、水质波动也大的可行 方法。该项 目现 已基本建成，并部分运行 。 2 ． 1 矿山酸性废水量 矿 山酸性废水量系根据附近的流量站和 气象站测定资料计算而得。 2 ． 1 ． 1 废 石场酸性水量 见 表 1 裹 废石场的酸性水量表 万m ／ a 往 P 为额率． 2酸 碱 废 水 量 及 其 成 因 J ‘ 毳 表 径 流 和 地 三期工程新增的主要污染源是t祝家废 下渗透水两部分组成，采矿水文地质专业计 石场}西源淘废石场，露天采矿场凹陷后产 算 结果见表 2 。 生的矿山酸性废水和三选厂的碱性废水。 废石场酸性废水量按丰水年计算，采矿 裹2 露 天采矿场酸性废 水量表一 场酸性排水量按正常年水量计算，则矿 山酸 性废水总量约为 1 7 0 0 万110 ．。 ／ a 。 矿 山酸性水水质与废 石 中 的 黄铁矿， 铜，铝等含量，废石堆存方式、废石场的汇 水面积、风 向、降雨量、降雨强度和气温等 因素有关。并 随着生产年 限的 增长和年气候 的变化而变 亿。根据 杨桃 坞废 石场1 O 多年的 监 测资料，水质为 p H值 2 ． 4 ～2 ． 7 j T F e 2 0 0 0 3 0 0 0 m g ／ l 其 中 F e 约 占3 0 ～4 0 ％左 右} S O ‘ 5 0 0 0 1 0 0 0 0 m g ／ l j c n 8 0 1 4 0 m g ／ 1 。 根据1 9 9 3 年6 月和 9月的监测资料 ， 露天 采 矿场排放 的酸性水水 质为 p H值 2 ． 8 ～3 ． 8 } 一 6 O 一 有色矿山一l 9 g 5 ．3 维普资讯 T F e1 0 0 1 0 0 0 mg ／ 1 其 中F e 们一 1 5 0 mg ／ 1 ， S O ‘ 1 0 0 0 3 0 0 0 m g ／ l j C u 2 o ～4 O a t g ／ 1 。 2 ． 2 选矿厂的碱性水 选矿厂排出的碱性水主要是经过一段旋 流器分 级的尾矿 溢流 。近两年对尾矿浆一 段 旋流器分 级溢流及底流浓 度 的 实 测资料统 计l 一 、二选厂；给矿浓度 即 尾 矿 浆 浓 度 1 8 ～2 O J 溢 流浓度1 2 ％～ I 4 ， 底流浓度2 5 ～3 O 。 一 ，二选厂生产规模为 日采选矿 石4 万t 时，采 用上述浓度平均值计算，尾矿浆量为 2 0 6 ， d o o m 。 ／d 6 ， 7 9 8 万m ／口 I溢 流量为 1 5 0 ， 0 0 0 m ／ d 4 ， 9 5 0 万m。 ／ a 。 兰 选厂 I给矿 浓度 即尾矿 浆浓度 2 6 ～ 27 ； 溢流浓度l 7 ～ 1 8 J 底流浓度4 5 o 三选厂生产规模为 日采选矿 石 O 万 t 时 ， 采用上述浓度的平均值计算，尾 矿 浆 量 为 1 8 8 。O 0 0 m ／ d 6 ． 2 0 4 万m ／ a I 溢 流 量 为 1 3 5 ， O 0 0 m t d 4 ， 4 5 5 万m t a 。 尾 矿碱性水 p H值为 1 0 1 2 J 其 它 项 目 均不超 过 “ 国家卫生标准”。 2 ． 3 酸碱废水的成因 2 ． 3 ． I 矿 山酸性废水 因矿石中含有黄铁矿， 在水和氧的作用下 2Fe S 2 7 0 2 H{ O 2 Fe SO． 2 H。 S O． 黄铁矿在水、氧及铁细菌的作用下又产 生I 4 Fe S 2 1 5 0 2 H。 O2 Fe z s o。 j 2 H2 SO ‘ 上述反应生成的F e 。 s o 。 具 有 溶解各 种硫 化矿 的作用 。 2 Y e S S O ‘ 3 C u z S 2 C u S O 4 F e S O ‘ S 2 F e 2 2 e 2 S O ． 3 6 Fe S O。 2 S 上述反应产生的硫，在细菌作用下产生 硫酸 2 S3 O2 2 H2 02 H2 SO ‘ 生成的硫酸对氧化矿有溶解作用 H2 S O‘ CuOCuS O‘ Hz 0 Al 。 O3 3 H。 SO , A J 。 S O‘ 3 3 ／ I 。 O 细菌又直接氧化金属硫化物 形 成 硫 酸 盐 ； ， Cu S20。 Cu S O4 Zn S202 ZnS O ‘ 由于上述的化学生物作用，便流经废石 场 、露天采矿场 和坑道 的水，成为古有铜 ， 锌、铝 ，钙 、镁的两价、三价硫酸盐及游离 酸的酸性水，呈深桔褐色。 2 ． 3 ． 2 碱性废水 因选矿 浮选铜、金、钼等矿物，必须使 矿 浆p H值 达到1 0 1 0 ． 5 ， 选矿 时 要 投 加石 灰乳。在实际生产 中 困 着 重考虑铜的回收 率，一般都多加石灰乳 便矿浆p H值 经常达 到1 2 以上。尾矿浆排至4 尾矿库经沉淀后其 p H值仍为 1 2 左右 。 3 治理方案 德兴铜矿酸碱废水流量大、特别是矿 山 酸性水的水量水质叉随着生产年限 气候， 降雨量、温度等诸多因素的变化而变化。选 择最佳的治理方案是个很复杂的技术、经济 难题。我们遵照国家对环境保护的要求，提 出了如下的 治理愿 则 1首先 消除污染， 保护环境，在 经济合理， 技术落实的 前提 下 回收废水 中的有 价金属 ，做 到 综 台 利 用。 2酸碱废水 中和， 以虚 治虚，不 外加 或 少加酸碱 ，节 省处理 费用。 3 由于 污染 源产生有先后，治理设施也要分期建设，与 生产相 适应，节省 投资。 4酸 碱水量和 水质是随着季节，生产年限和生产条件等因 素变化，治理方案要有充分的应变能力，确 保治理效果。 5矿 山生产 尽 量 利- 用凰 讧西镏 铜矿太流量酸碱斑水的踪台治理李广嬖 一6 卜 一 维普资讯 永、矿山酸性永 连硫片 j 和循 环 重 复用 水，减少外排水，节约新水，充用利用水利 资源 ，减 少污染 。 根据上述原则及标准，结台德兴铜矿污 染源的具体情况，设计作了两个方案；一是 矿山酸性水和尾矿一级旋流器分级的溢流混 台 、中和后进 入4 ‘ 尾矿库 反应沉淀，另一方 案是t先除酸性废水中的铁，再回收铜，回 收铜后的上清液与除铁的底流再与尾矿一级 旋流器分级的溢流混台中和后入4 ’ 尾矿库反 应沉淀，此方案类似期工程废水处理工艺 流程。但二期工程废水处理站存 在 以 下 问 题 1一段除铁 ，沉淀速度 比较 慢。废 水量大时必须用大的沉淀设施，投资大’ 2二段 回收铜 ，是 利用 二期 铜钼分 选车间排出的含硫废水。因兰期工程的铜铝 分离车间已缓建，没有含硫废水可用，必须 投加Na 。 S 药剂，在经济上不 台理 ， 3 由于废水量、水质经常变化， 段 除铜 时，加s 量控制较难 ，如 加s 超 量时， 就会产生H 。 S 气体，造成二次污染， 4 由于废水 量 、水 质的不断 变化， 很难控制运行操作条件等。 经过技术、经济 比较 ，设计采用矿 山酸 性废水 与尾矿一级旋流器分 级溢流直接入4 ‘ 尾矿库中和的方案。出于该方案在国外均无 类似的经验可借鉴，为 了在技术上可行，我 们做了小型和扩大试验。现将试验结论简述 如下 ； 1 “ 溢流 与酸性水中和的混 台比 例和p H值的 关系、中和后上 清 液 重 金属浓 度与p i t 值关系见表 3 和表 4 。 寰3 尾矿溢流 浪与酸性水 中和 的 混台 比和 p H值 关系 p H mFe g s ／； mT Fg ／e I m C u I m A g 1／ l 各混台比 B A条件下的p H值 4．1 8 o． 4 0 5． 9 9 】 o B 7 ． 4 6 1 ． 1 4 5． 3 6 o． B 0 4． 5 5 o． 4 0 8． 3 9 士 】 ． 0 4 ／ ／ 8． 65 1 ．I 3 5． 99 0 ． 6 3 5． 1 9 0． 36 9． O O 士0． 3 3 6． T B 士0． 6I 5． 7 9 0． 2 6 备注 表中数据为各拱试验的均值 标准差 表4 中和后上清液重金属浓度与p H 值的关系 一 6 2 一 亨粤 矿山 l 即 5 维普资讯 由上表看出t 在当 “ 溢流”的p H值1 2 时，与酸性水中和至P H值7 ～8 ，其 混合 比一般为5 ～B 。但在扩大动态试验时，出现 中和沉淀水质返酸现象，即在沉淀池放置一 天后，p H值由8 降至6 左右，水 中 产 生桔黄 色沉淀， 使水呈黄色。 当混合 液p H8 ． 6 时， 这种现象不骧显，当混合 液p H值9 时，就 无返酸现象。据我们观察和分析，造成水返 酸的原因是由于酸性废水中 的 亚 铁 含量较 高，一般在0 0 0 1 2 0 0 mg ／ 1 。 p H 值8 ． 5 时， 亚铁处于不稳定状态，未能形成氢氧化铁沉 沉淀一将p H 值提高至g 左右时， 亚铁 离子可 形成氢氧化铁沉淀，故无返酸现象。这一 发现，意义很大，可防止d ’ 尾 矿 库水 厦f l垒 化，而影响选矿生产o 2 从扩大动态试验情 况 看，沉淀效 果 良好，澄请水表面无悬浮渣层，表面阿泡 沫是由于选矿剩余药剂所致，与尾矿库内所 存在的泡诛相同，时间一长即自然消失，出 水水质清澈透 明，各项指标均达到国家排放 标 准。 从试验中观察， - 中和液 初 期 为 成层沉 淀，沉速较慢。经3 ～l4 h 后沉速比溢流液快 ， 最终中和渣体积小于尾矿渣体积，因此不会 影响堆积库容，详见表5 。 3 通 过小型和连选试验 及三 选 厂 生 衰s 尾矿溢麓液籼中和液的对士 匕 沉淀试验结果 备拄t 中和试验和藩台比 碱 酸I‘ ． 6 ．混台后p H暑8 ． 0 4 产实践，中和后4 ’ 尾矿库回水率达到8 0 ％的 条件下，对选铜选硫指标和药剂用量均无不 利 影响 。 基于以上试验和生产实践，设计采用矿 山酸性废 水和 尾矿 一级旋流器分 级溢流直 接 中和入4 ’ 库的方案，在技术上是可行的， ， 经 济上是合理的。但为 了确保处 理效果， 根据 试验混合的 比例 ，尾 矿一级旋 流器分 级溢流 约为酸性水的5 ～6 倍。因酸碱性水量、水质 波动 较大 ，中和 需要 的碱性水量在 丰、平水 年 不够， 需设置投 加石灰乳的设施 ，这 样才 能确保4 尾矿库的回水水质和外排水质。 蔹方案1 9 8 5 年做 了补 充的 韧 步 设 计， 1 9 8 7 年开始建设，现已基本建成，并部分运 行。 1 9 9 3 年 日本政 府国 际事 业 协 理 批准了 德 兴铜 矿废水处理 计划调 查 技术援助项 目。 日 方派专家三次到德兴现场进行水量、 水 羲调查，并 在试 验室进行 了基础试验和小 型 连动试验 。日方 认为 中方采用矿 山酸性 水 和尾矿一级旋流器分级的溢流直接中和入4 。 尾矿库反应沉淀的方案是正确的 。但 日方专 家根据 日本国内处理矿山酸性水的经验和对 尾矿 溢流液 中尾矿成分的分析 ，授现尾矿 中 含有1 ． 5 ％～3 ． 0 的C a C O a 成分 ， 丽提 出二 段 中和方案。即先将矿山酸性废水用尾矿溢流 中的C a C Oa 作为 中和剂 中和 至p H值 4 ， 然后 再用尾矿一级旋流器分级的溢 流 碱 度将p H 值 4 的酸性水提高至p H 值 9 入4 ’ 尾矿库反 应沉淀。其对比试验的结果见表6 。 裹6 对 比试验结果 表 法 蠢 j 一 段中和 p H2 --9 1 4 ． 3 o 二段 中 和 p H毒2 3 9 I 4 ． 3 o 从上表可 以看 出二段 中和 与一 段中和相 比，大约节省1 ／ 3 的碱量。由于受时阋限制 ， 酉蒋辨铜矿太毒鼻哦碱摩术柏肄音{ 台 珲 卒广 骂 一目 一 维普资讯 选厂尾矿在装饰建材中的应用研究 南 方 冶 金 学 院 X 7 - ／ 。 ‘摘要 】 』 介鲴尾矿鲸台利用的新选径，井讨论采用尾矿生产彩色 的一般方 法和原理． 对工艺 过程的彤 棚 ， 掣／ 矿 关 键 词 ；J 尾 矿 综 合 利 用 ．彩 色 砂建 筑 材 料 ，V 3 ≤ 。 一l 一 l 一 、 ’／ I 前言 我国许多有色金属矿 山每年排放出大量 尾矿。不仅 占用 了大量土 地，荇 染 生 态 环 境，消耗巨额治理费用，而且，每年雨季， 尾矿埙还常常出现险情，是一个长期得不到 很好婿决的 问题 。迄 今为 止，我 国有 色金属 矿 山的尾矿利 用还 基本 上停 留在回收残 留金 属组分的级 段上 ，并 在这 方面 的科 研上 投入 了大量人力物力。本文从另一角度出发，研 究探讨尾矿综合利用的另一途径即用选厂 尾矿生产彩色砂这种建筑装饰材料，为尾矿 的综 合利用开辟 了一 个新 的研究应 用领域 。 彩色砂是国内近年来 开发的一种新型外 墙装饰材料 ，它的 外观装 饰效果为 砂壁状， 质感丰富，富有 立体感，装饰效果好，成为 宾馆，饭店，办公楼，住宅及其它高层建筑 的理想装饰材料。 目前，国内彩色砂的生产 均直接采用石英矿砂，经预选，粗碎，细碎 和筛分的原料制备过程，再和无机颜料细磨 料混匀，在高温下烧结而成。这种生产工艺 的成本 很高。与此相 比， 由于 有色金属选厂 尾矿中石 英含量 较高，利 用尾砂 生产彩色砂 则可 省 去采矿 ，破碎 ，细磨及 提纯等费用， 进而大大 降低原 料成本， 而且不会对环境的 自然地形地貌造成新的破 坏，还可减轻因尾 矿排放对土壤，环境，大气等破坏的压力， 节约 治理尾 矿的 费用 ，具有 巨大的经济效 益 和 社会效益 。 2 试样 制取 试样采 自某钨矿选厂尾矿，用筛分方法 将原料筛分成多个粒级原料，以备生产不同 粒级彩色砂产品之需。 斜 锌自 { } 琏 * 嘣噼 溅嘲嘲} 溅 辫艇 描 { 搏 蟪 礴蚪 对尾矿 溢流 的浓度、尾矿q C a C O 。 含 量 的混 合比的关系，日方将在明年作进一步研究。 如果此项技术成功，可取消将要建设的石灰 乳制备 设施 以节省投资 。并列 同类型的矿山 酸碱废水治理有很大的现实 意 义 和 推广价 值。 4 经济和环境效益 采 用 了以废治废，综 合利用，酸碱废水 大中和治理方案，可以大 大 的 节 省酸，碱 量。酸碱废水综合治理比单独治理每年可节 省石灰9 ． 5 万t ， 节省硫酸 8 2 S 0 t ， 总 计 节 省费 用为 9 1 9 ． 5 万 元／ a 。 利用4 尾矿 库反应沉淀 ，不 再另建反应 沉淀设施，节省了基建投资。 将4 尾矿库的回水率提高 ．1j 8 O ，每年 可节 约新水1 9 2 5 万t ，并 可节约新 水 取水费 用1 6 o 7 ／ 元。 酸碱废 水经过综 合治理 ，提高 回水 率， 减少 外排水 量，不但缓 和当地水源不足 的困 难，而且可减少污染，改善地区环境，恢复 生态 平衡 。 参考文献 略 责任编辑张烧臻 一 目 { 一 甫鸟矿山 l g 5 、3 维普资讯