選礦廢水包括選礦工藝排水、尾礦池溢流水和礦場(chǎng)排水。選礦工藝排水一般是與尾礦漿一起輸送到尾礦池，統(tǒng)稱為尾礦水；因此選礦廢水處理也稱為尾礦水處理。
一、選礦廢水的特點(diǎn)及其危害
選礦廢水中主要有害物質(zhì)是重金屬離子、礦石浮選時(shí)用的各種有機(jī)和無(wú)機(jī)浮選藥劑，包括劇毒的氰化物、氰鉻合物等。廢水中還含有各種不溶解的粗粒及細(xì)粒分散雜質(zhì)。選礦廢水中往往還含有鈉、鎂、鈣等的硫酸鹽、氯化物或氫氧化物。選礦廢水中的酸主要是含硫礦物經(jīng)空氣氧化與水混合而形成的。
選礦廢水中的污染物主要有懸浮物、酸堿、重金屬和砷、氟、選礦藥劑、化學(xué)耗氧物質(zhì)以及其他的一些污染物如油類、酚．銨、膦等等。重金屬如銅、鉛、鋅、鉻、汞及砷等離子及其化合物的危害，已是眾所周知。其他污染物的主要危害如下：
(1)懸浮物：水中的懸浮物可以發(fā)生諸如阻塞魚鰓、影響藻類的光合作用來(lái)干擾水生物生活條件，如果懸浮物濃度過(guò)高，還可能使河道淤積，用其灌溉又會(huì)使土壤板結(jié)。如果作為生活用水，懸浮物是感觀上使人產(chǎn)生不舒服的感覺一種物質(zhì)，而且又是細(xì)菌、病毒的載體，對(duì)人體存在潛在的危害。甚至當(dāng)懸浮物中存在重金屬化合物時(shí)，在一定條件下(水體的pH下降、離子強(qiáng)度、有機(jī)螯合劑濃度變化等)會(huì)將其釋放到水中。
(2)黃藥：即黃原酸鹽，為淡黃色粉狀物，有刺激性臭味，易分解，嗅味閥為0.005mg/L。被黃藥污染的水體中的魚蝦等有難聞的黃藥味。黃藥易溶于水，在水中不穩(wěn)定，尤其是在酸性條件下易分解，其分解物CS可以是硫污染物。因此，我國(guó)地面水中丁基黃原酸鹽的最高容許濃度為0.005mg/L，而前蘇聯(lián)水體中極限丁基黃原酸鈉的濃度為0.001mg/L。
(3)黑藥：以二羥基二硫化磷酸鹽為主要成分，所含雜質(zhì)包括甲酸、磷酸、硫甲酚和硫化氫等。呈現(xiàn)黑褐色油狀液體，微溶于水，有硫化氫臭味。它也是選礦廢水中酚，磷等污染的來(lái)源。
(4)松醇油：即為2#浮選油，主要成分為萜烯醇。黃棕色油狀透明液體，不溶于水，屬無(wú)毒選礦藥劑，但具有松香味，因此能引起水體感觀性能的變化。由于松醇油是一種起泡劑，易使水面產(chǎn)生令人不快的泡沫。
(5)氰化物：劇毒物質(zhì)，其進(jìn)入人體后，在胃酸的作用下被水解成氫氰酸而被腸胃吸收，然后進(jìn)入血液。血液中的氫氰酸能與細(xì)胞色素氧化酶的鐵離子結(jié)合，生成氧化高鐵細(xì)胞色素酸化酶，從而失去傳遞氧的能力，使組織缺氧導(dǎo)致中毒。但氰化物可以通過(guò)水體中有自凈作用而去除，因此，如果利用這一特性延長(zhǎng)選礦廢水在尾礦庫(kù)中的停留時(shí)間，可以使之達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
(6)硫化物：一般情況下，S、HS一在水中會(huì)影響水體的衛(wèi)生狀況，在酸性條件下生成硫化氫。當(dāng)水中硫化氫含量超過(guò)0.5mg/L，對(duì)魚類有毒害作用，并可覺察其散發(fā)出的臭氣；大氣中硫化氫嗅覺閥為l0mg/m。此外，低濃度CS，在水中易揮發(fā)，通過(guò)呼吸和皮膚進(jìn)入人體，長(zhǎng)期接觸會(huì)引起中毒，導(dǎo)致神經(jīng)性疾病夏科氏(CharCOte)二硫化碳癔病。
(7)化學(xué)耗氧物：化學(xué)需氧量是水中的耗氧有機(jī)物的量化替代性指標(biāo)，在選礦廢水中的耗氧物，主要是殘存于水中的選礦藥劑。一些金屬礦山選礦廢水水質(zhì)如表。
二、選礦廢水污染物的處理方法
針對(duì)上述廢水中的污染，可以采用的處理單元分別如下：
懸浮物：主要采用預(yù)沉淀、混凝/沉淀法。
酸堿性廢水：廢水相互中和法、尾礦堿度中和酸性。
重金屬離子：調(diào)節(jié)原水pH值共沉淀或浮選技術(shù)、硫化物沉淀、石灰-絮凝沉淀、吸附技術(shù)(包括生物吸附)、螯合樹脂法、離子交換法、人工濕地技術(shù)。
黃藥、黑藥：鐵鹽混凝/沉淀法、漂白粉氧化、Fenton氧化降解法、人工濕地技術(shù)。
氰化物：自然凈化法、次氯酸鹽/液氯氧化、過(guò)氧化氫氧化法、鐵絡(luò)合物結(jié)合法、難溶鹽沉淀法、酸化-揮發(fā)再中和法、硫酸鋅-硫酸法、二氧化硫空氣氧化法、電解氧化化法、臭氧氧化法、離子交換法、生物降解法、人工濕地。
硫化物：與含重金屬?gòu)U水互相沉淀、吹脫法、空氣氧化法、化學(xué)沉淀法、化學(xué)氧化法、生化氧化法。
化學(xué)耗氧物：混凝/沉淀、生物降解、高級(jí)氧化、吸附法，同時(shí)可以查看中國(guó)污水處理工程網(wǎng)更多關(guān)于選礦廢水處理的技術(shù)文檔。
（一） 混凝斜管沉淀法處理選礦廢水
來(lái)自車間的廢水，首先通過(guò)沉砂池進(jìn)行固液分離，沉砂池沉砂通過(guò)卸砂門排入尾礦砂場(chǎng)。沉砂池溢流出的上清液，通過(guò)投藥混合后進(jìn)入反應(yīng)器充分混凝反應(yīng)，然后流入斜管沉淀器，使細(xì)粒懸浮物、有害物進(jìn)一步去除，斜管沉淀器的沉泥，通過(guò)閥門排至尾礦砂場(chǎng)。通過(guò)此工藝后，廢水即達(dá)國(guó)家允許排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)環(huán)保的要求，斜管沉淀器出水進(jìn)入清水池，用清水泵打回車間回用，節(jié)約用水，并使廢水閉路循環(huán)，實(shí)現(xiàn)零排放。其工藝流程如圖1。
（二） 混凝沉淀-活性炭吸附-回用工藝
此法是目前國(guó)內(nèi)選廠采用較多的選礦廢水回用方法，通過(guò)對(duì)不同礦山的選礦廢水試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)同一選礦廢水投入不同藥劑或同一藥劑不同的量，其結(jié)果也不一樣。但其共同點(diǎn)如下：
①凝劑效果比較試驗(yàn)：分別采用聚合硫酸鐵(PFS)、混合氯化鋁(PAC)、明礬作混凝沉淀劑，結(jié)果表明，采用明礬作為混凝劑較為經(jīng)濟(jì)合理，其最佳用量一般可控制在30mg/L左右。
②聚丙烯酰胺PAM對(duì)混凝效果的影響：PAM的加入，進(jìn)一步提高了廢水的混凝處理效果，但由于其是有機(jī)高分子，導(dǎo)致水中COD值上升.在實(shí)踐中，將混凝處理效果的變化和COD值的增加結(jié)合考慮，一般采用PAM的投入量0.2mg/L即可。
③沉降時(shí)間對(duì)廢水的影響：確立混凝后的靜置時(shí)間為30min。
④吸附試驗(yàn)：粉末活性炭的用量比顆�；钚蕴康挠昧可�，基本在其一半的情況下，即可達(dá)到相同的效果。同時(shí)，由于粉末活性炭易進(jìn)入精礦，不會(huì)在水循環(huán)中積累，故選用其做為吸附劑。其最佳用量一般為50～100mg/L。
⑤浮選試驗(yàn)：廢水經(jīng)混凝沉淀、活性炭吸附后，可全部回用，且對(duì)選礦指標(biāo)無(wú)任何影響。經(jīng)過(guò)明礬(30mg/L)、PAM(0.2mg/L)}昆凝沉淀，然后用粉末活性炭(50～100rag/L)工藝凈化后，出水水質(zhì)不但達(dá)到國(guó)家礦山廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，而且回用結(jié)果表明，經(jīng)該工藝處理后的廢水，不僅可以全部回用，不影響選礦指標(biāo)，在選礦過(guò)程中還減少了浮選藥劑用量，給企業(yè)帶來(lái)了相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，由于廢水的回用，使每天的新鮮水用量減少，這對(duì)于水資源短缺的我國(guó)來(lái)說(shuō)，更具有減少污染、凈化環(huán)境的社會(huì)意義。該法流程簡(jiǎn)單，效果好，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。
（三） 選礦廢水資源化利用綜合方法
專業(yè)人士經(jīng)過(guò)大量的水處理試驗(yàn)和選礦對(duì)比試驗(yàn)綜合研究，總結(jié)出一條解決礦山選礦廢水的較好方案。以鉛鋅礦為例，其工藝流程如圖2所示。
由于各種廢水水質(zhì)不同，在回用處理過(guò)程中，調(diào)節(jié)池起著調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量的作用�；炷恋沓乜杉訌�(qiáng)混凝劑與廢水的混合，使微細(xì)粒子成長(zhǎng)，使之變成可通過(guò)沉淀除去的懸浮物。反應(yīng)池用于廢水進(jìn)一步深化處理，利用消泡劑把廢水中多余的起泡劑反應(yīng)掉，削弱對(duì)浮選指標(biāo)的影響。
三、尾礦池水處理技術(shù)介紹
尾礦池是大容積的沉淀－貯存池，可以利用地形設(shè)置在峪谷、坡地、河灘或平地上，以堤壩圍筑而成。池內(nèi)設(shè)置排水井和排水管，或沿邊緣開設(shè)排水溝，尾礦水在池內(nèi)澄清凈化后溢流排出。尾礦水中的懸浮物沉淀在池底部貯存。廢水在池內(nèi)至少停留一晝夜。此法可有效地去除廢水中的懸浮物，重金屬和浮選藥劑含量也有所降低。停留時(shí)間愈長(zhǎng)，處理效果愈好。尾礦池溢流水可循環(huán)使用。重選、磁選和單一金屬礦的簡(jiǎn)單浮選，對(duì)水質(zhì)要求不高，水循環(huán)利用率可達(dá)80%，或完全不排水。當(dāng)尾礦顆粒極細(xì)以及部分呈膠體狀態(tài)，可向尾礦水中投加混凝劑以加速澄清過(guò)程和提高處理效果。如在尾礦水中投加石灰，可去除60～70%的黃藥和黑藥。
尾礦池上清液如達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)作進(jìn)一步處理。常采用的處理方法有：①去除重金屬可采用石灰中和法和焙燒白云石吸附法。去除 1毫克銅需石灰0.81毫克，1毫克鎳需石灰0.88毫克，pH要求控制在8.5以上。用粒度小于 0.1毫米的焙燒白云石吸附可去除銅、鉛離子。去除1毫克銅需白云石25毫克，1毫克鉛需白云石2.5毫克。②去除浮選劑用礦石吸附法，采用鉛鋅礦石可吸附有機(jī)浮選劑，去除1毫克有機(jī)浮選劑需鉛鋅礦石200毫克。用活性炭吸附法處理更為有效，但價(jià)格昂貴。③含氰廢水主要采用化學(xué)氧化法，如漂白粉氧化法；也可用硫酸亞鐵石灰法和鉛鋅礦石法除氰，每克氰加200克礦石，可去除簡(jiǎn)單氰化物約90%，或復(fù)合氰化物約70%。高濃度含氰廢水可以回收氰化鈉。采用鉛鋅礦石和石灰法凈化尾礦池溢流水的工藝流程如圖。
四、選礦廢水處理工程案例
（一） 旋流絮凝法處理選礦廢水
目前，我國(guó)黑色金屬礦山選廠廢水處理多采用普通濃縮機(jī)進(jìn)行自然沉淀，水質(zhì)凈化效果差。例如某礦將485m3/h的廢水打入直徑18m普通濃縮機(jī)中進(jìn)行自然沉淀，當(dāng)出水為425m3/h時(shí)，其溢流濃度高達(dá)9996mg/L，已不符合國(guó)家工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。為此，一些選礦廠將普通濃縮機(jī)裝上斜板，改裝成斜板沉淀池。這種沉淀池效果雖然好些，但改造費(fèi)用高，使用壽命短，易堵塞，維修工作量大。
為充分利用選礦廠原處理設(shè)備，我們提出將直徑18m的濃縮機(jī)改成旋流絮凝沉淀池。經(jīng)小試得知，如果把出水濃度控制在300mg/L以下時(shí)，其處理負(fù)荷最高只有0.3m3/m2•h，但在改造的旋流絮凝沉淀池內(nèi)投加陰離子型聚丙烯酰胺后，處理負(fù)荷量可以達(dá)到2m3/m2•h，即旋流絮凝沉淀池的處理效率是普通濃縮機(jī)處理效率的7倍。
1 濃縮機(jī)的改造
將直徑18m普通濃縮機(jī)改成旋流絮凝沉淀池。是在原普通濃縮機(jī)結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，也就是在其中心支柱和耙架之間安裝一個(gè)旋流反應(yīng)器，它的形狀呈圓臺(tái)狀，內(nèi)部裝設(shè)多層旋流導(dǎo)板(見圖1)。
改造后的旋流絮凝沉淀池有以下特點(diǎn)：
①不破壞原普通濃縮機(jī)的結(jié)構(gòu)，既利用了原來(lái)的濃縮設(shè)施，又顯著提高了廢水的凈化效率；
②在旋流絮凝反應(yīng)器進(jìn)口附近投加陰離子型聚丙烯酰胺，可以充分利用水力旋流進(jìn)行反應(yīng)，不需加設(shè)機(jī)械攪拌器；
③旋流絮凝沉淀池采用深層進(jìn)水，由于大大縮短了固體顆粒的沉淀距離，使中粗顆粒很快沉入壓縮層，相對(duì)降低了池體中部和上部水體的濃度，而迫使細(xì)顆粒進(jìn)入濃度較高的壓縮區(qū)上部。由于稠密顆粒的碰撞，大大消減了它們的能量，使相當(dāng)數(shù)量的細(xì)顆粒停留下來(lái)不能上浮，相應(yīng)提高了底流濃度。
④旋流絮凝反應(yīng)器的上部直徑小，下部直徑大，水流無(wú)級(jí)變速，符合混凝反應(yīng)先快速混合，后慢速絮凝的要求。水流離開反應(yīng)器后仍有一段旋流過(guò)程，逐步擴(kuò)散，“絮團(tuán)”不斷長(zhǎng)大，而且出水和進(jìn)水量逆向流動(dòng)，經(jīng)過(guò)濃縮層進(jìn)入清水區(qū)，再向周邊溢出，比普通濃縮機(jī)上部輻射的流向要優(yōu)越得多。
2 絮凝劑設(shè)備
2.1靜態(tài)試驗(yàn)
以濃度為300~mg/L的選礦污水為試液(pH=8.12)，在室溫下在100mL量筒和直徑40ram，高2m的沉淀管內(nèi)對(duì)聚鐵、聚鋁、聚丙烯酰胺等進(jìn)行篩選試驗(yàn)。從絮凝物的沉降速度和上清液的濁度兩個(gè)方面評(píng)價(jià)各種絮凝劑之間促進(jìn)沉降效果的次序，肯定了陰離子型聚丙烯酰胺對(duì)處理該選礦廢水的沉降效果最好。試驗(yàn)曲線見圖2。
2.2工業(yè)性試驗(yàn)
工藝流程見圖3。
所選擇的陰離子型聚丙烯酰胺分子量為700～800萬(wàn)，濃度0.1%，用量為2.3g/m3。在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)原進(jìn)水濃度為21540mg/L，pH=8.05，溫度6度時(shí)，投加陰離子型聚丙烯酰胺后，出水濃度為33mg/L，去除率可達(dá)99.85%。
2.3投藥設(shè)備
①攪拌筒：采用直徑1.7m的攪拌筒，體積3嗎m3。按4h攪拌周期考慮，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。
②加藥泵：為便于自動(dòng)控制加藥量，選用了XF-101型計(jì)量泵。一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。
③儲(chǔ)漿池：按照陰離子型聚丙烯酰胺的濃度為0.1%，攪拌筒連續(xù)工作并能逐次排入的工作條件，設(shè)計(jì)容積為7m3。
（二） 化學(xué)混凝法處理選礦廢水
廣西河池某錫礦公司采用的是重選方法實(shí)現(xiàn)礦石與黏土、巖石等雜質(zhì)的分離，由于礦石所在的巖層不一樣，導(dǎo)致洗礦過(guò)程排出的廢水水質(zhì)不斷變化。選礦廢水是采礦業(yè)的主要排放污染源，具有水量大，懸浮物含量高等特點(diǎn)。該公司的廢水經(jīng)過(guò)尾礦庫(kù)自然沉降后，溢流水直接排入附近的河流，排出的廢水由于沉淀不充分，泥沙含量大，懸浮物含量高，外觀呈黑褐色，渾濁。該廢水水質(zhì)：COD為100-400mg/L，SS為l100-8000Hlg/L，濁度為2500-4000NTU，pH=7.0-8.0，水量2000-3000m3/d，主要污染物為懸浮物質(zhì)，直接排放造成環(huán)境污染。研究的內(nèi)容：選擇高效的絮凝劑，尋找適合處理該選礦廢水的最佳混凝條件，其中包括混凝劑投加量和pH值的控制，為該廢水處理工程提供相關(guān)參數(shù)選取、設(shè)計(jì)參考和指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行。
實(shí)驗(yàn)試劑和儀器
試劑：聚合氯化鋁(PAC)、FeCl3•6H2O(FC)、聚硫酸鐵(PFS)、聚硅酸鋁(PSA)，配制濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))均為5%；5%的Ca(OH)2，溶液；聚丙烯酰胺(陰離子型，分子量800萬(wàn))，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%。儀器：PHS-3C型pH計(jì)，JJ4-六聯(lián)電動(dòng)攪拌器，HACH2100AN濁度儀。
實(shí)驗(yàn)方法
用5個(gè)500HLJ燒杯，分別放入300mL的原水，加入一定量的絮凝劑，置于攪拌器平臺(tái)上，先快速攪拌，后慢速攪拌，攪拌強(qiáng)度分別為100r/min和50r/min，攪拌時(shí)間各為lmin，使廢水的細(xì)小顆粒物和膠體物質(zhì)充分混合、反應(yīng)形成絮凝體，靜置15min，用100mL注射器抽取燒杯中的上清液(液面以下23cm，抽取體積約40mL)，測(cè)定濁度(測(cè)3次取平均值)。
評(píng)價(jià)混凝效果的主要測(cè)試指標(biāo)為濁度
混凝的過(guò)程是混凝劑與水中的細(xì)小懸浮顆粒物及膠體之間相互作用的復(fù)雜物理化學(xué)過(guò)程。此過(guò)程受多方面因素的制約，主要有：混凝劑種類及其性質(zhì)、混凝劑用量、無(wú)機(jī)與有機(jī)混凝劑的配合使用、溶液的pH值、攪拌強(qiáng)度和沉降時(shí)間等。
結(jié)論
通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，F(xiàn)C是最適合于該選礦廢水的處理，并研究了影響FC處理效果的因素。最佳的處理?xiàng)l件為：處理300mL的廢水，控制pH為8.0，需投加FC(質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%)的量為0.40mL，PAM(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%)的用量為0.20mL，攪拌強(qiáng)度先以轉(zhuǎn)速100r/min，后以轉(zhuǎn)速50r/rain，攪拌時(shí)間各1min，沉降時(shí)間15min，清液pH為7.03，濁度降到2.0NTU以下。
