采选矿废水深度处理工艺方法流程与药剂

采选矿废水是矿业生产中极具代表性的工业废水，主要来源于矿山开采（如矿井涌水、露天矿喷淋水）和选矿工艺（如浮选、磁选、重选废水），其污染物复杂，通常含有高浓度悬浮物（SS）、重金属离子（如 Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、As³⁺）、选矿药剂（如黄药、黑药、物、脂肪酸类捕收剂）及酸性 / 碱性物质（尤其酸性矿山废水，AMD）。这类废水若未经处理直接排放，会对土壤、水体造成严重污染，因此需结合其水质特点采用 “分质处理 - 污染物去除 - 资源回收 - 循环利用” 的技术路线。以下是具体处理方法及技术路径：

分质分类处理：

按来源分质收集：如酸性矿山废水（pH＜4，含重金属）、选矿药剂废水（含物、有机物）、高悬浮物洗矿废水需单独收集，避免混合后处理难度增加。

按污染物特性分级处理：先去除悬浮物、调节酸碱性，再针对性去除重金属和有机药剂。

资源回收与循环利用：

高浓度重金属废水优先回收有价金属（如铜、金、银），低浓度废水经处理后回用至选矿工序，降低新水用量。

达标排放与风险管控：

处理后水质需符合《污水综合排放标准》（GB 8978）及行业标准（如《铜、镍、钴工业污染物排放标准》GB 25467 等），含氰废水需额外满足物排放限值（通常≤0.5 mg/L）。

1. 混凝沉淀 / 絮凝法

原理：投加混凝剂（如聚合氯化铝 PAC、聚合铁 PFS）和絮凝剂（PAM），使细小悬浮物聚集成大颗粒沉淀。

适用场景：洗矿废水（SS 可达 5000~10000 mg/L），通常设置多级沉淀池（如初沉池 + 斜板沉淀池），SS 去除率可达 90% 以上。

案例：铁矿洗矿废水经 PAC+PAM 混凝沉淀后，SS 从 8000 mg/L 降至 50 mg/L 以下，出水可回用于洗矿。

2. 过滤法

采用砂滤、多介质过滤或袋式过滤，进一步去除残余悬浮物，常用于深度处理阶段，确保后续重金属沉淀或膜处理不受影响。

1. 碱性药剂中和法

常用药剂：

石灰（CaO）：成本低，适用于大水量酸性废水，中和后 pH 可升至 8~9，促使重金属生成氢氧化物沉淀（如 Cu (OH)₂、Fe (OH)₃），但易产生大量污泥（CaSO₄为主）。

氢氧化钠（NaOH）：中和效率高，污泥量少，但成本较高，适用于对污泥量敏感的场景（如贵金属矿山）。

工艺流程：
酸性废水→调节池→投加石灰乳中和→反应池（控制 pH 8~10）→沉淀池（重金属氢氧化物沉淀）→上清液深度处理。

2. 硫化物沉淀法

原理：投加硫化钠（Na₂S）或硫化氢（H₂S），使重金属生成溶解度更低的硫化物沉淀（如 CuS、PbS），适用于低 pH 条件（pH 3~5），对重金属去除更彻底（尤其是 Hg、As 等难去除金属）。

优势：相比氢氧化物沉淀，硫化物沉淀受 pH 波动影响小，且重金属硫化物可回收利用（如硫化铜精矿）。

3. 微生物中和法（适用于低浓度酸性废水）

利用硫氧化细菌（如 Thiobacillus）氧化废水中的硫化物，产生碱度中和酸性，同时微生物代谢可吸附重金属，适用于偏远地区或低负荷废水处理。

1. 碱性氯化法（Zui常用）

原理：在碱性条件下（pH 9~11）投加次（NaClO）或液氯，将物（CN⁻）氧化为无毒的 CO₂和 N₂，分两步反应：

第一步：CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻（不完全氧化）

第二步：2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → 2CO₂ + N₂ + 3Cl⁻ + 2OH⁻（完全氧化）

工艺：含氰废水→调节 pH 至 10~11→投加 NaClO（投加量为 CN⁻浓度的 3~5 倍）→反应池（停留时间 1~2 h）→中和至 pH 7~8→沉淀去除重金属。

2. 臭氧氧化法

利用臭氧（O₃）的强氧化性破氰，反应速度快，无二次污染，适用于高浓度或难降解含氰废水，常与生物处理联用。

3. 活性炭吸附 - 催化氧化

活性炭吸附物及重金属，同时在催化条件下（如 Fe²⁺催化）利用双氧水（H₂O₂）氧化破氰，适用于深度处理。

1. 电解法

对含高浓度重金属（如 Cu²⁺＞50 mg/L）的废水，通过电解槽使重金属在阴极沉积，直接回收金属单质（如电解铜），适用于铜矿、金矿废水。

案例：某铜矿酸性废水（Cu²⁺ 80 mg/L）经电解后，铜回收率达 99%，出水 Cu²⁺＜0.5 mg/L。

2. 离子交换法

利用阳离子交换树脂吸附重金属离子（如 Cu²⁺、Ni²⁺），再生后回收重金属盐溶液，适用于低浓度、高纯度要求的废水（如电子级矿山废水）。

3. 膜分离技术

反渗透（RO）/ 纳滤（NF）：分离重金属离子与水，浓水回收重金属，淡水回用。适用于水资源短缺地区的矿山废水深度处理。

电渗析（ED）：用于分离含重金属的酸 / 碱废水，同时回收酸碱（如含和铜的废水，电渗析可回收和铜离子）。

1. 生物处理（适用于低浓度有机药剂废水）

对含残留选矿药剂（如黄药、黑药，COD 500~1000 mg/L）的废水，中和至中性后采用厌氧 - 好氧联合工艺（如 UASB+MBR）降解有机物。

2. 氧化技术（AOPs）

利用臭氧、过氧化氢 + 紫外（UV/H₂O₂）、芬顿（Fenton）等技术，氧化分解难降解有机物（如浮选药剂），COD 去除率可达 60%~80%。

3. 回用处理流程

典型回用工艺：沉淀出水→砂滤→活性炭吸附→RO 膜→回用水池（回用于选矿调浆、喷淋等），水质需满足选矿工艺用水要求（如 SS＜50 mg/L，重金属＜0.1 mg/L）。

铜矿酸性废水处理：

石灰中和至 pH 8.5，沉淀 Fe (OH)₃；

投加 Na₂S 沉淀 CuS，Cu²⁺降至 0.3 mg/L；

RO 膜处理后，淡水回用于选矿，浓水经蒸发结晶回收 CuSO₄・5H₂O。

某铜矿废水 pH 2.5，含 Cu²⁺ 50 mg/L、Fe³⁺ 80 mg/L，采用 “石灰中和 + 硫化物沉淀 + RO 膜” 工艺：

金矿含氰废水处理：

碱性氯化破氰，CN⁻降至 0.2 mg/L；

活性炭吸附残余物和金离子；

活性炭再生液电解回收金属金，出水达标排放。

某金矿废水含 CN⁻ 100 mg/L、Au³⁺ 5 mg/L，采用 “碱性氯化 + 活性炭吸附 + 电解” 工艺：

铁矿洗矿废水回用：

某铁矿洗矿废水 SS 10000 mg/L，采用 “预沉池 + 高效混凝沉淀 + 过滤”，出水 SS＜30 mg/L，直接回用于洗矿，水回用率达 90%。

水质特性优先：

酸性废水优先中和 + 重金属沉淀；含氰废水必须先破氰；高 SS 废水先混凝沉淀。

重金属浓度＞100 mg/L 时，优先考虑电解或硫化物沉淀回收；＜50 mg/L 时采用中和沉淀或离子交换。

成本与回用需求：

缺水地区优先考虑膜法回用，投资高但长期节水效益显著；水资源丰富地区可经处理后达标排放。

含贵金属（金、银、铜）的废水，回收金属的经济效益可抵消部分处理成本。

环保合规性：

含氰废水、重金属废水需执行特别排放限值，部分地区要求重金属 “零排放”，需结合蒸发结晶或膜浓缩技术实现污染物固化。

国家标准：《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中重金属、物限值；《矿产资源工业污染物排放标准》（如 GB 25467-2010 针对铜、镍、钴工业）。

地方标准：重点流域（如长江、黄河流域）及生态敏感区执行更严格的地方排放标准（如北京、上海等地要求重金属浓度≤0.05 mg/L）。

固废处理：中和产生的重金属污泥属于危险废物（HW21、HW22 等），需交由有资质单位处置或固化填埋。

通过 “预处理 - 污染物去除 - 资源回收 - 深度回用” 的组合工艺，采选矿废水可实现从 “达标排放” 到 “零排放” 的升级，同时通过重金属回收和水资源循环利用，降低矿业生产的环境负荷与成本，符合绿色矿山建设要求。