金矿废水的环境污染及其治理方法.doc

金矿废水的环境污染及其治理方法11.在发展的同时,工业”三废”的排放量必然急剧增加,其中以废水的排放量最为突出.黄金生产中的废水主要包括矿山酸性废水,选冶废水等,这些废水普遍含有大量的氰化物,汞和砷等有毒物质.因此,金矿废水的排放对矿区和社会环境所带来的严重影响,应引起足够重视.1废水的来源与污染Il矿山酸性废水矿山酸性废水是一个全球性问题.金矿的酸性废水主要来源于两个方面:(1)台硫化物矿床的矿井排放水;(2)废矿石氧化雨淋水.前者是主要的,这部分废水中的主要污染因子是醯和重金属离子.矿山酸性废水的pH值一般在4.56.5左右,当矿床台硫较高时,pH值低至3.0左右.这些酸性废水会腐蚀矿井下的排水设备和轨道,损害工人的眼睛和皮肤.若不经处理直接排放,会长期污染天然水源,使水质逐渐醢化,造成鱼类和某些淡水生物死亡.用酸性水灌溉农田,易引起土壤盐渍化.另外,酸性废水在产生过程中形成硫酸,结果会使环境中一些本来不溶或溶解性不好的重金属溶解,从而加重水体污染1.2选冶废水目前黄金的选冶方法主要有重选法,浮选法,混汞法,浮选一氰化法,堆浸法炭浆法及硫脲提金法等.产生的工业废水可分为两大类,即氰化废水和无氰废水.19991010收到第一作者:男.39岁.剐教授无氰废水来源于重选法,浮选法,混汞法及其他一些非氰化提金法的无氰选金工艺,但主要来自浮选.浮选废水中的主要污染因子是浮选药荆,悬浮物和重金属离子.浮选药l主要有增加矿物表面疏水性的捕收剂,如黄药,黑药以及黄药与黑药的混合物,还有起泡剂.这类废水的特点是水量大,有害物质含量低,对环境的污染比较轻.无氰废水除了浮选废水外,进有一部分含砷,含汞或含其他重金属离子的废水.虽然这类废水的量不大,但废水中有毒物质含量较高,对环境有较严重的污染.如黑龙江省某金矿废水中汞含量超标2o倍左右,排人松花江后严重地污染了松花江水源.氰化废水是氰化法提金工艺过程的必然产物.一般处理1t金精矿要外排4m左右的废水.其中氰化物的浓度在50500mg/I,有的甚至更商氰化废水中的污染因子是游离氰,与重金属离子相结台的氰,硫氰酸盐,氢氰酸等.氰化物是剧毒物质,对人的危害相当大.HCN的人口服致死平均量为50nag,氰化物对鱼类及其他水生物也有较大的危害,水中CN的浓度为0.040.1mg/I时,能使鱼类致死,对浮游生物和甲壳类生物CN最大容许浓度为0.1rag/.因此,氰化废水不能直接排放,否则,就会污染水源,严重危害人畜和农,牧,鱼业的生产,造成严重的后果.2治理方法2.1矿山酸性废水的治理矿山酸性废水的处理方法有化学沉淀法,中第4期李亚峰等:金矿废水的环境污染及其治理方法27和法,电化学法,氧化还原法,离子交换法等.由于金矿具有面广范围大,坑口分散等特点,园此,采用中和法较为经济.目前在金矿中应用较多的是石灰中和法.近几年国外又出现了铁细菌氧化一石灰石中和法.(1)石灰审和法:常用的石灰中和法有投石灰中和法和石灰石过滤中和莹.投石灰中和法是向酸性废水中投加一定的石灰.然后通过搅拌,反应沉淀达到处理酸性废水的目的该方法具有流程短,净化效果好,处理成本低等优点.但沉渣量大.含水率高且脱水困难,同时沉渣中的重金属还有可能造成二次污染中和过滤法多采用升旒或膨胀过滤法.日于泼方法采用的滤料垃径较小(0.53mm),酸性水又是由下往上过滤,因此在高滤速(j070m/h)的作用下,滤料层呈流动,悬浮,膨胀状态,能将生成的硫酸钙和二氧化碳带出池外该方法具有处理能力大,设备尺寸小,操作管理简单,净化效果稳定等特点,但要求进出水均匀,酸性废水浓度不宜过高.(0)铁细菌氧化一石灰石中和法先用铁细菌在酸性介质中氧化低价铁为高价钱,之后加入石灰石中和,沉淀物进行固液分离,溢流外排.沉淀物送入贮泥池存放.某矿酸性废水含铁离于361498mg/I,砷1.852.07mg/I,pH值为2.采用该方法处理雇,出水中铁2mg/l,砷0.O1mg/l,pH值69,达到排放标准0j2.2选冶废水的治理2.2.1无氰废水的治理目前对于无氰废水的处理多采用自然降解法,即将废水送入尾矿库中,经过段时间的澄清和自然净化后再排放出去.浮选药剂的自然净化主要是通过水中的氧来氧化分解,一般经过35天的自然净化,去除率可达91.重金属离子的消除主要依靠浮选时加入的介子调整剂石灰.通过反应生成氢氧化物沉淀.悬浮物被排入昆矿库后.通过石灰的混凝作用,降低了匿体表面的动电电位,压缩了双电层,使分散的颗粒互相凝聚成较大的颗粒团.从而使悬浮物很快沉降于尾矿库中.2.2.2氰化废水的治理国内外处理氰化废水的方莹较多.已舟亍工业生产.并取得较好效果的方法有自然降解,化学处理和生物处理.现将几种常用屿处理方法和近几年新开发的处理方法做一简单介绍(1)碱性氯化法:碱性氯化法从70年代初期开始应用于金矿含氰废水的处理,到70年代后期成为应用最广泛的化学处理法.谈方法的基本原理是在碱性条件下,利用活性氟氧化污水中各种氰化物,使其氧化分解,从而将氰根彻底破坏.消除毒性.诙方法处理效果较好.但成本高.产生的氯化氰气体毒性很大,不安全,而且不能去除铁氰络合物.进入00年代以来,设方法已逐渐被其他更有效的方法所代替,从我国河北的金厂峪金矿,山东省的招远黄金冶炼厂等单位的运行结果看,处理效果还是比较好的.(2)SO空气法:该法叉称Inco法.是Inco公司1982年研制开发的,主要是利用SO:与空气的混合物,在pH值为810的条件下氧化分解氰化物j.化学反应如下:CN+SO2+O2+H.OCNO一+H:SO该方法不仅完全适合于从贫液中除去所有氰化物,井能消除铁氰络合物和硫铁络合物氰化物的去除率达999以上.与碱性氯化法相比具有设备简单,投资少,药剂费低等优点.同时对重金属离子也有一定的去除作用.是目前最常用的方蔷之一.据不完全统计,在19841990年的6年中.仅在北美就有32家金矿采用此法.我国山东新城金矿采用此法处理氰化废水,也取得了成功.(3)酸化珐:酸化法处理含氰废水回收氰化物,是用硫酸将含氰废水酸化至pH值23,井鼓入空气使氢氰酸挥发逸出,再用氢氧化钠或氢氧化钙溶液吸收,重新用来提金一.设法虽已开发6o余年,但由于设备庞大,投资多,运行费用高等原因.一直未引起重视.不过设法可以回收氰化物,所以最近才重新引起人们的兴趣.我国山东招远金矿氰化废水中含氰化物1236.3mg/l,酸化处理后台氰化物j8.1mg/,回收氰化物95.3.收益与成本也可相抵.(4)过氧化氢法:过氧化氢法自1984年首先在巳布亚新几内亚的OKTEDI矿应用以来,迅速发展为一种金矿废水的处理方法.目前至少已有20个金矿采用此法.其基本原理是:pH值为9.5左右时,在铜的催化下,过氧化氢可将氰根氧化为氰酸盐,从而破坏游离金尾氰化物,氰化物中的铜,镍,锌等金属则形成氢氧化物沉淀.过氧化氢法的豉点是试剂成本高.分解快,因而在矿浆中的应用受到限制.(j)电解氧化法:氰化废水在直流电场的作用下,氰化物在石墨阳极上能够被氧化生成氰酸根离子.CN+20H一一2eCNO一+H0氰酸根离子不稳定,一部分水解产生铵与碳酸根离子,一部分继续被电解氧化为二氧化碳和氨气.CNO一+2H2ONH十COj2CNO一+4H一一6e一2cO+N2十+2HO黄金第l卷电解法适用于含氰浓度较高的废水,不仅对氰化物有较好的去除效果,同时能去除有毒金属铜,锌镍等.该方法操作管理简单,设备体积小,不需投加处理药剂,是一种具有发展前途的方法.(6)硫酸锌法:硫酸锌法和酸化法一样都属于回收法,不仅可净化氰化废水,而且可以达到化害为利,综合回收的目的.其原理是使氰化物以氰化锌的形式析出,再用硫酸酸化,回收氰化锌和硫酸锌,主要反应如下:2NaCN+ZnSO一Zn(CN)2+Na2SOZn(CN)+H2SOZnS0;+2HCN十该方法氰化物的去除率不高,一般用于含氰浓度较高的废水,处理后的废水需进一步采取措施进行深度处理.使之达到排放标准.(7)Helmo法:Helmo法是加拿大Helmo金矿在1988年研制开发的一种除氰新方法”,主要用于处理尾矿库的溢流水.该法除氰的基本原理:在pH值647的条件下,将预先混合的硫酸铜和硫酸亚铁溶液加入氰化废液中,使氰化物作为氰化亚铜沉淀除去,废液中Cu,Ni,Zn电都随Fe(0H)共沉淀除去.最后再加人少量的过氧化氢进步脱氰.Cu4-Fe+3OH一cu+Fe(0H)32Cu4-2CN一一Cu2(CN)2(8)生物降解法:采用生物法降解氰化物的研究从80年代就开始了.美国于1984年在南达科达州投产了一个生物降解系统,用于处理尾矿库的溢流水.实践证明,微生物能够代谢分解氰化物,经生物法处理的废水,氰化物,硫氰化物,重金属和氨的残留浓度都很低Is3.但该方法投资费用高,抗冲击负荷能力差,且要求水温在l0c以上.目前较少采用.(9)自然净化法:自然净化浩是最常见的废水脱氰方法.一般的做法是将含氰废水排至尾矿库,靠水利稀释,生物降解,氧化,挥发,吸收沉淀及阳光曝晒分解等自然发生的物理化学作用,使氰化物分解,重金属离子沉淀,污水得到净化.这种方法简单,投资少,费用低,但尾矿库的容积大,占地面积也大一,同时受气候影响较大.目前该方法仍广泛地被采用.但由于土地紧张,水源短缺等原因,正逐渐被化学处理方法所取代.自然净化的关键是需要有足够的曝晒时间,只要保证足够长的停留时间.排出的废水一般可以满足环境要求,加拿大的柯明克一康矿选矿厂尼矿库很大,进入尾矿库的污水含氰为600mg/I,在库内停留几个月之后,最后排放氰化物降至2.0mg/.3结束语金矿废水成分复杂,毒性大,危害颇深.虽然近些年研制开发了许多种处理方法,但应根据企业技术经济条件,污水的性质殛特点,园地制宜地选择适合企业实际情况的处理方法,同时要重视多种治理方法的联合使用,克服单一方法的不足.另外,要不断改造工艺流程,研制开发无毒工艺,开展经济有效的综合防治,争取环境效益和经济效益,社会效益的协调统一.参考文献1高子忠.环境保护三废处理.武投:华中理工太学出版社.19902王永选招远县黄金生产与环境保护.环境污染防浩.198B,<3】:284293批平宽.单忠健.煤矿腹永的环境污染殛#垃制方.环境工程.1989.(1:l4184谢志勇液氯j去皇理氰化堆浸提垒工艺的废水及废渣.环境污染与肪活.199a.t2).234255侯桂状.焦亚硫酸钠,空气法处理台氰废水.环境污染与防抬.1994.(4).1l136邛形.氰化砝提叠废水处理黄金科学技术.1995.(4):船57王恩德?扬立等.金矿台氰污水括生物处理的理论与宴眭沈阳黄盘学院.1996.(1):188县明编译.氧化物的生物学处理.水处理拄木1980.(2)33369郭茂峙-处理采金船污永的新工艺环境工程.1992.(6):68E”VironmerttPollutionbytheGoldMinesWastewaterandItsTreatingMethodsLiYafeng,MnXue,+-voenAB队cTThewtewaterinthgoldproducti.nandtheenviroRrfp口tluti.nhyifareexplained.The“i.1hodsands.mncwtreatlagteehno1.gy.nmine#acidwastewateTarentr0ducedemphaticaI1vl第4期李亚峰等:金矿废水的环境污染及其治理方法259TheanalysisandevauationofthemethodsLrmadeaccordingtotheapplicationofthentilltheindustryproduction.乳山金矿多年来一直采用重选.浮选和氰化联台的选金方法.存在的主要问题是:氰化浸出率低,污水处理成本高.1998年5月,在试验研究的基础上,应用边磨边浸技术,对氰化工艺进行了技术改造,取得了明显的经济效益和社会效益.矿床类型为石英脉型含金多金属硫化矿矿床,以含金多金属黄铁矿为主.主要蛊银矿物有自然金,银金矿,碲金银矿,碲银矿.硫化矿主要有黄铁矿(占矿物总量的49.66),黄铜矿(占矿物总量的1.62),方铅矿,闪锌矿,脉石矿物以石英为主(占矿物总量的4j.95).矿石中可回收的有价成分有金,银,铜,硫.矿石中多元素分析见表1.表】原矿多元素分析结果(注:*单位为g/t金主要以独立矿物自然金和银金矿形式存在.其中98.32以包裹金,裂隙金赋存于黄铁矿申,仅有1.62赋存于黄铜矿中,石英中金的含量甚微.即黄铁矿是主要的载金矿物,其次为黄铜矿.自然金的粒度分市是粗粒金>0.075nlm占54.79%,中粒金0.0750.037Film占28.18,细粒金0.0;170.O1mtn占15.75,微粒金<0,01tllnl占1.38.改造前氰化工艺7允程如图l所示.磨矿细度控制在90-38Ixm.氰化钠用量910kg/t,浓度为1820/万,