选矿废水循环利用现状

A. 尾矿的尾矿如何处理

尾矿是指矿山企业在选矿完成后排放的废渣矿渣，多以泥浆形式外排，日积月累形成尾矿库。尾矿库占地面积大，而且极具安全隐患，另外在尾矿库中富含的选矿药剂尾矿的水渗透到地下，对环境、地下水也会造成极大的污染。因此选矿尾矿处理是摆在矿山生产者面前的一大问题。
尾矿是采矿企业在一定技术经济条件下排出的“废弃物”，但其中大多含有各种有色、黑色、稀贵、稀土和非金属矿物等，是宝贵的二次资源，当技术、经济条件允许时，可再次进行有效开发。尾矿制砂利润丰厚，尾矿如何处理呢？
目前，对尾矿的处理方法一般是作为矿山地下开采采空区的充填料，即水砂充填料或胶结充填的集料；或者有的直接在尾矿堆积场上覆土造田，种植农作物或植树造林。其实尾矿最具经济效益的处理方法还是尾矿制砂和作为建筑材料的原料，例如经过处理的尾矿可以作为水泥、瓦、加气混凝土、耐火材料、玻璃、陶粒、混凝土集料等的原料，为尾矿砂可以替代一部分的机制砂用来制作混凝土、修筑公路、路面材料等。
国内外目前对尾矿资源的综合利用可以概括为下列几种途径：
（1）首先要尽量做好尾矿资源有用组分的综合回收利用，采用先进技术和合理工艺对尾矿进行再选，最大限度地回收尾矿中的有用组分，这样可以进一步减少尾矿数量。有的选矿厂向无尾矿方向发展。
（2）尾矿用作矿山地下开采采空区的充填料，即水砂充填料或胶结充填的集料。尾矿作为采空区的充填料使用，最理想的充填工艺是全尾矿充填工艺，但目前仍处于试验研究阶段。在生产上采用的都是利用尾矿中的粗粒部分作为采空区的充填料。选矿（皮带输送机）厂的尾矿排出后送尾矿制备工段进行分级，把粗砂部分送井下采空区，而细粒部分进入尾矿库堆存。这种尾矿处理方法在国内外均已得到应用。
（3）用尾矿（制砂机）作为建筑材料的原料：制作水泥、硅酸盐尾砂砖、瓦、加气混凝土、铸石、耐火材料、玻璃、陶粒、混凝土集料、微晶玻璃、溶渣花砖、泡沫玻璃和泡沫材料等。
（4）用尾砂修筑公路、路面材料、防滑材料、海岸造田等。
（5）在尾矿堆积场上覆土造田，种植农作物或植树造林。
（6）把尾矿堆存在专门修筑的尾矿库内，这是多数选矿厂目前最广泛采用的尾矿处理方法。 水处理技术: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。

B. 选矿设备生产中尾矿水如何循环使用呢

实现尾矿水的循环抄利用：

1、对尾矿的回收利用将尾矿浆全部输送到尾矿场中，在尾矿场经过较长时间的澄清，澄清后的尾矿水经过尾矿场的溢流井流入排水管，排除坝外从而返回选矿厂再利用。

2、还可以设置浓缩机，用来将尾矿进行脱水，使一部分或全部溢流水作为回水送到选矿厂使用，这种方法厂用于重选厂或次选厂，回水率可达40%-70%

从浮选机排出的尾矿水，虽然经过澄清、自然氧化和分解，但仍含有一些有毒物质，这样的废水流入地下，会对地下水造成严重的污染，对当地地下水环境造成无法挽回的重大污染。条件允许的条件下一定要对废水进行消毒处理，建造消毒池，加入化学药剂进行对重金属进行化学沉淀处理。

C. 选矿厂的污水如何有效处理

(一) 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。其工艺流程如图1。

(二) 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。

(三) 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。以铅锌矿为例，其工艺流程如图2所示。

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。

D. 矿山废水、废渣综合治理现状

（一）矿山废水综合治理现状

西南地区根据各省资料统计，矿山年排放废水量为1261254.91×10⁴m³，综合利用量82230.73×10⁴m³，综合利用率6.6%。但矿山废水排放及综合治理利用情况较复杂。从不同企业来看，一般大中型国有企业多具有较为完善的废水循环综合利用的设施，因此综合治理利用率较高，而私有、小型矿山企业废水处理及综合利用很少，多为任意排放。

图6-1 会东铅锌矿露天采场西边坡变形体整治

1—矿山废渣；2—长石石英砂岩；3—钙质砂岩；4—泥质粉砂岩；5—泥岩；6—硅质白云岩；7—条带状白云岩；8—厚层白云岩；9—R₂碳质破碎体；10—滑坡体；11—滑坡滑动方向；12—逆断层；13—性质不明断层；14—治理工程之一：水泥护；15—治理工程之一：抗滑桩；16—治理工程之一：锚索；17—下寒武统筇竹寺组二段；18—下寒武统筇竹寺组一段；19—下寒武统麦地坪组二段；20—下寒武统麦地坪组一段；21—上震旦统灯影组二段

从不同矿产类型看，金属矿产以地表露天开采为主，矿坑排水较少，废水主要来自选矿的尾矿排水。按正规设计，将尾矿库排水又回到选矿厂循环使用，选矿水是可以循环使用的，综合治理利用率很高。能源矿山废水废液年产出量最多，约为1130129.42×10⁴m³，占西南地区矿山废水产出量的88%；而能源矿山多为小企业，废水废液综合治理利用率很低，仅为4.50%。金属类矿山的废水、废液产出量最少，约占总量的9.0%，但金属矿山国有大中型企业占的比重大，生产工艺较先进，因此其废水废液循环综合利用较好，综合利用率为30%～50%。其他非金属矿中以钙芒硝为主的化工原料非金属矿产多为井下爆破落矿，水溶抽取，废水循环使用，因此，废水废液的循环综合利用率较高，大于50%。建材类非金属矿山用水较少，废水废液综合利用率亦很差，几乎为零。

西南地区以四川省矿山废水利用率最高，为19.61%，该省年产矿山废水量58897.15×10⁴m³，年排放量34226.19×10⁴m³，年处理量8110.44×10⁴m³，年循环利用量11554.45×10⁴m³（表6-6）。

（二）矿山废渣综合治理现状

西南地区矿山废渣年产量57674.32×10⁴t，年排放量49156.15×10⁴t，累计堆放量332165.50×10⁴t，年综合利用量为3362.11×10⁴t（重庆881.67×10⁴t、西藏195.22×10⁴t、云南614.60×10⁴t、四川800.74×10⁴t、贵州869.58×10⁴t），综合利用率为5.83%。矿山固体废渣的综合治理利用较复杂，既与固体废渣利用价值有关，也与西南地区矿山废渣综合利用技术水平和资金投入有关。西南地区能源矿山废渣综合利用效率较高，一般在30%以上，如四川为31.85%，贵州为38.37%，重庆为48.94%，云南较低为20.32%。非金属矿山废渣综合利用率次之，一般为10%以上，如云南14.52%，重庆31.85%，四川偏低为7.2%。金属矿山废渣综合利用率最低，为1.5%～2.7%。

表6-6 四川省矿山废水废液统计 单位：10⁴m³

E. 节约与综合利用现状

2.1.1 我国矿产资源节约与综合利用水平不断提高

经过近几十年的努力，我国矿产资源节约与综合利用领域取得了重要进展。矿产资源法规政策正在完善，矿产资源综合勘查、综合评价、资源节约与综合利用技术水平有了进一步提高。如：煤炭行业大力推广了无煤柱开采技术、一次采全高的综合机械化开采技术、矸石转换采煤技术，小型煤矿推广了壁式采煤技术；金属矿山推行无底柱分段崩落采矿技术，加强放矿管理；有色、黄金矿山大量应用胶结充填、尾砂充填，改善浅孔留矿的开采工艺；化工矿山改革了缓倾斜矿体的采矿方法，使资源开采技术指标有了较大进步；攀枝花钒钛磁铁矿、白云鄂博稀土-铁矿、金川铜镍多金属矿等一批大型重点矿床的综合利用问题得到基本解决或有了重大进步；我国钢铁工业利用了大量低品位铁矿资源，甚至全铁品位低于10%的超贫磁铁矿也在我国近两年的铁矿开发热中得到利用，远低于世界铁矿平均品位的44%；选矿-拜耳法的工业应用使我国大量铝硅比小于8的铝土矿资源获得利用；黄金堆浸技术大大降低的金矿生产成本，紫金山金矿据此已成为国内最大的黄金生产矿山，最低开采边界品位已降到0.2克/吨，矿山可利用资源量由探明的5吨多增加到260吨以上，达到国际领先水平；铜、金、铀等低品位难选冶矿石的地下溶浸和就地浸出亦实现了工业化；粉煤灰、煤矸石的利用取得了突破性进展；很多有用成分在金属矿和非金属矿选矿、冶炼、加工过程中得到回收。2005年以来，我国共生、伴生矿产资源实现综合开发的约占1/3；黑色金属矿共生、伴生的30多种有用成分中，有20多种得到了综合利用；一些有色金属共生、伴生矿产70%以上的成分得到了综合利用，50%以上的钒、22%以上的黄金、50%以上的钯、碲、镓、铟、锗等稀有金属来自于综合利用；煤矿矿井瓦斯抽放利用率占抽放总量的43%。2007年全国工业固体废物产生量为175767万吨，比上年增加16.0%；排放量为1197万吨，比上年减少8.1%；综合利用量、贮存量、处置量分别占产生量的62.8%、13.7%、23.5%（环境保护部，2008）。

我国资源开发利用技术装备水平不断提高，产业化进程不断加快。新型高效预处理技术和浮选药剂的应用，促进了含金银多金属矿的综合回收。炉渣回收和磁选深加工技术的应用，使转炉钢渣、电炉炉渣等得到了广泛的综合利用；利废建材设备制造基本实现国产化，全煤矸石生产烧结砖技术装备已达到国际先进水平；粉煤灰综合利用向大掺量、高附加值方向发展；燃用煤矸石、煤泥等低热值燃料发电的循环流化床锅炉容量最大已达450吨/小时，不仅提高了废物利用效率和发电效率，也有效地降低了污染物排放。废旧金属利用方法取得了新的突破，从以传统的回炉冶炼为主，转变为制成各种产品，直接利用的比重明显提高。

资源节约与综合利用取得了显著的经济、环境和社会效益。资源综合利用成为许多企业调整结构、提高经济效益、改善环境、创造就业机会的重要途径，成为新的经济增长点。2006年，建材工业固体废物利用量4.53亿吨，2007年固体废物利用量5.56亿吨（环境保护部，2008）。自2000年开始启动禁止粘土实心砖，推行新型墙体材料，至2006年年底，全国推进墙体材料革新累计综合利用固体废弃物达11亿吨，节约土地180多万亩，节约能源9600万吨标准煤，减排二氧化碳近2亿吨，二氧化硫150万吨，环境效益显著（中国建筑材料联合会，2008）。燃用煤矸石发电也发展迅速，安排数万人就业。金川有色金属公司依靠科技进步，通过加强矿产资源的综合利用，使镍产量增长了4.1倍，伴生铜和钴冶炼回收率达88%，铂、钯、金的冶炼回收率达70%。仅仅通过开展资源综合利用所取得的经济效益就高达25亿元，为同期利税的44.5%。另外，攀枝花钢铁公司、包头钢铁公司、大冶铁矿等矿山企业的实践，都证明了开展矿产资源节约与综合利用取得了显著的经济和社会效益，促进了生态建设和环境保护，推动了矿产资源节约利用和循环经济的发展，也是矿山生存和发展的需要。

2.1.2 我国矿产资源节约综合开发利用与世界先进水平相比有较大差距

当前，我国大多数矿山企业尚未从根本上摆脱粗放的经营方式，矿产品结构不合理，技术装备落后，能源、原材料消耗高，资源浪费大，综合利用率低。据统计，目前我国矿山企业的能源、原材料消耗比国外先进水平高30%～90%，大量可综合利用的矿产资源作为“废弃物”白白丢弃，未得到充分利用，每年产生的可利用而未被利用的工业固体废弃物资源价值，已超过250亿元。实际上，资源消耗高、浪费大、利用率低是造成矿山企业成本上升、经济效益低下的重要原因之一。在矿产资源开发利用过程中，由于技术、条件、管理、意识，特别是企业单纯追求经济效益等多方面原因，在矿产资源的开采、选矿、冶炼等过程中回收率低下，浪费严重，使我国资源短缺和紧张的矛盾更加突出。我国黑色冶金矿山的共生、伴生资源综合利用率不到20%，有色金属矿产资源综合利用率约为30%～35%，而国外先进水平在50%以上；我国有色金属冶炼企业的资源综合利用率只有40%～60%，资源中还有多种有价伴生元素没有得到充分回收利用，而国外有色金属冶炼企业的资源综合利用率达90%以上（陈晓红等，2006）。我国非金属矿山中小企业占90%以上，技术装备水平低，大多依靠采富弃贫维持生产利润，采矿回采率和选矿回收率处于相当低的水平，最低的仅20%～30%。我国煤炭资源综合回收率仅约30%，与美国煤炭井工回采率的50%相比，1980～2000年煤炭开采20年煤炭资源浪费280亿吨。现有我国注水开发的老油田预测平均水驱采收率只有32.7%，陆上稠油油田蒸汽吞吐技术采收率仅为15%左右，油藏开采的采收率，从10%～75%不等，多为30%～50%，平均接近40%；气藏开采的采收率多为50%～75%，平均65%左右。根据中国有色金属工业协会统计，我国主要大中型规模矿山铜、铝、铅锌、镍、锡、锑、钨、钼采矿回采率、选矿回收率多在90%左右。但这些统计数据只能反映部分实际情况。当前我国许多中小型矿山并未加入协会。不少矿山对上报诸如开采回采率之类的报表积极性不高，除国有等大型矿山和规模较大矿山企业数据较规范外，数量众多的中小型矿山企业开采台账本身就不完备，许多根本拿不出相关数据，填报的数据很多也是“神仙”数字，准确性无从谈起。这部分数据不准不是抽查、现场调查所能解决的。

据调查了解，目前我国对列入储量表的共生、伴生矿产进行较好开发的矿山只占1/3，大部分共生、伴生资源被丢弃，更加剧了紧缺资源储量的减少，降低了资源保障程度。另外，在一些地区，乱采滥挖、采富弃贫现象还比较严重，造成对资源的严重破坏与浪费；矿山尾矿、矸石、废石等固体废弃物、矿山废水和废气排放，造成矿山环境污染和破坏，不少矿山未得到处理的“三废”自然排放引发出严重的环境问题；有些重要多金属矿床，在资源综合利用关键技术尚未获得根本性解决之前，矿山就仓促上马，导致宝贵资源的严重浪费。

F. 废水、废液治理

黑龙江省矿山废水、废液年产出量为85194.87万立方米，主要以能源矿产矿坑废水为主，其中矿坑废水为84737.96万立方米，占排放总量的99.46%；选矿废水（液）为110.4万立方米，占排放总量的0.13%；洗煤水为343万立方米，占排放总量的0.4%；堆侵废水3.5万立方米，占排放总量的0.004%。从废水产出的矿类上看，主要以能源矿产为主，年产出量为84866.67万立方米，占排放总量的99.61%，贵金属生产排放为224.17万立方米，占排出总量的0.26%。2002年全省矿山废水、废液年综合利用量为2938.67万立方米，综合利用率为3.44%。其中：矿坑排水的综合利用量为2442.6万立方米，综合利用率为2.88%，占综合利用总量的83.11%；选矿废水综合利量为46.53万立方米，综合利用率为42.14%，占总利用量的1.58%；洗煤水的综合利用率达100%。从矿类上看，能源矿产综合利用量为2868万立方米，综合利用率为3.37%，占总利用量的97.59%；贵金属利用量为 68.3万立方米，综合利用率为30.46%，占综合利用总量的2.32%。

从地域分布上看，矿山废水、废液主要分布在“四大煤城”，其废水、废液的排放量占全省排放量的99.43%，且主要为矿坑水。具体情况如表4-32所示。“四大煤城”矿山废水、废液的综合利用量为2903.91万立方米，占综合利用总量的98.81%。

总体上看，黑龙江省矿山废水，废液的综合利用率并不是很高。主要利用水质相对较好的矿坑水，而其他金属矿山的废水、废液中大部分含有铜、铅、锌、砷、硫等重金属，绝大部分矿山都是将排放的废水经尾矿库或沉淀池及处理厂进行生化处理后排放在附近的河流或以明渠排放，仅有极少部分企业综合利用较好，如宾县的松江铜矿建设了废水综合利用循环系统，废水利用率可达到90%以上。