1 引言
選礦包括洗礦、破碎和選礦三道工序。在將有價金屬從低含量、多金屬共生的礦石中富集起來, 加工成金屬含量較高的精礦的過程中,需加入各種類型的捕收劑、起泡劑、抑制劑、絮凝劑等。其中大多數為有毒有害物質, 如氰化物、砷化物、重鉻酸鹽、各類烷基黃藥、取代苯酚、苯胺、吡啶、烴、烯、醚、酮、醛酯等, 這些物質隨選礦廢水的排放或通過尾礦庫等形式進入環境, 在水體、大氣和土壤中遷移轉化, 形成二次污染, 對生態環境造成嚴重污染。
選礦工藝廢水主要有兩類: 選礦廢水和礦石沖洗及其他廢水, 其中選礦廢水中的重選和磁選廢水與沖洗廢水類似, 經簡單處理后即可回用。因此, 選礦工藝中的污染性廢水主要指浮選廢水, 來源于尾礦、精礦濃密溢流水及精礦濾液。選礦廢水的特點是: (1)水量大; (2)廢水中的SS 含量高、粒度極細、呈分散的膠態, 不易自然沉降; (3)有毒有害污染物種類多; (4)大多處于水源地, 造成的污染后果嚴重。
2 選礦藥劑污染
2. 1 選礦藥劑種類
選礦藥劑主要指捕收劑、起泡劑、抑制劑、絮凝劑、調整劑, 及濕法冶金中所用的萃取劑、萃取用基質改善劑、稀釋劑等, 涉及各類無機或有機合成物數百種。其中列入我國水中優先控制污染物黑名單( 68種)的選礦藥劑有24種(包括砷、鈹、鎘、鉻、汞、鎳、鉈、銅、鉛及其化合物), 對環境有害的化學藥劑有氰化物、硫化氫、磷化氫、氟化物、砷化物、重鉻酸鹽、硫酸銅、硫酸鋅、二硫化碳、亞硫酸、各類烷基黃藥、有機磷、脂肪醇、苯胺、吡啶、烴、烯、醚、酮、醛酯等上百種。
2. 2 選礦廢水中的主要污染物
選礦工藝廢水所含污染物, 除一部分可通過氧化降解外, 大部分很難自然降解, 排入環境后, 隨水流遷移轉化, 或沉積于底泥、滲入地下水, 或通過灌溉進入土壤, 這些污染物均可通過食物鏈進入人或動物體內, 并最終影響人體健康。
(1)重金屬離子是選礦廢水中主要有毒有害污染物, 除優先污染物所列砷、鈹、鎘、鉻、汞、鎳、鉈、銅、鉛及其化合物外, 還有鈷、鋅、鉬、鈀、鎢等其他金屬及其化合物, 以及稀土金屬、放射性金屬元素。由于重金屬元素在自然環境中很難降解, 具有在生物體內富集的特性, 為潛在長期性有毒有害污染物質, 特別是汞、鉛、鎘、砷、鉻、鉛六種重金屬元素量大、污染范圍廣, 因而危害性也最大。同時水體中的汞、砷等易通過生物甲基化作用, 生成毒性更強的二次污染物。
(2)選礦廢水中的無機污染物, 包括劇毒的氰化物、氰絡合物等, 有毒物質重鉻酸鹽、氟硅酸鹽等, 各種不溶解的粗粒及細粒分散的雜質, 酸、堿及硫酸鹽、氯化物或氫氧化物。選廠酸性廢水的pH 值較低, 使廢水的總酸度增高, 重金屬更易于溶解在酸性廢水中, 使毒性加劇。如采用浮選-重選法處理1 t原銅礦石, 其廢水排放量為27-30 m3。一般選礦用水量為礦石處理量的4-5倍。每浮選1 t鉛、鋅礦石, 要排出約5 m3的廢水, 內含氰化物20-50 g,平均濃度約為4-10mg /L。
(3)選礦廢水中的有機污染物, 列于我國水中優先控制污染物黑名單14大類的有揮發性鹵代烴類、苯系物、苯胺類、酞酸酯類、丙烯腈等, 大多數浮選藥劑, 如烴類、酚類、醚類、黃酸鹽、黃藥類(乙基黃藥除外)、萜類起泡劑、塔爾油、25號黑藥及白精油等,具有中等毒性, 苯類、胺類、乙基黃藥和溴化C12-10烷基吡啶, 具有強毒性。這些有機物通過毒物的聯合作用對動植物機體產生毒害作用, 如丙烯腈與乙腈共同存在于生物機體中時, 以死亡率作為毒性指標, 其毒性將增加一倍; 有機選礦藥劑多為重金屬的絡合劑或螯合劑, 易與銅、鎘、汞、鉛、鉻等有害重金屬形成復合污染, 改變重金屬元素的遷移轉化過程。有毒有害物質通過食物鏈進入生物體, 特別是人體內后, 將使酶活性受到抑制并引起基因突變和染色體突變, 產生致癌和致畸作用。
2. 3 尾礦污染
尾礦為選礦后, 在當時條件下不宜再分選回收利用的礦山固體廢料, 常堆放于尾礦庫中。我國現有規模較大的尾礦庫400多座, 金屬礦山堆存尾礦達50億t以上。每年產生尾礦約3億,t 占全國工業固體廢物的30% 多, 由于尾礦粒度一般在0. 15mm以下, 干固后的尾礦很容易造成大氣污染, 同時尾礦廢水滲入地下污染土壤和地下水, 或混入雨水中通過各種途徑污染水源, 進入生態系統的物質循環。另一方面, 尾礦庫占用大量土地資源, 尾礦庫停用后的生態重建工作十分困難。
排入尾礦庫的廢水, 經庫內沉淀作用, 廢水中大部分重金屬沉淀在尾礦中, 其中選礦藥劑的殘留物在庫內經自然曝氣氧化, 有毒有害有機物的含量也相應降低。
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