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冶金矿山废水处理

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除去采矿生产过程产生的废水中的有害物质,使之达到排放标准或可以回收利用,并回收其中的有价组分的过程。矿山废水来源于采矿坑排水、露天采矿场排水、废石场排水。矿山废水的主要污染物是悬浮物。硫化矿床的矿山废水中,因空气、水和细菌的作用而呈酸性,并溶有铁、铜、锌等重金属离子。因此矿山废水的主要处理任务是去除悬浮物;对硫化矿废水尚需去除或回收重金属离子,并施以中和处理。悬浮物采用沉淀法进行处理。酸性矿山废水的处理方法较复杂,一般是先采取压缩废水量的措施,以减少处理费用;然后进行重金属离子的去除或回收;中和处理可单独进行,也可与重金属离子的处理工艺结合起来进行。

压缩酸性矿山废水量    措施如下:(1)在废石场周围设置截洪沟,在堆场上设置帷幕灌浆层等,防止雨水冲淋;(2)用少含硫化矿的采矿充填料代替方铅矿、闪锌矿和硫铁矿的矿石充填采空区;(3)封闭坑道,阻止硫化物与外界的空气、水和细菌接触。

酸性矿山废水处理方法    采用最多的是氢氧化物沉淀法,即投加碱性药剂(如CaO、CaCO3、Na2CO3等),使重金属离子以溶度积很小的氢氧化物的形态沉淀析出;同时兼收中和的效果。硫化物沉淀法也有较多的采用,即在投加硫化剂(如Na2S、H2S等)的条件下,使重金属离子以溶度积极小的硫化物形态沉淀析出。在施行前面一种化学沉淀法时,通常先对废水进行氧化处理,使易溶的Fe2+氧化为难溶的Fe3+,以强化处理效果。此外,浮选法、离子交换法、萃取法等在废水量不大的场合也有应用,其目的主要是回收有价金属。日本宫古矿山采用浮选法从矿山废水中回收了镉。离子交换法用在含铜量低时。用N-510萃取铜,可使含铜230~1600mg/L的废水达到排放要求,并回收大量的铜。处理方法包括除铁、回收铜和回收锌。

除铁    酸性矿山废水都含有大量的二价铁离子Fe2+ 。由于Fe(OH)3的溶度积(Ksp=3.2×10-38)比Fe(OH)2的溶度积(Ksp=1.0×10-15)小得多,以及Fe”的浓度降至10mg/L时的pH值约为3.5,而Fe2+的浓度降至10mg/L时的pH值约为9.5,因此,将废水中的Fe2+先氧化成Fe3+,乃是提高处理效果的关键。此外,将Fe2+氧化成Fe3+,也有利于与Cu2+、Zn2+等二价重金属离子的分步沉淀分离。通常采用的氧化方法有三种:(1)生物氧化法,即将废水进行好氧生物处理,使Fe2+转化为Fe3+;采用的构筑物有生物曝气池、生物转盘和塔式生物滤池等。(2)空气氧化法,即采用鼓风曝气或转刷曝气,将Fe2+氧化为Fe3+,此法在铁离子以外的其他重金属离子无回收价值时采用。(3)药剂氧化法,即投加化学氧化剂(如液氯、次氯酸钠、漂白粉等),将Fe2+氧化为Fe3+,此法只有在Fe2+含量少时采用,比较经济。

回收铜    铜的价值较高,因此从废水中回收铜的技术发展很快。常用的回收方法有铁屑置换法,氢氧化物沉淀法和硫化物沉淀法等。此外,离子交换法和萃取法也时有应用。(1)铁屑置换法是应用最早的一种回收铜的方法。回收设备为铁屑置换器,内装铁屑,当废水通过时,铁离子溶入水中,而铜离子则沉积于铁屑表面。随着置换过程的不断进行,铁屑的活性表面积愈来愈小,铁离子的溶解速度和铜离子的沉积速度也愈来愈小。为了克服这个缺点,可采用锥形流化床型反应器,使铁屑表面的沉积铜因碰撞而不断剥落;也可采用滚筒型置换器来实现铜的剥落。美国采用前一种设备使铜的回收率达到93%,回收铜的品位达到90%;原苏联采用后一设备取得了相似的结果。中国江西铜业公司采用了流态化置换锥,也取得了较好的结果。铁屑置换法不宜于处理含Fe 3+多的废水,因铁离子Fe3+易被还原为Fe2+,部分金属铁被氧化成Fe2+,两者均增加了废水中Fe2+的浓度,对铁屑置换速度有抑制作用。(2)分步沉淀法是从废水中分步沉淀和回收重金属离子的方法。当废水中含有Fe2+、Cu2+、Zn2+等多种重金属


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