矿类废水处理 16页

矿山废水处理概况1.1矿山废水概念随着社会经济的迅速的发展，人类对矿产资源的需求量日益增长, 在矿产资源的开采和加工过程中所产生的工业废水的排放量也随之增加。据统据计, 我国各类矿山废水的排放量约占全国工业废水总排放量的10%左右。矿山废水：在矿山范围内，从采掘生产地点、选矿厂、尾矿坝、排土场以及生活区等地点排出的废水，统称为矿山废水。1.2我国矿产行业产能我国是世界上矿产资源比较丰富、矿种比较配套、齐全的少数几个国家之一。到目前为止，通过几十年来的矿产勘察工作，已发现163种矿产，探明储量的矿产有149种，其中能源矿产7种，金属矿产54种、非金属矿产86种，以及地下水和矿泉水。已发现的矿产、矿点有20多万处，经详查工作的近两万处。20世纪90年代以来，我国步入了工业化矿产资源消费的高速增长期。2004年我国重要矿产资源消费：石油3.07亿吨、煤炭18.6亿吨、钢材3.1亿吨、铜312万吨、铝619万吨、十种有色金属总量超过1300万吨、水泥9.7亿吨、钾肥（折K2O）512万吨，分别是1990年石油消费量的2.6倍，煤炭消费量的1.7倍、钢材消费量的5.8倍、铜消费量的4.4倍、铝消费量的7.2倍、十种有色金属总量消费量的5.5倍、水泥消费量的4倍和钾肥消费量的2.5倍。借鉴先期工业化国家的规律，预计到2020年我国煤炭需求量大约为25—26亿吨，钢铁需求量在经历2012-2015年3.5-3.8亿吨的高峰期之后，回落到3亿吨，铜大约为640万—690万吨，铝大约需要1200-1400万吨，，水泥需要12—14亿吨。到2020年基本实现工业化时，我国人均矿产资源消费量仅仅相当于美国和日本工业化高峰期人均消费量的三分之一到四分之一，客观地说这些消费预测数据是我国基本实现工业化的资源底线。1.3福建省内冶金行业最新布局根据福建省实际情况，对重点矿区、大中型矿产地划定矿产资源整合开采规划区块56个;对地质勘查工作程度已经符合开采设计要求的区域，新划定开采规划区块109个，并在规划期内逐步投放市场。整合开采规划区块，必须严格按照整合实施方案和程序重新办理采矿许可证。对于尚未达到开采规划区块划定条件的地区，在探明资源储量且符合开采设计要n求的，应按照开采规划区块划定的原则要求，合理划定开采规划区块，指导采矿权设置。1.1.1福建省矿业经济发展布局根据福建省成矿地质条件、矿产资源分布规律、区域经济发展状况、矿业开发基本格局，按照统筹规划、因地制宜、发挥优势、集约开发的原则，合理规划福建省矿产资源开发利用布局。全省划分矿业经济区22处，矿业生产基地4处。1.闽南地区行政区划归属厦门、泉州、漳州三市，矿业布局以建材及玻璃原料非金属矿业为主，为全国性的石材、石英砂等非金属矿开发和加工基地，也是福建省重要的石油化工、高岭土、地热开发利用供给基地。规划期内，依托现有基础，积极发展外向型矿产品深加工产业，划定矿业经济区4处、矿业生产基地1处。(1)以漳浦沙荒大中型玻璃砂、水泥标准砂矿为原料基地，建设优质浮法玻璃和玻璃深加工产业的矿业经济区，预测到2015年该区矿业产值将达到9000万元。(2)以东山县梧龙-山只大中型玻璃砂、水泥标准砂为原料基地，建设优质浮法玻璃和玻璃深加工产业矿业经济区，预测到2015年该区矿业产值将达到8500万元。(3)以南安水头—晋江巴厝饰面石材为原料基地，建设石材开发和深加工矿业经济区，预测到2015年该区矿业产值将达到1.8亿元。(4)以德化县阳山铁矿为原料生产基地，加快建设德化县铁矿矿业经济区，预测到2015年该区矿业产值将达到6.3亿元。(5)建设永春大丘头高岭土矿矿业生产基地，加快建设陶瓷、建陶产业集聚，预测到2015年该区矿业产值将达到750万元。2.闽东地区行政区划归属福州、宁德、莆田三市，矿业布局以建材及玻璃原料等非金属矿业为主，主要矿产有：叶蜡石、玻璃用砂、铸型用砂、饰面用花岗岩、高岭土、地热、矿泉水、寿山石、明矾石及钼、铅、锌等。规划近期，依托现有基础，积极发展外向型矿产品深加工产业，划定矿业经济区3处、矿业生产基地1处。(1)以福州峨嵋-寿山叶蜡石原料生产基地，建设叶蜡石开采、深精细加工矿业经济区。预计到2015年该区矿业产值将突破4000万元。(2)以平潭竹屿-岚成水泥标准砂为原料生产基地，发展建设汽车玻璃产业矿业经济区。预计到2015年该区矿业产值将达到10000万元。(3)以罗源起步、连江丹阳等地饰面石材为原料生产基地，发展以连江为中n心的名优石材开发加工矿业经济区，预计到2015年该区矿业产值将近4300万元。(4)建设闽清白中-坂东叶蜡石矿业开发生产基地，加快叶蜡石深精细加工产业集聚，预计到2015年该区矿业产值将突破1800万元。3.闽西地区行政区划归属龙岩、三明两市，矿业布局以煤、铁、金、铜、钨、锰、铅、锌、水泥用灰岩、高岭土、稀土等矿业开发为主，已建成煤炭、钢铁、水泥、高岭土、有色金属等开发和加工基地。规划期内，在稳固现有的基础上，逐步形成区域性产业集群，划定矿业经济区10处。(1)以上杭紫金山大型铜金矿及外围有色金属矿为基础，建设上杭紫金山—连城珠地铜金锰采选冶加工为龙头的矿业经济区，预计到2015年该区矿业产值将达到53亿元。(2)以龙岩马坑铁矿、水泥用灰岩为中心，建设龙岩铁矿、水泥用灰岩钢铁加工、新型干法水泥产业矿业经济区，预计到2015年该区矿业产值将达到6.2亿元。(3)以漳平潘田铁矿为原料生产基地，加快建设漳平铁矿矿业经济区，预测到2015年该区矿业产值将达到3.9亿元。(4)以漳平岭兜水泥用灰岩为生产基地，加快建设漳平岭兜新型干法水泥产业矿业经济区，预计到2015年该区矿业产值将达到4700万元。(5)以永定西坑水泥用灰岩为生产基地，加快建设永定西坑新型干法水泥产业矿业经济区，预计到2015年该区矿业产值将达到7700万元。(6)以永安坑边水泥用灰岩为生产基地，加快建设永安坑边新型干法水泥产业矿业经济区，预计到2015年该区矿业产值将达到4850万元。(7)以龙岩东宫下高岭土矿为原料生产基地，加快建设龙岩东宫下高岭土矿开采加工矿业经济区，预计到2015年该区矿业产值将达到2.9亿元。(8)以清流、宁化钨矿为原材料生产基地，建设清流-宁化行洛坑钨精矿生产加工矿业经济区。预计到2015年该区矿业产值将达到2500万元。(9)以将乐、明溪、清流萤石矿资源为原材料生产基地，建设将乐-清流萤石矿化工原料采选深加工矿业经济区，预计到2015年该区矿业产值将达到4500万元。(10)以尤溪梅仙大中型铅锌矿为原材料生产基地，建设尤溪梅仙铅锌矿采选冶矿业经济区，预计到2015年该区矿业产值将达到7.8亿元。4.闽北地区行政区划归属南平市，矿业布局以冶金辅助原料、化工原料非金属、有色金n属矿业为主。主要矿产有：铌钽、铅锌、金、银、萤石、饰面用花岗岩、灰岩、石墨等。规划期内，划定矿业经济区5处、矿业生产基地2处，逐步形成区域性产业集群。(1)以光泽、邵武的萤石矿资源为原材料生产基地，建设光泽-邵武萤石矿化工原料采选深加工矿业经济区，预计到2015年该区矿业产值将达到3000万元。(2)以建阳、顺昌、浦城的萤石矿资源为原材料生产基地，建设建阳-顺昌萤石矿化工原料采选深加工矿业经济区，预计到2015年该区矿业产值将达到3000万元。(3)以建阳水吉周边的铅锌矿资源为原材料生产基地，建设建阳水吉铅锌矿采选矿业经济区，预计到2015年该区矿业产值将达到12000万元。(4)以顺昌洋菇山、将乐常口水泥用灰岩为原材料生产基地，建设顺昌洋姑山-将乐常口水泥用灰岩新型干法水泥产业矿业经济区，预计到2015年该区矿业产值将达到15000万元。(5)以南平西坑铌钽矿为原材料生产基地，建设南平西坑铌钽矿矿业经济区，预计到2015年该区矿业产值将达到3400万元。(6)建设顺昌山后铅锌矿矿业开发生产基地，加快铅锌矿采选产业集聚，预计到2015年该区矿业产值将达到3000万元。(7)建设建瓯八外洋铅锌矿矿业开发生产基地，加快铅锌矿采选产业集聚，预计到2015年该区矿业产值将达到3200万元。三、矿产资源开发利用结构调整积极引入现代企业制度，通过联合、兼并、承包、控股等多种形式，实施大公司大集团带动战略，引导生产要素向科技型大企业集聚，形成集约经营，促进矿业良性发展。1.1福建省内冶金产业现状及发展趋势 近年来，福建省不断加大矿产勘探力度，探明矿产种类不断丰富，现已发现各类矿产种数150余种，占全国已发现矿产总数的81.2%。列入福建省矿产资源储量表的固体矿产112种（含亚矿种），其中能源矿产1种（煤），金属矿产28种，非金属矿产83种，上表矿区总数868个，其中特大型矿区3处，大型63处，中型157处，小型矿区645处。矿山总数4016处，按设计生产规模划分，大型矿山141处，中型矿山344处，小型矿山2073处，小矿1458处。福建省矿产资源种类相对齐全，能源矿、有色金属、黑色金属、稀土金属、稀有金属、非金属等框中，在省域范围内均有分布。矿产资源分布特点可归纳为“三多”“三少”，即：金属矿产伴（共）生组分多，非金属矿产多，贫矿多；富矿n少，大型以上的金属矿床少，能源矿产种类少。1.1江西省矿产行业布局江西位于我国东南部，地处中国扬子板块与华南板块接合部，环太平洋成矿带内侧，成矿地质条件优越，矿产资源丰富。全省共发现各类有用矿产160种，矿产地5000余处。其中，探明储量的矿产101种，已列入储量表的矿产有96种，矿产地1106处。江西矿产资源基本特点：矿产种类丰富，配套齐全，是全国探明储量较多，配套程度较高的少数省份之一；矿产资源相对集中，各具特色；多组分矿床多，有利于实现综合效益；大宗用量的矿产储量不足。1.2江西省矿产产业现状及发展趋势江西省能源和金属矿产的开发程度高于非金属矿产。主要矿产品中初级加工产品多，精深加工产品少，其中有色金属矿产品的79.3%为初级精矿产品与普通冶炼加工产品，而高技术附加值的精深加工产品少。江西省能源矿产缺乏，但开发程度较高。省内煤炭资源开采历史悠久，多数主力矿山开采历史长、储量消耗大、开采强度高、续采难度大，省内原煤产量已经连年下降，相当一部分煤炭靠外省调入。由于开采难度持续加大，原煤产量有进一步下降的趋势。江西省金属矿产开发程度较高，一些金属矿产的开发在国内外有一定优势。已初步形成了在国内具有一定优势的黑色金属、有色金属、贵金属、稀有金属和稀土等矿山生产、冶炼和加工产业基地。全省现已开发利用的矿种93种，已开发利用规模以上矿区1033处。矿山采矿回采率和选矿回收率平均比2000年提高2%—3%，其中主要矿产平均采矿回采率煤矿达80%（薄煤层）、铁90%（露采）、铜95%（露采）、钨85%、锡80%、钽铌95%、铅锌82%、金81%，主要矿产平均选矿回收率磁铁矿71%、其他铁矿80%、铜82.5、钨83%、锡60%、钽铌43%、铅锌50%、金79%、稀土综合回收率达到80%。大量低品位矿石得到利用，共伴生矿产回收率提高，铜矿达80%、铅锌矿55%、钽铌矿50%、锡矿35%。矿山企业的综合经济效益提高。未来5年里，江西省将继续实施地质找矿重大工程，矿产资源保障能力进一步增强。矿产资源开发利用结构和布局得到进一步优化，高新矿业和非金属矿产开采、精深加工得到更大发展。矿产资源利用方式和管理方式实现较大转变，矿产资源领域循环经济明显发展。矿业及其延伸产业总产值争取达到12000亿元。矿产资源开发与生态环境保护协调发展，矿山地质环境状况进一步改善。适应社n会主义市场经济体制的矿产资源管理体系，矿产资源勘查开发管理水平再上一个新台阶。1.1采矿、选矿工艺介绍1.1.1矿石采矿主要工艺描述：1、凿岩工段掘孔是采矿的第一道工序，其作用内容是采用凿岩机在计划开采的范围内进行穿凿炮孔，为其后的爆破工作提供装药空间；严格按照当班爆破技术员的布孔要求进行掘眼，炮眼排间距误差控制在±0.2㎜,孔间距误差控制在±0.2m，孔深距误差控制在±0.2m。2、爆破工段采用中深孔爆破，用压风管将炮眼内的杂物吹出，（爆破技术人员对爆区内的孔深、孔网进行验收，如炮孔不合格，不能实施爆破）。对已掘好的炮眼进行装药，装药量按照炮眼孔径、最小抵抗线和炮孔周边的邻孔距离的计算公式填装，由爆破产生的爆破地震、爆破飞石、噪声等危害应控制在允许范围内。3、铲装工段采用徐工X－992铲装王铲装，除了爆破质量因素外，掌子面不得随意抬高或挖低；不得装偏车，使车辆失重，如遇大块矿石（废石），应在工作面处理后铲装。4、运输工段井下采用载重不超过12t的南骏汽车运输，在运输途中应注意保护井下各巷道的设施，应严格遵守井下的各项制度和运输制度。常见的采矿工艺流程为：钻孔—爆破—运输—排土场/选矿厂1.1.2选矿厂主要工艺描述：1、破碎工段磷矿由振动给矿机将矿石送入锤式破碎机，破碎后的矿石经筛选分后，粗颗粒再进入破碎，合格的矿石经圆盘给料机进入球磨工段。含尘废气经袋收尘器处理后由15米高排气筒排放。2、磨矿工段采用湿法磨矿，将磷矿石和水一起研磨成含一定水份的矿浆，矿石球磨后，将分级后粗颗粒的矿石送入回球机，合格的矿浆进入浮选工段。n3、浮选工段采用反浮选工艺选矿，矿浆在浮选机内加入硫酸、浮选剂、絮凝剂，PH控制在5.1—5.3，用罗茨鼓风机通入空气，经浮选后矿浆和尾矿分别进入精矿浓密机和尾矿浓密机。4、过滤工段精矿和尾矿经浓密机沉降脱去大部分水份，精矿奖采用立式压滤机将压滤到含水为20%左右的精矿产品。尾矿浆在中和槽内加入石灰，将pH调至8~9后经尾矿泵送至矿库堆存，尾矿渗滤液经库存底收集渗滤池，再用泵输送回选矿作补充水。1.1.1采矿及选矿工艺流程如下图所示：1.1.2n准备工作尾矿浓密汽车运输矿石废石精矿压滤精矿浓密压滤尾矿浮选球磨破碎矿石堆场排土场铲装二次爆破敲帮问顶爆破警戒装药打孔布眼检查耗顶主扇启动空压机启动启动n采矿及选矿过程中污染物的产生点如下图所示：精矿尾矿压滤尾矿浓密精矿浓密排土场矿石堆场铲装汽车运输警戒空压机启动启动☆△□☆□☆□□准备工作爆破装药打孔布眼检查耗顶主扇启动破碎球磨敲帮问顶矿石□▽废石☆□□浮选☆□☆□☆□二次爆破□☆□△压滤□“☆”代表粉尘点“△”代表有毒气体“□”代表无理因素点“▽”代表腐蚀品n1.1矿山废水水质特点及主要来源1.1.1矿山废水水质特点矿山废水的污染特点主要表现在三个方面：（1）排放量大，且持续时间长（2）污染范围大，影响地区广（3）成分复杂，浓度极不稳定1.1.2矿山废水主要来源1.矿坑水矿坑水污染可分为矿物污染、有机物污染和细菌污染，以及放射性物质污染和热污染。矿坑水也称为矿井水，主要组成有：（1）地下水及老窿水涌入巷道；（2）采矿生产工艺形成的废水；（3）地表降水通过裂隙、地表土壤及松散岩层或其它与井巷相联的通道流入井下或露天矿场。（4）地下水是矿坑水的主要来源。矿坑水在成分和性质上比地下水复杂，不能将其和地下水混为一谈；（5）沿井巷流动的地下水和采矿用水所形成的矿坑水，都溶解和掺入了各种可溶物质的分子、离子、气体，以及混入了各种固体微粒、油类、脂肪及微生物等，使水的成分发生显著变化。2.矿山工业用水产生的废水矿山废水污染的主要途径包括：（1）矿井排水（2）渗透污染（3）渗流污染（4）径流污染3.矿山酸性废水矿山废水多为酸性废水，这种废水对矿山环境的污染和破坏较为严重，酸性废水的来源主要有以下几个方面：（5）在金属矿山，由于矿石或围岩中含有硫化矿物，它们经氧化、分解并溶解在矿坑水源之中，从而使之形成酸性废水。矿岩中含有黄铁矿或矿岩中没有足够数量中和酸的碳酸盐或其它碱性物质也会形成酸性废水。n（1）矿山生产过程中排放的大量含有硫化矿物的废石和尾矿, 在露天堆放时不空气和水蒸气接触, 生成金属离子和硫酸根离子, 当遇雨水或堆置于河流、湖泊附近, 所形成的酸性水会迅速大面积扩散。（2）矿石加工过程中, 若采用添加酸性药剂的选矿作业流程, 所排放的废水是酸性废水和有害物质的主要来源。1.2矿山废水主要污染物矿山废水中的主要污染物有以下几种：（1）有机污染物。矿山废水池和尾矿池中植物的腐烂，可能使废水中有机成分含量很高，选矿厂、洗煤厂、分析化验室排放的废水中含有酚、甲酚、萘酚等有机物，这些有机物对水体中的生物极为有害。（2）油类污染物。油类污染物是矿山中较为普遍的污染物，含油废水浸入孔隙内形成幽默，产生堵塞作用，破坏土壤结构，不利于植物的生长，甚至使农作物枯死。水面存在的油膜会阻碍大气中的氧向水体转移，致使水体得不到氧，使水生生物因缺氧而死亡。（3）酸碱的污染。酸碱污染是水体污染中存在的普遍现象，酸碱废水排入水体后，使水体pH值发生变化，抑制细菌和微生物的生长，妨碍水体自净，还会腐蚀船舶和水工建筑物，破坏正常的生态循环。（4）氧化物。氧化物有剧毒，一般人只要误服0.1g左右的氰化钠或氰化钾就会死亡。敏感的人甚至0.06g就会致死。当水中CN-含量达到0.3~0.5mg/L时，便可使鱼致死。（5）重金属污染。矿山废水中主要有：汞、铬、镉、铅、锌、镍、铜、钴、锰、钛、钒、钼和铋等，特别是前几种元素危害更大。（6）氟化物。萤石矿的废水中含有氟化物，因为这种废水通常都是硬水，其中氟形成钙或镁沉淀下来，故不表现出很大的毒性，而软水中的氟毒性却很大。（7）可溶性盐类。当水与矿物、岩石接触时，会有多种盐类溶解于水中，如氯化物、硝酸盐、磷酸盐等。1.3矿山废水处理标准规范（1）《地表水环境质量标准》GB3838-2002（2）《污水综合排放标准》GB8978-1996表5部分行业最高允许排水量n（1998年1月1日后建设的单位）序号行业类别最高允许排水量或最低允许排水重复利用率1　矿山工业有色金属系统选矿水重复利用率75％其他矿山工业采矿、选矿、选煤等水重复利用率90％（选煤）脉金选矿重选16.0m3/t(矿石)浮选9.0m3/t(矿石)氰化8.0m3/t(矿石)碳浆8.0m3/t(矿石)2焦化企业(煤气厂)1.2m3/t(焦炭)3有色金属冶炼及金属加工水重复利用率80%1.1矿山废水处理工艺矿山废水处理系列分为四类：（1）颗粒状物质去除系列：筛分法、重力分离法等；（2）悬浮颗粒和胶体去除系列：浓缩、澄清、混凝沉淀等；（3）溶解有机物质去除系列：各种化学沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法等；（4）泥渣处理系列：浓缩、脱水（过滤）、干燥等；1.1.2矿山酸性废水处理技术（1）中和法 中和法就是向酸性废水中投入碱中和剂,利用酸碱的中和反应达到增加废水pH值的目的。同时, 使重金属离子与氢氧根离子发生反应, 生成难溶的氢氧化物沉淀, 净化污水。中和剂主要采用石灰石或石灰, 也可用碱性废液或废渣(电石渣、石灰渣)中和酸性废水可处理任何浓度、任何性质的酸性废水, 其具有操作简单, 管理方便, 工作环境好和处理费用低处理后生成的硫酸钙渣较多, 且脱水难, 不处理易造成水系统流域的二次污染。（2）硫化沉淀浮选法 通过向污水中投入硫化剂, 使污水中的金属离子形成硫化物沉淀, 然后用浮选沉淀物的方法逐一回收有价金属。硫化剂主要有:Na2S、NaHS、H2S,等可回收部分金属, 重金属去除较彻底需加入过量硫化物, 容易生成H2S气体, 造成二次污染。n（1）微生物法 利用微生物的生理特性吸附, 吸收并且沉淀重金属, 同时消耗废水当中的硫酸根离子, 同时降低废水中重金属和酸的浓度。氧化铁杆菌, SRB菌等多种微生物成本低, 适用性强, 无二次污染, 能吸收或吸附重金属,还可分解生成重金属硫化物沉淀予以回收处理时间长, 微生物的选择性强, 在处理有些废水时需要预处理, 有时会生成H2S气体。（2）人工湿地系统 人工湿地法就是利用自然湿地生态系统中物理、化学、生物的协同作用, 通过沉淀、吸附、阻隔、微生物同化分解、硝化、反硝化以及植物吸收等途径去除悬浮物、有机物、N、P和重金属等。各种微生物, 植物等低投入、低能耗、低管理费用、抗冲击力强, 有机污染物降解能力强占地面积大, 处理程度受环境影响很大, 而且处理后部分残余H2S会从土壤中逸出。（3）电化学处理 采用铁、铝阳极电解时, 在外电流的作用下阳极溶出Fe3+或Al3+, 与溶液中的OH-结合成不溶于水的Fe(OH)3或Al(OH)3,这些微粒对水中胶体粒子的凝聚和吸附性很强,可以用来处理污水中的有机或无机胶体粒。铁、铝等电极设备简单、占地小、操作方便、有效地回收有价金属耗电量大, 废水处理量小。（4）铁氧体处理技术 利用铁氧体法沉淀废水中的重金属离子,在一定的pH值范围将酸性矿山废水加热至60℃而沉淀出铁氧体。一些氧化剂生成的铁氧体稳定性好, 沉淀物易于用磁选法回收和能除掉废水中的绝大多数二价金属离子需对有Al、Si的废水进行预处理, 且反应时间长。（5）离子交换法 利用重金属与离子交换树脂发生离子交换的过程, 达到富集重金属离子、消除或降低废水中重金属离子的目的。各种离子交换树脂处理容量大、出水水质好、能回收水交换树脂需频繁再生, 操作费用很高。1.2工程实例（1）重庆矿业有限公司东林煤矿废水处理工程本方案污水处理站设计水量900m3/h，回用500m3/d于洗澡用水，达到《生活饮用水水质标准》，其中总铁<0.3mg/L，总锰<0.1mg/L。废水水质情况为：n设计进出水水质情况为：处理工艺流程为：n各个工艺单元去除效率：n1.1回用及经济效益参考《煤矿工业废水处理工艺技术及效益分析》文献。