1、当前我国矿山尾矿发展现状及危害性
我国矿山尾矿主要成分又多为金属硫化物,该类矿物易于氧化且形成对人体健康以及生态环境有严重威胁的酸性矿山废水。若矿尾处理不到位,还会造成环境污染;加强矿尾的处理工作对当前的开矿事业以及社会的发展都具极其重要的意义。
2、选矿废水的来源
尾矿中废水,该类废水是在尾矿运输至尾矿库中产生,后通过较长时间的澄清或净化方式后得以排放。冲洗工业场地的废水,即在冲洗工业矿厂场地时冲失的具悬浮物、油污、药剂以及固体颗粒等复杂成分的少量洗矿水与矿浆等废水。精矿中废水,在通过浓密机脱水或过滤机脱水等脱水方式后,从精矿产品中脱离出的滤液。选矿时的相关卫生废水及雨水,该类废水包括有数目巨大的固体颗粒、无机或有机药剂与悬浮物等复杂成分,但水量不大且时常经由地沟汇入污水池,对其的处理无论是直接排放,还是回用均不适宜。
3、选矿尾矿及选矿废水的处理方法
3.1 矿山尾矿的处理措施
(1)物理隔离法。
物理隔离法即通过利用水体、污泥、碎石以及木屑废物等材料将矿山尾矿的表体予以覆盖的方式以达到隔绝氧气并阻止氧化的处理方法。主要目的是为控制酸性矿山废水产生。例:在北美的加拿大魁北克省,就有一典型的矿山尾矿通过建成性的土坝水库后将矿山尾矿直接存放,并采用水体隔离法,后成功的实现了酸性矿山废水的大量减少以及隔氧、防氧化的目的。同样,在欧洲的瑞典,经由水体隔离法成功的处理了锌铜矿尾矿,其结果也证明了水体隔离具有良好的隔氧与防氧化效果。有报道称南非有利用碎石覆盖的方法处理尾砂,且在经由两年的风吹水卷验证,并未有石块或残渣大量流失的状况,从而极大程度上的尾砂氧化度并遏制了酸性废水的产生。
(2)化学中和法。
化学中和法是将诸如碳酸盐岩、石灰等碱性物质与矿山尾矿两者共同混合在一起,经由一段时间后发生中和的化学反应以减少酸性矿山废水的产生的处理方式。在实际操作中,通过在矿山尾矿中添加适量的石灰等碱性物质的方式使其产生混合性中和的效果,促使矿山尾矿pH值属性得以增高,正是pH值的提高起到了极大地隔离氧气以及降低氧化反应的效果。
适量的碱性物质在与矿物金属离子混合性中和反应中还将形成一类沉积在矿山尾矿表面的金属沉淀物,该金属沉淀物能很大程度上地抑制矿尾矿的氧化以及其在溶解后产生的酸性矿废水,终达到有效、科学地处理矿山尾矿的目标。
(3)植被修复法。
2、汽提过程原理
汽提过程属于预处理阶段,是利用物理过程脱除氨氮废水中的氨及酸性气体的方法之一。煤气化中氨氮废水可看作是NH3、H2S和CO2等组成的多元水溶液,在水中形成NH4HS、(NH4)2CO3、NH4HCO3等弱酸弱碱性铵盐,在水中溶解后分别产生NH3、H2S和CO2分子,该多元水溶液是化学平衡、电离平衡和相平衡共存的复杂体系,控制化学、电离和相平衡的适宜条件是处理好氨氮废水和选择适宜操作条件的关键,影响上述三个平衡的主要因素是浓度和分子比[3]。汽提过程通过加热可以提高气相中NH3、H2S和CO2的含量,但其在液相中的浓度、溶解度、挥发性不同,且离子反应的平衡常数不同,这就造成了这三种分子从液相转入气相难易程度和顺序不同。NH3、H2S和CO2在液相中以相应的离子(NH4+、CO32-、HCO3-、S2-)形式存在,汽提促使液相中化学平衡及电离平衡逆向进行,氨、硫化氢和二氧化碳以分子形式通过气相移除,这样使得氨、硫化氢及二氧化碳不断从液相转移到气相,终达到净化水质的目的。
3、工艺流程简述
3.1 原工艺流程
原高氨氮废水处理流程如图1所示,原流程采用四级闪蒸流程,变换凝液及高压闪蒸凝液进入中压闪蒸罐,中压闪蒸罐气相依次经灰水换热器、中压闪蒸冷凝器进入中压闪蒸分离罐,中压闪蒸罐液相进入低压闪蒸罐;中压闪蒸分离罐气相进入变换汽提塔,液相进入除氧器;低压闪蒸罐气相进入除氧器,液相进入真空闪蒸罐;真空闪蒸罐气相经真空闪蒸冷凝器进入真空闪蒸分离罐,液相进入澄清槽;真空闪蒸分离罐气相进入真空泵,液相经泵送至除氧器;澄清槽分液进入灰水槽,灰水一部分作为锁斗冲洗水,一部分去废水处理,其余部分去除氧器,除氧器液相返回气化工段。变换凝液部分经汽提塔汽提后返回磨煤装置,氨氮在整个过程中无出口,造成了装置内氨氮的累积。
针对国家大力强调“谁破坏,谁复垦”的指导方针,我国尾矿复垦工作也开始如火如荼的进行。植被修复法的出现则引起了大众的热切关注。通常情况下,植被修复法的方法有两种:一方面是通过覆盖一定适量的土壤在尾矿表面,后在其表面栽种上植物的方式。例如:中条山的一有色金属企业的实际案例表明,该公司通过在尾矿库上覆该植被或改田的方式,使尾矿表面作物所含的金属指标均低于国家的金属含量指数。
但该方法还需移增大批量的土壤以及诸多相关配套的种植工艺,具有较高运营成本,这也导致了它的使用无法进行大范围的普及;另一方面是经由较高技术的优选并培育出具抗耐、抗重金属腐蚀的相关植物并在适宜具体的尾矿环境下,采取直接种植绿植的方式。但在实际种植中,因尾矿的金属元素种类繁多,而能进行多种金属共同吸收的植物极为稀少,由此,也导致了这一植被修复法未能展开大规模的运用。
在采矿工业中产生的尾矿基数也日益剧增,在实际的尾矿处理中,仅仅依托以上方法已无法进行无害化尾矿的完全处理,还需采取诸如尾矿的综合回收利用等方法互相配合的方式,才能真正的完成科学地处理尾矿的目标。
3.2 废水的处理方法
(1)絮凝法。
絮凝法是利用絮凝剂除杂的作用以达到废水处理效果的方法,其共有凝结、架桥与沉降三大过程。在凝结时,因粒子间具有相互吸引的特性,当位于表面的微粒电荷产生中和反应后,而形成凝聚状态;在架桥过程中,絮凝剂起到了架桥的作用,促使大量的微粒聚拢形成了较大的颗粒絮体,且产生的聚合物中还有阴性与阳性两种,这两者间的汇合还会引起电性中和反应。若合成粒子属于中高分子,那么其絮凝过程只会停留在架桥阶段。