浅论黄金矿山废水处理工艺及其对环境的影响

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　　【摘要】简要地叙述了黄金矿山含氰酸性废水的来源、特点情况，矿山含氰酸性废水(AMD)对开采矿山或废弃矿山最严重的环境问题。介绍了国内外AMD的产生机理、环境危害、控制观点和治理的几种方法。并对其原理、优缺点及工业应用情况进行了分析与评述。最后根据处理技术的特点指出黄金矿山含氰废水处理技术将向组合工艺，“零排放”方向发展。
　　【关键词】对环境的影响;含氰酸性废水来源及特点;处理技术及工艺
　　
　　1.矿山含氰酸性废水的环境影响
　　矿山含氰酸性废水(Acid Mine Drainage，AMD)是废矿石或矿渣在物理、化学、生物等综合的复杂的作用下产生的。AMD中含有大量的有害物质(如氰化物和重金属等)，并且酸性和氧化性都强。AMD一般不能直接循环利用，AMD若排入河流、湖泊等水体，将导致水体pH值发生变化，水质酸化将破坏细菌和微生物的生长环境，降低水体的自净功能。废水的低pH值对水生生物特别是鱼类、藻类也构成极大威胁。AMD若排入土壤，酸和大量重金属离子可使土壤被酸化和毒化，导致植被枯萎、死亡。重金属离子进入土壤还有可能被植物吸收并通过食物链危害人类健康。总之，未经处理的AMD会对矿山环境中的土壤、地表水、地下水、植物或其它生物等带来不良影响，引起环境问题和生态问题。消除或减轻AMD的环境影响，治理其环境危害已成为开采矿山和废弃物必须要考虑的问题[1]。
　　2.含氰酸性废水来源及特点
　　随着黄金工业的快速发展，氰化提金工艺已发展成为：全泥氰化-炭浆／锌粉置换工艺、金精矿氰化-炭浆／锌粉置换工艺、生物氧化预处理／焙烧预处理-氰化-炭浆／锌粉置换工艺、堆浸-炭吸附工艺，含氰污染物主要以尾矿浆、废液及废渣形式外排到环境中。由于提金工艺的不同，污染物排放的形式也不同；就全泥氰化和堆浸而言，外排污染物主要是含氰尾矿浆，废水中氰质量浓度一般在30～240mg・L-1，而金精矿氰化所排放的污染物是氰化贫液，氰质量浓度一般在500～10000mg・L-1。
　　3.含氰废水处理技术
　　含氰废水大致可分为高浓度(CNT>800mg・L-1)、低浓度两种废水，对前者一般采取回收氰物的方法进行处理，对后者常采用破坏氰化物的方法处理。其中，回收法包括酸化-挥发-吸收法(酸化法)、酸化沉淀-中和法(半酸化法)、膜法等。破坏法有氯化法、因科法、过氧化氢氧化法、生物氧化法、自然降解法、化学络合法等。下面简单介绍下常用的几种处理方法。
　　3．1含氰废水的处理工艺方法
　　3．1．1 酸化-挥发-吸收法
　　其原理是利用硫酸或二氧化硫将废水酸化至pH 1．5―3.0，金属氰络合物分解生成HCN，HCN的沸点仅26．5℃，当向废水中充气时极易挥发，挥发的HCN用碱液(NaOH)吸收并返回浸金使用。只有SCN-离子和[Fe(cN)6]4-络离子不能分解。一般情况下废水中SCN-离子浓度足够大，最终可使废水中几乎全部的Cu由CuCN沉淀转化为CuSCN沉淀而除去。而废水中的Zn、Pb足以使几乎全部[Fe(cN)6]4-络离子生成Me2[Fe(cN)6]沉淀而除去。一般的锌粉置换氰化厂，废水中锌含量比[Fe(cN)6]4-含量高得多。当[Fe(cN)6]4-全部沉淀后，大部分锌以Zn2+形式存在于酸性废液中，如果中和废水，则锌一部分与残存的CN-生成Zn(CN)2沉淀，另一部分生成Zn(OH)2除去。酸化-挥发-中和法目的在于回收氰化物，使之再循环利用。其优点是药剂来源广、价格低、废水对药剂影响小；可处理澄清废水，也可处理矿浆；废水中氰化物浓度高时具有较好的经济效益；易实现自动化；处理澄清液时，除了回收氰化物外，亚铁氰化物、绝大部分铜、部分银和金也可得到回收。缺点是：废水中氰化物浓度低时，处理成本高于回收价值；经该法处理的废水一般还需要进行二次处理才能达到排放标准[2]。
　　3．1．2 氯化法
　　利用氯氧化氰化物，使其分解成低毒物或无毒物的方法叫氯氧化法。氯化法包括碱性氯化法和酸性氯化法。常见的含氯药剂有氯气、漂白粉、次氯酸钠等。实际上它们在溶液中都生成CIO-，然后进行氧化反应。碱性氯化法的原理是在碱性介质中，首先用含氯药剂使废水中的氰化物氧化为氰酸盐，然后进一步氧化为二氧化碳和氮。影响除氰效果的因素较多，主要有氧化剂的添加量、pH值、反应时间等。该法的突出特点是操作简单，使用方便，是破坏废水中氰化物较成熟的方法，广泛用于金矿含氰废水处理。其缺点是无法去除铁氰络合物、工作环境污染严重、药剂耗量大、运行费用高、长期使用设备腐蚀严重。
　　3．1．3 过氧化氢法
　　其原理是在一定pH值范围内，在铜或甲醛的催化作用下，利用过氧化氢氧化废水中的氰化物，使CN-氧化为CNO-，而铜、铁、锌等金属离子则以碱式盐的混合物而沉淀。影响该方法处理效果的主要因素是pH值、H2O2和铜添加量、反应时间。该法突出优点是设备简单、易实现自动控制，特别适于处理低浓度含氰废水。缺点是过氧化氢耗量大、药剂价格昂贵、药剂来源不足、运输／使用有一定危险、废水中的SCN-难以氧化、因此其应用前景受到一定的限制。
　　3．1．4 生物处理法
　　生物处理法原理利用能破坏氰化物的一种或几种微生物以氰化物和硫氰化物为碳源和氮源，将氰化物和硫氰化物氧化为CO2、氨和硫酸盐，或将氰化物水解成甲酰胺，同时重金属被细菌吸附而随生物膜脱落除去。该法的特点是可分解硫氰根，重金属呈污泥除去，渣量少，外排水质好，成本较低；适合于处理低浓度氰化物，若要处理CNT>200mg・L-1的废水，则要采用联合工艺。缺点是设备复杂，投资大，操作严格，只适合低浓度含氰废水的处理，对氰化物浓度的大范围变化适应性较差，有关技术工艺仍需进一步研究。
　　3．1．5 湿式空气氧化法和超临界水氧化法
　　湿式空气氧化法和超临界水氧化法的原理都是以氧作为氧化剂，在高温、高压下处理高浓度含氰废水。超临界水氧化是一种新兴的处理含氰废水技术。在常规方法不能完全去除或难以彻底氧化的污染物方面具有突出的优势。该方法对有毒物质的去除率高，反应器结构简单、体积小，适用范围广，产物清洁无需再处理。其缺点是设备材质要求严格、一次性投资较大、无机盐沉淀问题。
　　4.结语
　　为了消除或减轻AMD带来的环境影响，目前的研究内容和工程技术体系已经形成了粗线条或大致轮（下转第328页）（上接第318页）廓。在研究思路和技术路线方面有源头控制路线和转移控制路线之分。然而，AMD的产生背景条件随矿山地质环境条件的变化而变化。AMD的具体的产生机理、数量以及化学性质等，与矿山的地形、气候、植被、生物、水文地质条件、矿物和岩石的性质、矿山开采方式、矿物冶炼工艺、废石和废渣堆放方式等因素有关。在设计预防和治理方案时，既要考虑矿山的这些地质环境条件，还要考虑结合当地可利用的有机和无机材料和生态环境条件。因此，在实际工程应用中，要因地制宜地选用不同的路线、体系或技术。有时也可能是在选定主导路线和主导体系基础上，采用不同技术的联用，使其达到“零排放”的目的。■
　　
　　【参考文献】
　　［１］倪师军,李珊,等.矿山酸性废水的环境影响及防治研究进展[J].地球科学进展,2008，23(5):83-96.
　　［２］方荣茂.黄金矿山含氰废水处理技术评述[J].广州化工,2010,38(1):174-177.

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