黄药废水的处理

浮选药剂黄药具有较高的毒性,严重威胁矿区周边水环境和生态体系的安全。作者综述了近年来国内金属矿业选矿药剂- 黄药处理的应用现状和原理,指出废水排放不是目的,终水回用才是有利于矿山用水和经济可持续发展之路。最后,指出今后黄药废水处理的发展方向。

黄药学名黄原酸盐,按化学组成也称为烃基二硫代碳酸盐。一般化学组成为: ROCSSMe。Me 为Na+或者K+。主要用作泡沫浮选捕收剂、湿法冶金沉淀剂、橡胶硫化促进剂等,其中以作为泡沫浮选捕收剂用量最大,是浮选硫铁矿和有色金属矿生产中广泛使用的有效捕收剂。黄药可以与某些重金属离子形成不溶于水的螯合物,黄药对水生生物普遍具有毒害,容易造成重金属富集,具有致畸性,影响了矿区周边生态环境,使选厂的废水生化需氧量、化学需氧量、pH值等超标,不处理就排放会使周围水体出现恶臭、变质, 必须进行治理。目前国内文献均提出达到排放标准,但是水资源紧张一直是各行各业的焦点,处理后的水排放已经不是目的,终水回用才是有利于可持续发展的必由之路,为矿山经济带来新的发展。

1、处理方法

目前,对黄药废水的处理方法很多,但是,很多处于研究阶段。尽管很多方法在实验室实验中是可行的,但在实际应用中更要考虑水处理技术给矿山带来的经济影响。

1.1 自然降解法

赵永红等人探讨了pH值、初始浓度对选矿废水中黄药自然降解的影响试验,结果表明:水溶液pH值越低越有利于黄药的降解; 黄药初始浓度越高,降解率越低;废水经5d自然降解后, pH值接近中性。黄药在曝晒降解后的主要产物为CS2 , ROH,S, ROCOS,从这些产物可以看出,黄药虽然得到了降解转化,但降解后的产物仍不能直接排放,尚需进一步处理。

绝大多数的有色金属选矿厂都使用此种方法。该处理方法的处理时间较长,易产生二次污染,分解后产生的CS2 是一种无色或淡黄色透明液体,有刺激性气味,易挥发。存于水中危害性仍很大,是损害神经和血管的毒物,对周边环境有一定污染。从终水回用的角度看有一定的局限性。

1.2　化学沉淀- 化学氧化法

该方法主要利用硫酸亚铁和黄药生成黄原酸铁沉淀,试验证明, 80%的丁基黄药可通过沉淀分离出去,剩余部分在通气条件下用漂白粉氧化,生成不溶于水的双黄药经过滤除之。

此外,王福奎等人应用双氧水进行黄药类废水的处理,双氧水使浮选精矿品位等指标均有所提高,而且其它药剂用量减少,为矿山带来可观的经济效益。但是,双氧水本身易于分解,要避光储存,对pH值有一定要求,在酸性条件下,遇到更强的氧化剂时,它又呈还原性,双氧水本身的成本也比较高。这种方法比较适合低浓度废水的处理,处理后可达到排放标准。但是氧化后产生的产物对终水回用有一定影响。

1.3　高级氧化法

臭氧氧化法是利用臭氧的强氧化性,不产生二次污染,它在水中的氧化还原电位仅次于氟,对有机物氧化难易程度是以烯烃>胺类>含C - N键化合物>炔烃>碳环>杂环芳烃>硫化物>磷化物等次序排列。主要利用臭氧产生的强自由基进行反应。氧化处理效果明显,它可以与处理重金属离子的方法相联合,完整的将选矿废水处理工艺应用于选矿废水的处理中。海南铁矿浮选厂曾采用臭氧法对黄药废水进行深度处理; 但是,也存在一定的问题,提高臭氧的利用率,缩短反应时间,降低成本是关键所在。

Fenton试剂属于高级氧化工艺(AOPs)之一,降解原理是利用反应中生成高活性的羟基自由基·OH氧化分解水体中的有机污染物质。除了具有强氧化性外,还起到了絮凝的作用。降解选矿废水中残余的黄药, 黄药的去除率达到99.5% , COD去除率为87.5%。可达标排放。该方法简单,便于操作,但是成本等问题同样值得注意。

光催化在紫外光的激发下, TiO2 半导体产生光生电子( photo2generated electron ) 和光生空穴(photo2generatedhole) 。然后这些载流子达到固体表面与水分子和氧等反应形成自由基( ·OH) 。具有强氧化性的空穴和羟基自由基能够有效地将有机物彻底氧化分解成无机CO2 等小分子化合物,从而实现有机污染物的清洁治理。但是该种方法同样也有弊端, TiO2 的再生是问题关键所在。

1.4　吸附法

活性炭一直都是很好的吸附剂,应用于黄药废水的处理,微量的可以达到排放标准,黄药浓度高时,仅吸附是不够的,不能达到处理要求。而且,活性炭的再生也存在一定的问题,如果能利用活性炭的催化作用,那么不仅提高了黄药去除率,还提高了活性炭的使用寿命,这是一个发展方向。

采用先无机柱撑后有机柱撑,可以合成更大层间距的复合柱撑黏土材料,它不仅能提高吸附容量,而且可以提高吸附速率而缩短吸附平衡时间。无机/有机复合柱撑蒙脱石在一定条件下可以转化成具有吸附和催化双重功能的新型催化材料,具有良好的吸附- 催化水溶液中有机污染物的作用。

2、展望

黄药的处理方法很多,能够让矿企接受的却有限,这不仅要考虑到环境问题,更要考虑到水处理技术对矿山经济带来的影响。矿产资源是有限的,研制对环境友好的浮选剂才是关键,如果在选冶方法上杜绝高能耗、重污染和矿物资源浪费等问题,那么选矿废水的终水回用不难实现。而且,对金属矿山本身也是提高经济效益的好事,那么环保也就不是难事。目前,在国内文献上几乎找不到相关的研究论文。另外,微生物技术也是发展的方向之一。

3、结论

选矿用水量大,污染严重,使生态环境不断恶化,而且,选矿废水中也残存金属离子,选矿废水越来越成为人们关注的焦点。利用水处理技术做到节约用水,回收重金属离子,创建和谐的人- 资源- 环境氛围,达到终水回用的要求,最终带动矿山经济的可持续性发展,是金属矿业经济增长的新的突破点。实际应用中选择哪种处理方法,应结合地区情况因地制宜,应尽量考虑到技术的可行和经济上合理,统筹全局,做到经济效益和环境效益的双提高。