湖南實(shí)現(xiàn)有色行業(yè)重金屬污染全過程控制（含技術(shù)原理）

前 言

湖南省是我國著名的有色金屬基地，湘江流域水體受重金屬污染嚴(yán)重，污染源主要集中于有色冶金、化工行業(yè)。郴州市地處湘江上游，其礦產(chǎn)資源以品種繁多、儲(chǔ)量巨大而蜚聲世界，近年來由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，區(qū)域重金屬污染問題十分突出，結(jié)構(gòu)型和復(fù)合型污染特征非常顯著。湖南省承擔(dān)的國家科技重大專項(xiàng)“水體中鉛、鎘、砷、鋅多金屬復(fù)合污染全過程控制技術(shù)研究與工程示范”課題，立足于湘江流域重金屬控制，著重針對郴州地區(qū)有色選冶過程中的突出問題開展研究工作。

自2011年立項(xiàng)以來，長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司牽頭，會(huì)同省環(huán)境科學(xué)研究院、湘潭大學(xué)、中南大學(xué)、北京大學(xué)、郴州?濤化工有限公司等單位，共同突破了有色行業(yè)清潔生產(chǎn)、全過程控制、深度綜合治理等共性關(guān)鍵技術(shù)，取得了4項(xiàng)主要成果。日前該課題通過了省環(huán)保廳組織的驗(yàn)收技術(shù)審查。

在課題成果的示范與引領(lǐng)下，郴州地區(qū)排放水型重金屬鉛、鎘、砷、鋅等指標(biāo)得到顯著削減，較“十一五”末期區(qū)域水環(huán)境得到了明顯改善。課題取得的成果不僅革新了郴州地區(qū)涉重金屬行業(yè)的綜合治理理念，促進(jìn)了該地區(qū)工業(yè)污染的減排增效;同時(shí)，為湘江水質(zhì)持續(xù)改善奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，對提升有色行業(yè)科技創(chuàng)新能力，促進(jìn)流域水環(huán)境保護(hù)，推動(dòng)國家“綠色發(fā)展”戰(zhàn)略提供了科技支撐。

亮 點(diǎn)

突破堿性萃取鎢清潔冶煉關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了污染全過程控制

針對傳統(tǒng)的鎢濕法冶煉工藝中凈化除雜復(fù)雜、過程鎢損失大、凈化渣為含砷危險(xiǎn)固廢，以及產(chǎn)生廢水含鹽量高、重金屬砷和氨氮嚴(yán)重超標(biāo)，難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放等多項(xiàng)難題，中南大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)突破了鎢冶煉清潔生產(chǎn)的關(guān)鍵核心技術(shù)——混合季銨鹽堿性萃取技術(shù)，消除了傳統(tǒng)工藝中因沉淀除雜產(chǎn)生的危險(xiǎn)固廢磷砷渣及產(chǎn)率的損失。創(chuàng)新研發(fā)了萃余液轉(zhuǎn)化-雜質(zhì)抑制浸出技術(shù)，形成了“浸出-萃取”工序中水和堿的閉路循環(huán)，解決了水和堿的循環(huán)利用問題，從源頭上實(shí)現(xiàn)了廢水的大幅度減排，同時(shí)消除了因水開路而導(dǎo)致的鎢損失，是一種典型低成本清潔生產(chǎn)技術(shù)。

并且，針對工藝中還存在的少量冶煉廢水中氨氮及砷等重金屬治理問題，開發(fā)了密閉循環(huán)直接結(jié)晶銨鹽的高濃度吹脫-吸收技術(shù)、低濃度氨氮廢水的低能耗電催化氧化處理技術(shù)、重金屬砷、鉛的鐵氧體吸附處理技術(shù)的重金屬—氨氮復(fù)雜廢水處理成套技術(shù)，可使廢水中高濃度氨氮高效回收，低濃度氨氮及重金屬穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

全套工藝既實(shí)現(xiàn)了污染物源頭控制，又完成了工業(yè)節(jié)水的管理，確保了鎢冶煉清潔生產(chǎn)—綠色工藝—末端治理的重金屬全過程控制。

形成了鋅系產(chǎn)品減渣減污清潔生產(chǎn)新工藝及廢水回用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工藝零排放

針對傳統(tǒng)硫酸法浸出鋅產(chǎn)品工藝成本高、污染大、重金屬處理不徹底等問題，長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司研發(fā)了新型的濕法生產(chǎn)鋅產(chǎn)品的減渣減污清潔生產(chǎn)工藝，通過高效浸出設(shè)備、一步凈化技術(shù)、密閉式壓濾設(shè)備、高效蒸氨系統(tǒng)等的優(yōu)化集成，突破并形成了用于氨法生產(chǎn)納米及活性氧化鋅產(chǎn)品連續(xù)生產(chǎn)的專利技術(shù)。較原酸法生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)能耗降低30%、廢水減排80%、噸產(chǎn)品生產(chǎn)成本降低1000元，且產(chǎn)品性能更高。該技術(shù)為我國濕法生產(chǎn)活性氧化鋅提供了一套高效低成本解決方案。

同時(shí)，針對傳統(tǒng)石灰法處理鋅冶煉廢水回用率低、難以達(dá)標(biāo)等難題，研制成功ME系列重金屬捕收劑，可同步去除廢水中的Pb、Cd、Cu、Zn、Ni等重金屬離子;開發(fā)了重金屬廢水“螯合-凝聚-分離”深度凈化新工藝，根據(jù)企業(yè)產(chǎn)業(yè)模式和全過程控制要求，處理后的廢水可全部回用到生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了鋅冶煉全過程清潔、可控、零排放。

集成了“電絮凝-共沉淀-多介質(zhì)吸附-超濾/反滲透兩級膜分離”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了園區(qū)高濃度廢水有效管控

郴州市永興縣是全國最大的含金銀廢渣回收基地?；厥掌髽I(yè)產(chǎn)生高濃度多金屬冶煉廢水，該類廢水含有較高濃度的重金屬、難降解有機(jī)物，以及硫酸鹽、氟化鹽、砷酸鹽等鹽類物質(zhì)，企業(yè)自行處理達(dá)標(biāo)難度非常大。

針對該類稀貴金屬濃度高、多金屬復(fù)合污染的冶煉廢水，湘潭大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了集吸附、氧化還原、接觸凝聚和沉淀等作用于一體的多介質(zhì)吸附系統(tǒng)，形成了“電絮凝-共沉淀-多介質(zhì)吸附-超濾/反滲透兩級膜分離”集成處理工藝。廢水經(jīng)該技術(shù)處理后，出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級標(biāo)準(zhǔn)的要求。既實(shí)現(xiàn)園區(qū)重金屬資源回收與管控，又解決了永興縣金、銀稀貴金屬冶煉，及周邊地區(qū)五金、化工、機(jī)械、電鍍等企業(yè)產(chǎn)生的高濃度復(fù)雜重金屬廢水的出路問題，有助于推進(jìn)湖南省地方特色產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展。

開發(fā)了含重金屬尾砂深度處理的綜合利用全過程控制技術(shù)，支撐了河道整治重點(diǎn)工程

由于多年來有色金屬尾砂排放的歷史遺留問題，湘江沿岸河道尾砂的淤積已給河流水環(huán)境和農(nóng)田等造成嚴(yán)重的重金屬污染，不僅阻塞了河道，并且嚴(yán)重影響了水生生態(tài)環(huán)境的安全。

針對含重金屬尾砂的合理處置問題，省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院研究形成了尾砂富集提取—砷鐵資源綜合利用—尾渣無害化處置—尾水深度處理回用的全過程處置整體方案，包括：突破了有價(jià)元素富集深度提取技術(shù)，完成了高溫弱氧焙燒脫砷工藝技術(shù)研發(fā)，形成了基于新型高效的高聚復(fù)配絮凝劑的重金屬廢水深度處理技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了對尾砂中重金屬元素的資源化綜合利用，減少河道內(nèi)源重金屬污染;同時(shí)避免了尾砂有害物質(zhì)鉛和砷向水體中釋放，減少的潛在釋放量具有良好的環(huán)境效益。該技術(shù)除適用于物性特征接近的河道尾砂的安全處理處置外，還適用于含砷鐵選礦尾砂、煉砷砒灰渣和硫磺渣等含砷物料的綜合利用處理處置。

鏈 接

本課題研究獲得的成果分別在郴州地區(qū)典型企業(yè)開展了技術(shù)示范，并建成5個(gè)示范工程(見下圖)。分別是：郴州鉆石鎢制品有限責(zé)任公司，建成年產(chǎn)500噸APT鎢冶煉清潔生產(chǎn)示范工程;湖南柿竹園有色金屬有限公司，建成1000噸/天鎢鉍選礦廢水高效沉淀穩(wěn)定化-阻隔墻凈化成套技術(shù)示范工程;郴州卓越有色金屬冶煉有限公司，建成了3000噸/年濕法鋅產(chǎn)品清潔生產(chǎn)多金屬廢水綜合處理與回用示范工程;永興元泰應(yīng)用材料有限公司，建成300噸/天金銀貴金屬冶煉廢水集中處理示范工程;郴州?濤化工有限公司，建成180萬噸/年含重金屬尾砂綜合利用示范工程。

經(jīng)湖南省環(huán)保廳組織的第三方監(jiān)測與評估，實(shí)現(xiàn)了綜合削減重金屬25.44噸及氨氮244.3噸，過程節(jié)水和廢水資源化回用44.86萬噸，資源化重金屬砷1.1萬噸，示范企業(yè)共計(jì)新增產(chǎn)值20255萬元。

課題成果已經(jīng)在全國11家企業(yè)推廣應(yīng)用，并與15家企業(yè)簽訂了技術(shù)轉(zhuǎn)讓或合作建設(shè)的意向性合同，將為全國范圍內(nèi)鉛、鎘、砷、鋅水環(huán)境重金屬污染控制提供新思路。