我国水资源总量较为丰富,但人均淡水资源仅为世界平均水平的四分之一,是全球人均水资源较为贫乏的国家之一。水资源分布不均,南方水资源相对充足,北方淡水资源较为紧缺。据统计,全国600多个城市中有一半以上城市存在不同程度的缺水问题。
随着人口增长、经济发展和城市化进程加快,污水排放量持续增加。据监测,全国废污水排放量由1980年的315亿吨增加到2002年的631亿吨。废水排放导致水环境恶化,对生态系统和生物多样性造成影响,水资源形势日益严峻,已成为制约可持续发展的重要因素。
工业用水是水资源消耗的主要领域之一,其中矿业对水资源的依赖程度较高。选矿厂在破磨、浮选、全泥氰化等过程中需要大量用水,因此选矿厂的水资源利用效率对社会整体水资源状况具有一定影响。同时,选矿过程中添加的各类药剂若随废水排放,可能对环境造成污染。
尾矿废水是矿产开采和选矿过程中产生的液态废弃物,主要含有重金属离子(如铜、锌、铅、镍、铁、钡、镉等)以及选矿药剂残留。选矿药剂主要包括捕集剂(黄药、黑药等)、抑制剂(氰盐、水玻璃等)、起泡剂(松根油、甲酚等)、活化剂、硫化剂及矿浆调节剂等。
尾矿废水若不经处理直接排放,可能污染水源和土壤,危害水生生物和农作物,淤塞河道。例如,日本神冈铅锌矿选矿废水和冶炼厂废水排入神通川后,导致水体和农作物受到污染,当地居民长期食用受污染的水和稻米,引发健康问题。
矿山开采和运营过程中耗水量较大,主要用水点包括选矿厂、职工采暖和制冷、洗浴、厂区绿化、井下生产用水及生活饮用水等。随着水资源费和水价上升,大型矿业企业的用水成本持续增加。废水的循环利用不仅有助于节约水资源,还可回收废水中的有用物质。
尾矿干排工艺是实现废水循环利用的技术路径之一。该工艺通过多级旋流浓缩和高效脱水,使尾矿浆形成含水量较低的滤饼,分离出的水可返回选矿厂循环使用。在已实施项目中,尾矿干排系统提高了水资源利用效率,设备操作较为简便,运行成本相对较低。以年排放100万吨尾矿的选矿厂为例,该组合设备年回水量约200万立方米,具有一定的经济效益。
尾矿废水回收再利用有助于减少矿山选矿用水量、降低运营成本,并减少含药剂废水对环境的污染。废水再利用是缓解水资源压力、控制环境污染的重要手段之一。
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