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矿物材料处理废水的研究进展

发布日期:2020-09-08  来源:矿产保护与利用  作者:李超  浏览次数:144
        矿物材料是指天然产出的具有一种或几种可利用的物理化学性能或经过加工后达到以上条件的矿物,包含天然的属矿物( 土矿、矿、矿、矿、矿和矿等) 、非金属矿物[1]( 高岭土石英、蒙脱石、累托石、海泡石、沸石硅灰石电气石等) 和人工合成矿物( 人造水晶、人造金刚石和人造宝石) 等。矿物材料具有多用性、多样性、储量大、价格低廉、替代性强、应用领域广等特点。随着我国工业化进程的不断推进,在矿产开采、加工及生产高附加值产品方面的进度不断增快,生产过程中伴随而来的大量矿山废水、工厂废液和工业废弃物等问题逐渐凸显。随着环境保护条例的要求程度更加严格,即三废( 废渣、废水、废气) 的外排标准更为苛刻,这对现有矿山废水处理方技术提出更高的要求和标准。矿山废水是在矿山开发过程中产生的种废水的总称,依据矿物组成不同而存在显著差别,主要由采矿废水、选矿废水、天然溶滤水、矿渣堆积场浸出水和废渣堤堰的溢流水组成。矿山废水具有放量大、固体悬浮物含量高、重金属离子种类多和有机物含量高等特点。

目前,我国在矿山废水处理率仅为 70% 左右[2],仍存在部分矿山废水直接外排的问题。不仅导致矿山废水中的大量有机物和重金属离子对周围环境中水质和土壤造成严重破坏和污染,而且对当地人们的生存环境造成严重威胁。针对上述严峻问题,我国的科研人员对矿山废水处及循环利用技术做了大量的科学试验研究和工程化实践探索,均取得较好的研究成果。我国一些大型企业也积极引进国外先进水处理技术,如电渗析、离子交换、离子浮选等新方法处理选矿废水,但选矿废水循环回用率能达到 90% 的企业很少[2],实现废水零排放的企业更是凤毛麟角。对于规模较小的矿山企业来说,这些先进的废水处理技术在推广方面存在生产成本高的问题,因而引进先进的废水处理技术存在较大难度,造成了目前现有型矿山企业废水处理技术普遍落后和矿山废水排量偏大等问题。

针对小型矿山企业存在的废水处理问题,我国科研人员进行了积极努力与探索,不仅在消化国外先进废水处理技术实现国产化方面也开展了大量的科学研究工作; 还在寻求新方法和新技术开发方面取得了长足进步。目前,在新技术与新方法的探索过程中,以天然矿物为原料开发改性吸附剂和利用新技术合成的高性能矿物基体吸附剂在废水处理方面的研附性) 、孔道效应、离子交换效应、溶解效应、结晶效应和水合效应等不同特性而进行相应矿物改性处理,进而获得性能优良的吸附剂材料。通常来说,矿物改性技术主要分为物理和化学改性 2 种。其中,物理方主要有表面涂覆、润湿浸渍和热处理等技术; 化学方法主要有表面包覆、离子交换、偶联剂处理等技术。常见的矿物改性技术主要有: 热改性、无机改性( 酸改性、碱改性、酸/碱改性、盐改性) 、有机改性和复合改性等技术。

本文简要介绍了矿物材料的种类,组成和性质,并以矿物材料的分类为主线,详细介绍矿物材料及改性矿物材料在废水处理方面的研究进展,期待为后续矿物改性材料在矿山废水处理领域的工业化应用起到理论支撑作用,也为中、小型矿山企业中废水处理技术的快速推广起到借鉴作用究成为热点,科研人员依据矿物本身的表面效应( 吸

目前,矿物材料在废水处理方面应用研究较多,为其在废水处理领域推广提供较好的理论指导与数据支撑,但在工程化推广方面仍存在一些问题,今后矿物材料在废水处理领域研究需注重以下几点:

( 1) 矿物材料及其改性产品种类繁杂,品质差别大,但未筛选或类比出易于工程化放大和吸附性能好的矿物材料及其改性产品; 建议相关研究人员要继续加大开发力度,进行全面而系统性矿物改性研究,甄选出结构性能稳定,吸附性能优良和易于工业化的改性矿物材料。

( 2) 矿物材料及其改性材料吸附后的解析试验研究不够详实,同时解析的重金属离子或者有机物的后续处理问题提及较少,希望引起广大科研人员高度重视,建立完备的矿物产品合成、吸附/解析及解析物的无害处理等完备技术体系。

( 3) 重视工程化研究,在工程化开发方面更注重经济合理性和技术放大可行性,这就要求矿物材料的改性工艺具有可操作性、设计产品的方案合理、技术可行、产品的收益高及与市场需求匹配度高等优点。总体来看,矿物改性材料在废水处理方面的开发、应用具有巨大的潜力,矿物改性材料具有成本低、废水的处理性能好、易于工业化推广等优点,它能够满足中小矿山企业要求的成本低,易操作和处理效果好的指标要求,更满足国家倡导的减量化、再利用与零排放的循环经济理念和可持续发展发展理念。

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