资源回收与环境修复技术

针对有色金属开采、选矿、冶炼生产过程中产生的尾矿、酸性矿山排水、冶炼废水、土壤重金属污染等问题，以废/废水环保治理和资源综合利用为目标，围绕低含量有价组分富集、分离、提纯的理论研究、技术开发和工程应用开展工作，在实现污染物无害化、减量化的同时实现资源化利用，为矿山、冶炼企业的污染物减排、资源回收和环境修复提供技术支持。

（1）尾矿环境保护治理及资源综合利用技术与工程应用

我国铅、锌矿产资源十分丰富，资源储量分别居世界第二、第三位，铅、锌金属产量连续多年居世界第一。我国铅锌矿石类型复杂，伴生组分达50余种，主要有铜、银、金、锡、锑、镉、铋、镓、铟、锗、汞、硫、萤石及分散元素等，其中主要伴生元素银的储量占我国银矿总储量的60%。

针对粤北地区有色金属矿产资源丰富、环境污染严重的特点，我们与深圳市中金岭南有色金属有限公司凡口铅锌矿开展产学研合作，以铅锌尾矿为研究对象，在凡口铅锌矿建设了面积约、处理规模为3t/d的尾矿中试研究平台及相关小试、分析测试实验室。对尾矿的元素类型、含量、矿物组成、有价元素赋存状态等矿物性质进行了全面研究，确定了尾矿中有价元素的类型、含量及赋存状态，完成了尾矿资源回收工艺的室内小试和现场中试研究，解决了尾矿中低品位硫、铁资源分选富集和银、镓、铷等低含量稀贵金属分离提纯等技术难题，形成了以“磁化焙烧+磁选+浸出+提取”为核心的尾矿环保治理及资源综合利用处理工艺，实现了尾矿资源的全额回收并有效控制了工艺过程中的二次污染。

目前，中金岭南已完成该项目技术的可研、环境影响评价、安全预评价、职业健康预评价等工作，并已获得广东省经济和信息化委员会颁发的项目核准许可证。同时，中金岭南自筹资金60701万元，建设处理规模为600t/d的铅锌尾矿资源化回收及环保治理示范项目。该项目的建成将提升我国有色金属尾矿资源化利用及无害化处理技术整体水平，为绿色矿山建设和可持续发展提供技术支撑。

图1：尾矿库环境保护管理及资源综合利用试点现场

图2 尾矿库环保治理及资源综合利用项目工程实施情况

（2）铅锌冶炼废水零排放处理技术及工程应用

铅锌冶炼废水中含有大量的Pb、Cd、Cr、Tl等重金属污染物，易造成严重的环境污染。传统的铅锌冶炼废水处理工艺采用石灰乳化学沉淀法，达标后排放。近年来，由于冶炼企业用水量大，自来水价格上涨，环保要求日益严格，一些冶炼企业对化学沉淀后的冶炼废水进行超滤+纳滤膜处理，产水回用，浓水直接排放。虽然节约了部分水资源，但污染物排放总量并未减少。

图3 铅锌冶炼废水零排放处理技术及工程应用

2010年10月21日，韶关冶炼厂废水排放，导致韶关市北江中上游铊含量超标。根据广东省委、省政府关于韶关冶炼厂过渡期复产有关事项的指示精神，为杜绝再次发生水污染事故，韶关冶炼厂在过渡期复产期间必须实现生产废水零排放。针对铅锌冶炼废水水质成分复杂、盐度高、Ca2+、F-、Cl-、SO42-含量高、易结垢堵塞等特点，项目通过对水质成分的详细分析，通过膜浓缩、除氟、脱钙、蒸发等工艺的试验研究，研发出以“RO+MVR”为核心的回用零排放处理工艺。通过三级浓缩、高压反渗透技术，产水水质达到自来水标准，水回收率达80%，减少了浓水的产生，减轻了后续蒸发结晶处理负荷。反渗透浓水蒸发结晶系统采用蒸汽循环再压缩（MVR）技术，无需外接蒸汽，无二次污染，比传统蒸发工艺节能60%以上，实现了节能与减排的统一。相关技术成果已成功应用于韶关冶炼厂，设计处理规模为/d，于2011年12月投产，2013年3月通过项目竣工验收。目前，项目已连续稳定运行5年，处理了近50万吨铅锌冶炼废水并充分回用于生产工艺。回收结晶盐3000余吨，减少铅锌冶炼废水排放量50万吨，减少氯化钠、硫酸钠等盐类排放量约3000吨，减少各类重金属污染物排放量约8吨，大大缓解了韶关冶炼厂的环保压力，对保护广东省北江水体及流域环境起到了重要作用。该项目是国内铅锌冶炼行业首个零排放废水处理项目，不仅为保障韶关冶炼厂过渡性复产后废水零排放做出了重要贡献，而且对推动铅锌冶炼行业节能减排具有重要的示范意义。该项研究成果分别荣获中国有色金属工业科学技术奖二等奖和韶关市科技进步奖二等奖。

（3）离子型稀土冶炼废水资源化及零排放处理技术与工程应用

离子型稀土是我国独有的新型稀土矿产资源，储量占世界同类资源的90%，主要分布在广东、江西、湖南等地。2005年，我国离子型稀土矿冶炼分离能力达到5.6万吨/年，总产量2.6万吨，其中广东省产量达1.5万吨，占总产量的57.69%。离子型稀土冶炼废水水质复杂，含有重金属、放射性和有机污染物，废水含盐量高达180g/L，盐酸浓度可达2mol/L，处理难度大，成本高。

图4 离子型稀土冶炼废水资源化及零排放处理技术及工程应用

针对离子型稀土冶炼废水水质特点，研究团队自2006年起与广东富源稀土新材料有限公司、清远嘉和稀土金属有限公司、广州珠江稀土、中色南方稀土（新丰）有限公司等开展产学研合作，开发了超高盐度稀土废水中低含量有机污染物的高级氧化处理技术、重金属及放射性污染物专用沉淀剂、工业级氯化铵及氯化钠资源化回收工艺、草酸及盐酸资源化回收工艺，形成了离子型稀土冶炼废水资源化、零排放处理整体工艺技术与装备。相关研究成果已应用于清远嘉禾稀土金属有限公司稀土冶炼废水处理，已处理稀土冶炼废水近20万吨，回收数千吨氯化铵产品。目前，该团队正与中色南方稀土（新丰）有限公司开展技术合作，已完成生产规模7000t/d的稀土冶炼分离生产废水资源化及零排放处理工程设计。

(4) 长效硅酸盐土壤重金属钝化剂研发及工程应用

硅酸盐重金属钝化剂通过与重金属形成硅酸盐化合物，影响根际氧化还原能力降低重金属活性，改善土壤pH值抑制植物对重金属的吸附，改变重金属形态并阻碍重金属向植物地上部分的迁移，从而达到土壤重金属污染的修复。另一方面，硅已被国际土壤界公认为继氮、磷、钾之后的第四大植物营养元素。作物吸收硅后，可以促进根系生长发育，提高抗倒伏、抗病虫、抗旱、抗寒和养分吸收能力，改善作物品质。作物所需的硅大部分由土壤提供，但由于长期农耕和自然流失，土壤中有效硅逐渐减少，土壤缺硅现象普遍。统计数据显示，我国长江流域70%的土壤缺硅，黄河、淮海、辽东半岛等地区约有一半的土壤缺硅，且缺硅面积在逐步扩大。

图5 长效硅酸盐土壤重金属钝化剂研发及工程应用

项目根据我国目前农田土壤重金属污染及缺硅现状，将土壤重金属污染修复与作物增产相结合，以高硅矿物材料为原料，以硅活化为手段，在深入分析硅酸盐钝化剂对重金属的钝化、稳定化和抑制机理的基础上，研发出具有柠檬酸溶解性和缓释特性的长效硅酸盐土壤重金属钝化剂，对多种重金属具有吸附、沉淀和生物抑制功能，有利于作物生长。2017年在韶关仁化县东塘镇开展100亩农田土壤重金属修复示范项目，经过两季水稻种植，结果表明：

①施用长效硅酸盐土壤重金属钝化剂，可使秧苗叶绿素含量提高160%，有效分蘖数提高20%，对水稻生长有很好的促进作用，施用量为120～150公斤/亩时，早稻、晚稻可增产20%～30%。

②施用长效硅酸盐土壤重金属钝化剂，可降低土壤重金属有效含量，农田土壤中Pb、Zn、Hg、As、Cd、Cr的有效含量分别可降低41%、36%、91%、87%、67%、72%，且两季水稻土壤重金属有效含量变异系数小于20%，初步表明该钝化剂产品稳定性好，且具有长效性。

③施用长效硅酸盐土壤重金属钝化剂，可有效降低水稻重金属含量，施用量为120～150千克/亩时，早稻中Cr、As、Cd、Pb、Hg含量可分别降低50%、54%、68%、81%、68%，满足《食品安全国家标准食品中污染物限量》（-2012）的要求；晚稻中重金属含量无需二次添加钝化剂即可达到国家食品标准。

④与市场上优秀钝化产品对比试验表明，长效硅酸盐土壤重金属钝化剂在促进作物生长、降低土壤重金属有效态、提高水稻产量、降低水稻重金属含量等方面具有明显优势，对Pb、Zn、Hg、As、Cd、Cr等重金属有效态的降低率分别是市售钝化剂的3倍、2倍、16倍、100倍、6倍、25倍。