D’où Proviennent Les Eaux Usées Issues Du Traitement Des Minerais?
De manière générale, tous les rejets liquides externes issus du processus de production d’une usine de traitement des minerais sont collectivement appelés eaux usées de traitement des minerais, et comprennent notamment:
(1) Les eaux usées de lavage des minerais: elles contiennent une grande quantité de boues fines et une petite quantité de particules de minerai.
(2) Les eaux usées du système de concassage: elles contiennent principalement des particules de minerai et peuvent être réutilisées après décantation.
(3) L’eau de refroidissement des équipements: elle comprend l’eau de refroidissement du concasseur, du broyeur à boulets et l’eau d’étanchéité de la pompe à vide. Le volume d’eau est faible et les polluants sont principalement des substances huileuses, qui peuvent être recyclées après traitement.
(4) Les eaux usées de séparation par gravité et magnétiques: elles contiennent principalement des particules minérales et des matières en suspension et peuvent être réutilisées après clarification.
(5) Les eaux usées de flottation: elles proviennent principalement des eaux de débordement et des eaux de trop-plein du bassin de résidus après le passage du concentré et des résidus par le processus de déshydratation en deux étapes (épaississement et filtration). Elles contiennent des réactifs de flottation et une petite quantité de matières en suspension.
(6) Les eaux de rinçage: il s’agit des eaux de nettoyage des sols de chaque atelier.
(7) Divers : les eaux de “fuite et d’égouttement” du processus d’enrichissement et les eaux de drainage du bassin d’urgence.
Caractéristiques Des Eaux Usées Issues Du Traitement Des Minerais
- Émissions importantes
- Teneur élevée en matières en suspension et en solides dissous totaux
- La composition est complexe
Les eaux usées issues du traitement des minerais de la plupart des mines contiennent du cuivre, du plomb, du zinc, du cadmium, du germanium, du chrome, de l’arsenic et d’autres ions de métaux lourds à des concentrations variables. En raison de leur non-biodégradabilité, ces ions de métaux lourds persistent longtemps dans les milieux aquatiques, ce qui rend le traitement des eaux usées et des minerais particulièrement important.
Les résidus chimiques sont principalement constitués de collecteurs, d’agents moussants et de régulateurs ajoutés pendant le processus de flottation. Ces substances sont les principales responsables de la demande chimique en oxygène (DCO), de la demande biochimique en oxygène (DBO) et du pH (fortement acide ou fortement alcalin) des eaux usées, et constituent les principaux facteurs de dépassement des normes.
Dangers Des Eaux Usées Issues du Traitement Des Minerais
Ces dangers se manifestent principalement de la manière suivante:
(1) Le rejet d’eaux usées fortement acides ou fortement alcalines réduit la capacité d’auto-épuration du milieu aquatique récepteur, mettant en péril la croissance des algues, des poissons et autres animaux et plantes aquatiques, et pouvant, dans les cas graves, entraîner la mort des organismes aquatiques.
(2) Les matières en suspension présentes dans les eaux usées réduisent la transparence de l’eau, affectent la photosynthèse du phytoplancton, aggravent l’eutrophisation du milieu aquatique et détruisent l’écosystème aquatique.
(3) Le rejet d’eaux usées contenant une grande quantité d’ions de métaux lourds dans les cours d’eau ou les sols, et leur absorption par les racines des plantes, peuvent, à des concentrations excessives, affecter la croissance et le développement des plantes et, dans les cas graves, entraîner leur flétrissement et leur mort. Un excès de métaux lourds peut également provoquer des troubles métaboliques chez les organismes aquatiques, induire des maladies et affecter leur développement. Le danger le plus grave réside dans l’accumulation de ces métaux lourds dans la chaîne alimentaire, menaçant ainsi la santé humaine.
(4) Les agents résiduels présents dans les eaux usées, tels que le xanthate, peuvent se décomposer directement en disulfure de carbone en milieu acide, polluant ainsi l’environnement. Le xanthate peut également affecter la croissance du phytoplancton aquatique ; une concentration de xanthate d’isopropyle sodique supérieure à 5 mg/L peut tuer toutes les lentilles d’eau en 3 jours.
Common treatment technologies for mineral processing wastewater
(1) Méthode de purification naturelle
La méthode d’épuration naturelle utilise souvent un bassin de résidus comme structure. Les eaux usées y sont acheminées par canalisations, où se produisent, dans le bassin, des phénomènes de précipitation, d’hydrolyse, d’oxydation, de volatilisation, de photodégradation, voire de décomposition biologique. Ces processus réduisent la concentration de particules en suspension et de produits chimiques résiduels, et permettent même l’élimination des substances basiques. L’efficacité de l’épuration naturelle dépend de facteurs tels que la durée d’exposition, l’intensité lumineuse, la température de l’eau, le pH initial et la concentration en oxygène dissous. En général, plus la durée d’exposition est longue, plus l’intensité lumineuse est forte et plus la température est élevée, meilleur est l’effet de l’épuration naturelle. Cette méthode peut généralement être utilisée comme prétraitement des eaux usées issues du traitement des minéraux, ou pour le traitement des eaux usées lourdes et des eaux usées de séparation magnétique, dont la composition est relativement simple.
(2) Méthode de neutralisation acido-basique
La méthode de neutralisation acido-basique repose sur la réaction des ions H+ (ou OH- des eaux usées alcalines) présents dans les eaux usées acides avec les ions OH- (ou H+) du neutralisant, afin de générer des molécules d’eau neutres. Une alcalinité appropriée de la pulpe est également requise. Ce procédé favorise également la réaction entre les ions de métaux lourds et les ions hydroxyde, conduisant à la formation d’un précipité d’hydroxyde insoluble et éliminant ainsi la pollution par les métaux lourds.
Les neutralisants couramment utilisés en production comprennent la chaux, la chaux éteinte, l’acide sulfurique, les résidus d’eaux usées alcalines (scories de carbure, etc.), les eaux usées acides et les gaz résiduaires (CO₂, SO₂ et leurs solutions, etc.). En théorie, tous les métaux lourds peuvent précipiter dans une certaine plage de pH ; le contrôle du pH est donc essentiel à la neutralisation.
La neutralisation acide-base présente l’avantage d’une gestion aisée, d’un faible coût, d’une mise en œuvre simple, d’une grande capacité de traitement, d’une forte adaptabilité et d’un fonctionnement stable. Cependant, elle comporte aussi des inconvénients, tels qu’un entartrage important des équipements et des canalisations lors de la neutralisation à la chaux. L’augmentation significative de la quantité de boues et le risque de pollution secondaire sont également des facteurs à prendre en compte.
(3) Méthode de coagulation-sédimentation
La méthode de coagulation-sédimentation est actuellement une méthode relativement bien maîtrisée pour le traitement des eaux usées issues de l’industrie minière. Elle est souvent combinée à l’adsorption sur charbon actif ou à l’oxydation pour former les méthodes de coagulation-sédimentation-adsorption sur charbon actif et de coagulation-sédimentation-oxydation. Le principe de la purification par coagulation repose sur la déstabilisation des particules colloïdales dispersées dans les eaux usées par le coagulant, via une neutralisation électrique et une compression par double couche électrique. La coagulation entraîne une capture par coprécipitation, ainsi qu’un pontage et un entraînement par polymères, puis la condensation de ces particules en flocs de grande taille qui finissent par se déposer.
Les agents utilisés dans la méthode de coagulation-sédimentation comprennent principalement deux catégories de coagulants et de floculants. Les coagulants incluent notamment le chlorure ferrique, le sulfate ferrique, le sulfate d’aluminium, le chlorure d’aluminium, le chlorure de polyaluminium (PAC), le chlorure polyferrique (PFC), le sulfate polyferrique (PFS) et l’acrylamide (PAM). La méthode de coagulation-sédimentation permet d’éliminer efficacement les particules en suspension et certains ions de métaux lourds présents dans les eaux usées issues du traitement des minerais. Il s’agit d’une méthode de traitement des eaux usées éprouvée, stable et performante.
(4) Oxydation chimique
L’oxydation chimique est une méthode efficace pour le traitement en profondeur des réactifs de flottation résiduels dans les eaux usées issues du traitement des minerais. Le principe de l’oxydation chimique repose sur l’oxydation des polluants organiques par un oxydant, les transformant en substances non toxiques ou faiblement toxiques par capture des atomes d’hydrogène présents dans les eaux usées. Ces polluants peuvent être réduits en petites molécules ou convertis en substances facilement séparables de l’eau, ce qui diminue la DCO et la DBO des eaux usées. Parmi les oxydants couramment utilisés, on trouve l’ozone, le réactif de Fenton, le peroxyde d’hydrogène et l’hypochlorite de sodium.
Le traitement des eaux usées issues du traitement des minerais par oxydation chimique se caractérise par un fonctionnement stable, une réaction complète, une efficacité de traitement élevée et une meilleure biodégradabilité des eaux usées.
(5) Zones humides artificielles
La méthode des zones humides artificielles est une technologie de traitement des eaux usées récente, développée ces dernières années. Cette méthode est largement plébiscitée par les chercheurs, tant en Chine qu’à l’étranger, en raison de son concept de traitement écologique. Les zones humides artificielles sont des plans d’eau peu profonds, constitués de masses d’eau stagnantes ou en mouvement, créés artificiellement et participant à la surveillance et au contrôle des zones humides naturelles. L’ingestion microbienne, la décomposition et d’autres processus d’élimination des polluants dans les eaux usées exploitent pleinement l’effet synergique de la physique, de la chimie et de la biologie.
La méthode des zones humides artificielles offre une voie technique verte et écologique pour le traitement des eaux usées (résidus) issues de l’industrie minière, conforme à la politique nationale fondamentale de mon pays et présentant de larges perspectives de développement. Cependant, elle comporte également des limitations telles que le colmatage facile des substrats, la nécessité d’une grande superficie et d’importants coûts.