摘要：随着经济的快速发展，对矿产资源的质量和产量要求越来越高。选矿伴生的环境问题也受到人们关注，特别是选矿废水中选矿药剂引发的环境污染和生态破坏。常用的选矿药剂有捕收剂、起泡剂、絮凝剂等，这些选矿药剂使用量很大，选矿废水中仍含有大量浮选药剂，直接排放会对环境造成污染，尤其是水环境。因此，选矿废水的有效处理一直是选矿领域亟待解决的难题。鉴于此，本文将对选矿药剂中的环保问题进行深入研究，以期为我国环保事业做出贡献
关键词：选矿药剂；环保；问题研究
引言
矿山现场使用的传统药剂大多不考虑毒性，且投加量大，存在多种高关注度的物质，如致癌、致畸、高持久、生物累积性的物质。新型选矿药剂虽然效率高、用量少，但往往成本过高，工业应用受到限制。在药剂研发方面，研究者更多的是注重药剂的性能而忽略药剂本身的毒性，未从源头上进行选矿药剂的绿色设计，因此加强选矿药剂的环保研究尤为重要。
1选矿药剂的发展
19世纪60代初，英国人William haymes发现油可以用来浮选硫化矿物，而后Potter在闪锌矿浮选时使用了硫酸，人们开始研究药剂对各类矿物的不同作用，浮选技术随着浮选药剂的发展得以进步。20世纪是泡沫浮选生产和广泛应用的一个世纪，可溶性捕收剂的发现推动了浮选技术的发展和浮选理论研究的深入。杂酚油和脂肪酸是最早使用的捕收剂。20世纪20年代开始了对无机调整剂的使用，例如石灰为抑制剂、硫酸铜为活化剂等。随着时间的推移，又发现了均二苯硫脲和黄药。20世纪30年代，浮选开始用于处理非金属矿物，阳离子胺类捕收剂和脂肪酸皂类捕收剂也开始得到应用。20世纪50年代，特温特开发出聚丙烯乙二醇醚起泡剂、哈星开发出了Z200，将浮选药剂研究水平推向了新高度。
2选矿药剂的危害
2.1选矿药剂对水体的污染
选矿药剂对水体的污染分为有机物污染和无机物污染2类。对于有机物类选矿药剂而言，其分解将消耗水体中的溶解氧，化学需氧量(COD)越大，说明水体受到的有机污染越严重。城门山铜矿选厂添加的药剂，如黄药、MOS-2等就影响废水中的COD，研究其对COD的贡献率对废水的控制排放有指导意义。某些有机药剂，如粗制塔尔油、氧化石蜡皂等脂肪酸类药剂，本身无毒性，但其使用和排放会使水中的生物耗氧量和化学耗氧量增加，造成水中鱼虾等缺氧死亡。此外，药剂中含有的氮磷等营养元素也会使得水中的藻类疯长，进而形成“红潮”等，被破坏后的水体往往需要较长的时间才能恢复平衡。以硫化矿捕收剂为代表的有机药剂，如黄药、黒药、乙硫氮等，具有中等毒性，直接对周围的环境造成污染。如黑药在水中的含量超过0．001mg/L就会对鱼类的生长繁殖产生不利影响，黄药的嗅觉阈值为0．005mg/L，即使残留少量黄药也会使水体充满恶臭，浓度为5mg/L时可3d内杀死水中鱼类，2号油的存在强化了其毒性。无机药剂污染主要为调整剂、抑制剂等，其本身毒性较弱，但是大多具有腐蚀性。比如酸、碱等以溶解的形式进入水体，使得水体的pH值升高或降低，危害水生生物生长。此外，酸类药剂会溶出矿石中的各种金属离子，若是重金属离子溶出，则将会产生更为严重的二次污染。
2.2选矿药剂对尾矿坝的污染
开采历史悠久的浮选矿山残留的选矿药剂成分复杂，处理起来相对较困难，严重影响周围生态环境。尾矿坝常位于山谷等开阔地带，阳光充足，再加上含过渡元素的尾矿渣做催化介质，极易发生光催化、降解等一系列复杂反应，促进选矿药剂向二次污染、复合污染转化，是矿山环境中污染最为严重、最复杂的区域。选矿药剂的二次污染物多呈酸性，这将改变尾矿库区的pH值。酸性加大后，这些选矿药剂分解产生的小分子污染物通过络合反应将尾矿库区的重金属离子浸出，使其成为可溶、活化的状态。矿山药剂二次污染链由于重金属的远距离迁移而加长，变得更加复杂化。陈彩霞等利用气相色谱质谱联用(GCMS)技术测定了酯-105、戊基黄原酸钾、实验室自研的某铜抑制剂等3种选矿药剂在矿山环境中降解所产生的二次污染物，结果表明，在模拟尾矿库条件下，3种选矿药剂分解产生COS、CS2、醇类、腈类等一系列小分子污染物，这些小分子物质比选矿药剂本身更具有危害性，通过络合或者螯合重金属离子，影响重金属的迁移规律及赋存状态。其中丙腈和丁腈本身具有剧毒，对人以及自然界的其他生物产生毒害作用。钼矿山所使用的选矿药剂一般为柴油等芳香烃稠环化合物，属于持久性有机污染物(POPs)。
3常用选矿药剂的环境治理
3.1黑药的生物降解
1981年于文勇等成功地研制出苯胺黑药，又名二苯胺基二硫代磷酸，是一种高效且选择性优良的捕收剂，广泛应用于浮选工艺。浮选时，会残留在选矿废水中，难于降解。宋卫锋等分离提取出降解菌株AFF0039分泌的苯胺黑药降解酶，并检测酶的活性。同时采用正交设计研究了菌株分泌降解酶的最佳条件，进一步探索了黑药的最佳降解条件。在温度25～40℃，该降解酶具有较高的热稳定性，去除率大于65%。降解pH对苯胺黑药去除率的影响，如图6所示。pH=4.3～7时，降解酶具有较高的酸碱稳定性，去除率大于85%。菌株AFF0039降解苯胺黑药最佳条件为:时间30h，温度35℃，pH=6，此时去除率为98.61%。菌株AFF0039产生降解酶的最佳条件为:时间12h，温度40℃，pH=5，此时降解酶的最大活力为49.01μg/(h·mL)。
3.2羟肟酸类药剂的生物降解
羟肟酸及其盐类捕收剂的使用会引入氮元素，造成水体富营养化，影响环境。鄢恒珍等［18］采用振荡培养箱，研究复合菌对该捕收剂的降解影响，结果见表1。结果表明:在第7天，水杨羟肟酸、苯甲羟肟酸、N－羟基邻苯二甲酰亚胺和H205降解率分别为93.3%、86.9%、86.5%和21.9%。前3种捕收剂属于易降解物质，H205属于难降解物质，梅光军等［19］、Zhou等［20］得到相同的结果。羟肟酸类捕收剂降解反应是一级反应动力学，捕收剂降解速率常数大小排序为:k(水杨羟肟酸)＞k(苯甲羟肟酸)＞k(N－羟基邻苯二甲酰亚胺)＞k(H205)。
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表1羟肟酸类捕收剂的生物降解性能
3.3松醇油的生物降解
利用松节油生产的松醇油是萜烯醇类有机化合物，俗称二号油，作为起泡剂应用于浮选。萜烯醇类物质在自然条件下很难降解，长期积累会污染生态环境，威胁水体生物以及人类生命。梁杰慧等［21］在广东凡口铅锌废矿厂附近土壤中分离提取出降解松醇油细菌KS－1，并对松醇油模拟废水进行降解试验，摸索COD去除率优化条件。菌种生理和形态分析表明:该KS－1菌株为革兰氏阳性好氧菌，细胞呈杆状、芽孢呈椭圆或柱状。16SrDNA序列分析表明:该菌株与BacillussubtilisAF0907的相似性达到100%，最终鉴定菌株KS－1为枯草芽孢杆菌(BacillussubtilisAF0907)。采用正交设计优化，KS－1降解菌株降解松醇油模拟废水的最佳条件为:接种量为15%，pH=4，摇床转速为200r/min，松醇油初始浓度为300mg/L，反应4d后COD去除率为65.91%。
结束语
(1)研究选矿药剂的生物降解特性、药剂结构与降解能力之间的关系对开发新型绿色环保药剂有重要指导意义，应完善常见选矿药剂(如胺类、黄药类等)的生物降解特性和毒理性的理论研究数据。在此基础上，建立选矿药剂的准入制度，对有毒有害的药剂，如氰化物等使用其他低毒、绿色药剂替代。(2)选矿药剂对环境的污染包括对水体的污染、选矿车间的二次污染、尾矿坝的复合及二次污染等，应通过研发选矿废水处理新技术、加大生物技术在选矿中的生产运用等对选矿药剂的污染进行源头和末端的双重治理。
参考文献
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作者简介：翟成杰（1973.06）男，山东省莱州市，本科，工程师，研究方向：选矿专业。