湖南省是我国著名的有色金属基地，湘江流域水体受重金属污染严重，污染源主要集中于有色冶金、化工行业。郴州市地处湘江上游，其矿产资源以品种繁多、储量巨大而蜚声世界，近年来由于经济发展迅速，区域重金属污染问题十分突出，结构型和复合型污染特征非常显著。湖南省承担的国家科技重大专项“水体中铅、镉、砷、锌多金属复合污染全过程控制技术研究与工程示范”课题，立足于湘江流域重金属控制，着重针对郴州地区有色选冶过程中的突出问题开展研究工作。
自2011年立项以来，长沙矿冶研究院有限责任公司牵头，会同省环境科学研究院、湘潭大学、中南大学、北京大学、郴州钖涛化工有限公司等单位，共同突破了有色行业清洁生产、全过程控制、深度综合治理等共性关键技术，取得了4项主要成果。日前该课题通过了省环保厅组织的验收技术审查。
在课题成果的示范与引领下，郴州地区排放水型重金属铅、镉、砷、锌等指标得到显著削减，较“十一五”末期区域水环境得到了明显改善。课题取得的成果不仅革新了郴州地区涉重金属行业的综合治理理念，促进了该地区工业污染的减排增效;同时，为湘江水质持续改善奠定了技术基础，对提升有色行业科技创新能力，促进流域水环境保护，推动国家“绿色发展”战略提供了科技支撑。
亮 点
突破碱性萃取钨清洁冶炼关键技术，实现了污染全过程控制
针对传统的钨湿法冶炼工艺中净化除杂复杂、过程钨损失大、净化渣为含砷危险固废，以及产生废水含盐量高、重金属砷和氨氮严重超标，难以稳定达标排放等多项难题，中南大学研发团队突破了钨冶炼清洁生产的关键核心技术——混合季铵盐碱性萃取技术，消除了传统工艺中因沉淀除杂产生的危险固废磷砷渣及产率的损失。创新研发了萃余液转化-杂质抑制浸出技术，形成了“浸出-萃取”工序中水和碱的闭路循环，解决了水和碱的循环利用问题，从源头上实现了废水的大幅度减排，同时消除了因水开路而导致的钨损失，是一种典型低成本清洁生产技术。
并且，针对工艺中还存在的少量冶炼废水中氨氮及砷等重金属治理问题，开发了密闭循环直接结晶铵盐的高浓度吹脱-吸收技术、低浓度氨氮废水的低能耗电催化氧化处理技术、重金属砷、铅的铁氧体吸附处理技术的重金属—氨氮复杂废水处理成套技术，可使废水中高浓度氨氮高效回收，低浓度氨氮及重金属稳定达标排放。
全套工艺既实现了污染物源头控制，又完成了工业节水的管理，确保了钨冶炼清洁生产—绿色工艺—末端治理的重金属全过程控制。
形成了锌系产品减渣减污清洁生产新工艺及废水回用技术，实现了工艺零排放
针对传统硫酸法浸出锌产品工艺成本高、污染大、重金属处理不彻底等问题，长沙矿冶研究院有限责任公司研发了新型的湿法生产锌产品的减渣减污清洁生产工艺，通过高效浸出设备、一步净化技术、密闭式压滤设备、高效蒸氨系统等的优化集成，突破并形成了用于氨法生产纳米及活性氧化锌产品连续生产的专利技术。较原酸法生产，可实现能耗降低30%、废水减排80%、吨产品生产成本降低1000元，且产品性能更高。该技术为我国湿法生产活性氧化锌提供了一套高效低成本解决方案。
同时，针对传统石灰法处理锌冶炼废水回用率低、难以达标等难题，研制成功ME系列重金属捕收剂，可同步去除废水中的Pb、Cd、Cu、Zn、Ni等重金属离子;开发了重金属废水“螯合-凝聚-分离”深度净化新工艺，根据企业产业模式和全过程控制要求，处理后的废水可全部回用到生产线，实现了锌冶炼全过程清洁、可控、零排放。
集成了“电絮凝-共沉淀-多介质吸附-超滤/反渗透两级膜分离”技术，实现了园区高浓度废水有效管控
郴州市永兴县是全国最大的含金银废渣回收基地。回收企业产生高浓度多金属冶炼废水，该类废水含有较高浓度的重金属、难降解有机物，以及硫酸盐、氟化盐、砷酸盐等盐类物质，企业自行处理达标难度非常大。
针对该类稀贵金属浓度高、多金属复合污染的冶炼废水，湘潭大学研发团队开发了集吸附、氧化还原、接触凝聚和沉淀等作用于一体的多介质吸附系统，形成了“电絮凝-共沉淀-多介质吸附-超滤/反渗透两级膜分离”集成处理工艺。废水经该技术处理后，出水各项指标均达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准的要求。既实现园区重金属资源回收与管控，又解决了永兴县金、银稀贵金属冶炼，及周边地区五金、化工、机械、电镀等企业产生的高浓度复杂重金属废水的出路问题，有助于推进湖南省地方特色产业链和产业集群的发展。
开发了含重金属尾砂深度处理的综合利用全过程控制技术，支撑了河道整治重点工程
由于多年来有色金属尾砂排放的历史遗留问题，湘江沿岸河道尾砂的淤积已给河流水环境和农田等造成严重的重金属污染，不仅阻塞了河道，并且严重影响了水生生态环境的安全。
针对含重金属尾砂的合理处置问题，省环境保护科学研究院研究形成了尾砂富集提取—砷铁资源综合利用—尾渣无害化处置—尾水深度处理回用的全过程处置整体方案，包括：突破了有价元素富集深度提取技术，完成了高温弱氧焙烧脱砷工艺技术研发，形成了基于新型高效的高聚复配絮凝剂的重金属废水深度处理技术，从而实现了对尾砂中重金属元素的资源化综合利用，减少河道内源重金属污染;同时避免了尾砂有害物质铅和砷向水体中释放，减少的潜在释放量具有良好的环境效益。该技术除适用于物性特征接近的河道尾砂的安全处理处置外，还适用于含砷铁选矿尾砂、炼砷砒灰渣和硫磺渣等含砷物料的综合利用处理处置。
链 接
本课题研究获得的成果分别在郴州地区典型企业开展了技术示范，并建成5个示范工程(见下图)。分别是：郴州钻石钨制品有限责任公司，建成年产500吨APT钨冶炼清洁生产示范工程;湖南柿竹园有色金属有限公司，建成1000吨/天钨铋选矿废水高效沉淀稳定化-阻隔墙净化成套技术示范工程;郴州卓越有色金属冶炼有限公司，建成了3000吨/年湿法锌产品清洁生产多金属废水综合处理与回用示范工程;永兴元泰应用材料有限公司，建成300吨/天金银贵金属冶炼废水集中处理示范工程;郴州钖涛化工有限公司，建成180万吨/年含重金属尾砂综合利用示范工程。
经湖南省环保厅组织的第三方监测与评估，实现了综合削减重金属25.44吨及氨氮244.3吨，过程节水和废水资源化回用44.86万吨，资源化重金属砷1.1万吨，示范企业共计新增产值20255万元。
课题成果已经在全国11家企业推广应用，并与15家企业签订了技术转让或合作建设的意向性合同，将为全国范围内铅、镉、砷、锌水环境重金属污染控制提供新思路。
