鉛鋅礦鉛鋅選礦廢水處理及循環(huán)回用范文
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摘要:針對廣西盤龍鉛鋅礦選礦廢水開展了水處理及循環(huán)回用研究。結(jié)果表明，采用混凝沉淀—調(diào)整pH值至中性—氧化工藝可有效降低廢水中的COD、重金屬離子濃度和總?cè)芄獭２捎脙艋蟮膹U水作為盤龍鉛鋅礦鉛鋅浮選回用水，在原礦含Pb0.87%、Zn3.76%條件下進(jìn)行小型閉路試驗(yàn)，所得鉛精礦含Pb56.20%、Zn2.01%，鉛精礦中Pb回收率為63.58%，鋅精礦含Pb1.06%、Zn51.30%，鋅精礦中Zn回收率為91.23%，其選礦指標(biāo)與自來水為回用水指標(biāo)接近。
鉛鋅礦選礦廢水［1］主要來自鉛鋅礦山選廠生產(chǎn)過程用水，其成分復(fù)雜、污染物濃度高、難降解［2-4］。鉛鋅選礦廢水處理及循環(huán)回用一直是亟待解決的問題［3，5-7］，常規(guī)鉛鋅選礦廢水處理工藝有酸堿中和—混凝沉淀—吸附工藝［8］、混凝沉淀—氧化工藝［9］、生物活性炭工藝［10］、生物處理—人工濕地工藝［11］等。盤龍鉛鋅礦位于廣西來賓市武宣縣桐嶺鎮(zhèn)，距黔江水源僅1000m，是日采選礦石2600t/d的大型鉛鋅礦選礦廠，產(chǎn)生廢水約為9700m3/d，廢水主要來自鋅尾礦水、精礦過濾水及生產(chǎn)廠房沖洗水等。現(xiàn)場生產(chǎn)選礦廢水經(jīng)尾礦庫自然降解返回至鉛、鋅浮選作業(yè)中。由于尾礦庫回水不斷循環(huán)，回水中殘余的選礦藥劑含量不斷積累，尤其是廢水中殘余的重金屬離子Cu2+、Pb2+和起泡劑可協(xié)同活化鋅、硫等礦物，致使鉛浮現(xiàn)作業(yè)過程中“跑、冒”現(xiàn)象嚴(yán)重，鉛精礦品質(zhì)下降;同時為改善生產(chǎn)過程中鉛、鋅浮選環(huán)境，補(bǔ)加新鮮水水量大幅增加，不僅增加了生產(chǎn)成本，而且造成了尾礦庫水位升高幅度大于預(yù)期，降低了尾礦庫的服務(wù)年限，也威脅到了黔江的安全。本文針對盤龍鉛鋅礦選礦工藝和選礦廢水的特點(diǎn)，以現(xiàn)場生產(chǎn)產(chǎn)出的選礦廢水為研究對象，通過水質(zhì)分析、凈化條件試驗(yàn)和藥劑對比試驗(yàn)確定適用于盤龍鉛鋅礦礦山生產(chǎn)的水處理工藝，為現(xiàn)場清潔化生產(chǎn)提供依據(jù)。
1盤龍鉛鋅礦現(xiàn)場生產(chǎn)流程及選礦廢水的來源和特點(diǎn)
盤龍鉛鋅礦鉛鋅選礦日處理量為2600t，全流程分為破碎系統(tǒng)、選礦選別系統(tǒng)和尾礦分級充填系統(tǒng)，鉛鋅選礦工藝為優(yōu)先浮鉛—鉛浮選尾礦活化浮選鋅，鋅浮選尾礦入旋流器分級，分級重砂進(jìn)井下充填，而分級溢流部分與鉛、鋅精礦壓濾水、選廠衛(wèi)生用水、事故污水合并自流輸送至距選廠1200m的尾礦壩中。尾礦壩中廢水自凈24h后隨管道輸送至破碎、磨浮、藥劑配制、沖洗用水、清潔用水管道中，不足的清水補(bǔ)自水源。現(xiàn)場生產(chǎn)過程中添加的捕收劑為乙硫氮、25#黑藥、丁黃藥，抑制劑為石灰、硫酸鋅，起泡劑為松醇油，鋅浮選活化劑為硫酸銅。
2試驗(yàn)材料與方法
2.1試樣
試驗(yàn)樣品主要為生產(chǎn)礦樣和廢水水樣。
2.2試驗(yàn)儀器及試劑
試驗(yàn)儀器主要有六聯(lián)攪拌機(jī)、PHS-3CpH計(jì)、5B-3F(U8)COD快速檢測儀、充氣式浮選機(jī)XFDIV1.5、XFDIV0.5、原子吸收分光光度計(jì)等。試驗(yàn)試劑主要有聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(SPFS)、鹽酸、次氯酸鈣、二氧化氯、聚丙烯酰胺、硫酸亞鐵、乙硫氮、丁黃藥、25#黑藥、硫酸鋅、石灰、硫酸銅、松醇油等。
2.3試驗(yàn)方法
2.3.1混凝沉淀
取6份1000mL選礦廢水置于六聯(lián)攪拌機(jī)上攪拌，加入設(shè)定計(jì)量的混凝試劑，攪拌速度為300r/min，攪拌時間為30min，攪拌完成后靜置60min，取上清液測定重金屬離子和COD。
2.3.2氧化
取6份1000mL選礦廢水，各投加氧化劑，試驗(yàn)條件滴加10%鹽酸調(diào)節(jié)pH值，然后在六聯(lián)攪拌混凝器上進(jìn)行氧化反應(yīng)，攪拌速度為250r/min，反應(yīng)時間為30min，氧化反應(yīng)完成后，自然沉清60min后，取上清液測定重金屬離子和COD。
2.3.3選礦廢水回用
為能夠有效利用現(xiàn)場設(shè)施，減少投資和基建成本，擬定的選礦廢水回用方案為尾礦溢流全循環(huán)回用方案，即尾礦壩自凈后的廢水經(jīng)過處理后經(jīng)高位水池回用至破、磨、浮選、清洗等各工段中。為了比較處理后選礦廢水對盤龍鉛鋅礦鉛鋅浮選的影響，選礦廢水回用浮選試驗(yàn)通過全流程閉路循環(huán)試驗(yàn)進(jìn)行測定，即浮選試驗(yàn)使用現(xiàn)場生產(chǎn)的藥劑制度和浮選工藝，在實(shí)驗(yàn)室中通過六次大循環(huán)閉路試驗(yàn)(處理后的選礦廢水-鉛鋅浮選閉路-產(chǎn)出選礦廢水處理-鉛鋅浮選閉路)進(jìn)行模擬，試驗(yàn)過程中磨礦用水、浮選補(bǔ)加水、沖洗水均采用處理后的選礦廢水。
3試驗(yàn)結(jié)果與討論
3.1選礦廢水凈化試驗(yàn)
3.1.1選礦廢水自凈試驗(yàn)盤龍鉛鋅礦選廠現(xiàn)場尾礦壩庫容較大，有一定的自凈能力，即進(jìn)入尾礦壩的選礦廢水在光照曝曬、雨水沖淋作用下，廢水中部分選礦藥劑殘余會發(fā)生氧化分解等作用［12］。取選礦廢水10L(含礦泥的分級溢流)，儲存于20L搪瓷桶中，通過定期取樣測試反映廢水中有機(jī)物污染指標(biāo)COD、總?cè)芄獭⒅亟饘匐x子Cu2+、Pb2+含量。
3.1.2混凝沉淀試驗(yàn)結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)工藝和尾礦壩現(xiàn)狀，經(jīng)現(xiàn)場核查，選礦廢水自排出—排放至尾礦庫—循環(huán)回用過程所需時間約24h，所以對自凈24h后的選礦廢水進(jìn)行了混凝沉淀試驗(yàn)，試驗(yàn)考察不同混凝劑對盤龍鉛鋅礦選礦廢水中影響選礦指標(biāo)的成分如重金屬離子、COD的去除效果。
3.1.3氧化試驗(yàn)采用SPFS對盤龍鉛鋅礦選礦廢水進(jìn)行混凝沉淀工藝處理，其廢水中COD降低至110mg/L左右，去除率為63%，一段處理后的選礦廢水仍具有較高的有機(jī)藥劑殘余，尤其是具有較強(qiáng)的發(fā)泡性，直接回用至鉛鋅浮選工段中易造成夾雜，不利于鉛、鋅精礦品位的提高。常規(guī)的鉛鋅尾礦廢水一段混凝后常采用活性炭床吸附工藝進(jìn)一步降低水體中有機(jī)藥劑含量［13］，但活性炭價格昂貴。所以研究擬采用氧化工藝對其進(jìn)一步處理。對一段混凝沉淀后的上清液進(jìn)行了氧化試驗(yàn)，試驗(yàn)考察不同氧化劑對水中殘余的藥劑成分氧化分解的效果。在相同用量條件下，不同氧化劑對一段處理后的選礦廢水中有機(jī)物殘余去除效果為:二氧化氯＞雙氧水＞次氯酸鈣。當(dāng)二氧化氯用量為40mg/L時，COD去除率達(dá)64%左右，這是在未調(diào)漿時礦漿pH值在9.5條件下的去除效果，為了考察礦漿pH值對氧化效果的影響，試驗(yàn)進(jìn)行了礦漿pH值條件試驗(yàn)，試驗(yàn)過程使用10%HCl調(diào)漿，固定二氧化氯用量為40mg/L。
3.1.4廢水處理連續(xù)試驗(yàn)對盤龍鉛鋅礦選礦廢水進(jìn)行連續(xù)處理試驗(yàn)。3.2選礦廢水回用試驗(yàn)為了比較處理后選礦廢水對盤龍鉛鋅礦鉛鋅浮選的影響，選礦廢水回用浮選試驗(yàn)通過全流程閉路循環(huán)試驗(yàn)進(jìn)行相同藥劑制度和工藝條件下的平行對比，以浮選過程中回用水類型作為變量。
4結(jié)論
采用自凈—混凝沉淀—調(diào)漿—氧化工藝處理盤龍鉛鋅礦鋅尾礦分級溢流水，水處理過程依次加入SPFS、HCl以及二氧化氯，在合適的用量條件下使得選礦廢水中COD、重金屬離子、總?cè)芄痰群拷档椭僚欧艠?biāo)準(zhǔn)以下，處理后的選礦廢水可回用至盤龍鉛鋅礦生產(chǎn)各作業(yè)工段中而不影響選礦指標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)選礦廢水全循環(huán)回用。以盤龍鉛鋅礦現(xiàn)場生產(chǎn)廢水為研究對象，系統(tǒng)地提出了符合礦山生產(chǎn)和環(huán)保要求的水處理工藝和循環(huán)回用方法，為國內(nèi)同類型的鉛鋅礦山提供了借鑒。
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作者：楊建文 單位：湖南有色金屬研究院