某銅鉛鋅多金屬礦選廠廢水回用設計

李金鶴

(中國瑞林工程技術有限公司)

某銅鉛鋅多金屬礦選廠廢水回用設計

李金鶴

(中國瑞林工程技術有限公司)

簡述了某銅鉛鋅礦選廠原礦礦石性質(zhì)及選廠廢水水質(zhì)情況，在不改變選礦工藝流程的前提下，與老選廠相比，新選廠廢水回用設計中增加了廠前尾礦濃縮回水工段、選廠廢水分段回用以及銅(鉛)精礦濃密機溢流水處理設施，可有效提高新選廠的水重復利用率、產(chǎn)品產(chǎn)率及各種金屬回收率，經(jīng)濟效益顯著。

銅鉛鋅多金屬礦 選廠廢水 廠前尾礦濃縮 分段回用 廢水處理 水重復利用率

內(nèi)蒙古某銅鉛鋅多金屬礦老選廠規(guī)模為1 000 t/d，該選廠沒有設置廠前尾礦濃縮回水工段、選廠廢水分段回用以及銅(鉛)精礦濃密機溢流水除Cr6+處理。根據(jù)礦山生產(chǎn)規(guī)模發(fā)展要求，需另外新建一座規(guī)模為5 000 t/d的新選廠，選礦工藝流程與老選廠相同，均為“銅—鋅優(yōu)先浮選”、“銅鉛混浮—尾礦選鋅—最后選硫”與“抑鉛浮銅銅鉛分離”相結合工藝，通過設置廠前尾礦濃縮回水工段、選廠廢水分段回用以及銅(鉛)精礦濃密機溢流水除Cr6+處理，致使新選廠水重復利用率、精礦產(chǎn)品產(chǎn)率、鉛回收率、鋅回收率以及硫回收率均得到了很大的提高，對項目節(jié)約生產(chǎn)新水用量和增加經(jīng)濟效益起到了重要作用。

1 礦石性質(zhì)

原礦礦石中有磁黃鐵礦、鐵閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、磁鐵礦、白鐵礦、砷黝銅礦等金屬礦物以及石英、方解石、綠泥石、黑云母、絹云母、白云母、電氣石、透閃石、炭質(zhì)等非金屬礦物。原礦化學成分及含量分析結果見表1。

表1 原礦化學多元素分析結果 %

2 選廠廢水水質(zhì)

鑒于新、老選廠選礦工藝流程一致，可認為老選廠廢水源水質(zhì)與新建選廠的廢水源水質(zhì)相同。根據(jù)老選廠的水質(zhì)分析資料，老選廠現(xiàn)有的銅(鉛)、鋅、硫精礦濃密機溢流水以及生產(chǎn)新水、尾礦庫回水、高位回水池6處水樣水質(zhì)檢測結果見表2。

表2 老選廠廢水水質(zhì)檢測結果 mg/L

水樣Cu2+Pb2+Zn2+Fe2+As3+S2+Cr6+Cd2+pH值NTUSSCODcr銅(鉛)精礦0.111.330.70.30.004445112.60<0.106.5～7.5115.00742172鋅精礦0.040.30<0.10.10.20004106.50<0.109.5～10.5112.00186.67186.58硫精礦0.050.200.40.60.00785006.98<0.106.5～7.550.73186.67308.26生產(chǎn)新水0.400.100.10.30.0022210<0.10<0.016.5～7.511.5720064尾礦庫0.300.300.10.30.008369010.12<0.016.5～7.53.18160592高位回水池0.400.300.20.70.03403209.98<0.016.0～7.021.4724064

由表2可知，由于老選廠生產(chǎn)廢水沒有設置分段收集(廢水處理)與回用設施，銅(鉛)精礦濃密機溢流出來的高含Cr6+廢水與選廠其他生產(chǎn)廢水混合在一起，并直接返回至選礦工藝流程中，隨著生產(chǎn)時間推移，選礦各個車間中的廢水均被Cr6+污染。因此，除生產(chǎn)新水Cr6+含量很低外，其余生產(chǎn)工藝車間排出的廢水中Cr6+含量均較高。

3 老選廠廢水回用及工藝指標情況

老選廠出來的尾礦不經(jīng)尾礦濃密機濃縮，直接輸送至尾礦庫進行堆存，尾礦庫回水與選廠銅(鉛)、鋅、硫精礦濃密壓濾廢水全部統(tǒng)一回至老選廠高位回水池中，且未經(jīng)處理直接回用于選礦工藝流程中。其廢水回用流程見圖1，選礦指標見表3。

由圖1可見，老選廠未設置廠前尾礦濃縮回水工段，選廠排出的大量生產(chǎn)廢水隨尾礦直接堆存在尾礦庫中，同時由于當?shù)卣舭l(fā)量大、降雨量少且尾礦庫匯水面積小、水域面積大等特點，老選廠生產(chǎn)新水用水量約1 200 m3/d，其水重復利用率只有71.5%，低于國家標準75%的最低指標要求。

圖1 老選廠生產(chǎn)廢水回用流程

表3 老選廠選礦指標 %

產(chǎn)品名稱產(chǎn)率品位CuPbZnS回收率CuPbZnS銅(鉛)精礦2.494.0136.7112.8519.6571.3263.485.233.10鋅精礦9.780.130.4150.4823.919.082.7880.6914.80硫精礦17.120.070.542.8129.788.566.427.8632.27尾礦70.610.020.560.5411.1511.0427.326.2249.83原礦100.000.141.446.1215.80100.00100.00100.00100.00

由表3可知，老選廠選礦指標中鉛、鋅、硫回收率偏低，分別只有63.48%、80.69%和32.27%。究其原因可能是選礦過程中投加的K2CrO4，從而使得選廠廢水中存在大量Cr6+，在浮選鉛過程中，其對部分鉛礦物產(chǎn)生抑制作用，導致部分鉛礦物無法富集到鉛精礦中而損失于尾礦中，其次，銅(鉛)精礦中雜質(zhì)鋅含量也偏高，影響了銅(鉛)精礦的品質(zhì)。

4 廢水處理試驗

基于老選廠鉛、鋅、硫回收率低，銅(鉛)精礦雜質(zhì)含量偏高的情況，在進行新選廠設計前，業(yè)主委托其他單位進行了選礦廢水閉路試驗，并假定選廠廢水中Cr6+經(jīng)處理降至1 mg/L以下，其選礦廢水閉路試驗結果見表4。

表4 選廠廢水閉路試驗結果 %

產(chǎn)品名稱產(chǎn)率品位CuPbZnS回收率CuPbZnS銅(鉛)精礦2.324.1146.938.3817.2168.1175.613.162.89鋅精礦10.150.120.4250.3723.928.702.9683.1317.59硫精礦27.210.080.812.3733.1115.5515.3110.4965.28尾礦60.320.020.150.333.267.646.123.2214.24原礦100.000.141.446.1513.80100.00100.00100.00100.00

由表4可知，使用經(jīng)處理且Cr6+含量小于1 mg/L的選礦廢水進行選礦，精礦產(chǎn)率提高了10.29個百分點，且精礦產(chǎn)品的鉛回收率提高了12.13個百分點，鋅回收率提高了2.44個百分點，硫回收率提高了33.01個百分點；驗證了選礦廢水中的Cr6+對選礦產(chǎn)品產(chǎn)率及金屬回收率帶來很大影響的推斷。

5 新選廠廢水回用設計

根據(jù)廢水處理試驗結論，新選廠設計了一套500 m3/d處理規(guī)模的廢水處理站，對高含Cr6+的銅(鉛)精礦濃密機溢流水進行處理。首先將新老選廠銅(鉛)精礦濃密壓濾廢水收集至一座500 m3的廢水調(diào)節(jié)池中，然后通過廢水高位槽分配至反應槽1，同時在反應槽1中投加硫酸和硫酸亞鐵藥劑，使該槽pH值調(diào)至2～3，并將Cr6+還原成Cr3+。然后進入2#反應槽，并在2#反應槽投加石灰乳液將Cr3+沉淀下來。廢水最終自流至地坑內(nèi)，通過2臺液下渣漿泵將廢水輸送至尾礦濃密機中，廢水處理工藝流程見圖2。

圖2 廢水處理工藝流程

去除Cr6+后的銅(鉛)精礦濃密壓濾廢水、尾礦庫回水與廠前尾礦濃縮回水統(tǒng)一收集至高位回水池1中，鋅、硫精礦濃密壓濾廢水單獨收集至高位回水池2中；然后再將其分別用于選礦各工藝流程中。新選廠廢水回用流程見圖3。

新選廠廢水回用設計方案避免了Cr6+對部分鉛礦物產(chǎn)生抑制影響，從而可提高產(chǎn)品產(chǎn)率和精礦產(chǎn)品中的鉛、鋅、硫回收率。另外，廠前尾礦濃縮回水工段的設置也可將新選廠水重復利用率提高至95.2%，可大大減輕選廠對外部供水水源的依賴，同時減少尾礦輸送與尾礦庫回水設施的投資與運行費用。

6 經(jīng)濟效益分析

新選廠通過設置廠前尾礦濃縮回水工段，以及銅(鉛)精礦濃縮壓濾溢流水單獨收集并經(jīng)處理回用，使精礦產(chǎn)品產(chǎn)率及鉛、鋅、硫回收率大幅提高，每年可增加經(jīng)濟效益約8 700萬元，且由于新選廠水重復利用率提高至95.2%，與老選廠相比，每年可節(jié)約生產(chǎn)新水量162萬m3。另外，尾礦輸送與尾礦庫回水設施可減少初期投資約200萬元，每年可減少運行費用約123萬元，經(jīng)濟效益顯著。

圖3 新選廠生產(chǎn)廢水回用流程

7 結 語

通過對某銅鉛鋅多金屬礦選廠廢水的回用設計，認為在進行此類項目給排水設計時，不僅要考慮設置廠前尾礦濃縮回水工段以提高水重復利用率，減少選廠新水用量；另外，還應針對各種精礦廢水水質(zhì)及其對工藝流程的影響采用分段回水甚至增加廢水處理工藝以提高選礦精礦產(chǎn)品產(chǎn)率和金屬回收率。同時，該設計可為類似項目提供參考借鑒。

2015-03-24)

李金鶴(1977—)，男，高級工程師，330031 江西省南昌市紅角洲前湖大道888號。