沙特某選廠回水處理研究及對(duì)浮選的影響

閆繼武　羅會(huì)良　蔡建新　彭湘林　魏克帥

(中國(guó)地質(zhì)礦業(yè)總公司)

?

沙特某選廠回水處理研究及對(duì)浮選的影響

閆繼武羅會(huì)良蔡建新彭湘林魏克帥

(中國(guó)地質(zhì)礦業(yè)總公司)

摘要針對(duì)沙特某銅鋅礦選廠使用回水生產(chǎn)會(huì)惡化產(chǎn)品指標(biāo)的情況，采用在回水中添加硫化鈉、聚合氯化鋁、活性炭的措施，可以明顯降低回水中Cu2+、Zn2+的含量。經(jīng)過(guò)處理的回水用于浮選試驗(yàn)，獲得的銅精礦品位為22.46%、回收率為84.22%，鋅精礦品位為50.65%、回收率為79.32%，浮選指標(biāo)得到了顯著改善。

關(guān)鍵詞銅鋅礦浮選回水銅離子鋅離子

沙特某銅鋅礦由于所處地區(qū)嚴(yán)重缺水，且政府對(duì)環(huán)保要求嚴(yán)格，選礦廢水的循環(huán)使用具有重要意義。選廠生產(chǎn)主要藥劑用石灰作為調(diào)整劑、丁基黃藥作為捕收劑、硫酸鋅作為銅浮選抑制劑、硫酸銅作為鋅浮選活化劑，回水中殘存的Cu2+、Zn2+含量很高，若直接使用，會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。目前，國(guó)內(nèi)外處理含重金屬?gòu)U水的方法主要有沉淀法、氣浮法、離子交換法、吸附法、混凝法、生物法[1]等，其中沉淀法、混凝法和吸附法具有流程簡(jiǎn)單、操作方便、反應(yīng)快、費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。本文針對(duì)該礦回水，進(jìn)行了沉淀、混凝和吸附試驗(yàn)，以降低回水中有害金屬離子含量，減少回水對(duì)浮選工藝的影響，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1試驗(yàn)及試驗(yàn)方法

1.1試驗(yàn)材料與儀器

試驗(yàn)用硫化鈉、聚合氯化鋁、明礬為分析純，活性炭為粉末狀、工業(yè)用，硫酸為化學(xué)純。試驗(yàn)儀器主要有pHS-25型pH計(jì)，歐洲之星強(qiáng)力攪拌器，XFD型單槽浮選機(jī)(3.0，1.5，1.0 L)。

試驗(yàn)研究用水取自生產(chǎn)回水，采用原子吸收光譜儀對(duì)水質(zhì)進(jìn)行分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　回水水質(zhì)分析結(jié)果

由表1可知，回水中Cu2+和Zn2+的含量很高，Cu2+和Zn2+對(duì)浮選工藝的危害主要體現(xiàn)在[2]Cu2+會(huì)活化鋅，造成鋅在滑石和銅浮選環(huán)節(jié)中流失；Cu2+和Zn2+會(huì)和黃藥發(fā)生沉降，使系統(tǒng)中藥劑用量增大；因此，消除或減少回水中的Cu2+、Zn2+是優(yōu)化浮選指標(biāo)的主要途徑。

1.2試驗(yàn)方法

取500 mL回水，加10%稀硫酸調(diào)節(jié)回水pH值至9(浮選用水pH值要求)，然后根據(jù)所確定的藥劑用量加入藥劑，先以300 r/min的速度快速攪拌10 min，再以100 r/min的速度慢速攪拌20 min，隨后靜置20 min。取上清液用原子吸收光譜法檢測(cè)Cu2+、Zn2+含量。

2試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1硫化物沉淀試驗(yàn)

硫化物大量用于工業(yè)污水去除重金屬離子，因?yàn)橹亟饘倭蚧锏娜芏确e都很小，極易與重金屬離子形成沉淀[3]。試驗(yàn)采用硫化鈉沉降Cu2+、Zn2+，依次用燒杯量取500 mL回水，加稀硫酸調(diào)節(jié)pH=9后，分別按照15、30、45、60 mg/L的用量加入硫化鈉進(jìn)行攪拌、靜置，取上清液化驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1　硫化鈉用量對(duì)回水中金屬離子含量的影響

由圖1可見(jiàn)，隨著硫化鈉用量的增大，回水中Cu2+和Zn2+的含量均減少；當(dāng)硫化鈉用量超過(guò)30 mg/L時(shí)，溶液中Cu2+含量已經(jīng)較低，Cu2+的減少趨勢(shì)變?nèi)?；由于Zn2+的含量較高，Zn2+依然有明顯減少；所以確定硫化鈉的最佳用量為60 mg/L，此時(shí)Cu2+去除率為90.53%，Zn2+去除率為95.44%。

2.2混凝劑混凝試驗(yàn)

使用無(wú)機(jī)電解質(zhì)等混凝劑可以沉降重金屬離子，試驗(yàn)選用明礬、聚合氯化鋁作為混凝劑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。依次用燒杯量取500 mL回水，加稀硫酸調(diào)節(jié)pH=9后，按照25、50、75、100 mg/L用量分別加入混凝劑進(jìn)行攪拌、靜置，取上清液化驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2　混凝劑用量對(duì)回水中金屬離子含量的影響

由圖2可見(jiàn)，隨混凝劑用量的增大，水中Cu2+和Zn2+含量均減少，原因是通過(guò)添加無(wú)機(jī)電解質(zhì)類凝聚劑可以改變顆粒之間的電性及相互作用力，減小或消除了同電荷離子間的排斥力，使懸浮顆粒間由相互排斥變?yōu)橄嗷ノM(jìn)而凝聚沉降[4]；明礬沉淀Cu2+的效果要好于聚合氯化鋁，但聚合氯化鋁沉淀Zn2+的效果要稍優(yōu)，當(dāng)用量超過(guò)50 mL時(shí)，明礬和聚合氯化鋁對(duì)Cu2+和Zn2+的去除趨勢(shì)開(kāi)始減緩；綜合考慮，確定采用聚合氯化鋁作為凝聚劑，用量為100 mg/L，此時(shí)Cu2+的去除率為76%，Zn2+的去除率為75.67%。

2.3活性炭吸附試驗(yàn)

活性炭多孔、比表面積大，具有很強(qiáng)的物理吸附和化學(xué)吸附性能，可以去除水中的重金屬離子，同時(shí)對(duì)懸浮物和有機(jī)物也有很好的去除效果，在廢水處理中應(yīng)用非常廣泛[5]。試驗(yàn)采用活性炭吸附回水中的Cu2+、Zn2+，依次用燒杯量取500 mL回水，加稀硫酸調(diào)節(jié)pH=9后，分別加入0.05,0.10,0.15,0.20,0.25 g活性炭，進(jìn)行攪拌、靜置，取上清液化驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可見(jiàn)，回水中Cu2+、Zn2+濃度均隨活性炭用量的增加而減少，說(shuō)明活性炭對(duì)這些金屬離子有較好的吸附效果；當(dāng)活性炭用量大于0.15 g時(shí)，Cu2+、Zn2+濃度降低速率變小，確定適宜的活性炭的用量為0.15 g (即0.3 g/L )，此時(shí)Cu2+的去除率為59.3%，Zn2+的去除率為61.1%。

2.4處理后回水浮選效果

由以上試驗(yàn)可知，硫化鈉、聚合氯化鋁和活性炭均可以明顯去除回水中的Cu2+、Zn2+。為強(qiáng)化除雜效果，按照以上確定的最佳條件，取50 L回水，將硫化鈉、聚合氯化鋁、活性碳共同加入回水中攪拌、靜置，取上清液用于浮選試驗(yàn)，上清液水質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表2。

圖3　活性炭用量對(duì)回水中金屬離子含量的影響

表2處理后回水水質(zhì)分析

mg/L

將處理后回水和未處理回水分別進(jìn)行閉路浮選試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，產(chǎn)品指標(biāo)見(jiàn)表3。

圖4　閉路浮選試驗(yàn)流程

由表3可知，通過(guò)對(duì)回水的處理，浮選指標(biāo)得到了很大的改善，銅精礦品位達(dá)到了22.46%，回收率為84.22%，鋅精礦品位為50.65%，回收率為79.32%。

3結(jié)語(yǔ)

(1)硫化鈉的沉淀作用、聚合氯化鋁的混凝作用、活性炭的吸附作用都可以有效的降低沙特某選廠回水中Cu2+、Zn2+的含量。

表3不同回水閉路浮選結(jié)果

%

(2)將用硫化鈉、聚合氯化鋁和活性炭處理后的回水用于浮選試驗(yàn)，浮選結(jié)果得到了很大的改善，獲得了銅精礦品位為22.46%、回收率為84.22%，鋅精礦品位為50.65%、回收率為79.32%的選別指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭雅杰，彭振華.鉛鋅礦選礦廢水的處理及循環(huán)利用[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，38(3)：468-473.

[2]李洪帥，劉殿文，宋凱偉，等.選礦廢水對(duì)浮選的影響[J].礦冶，2012，21(2)：94-96.

[3]邱廷省，丁聲強(qiáng)，張寶紅，等.硫化鈉在浮選中的應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀[J].有色金屬科學(xué)與工程，2012(6)：39-43.

[4]馮秀娟，劉祖文，朱易春.混凝劑處理選礦廢水的研究[J].礦業(yè)工程，2005，25(4)：27-29.

[5]沈淵瑋，陸善忠.活性炭在水處理中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2007(4)：13-15.

(收稿日期2015-11-05)

閆繼武(1987—)，男，助理工程師，100029 北京市朝陽(yáng)區(qū)北三環(huán)中路浙江大廈7層。