新疆某銅鋅多金屬礦尾礦干排與廢水直接回用方案

唐志新　王　兢　鄧俊峰

(1.中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司；2.哈密紅石礦業(yè)有限公司)

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新疆某銅鋅多金屬礦尾礦干排與廢水直接回用方案

唐志新1,2王兢1,2鄧俊峰1,2

(1.中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司；2.哈密紅石礦業(yè)有限公司)

現(xiàn)有的選礦廢水處理方式多為集中處理，效率和經(jīng)濟性難以達到要求。為此，以新疆某銅鋅多金屬礦選廠為例，提出了廢水分別回用方案，實踐表明：該方案能夠降低廢水處理費用，減少清水用量，經(jīng)濟效益明顯，可為類似礦山尾礦干排提供參考。

選礦廢水尾礦干排直接回用

傳統(tǒng)的尾礦排放方式為濕式排放，近年來，尾礦干排技術(shù)在我國部分礦山得到應(yīng)用，隨著安全、環(huán)保等要求的日漸提高，尾礦干排的優(yōu)勢得以顯現(xiàn)。但尾礦干排也會引發(fā)新的問題，未經(jīng)尾礦庫自然降解的廢水、懸浮物、選礦藥劑等污染物含量非常高，尤其對于多金屬礦的浮選流程，選礦廢水的直接回用對選礦指標的影響較明顯。本研究以新疆某銅鋅多金屬礦選礦廠為例，對該礦尾礦干排與廢水直接回用方案進行分析。

1　尾礦干排與濕排方案比較

尾礦干排與濕排方案對比分析結(jié)果見表1。

表1　干排與濕排比較

尾礦干排與濕排方式的建設(shè)和運營費用差異較大，一般來說，兩種方式的建設(shè)費用基本相當，但干排的運營費用高于濕排。尾礦干排的優(yōu)點在于安全、環(huán)保效益，經(jīng)濟效益主要來源于廢水的處理和使用。對尾礦庫的安全、環(huán)保要求較高的地區(qū)，以及水資源匱乏、回水處理費用低的地區(qū)，經(jīng)核算后可采用干排方式。

2　廢水對選礦指標的影響

選礦廢水中的污染物主要有固體懸浮物、酸堿、重金屬離子和選礦藥劑、化學(xué)耗氧物以及其他一些污染物(如油類、酚、銨、磷等)。選礦廢水的直接回用會給浮選工作帶來很多問題，選礦指標的影響因素主要有固體懸浮物、金屬離子和選礦藥劑殘留等3類[1-2]。固體懸浮物主要來自選礦過程殘留的不溶顆粒和選礦藥劑的沉淀，懸浮物包裹于礦物表面，使得礦物對藥劑的吸附量發(fā)生變化，提高或降低精礦的品位和回收率，同時，大量的固體懸浮物會對磨礦細度產(chǎn)生不利影響。金屬離子吸附于礦物表面，使得礦物表面親、疏水性發(fā)生變化，阻礙或加強藥物的吸附，產(chǎn)生抑制或活化作用；形成膠體包裹于礦物表面，減少對礦物的抑制；與藥劑產(chǎn)生反應(yīng)，使其失效。選礦藥劑主要對多金屬的回收產(chǎn)生影響，使抑制和捕收效果發(fā)生變化。廢水回用至選礦流程，清除上述污染物負面影響的方法見表2[3]。廢水處理主要考慮效率和經(jīng)濟的平衡，尾礦濕排的自然降解法為最經(jīng)濟的方法，但效率低，極大的廢水量的沖擊對庫容的可持續(xù)性和運行費用影響較大。

表2　選礦廢水處理方法

3　廢水回用方案

單金屬礦浮選由于藥劑簡單，廢水回用時對選礦指標的影響較小。對于多金屬礦來講，由于添加的藥劑種類多，同時藥劑的添加順序?qū)x礦指標的影響較大，導(dǎo)致回水直接利用困難。多金屬選礦廢水來源廣，既有各種精礦的濃縮溢流水，又有尾礦回水，多股廢水混合后，增加了處理費用和回用難度。選礦廢水對選礦指標的影響主要為：①固體懸浮物的影響較大[4]，但處理較簡單；②金屬離子與殘余藥劑在某些流程中有害，但在適合的流程中可有效消除或降低金屬離子、藥劑對選礦流程的影響。因此，廢水通過適度處理去除固體懸浮物，再分別回用，是較經(jīng)濟的方案。鋅陽礦業(yè)將尾礦廢水用于選硫作業(yè)，鋅尾礦廢水回用于選鋅作業(yè)和精礦沖洗水，除塵廢水回用至選鉛作業(yè)，鉛尾溢流水和鉛精溢流水用于磨礦和選鉛作業(yè)補加水，減少了藥劑用量，節(jié)約了選鋅藥劑成本38萬元，選鉛藥劑成本180萬元，節(jié)約水處理費用300萬元，經(jīng)濟效益顯著[5]。云南某鉛鋅礦通過廢水分段回用，將不同作業(yè)點產(chǎn)生的廢水直接回用至生產(chǎn)流程，用水單耗下降了2.29m3/t，每月減少廢水13萬m3，節(jié)省處理費用27萬元[6]。

4　應(yīng)用實例

新疆某銅鋅多金屬礦選廠采用先抑鋅浮銅再選鋅工藝，日處理原礦1 500t，由于距水源地較遠，清水成本較高。該礦前期采用尾礦庫回水進行生產(chǎn)，由于處于調(diào)試階段，且本地蒸發(fā)量非常大，回水量僅能達到約50%，回水質(zhì)量難以保證，選礦回收率未達到預(yù)期效果。后采取尾礦壓濾后干排工藝，濾液澄清后直接回用，但由于廢水未經(jīng)過處理，對選礦指標影響較大，特別是廢水的pH值達到12以上，嚴重影響了銅鋅的分離流程。經(jīng)理論論證和試驗室試驗，決定采用酸中和法，即用硫酸將尾礦回水中和至pH值7左右，1a后，生產(chǎn)指標基本正常，但又出現(xiàn)了嚴重問題：加酸后的回水產(chǎn)生了大量的沉淀，堵塞了回水管道，導(dǎo)致管道直接報廢，同時中和后的尾礦回水與精礦溢流水同時進入高位水池，導(dǎo)致對回水的總pH值難以控制，造成選礦指標不穩(wěn)。雖然回水能夠達到85%以上，但選礦僅能接受約60%的廢水，若再增加則對選礦指標影響較大，余下的廢水僅能排入庫中存儲，浪費嚴重。2015年，公司經(jīng)過調(diào)研和論證，決定取消加酸工藝，采用回水分別回用方案。

(1)除塵水用于磨礦。尾礦水添加于磨礦流程中，對選礦指標的影響非常大[6]，因此將磨礦作為唯一的清水補加點，同時將濾筒式除塵機反吹下的細塵用清水制成漿后進入磨礦流程，既減少了金屬流失，又使得除塵的清水得到有效利用。

(2)精礦溢流水作為各自精選作業(yè)流程的沖洗水。精礦溢流水含有選礦藥劑，由于選銅和選鋅的藥劑各不相同，因此將銅精礦和鋅精礦的濃縮溢流水分別收集后沉淀去除固體懸浮物，作為銅精選和鋅精選的泡沫沖洗水，不但減少了藥劑用量，而且確保選礦指標不受影響。

(3)尾礦回水作為各流程的補加水。尾礦回水經(jīng)過沉淀處理去除固體懸浮物，返回至磨機出口作為分級機的補加水，經(jīng)生產(chǎn)調(diào)試，節(jié)省了藥劑用量，同時選礦指標變化較小。

(4)提高浮選濃度，改變藥劑制度。通過技改，提高泡沫槽沖洗效率，結(jié)合嚴格的成本考核制度，控制清水和總水用量，提高浮選濃度，排尾濃度由18%提高至22%，從而節(jié)約了總用水量。同時在藥劑的添加上采用低鈣藥劑制度，使尾礦回水的pH值保持在9左右，并每班進行監(jiān)測，既保持了指標穩(wěn)定，又減少了藥劑用量。選礦水循環(huán)流程如圖1所示。經(jīng)過1a運行，公司選礦廠年節(jié)省清水約30萬m3，節(jié)省水費500萬元，同時實現(xiàn)了廢水的零排放，取得了良好的經(jīng)濟效益和安全、環(huán)保效益(表3)。

圖1　選礦水循環(huán)流程

5　結(jié)　語

尾礦干排與濕排方案各有優(yōu)劣，由于尾礦干排方案無自然降解的過程，尾礦脫水后廢水較低的處理費用和較好的使用效果導(dǎo)致該方案得以被廣泛應(yīng)用。以新疆某銅鋅多金屬礦選礦廠廢水為例，采用適度處理分別回用方案，同時適當改進選礦藥劑制度，有助于顯著降低廢水處理費用，最大化限度利用水資源，實現(xiàn)廢水零排放，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

表3　歷年回水利用情況及選礦指標

[1]康婷.尾礦庫采用不同排放方式的大氣環(huán)境影響分析[J].環(huán)境與發(fā)展，2015，27(6)：37-42．

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

[3]楊曉松，邵立南.選礦廢水處理的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].世界有色金屬，2013(10)：20-22．

[4]胡立嵩，羅廉明.選礦廢水中懸浮物對磨礦和浮選影響的研究[J].云南冶金，2005，34(3)：17-19．

[5]朱俊.選礦廢水分別回用工藝的研究和應(yīng)用[J].礦業(yè)快報，2006(6)：452-454．

[6]惠世和，張林友，高連啟，等.某鉛鋅混合礦選礦廢水分段回用研究與應(yīng)用[J].有色金屬：選礦部分，2011(5)：24-26．

2016-05-18)

唐志新(1981—)，男，高級工程師，博士，839011 新疆維吾爾自治區(qū)哈密市。