某長石非金屬礦選礦廢水處理及回用試驗研究

歐陽坤（湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100）

某長石非金屬礦選礦廢水處理及回用試驗研究

歐陽坤
（湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100）

某鈉長石非金屬礦選礦廢水成分復(fù)雜，含有多種殘余浮選藥劑和重金屬離子，其中pH、CODcr、F－等指標(biāo)超標(biāo)，無法滿足直接回用和排放。試驗研究提出了“除F—混凝—氧化—沉降—回用”的處理與回用工藝。結(jié)果表明：經(jīng)過連續(xù)6次閉路循環(huán)回用試驗，水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定，浮選結(jié)果與清水相近，回用技術(shù)可行，實現(xiàn)了選礦廢水零排放。

長石礦；選礦廢水；處理；回用

目前，我國礦產(chǎn)資源的采選主要以浮選方式為主，過程需要消耗大量的水，一般情況下，每浮選1 t礦石將消耗3～6 m3的水量［1］，同時產(chǎn)生大量的選礦廢水；據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年產(chǎn)生的選礦廢水量約占全國工業(yè)廢水量的10%［2］。

大量的選礦廢水若直接排放，將會造成水資源浪費，加重缺水嚴(yán)重地區(qū)的生態(tài)負(fù)荷；選礦廢水污染成分復(fù)雜，含有大量的懸浮物質(zhì)和重金屬離子，有毒有害，若不經(jīng)過處理排放，將會引起嚴(yán)重的環(huán)境污染事故，其中的某些重金離子通過食物鏈最終進(jìn)入人體，會產(chǎn)生生物病變等。因此，節(jié)水減排、廢水回用成為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求，具有較大的經(jīng)濟(jì)意義和社會意義。

國內(nèi)外對于選礦廢水的處理方法種類較多，主要采用混凝沉淀法［3］、氧化劑法［4］、微生物法、電化學(xué)法、微電解法、吸附法等［5～7］。針對選礦廢水排水量為1 050.5 dm3／h的某長石礦，選礦廢水具有“高氟、高CODcr、強(qiáng)酸”等特點，污染指標(biāo)超高，試驗擬采用混凝沉淀協(xié)同氧化深層處理工藝，降低氟離子濃度，提升水質(zhì)狀況，使經(jīng)過處理的凈化水滿足選礦生產(chǎn)回用要求，不影響浮選指標(biāo)，實現(xiàn)廢水零排放，達(dá)到節(jié)能減排目的。

1 廢水來源及特點

某長石非金屬礦的選礦廢水主要來源于總尾礦庫廢水，包括各精礦過濾水和尾礦水。水質(zhì)成分復(fù)雜、污染嚴(yán)重。其中pH、COD、F－等為主要污染指標(biāo)。選礦工藝中投加大量的酸性浮選藥劑（鹽酸、氫氟酸），導(dǎo)致選礦總廢水pH值過低，酸性強(qiáng)；浮選過程中添加油酸等選礦藥劑導(dǎo)致廢水CODcr嚴(yán)重超標(biāo)；氟離子含量超標(biāo)是由于選礦工藝中添加的氫氟酸導(dǎo)致；其它含量的重金屬離子主要來源于長石礦。某長石礦簡化選礦工藝流程圖如圖1所示。

圖1 某長石礦簡化選礦工藝流程圖

2 試驗水樣與分析方法

2.1 試驗水樣

對某長石非金屬礦提供的總尾礦庫廢水水質(zhì)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測，分析項目有pH、CODcr、Pb、Cd、As、懸浮物（SS）、氟離子等。水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 水質(zhì)檢測結(jié)果及排放標(biāo)準(zhǔn)mg／L

2.2 分析方法

試驗過程中對廢水各項指標(biāo)進(jìn)行定量分析，均采用國內(nèi)通用的分析方法及儀器，見表2。

表2 分析項目和分析方法

3 試驗過程

3.1 廢水處理試驗

從水質(zhì)檢測分析結(jié)果來看，選礦廢水難以直接回用的主要原因是pH值較低，以及殘留的選礦藥劑造成CODcr和氟離子等偏高對選礦造成影響。因此，試驗擬采用“除氟—混凝—氧化—沉降”廢水處理工藝；混凝沉淀法去除鈉長石和石英選礦廢水中的氟離子，絮凝劑＋氧化劑法結(jié)合工藝降低廢水中水中CODcr。廢水處理過程中利用硫酸、石灰調(diào)節(jié)廢水酸堿度。

虹吸法取自然沉清24 h后的總尾礦水各1 000 mL，分別加入不同計量石灰，并在六聯(lián)攪拌試驗儀上進(jìn)行試驗，攪拌速度為300 r／min，攪拌時間為30 min，自然沉降60 min后取上清液測定水體的各項指標(biāo)，考察不同混凝劑（石灰）用量對水體氟離子影響；再向除氟后的凈化水中，加入一定量的絮凝劑和氧化劑，考察不同計量藥劑對CODcr和硫化物濃度的影響，并確定最佳投入量。

3.1.1 氟離子去除條件試驗

主要考察不同石灰用量對水體中氟離子去除影響，具體試驗結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，使用石灰對廢水中氟離子去除效果明顯，隨著石灰用量不斷增加，廢水中氟離子去除率呈上升趨勢，當(dāng)石灰用量達(dá)到1.4 g／L時，廢水中氟離子濃度為8.2 mg／L，去除率達(dá)75.9%，滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－1996）一級標(biāo)準(zhǔn)排放濃度限值；繼續(xù)增加石灰投入量，氟離子去除率變化趨于穩(wěn)定。綜合考慮，石灰最佳用量為1.4 g／L。

圖2 不同石灰用量對廢水中氟離子濃度影響

3.1.2 混凝條件試驗

向除氟后的凈化水加入一定量高效混凝劑PAFC，主要考察絮凝劑不同用量對廢水中有機(jī)物去除的影響，且進(jìn)一步去除廢水中氟離子濃度。結(jié)果如圖3所示。

圖3 混凝劑用量對COD和F－去除影響

由圖3可知：使用高效混凝劑PAFC對選礦廢水中氟離子和COD去除效果較好。當(dāng)PAFC用量為150 mg／L時，出水水質(zhì)中F－濃度達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)，此時COD濃度為85 mg／L。繼續(xù)投加PAFC，COD和氟離子去除率變化不大。確定PAFC用量為150 mg／L時，廢水中各項污染指標(biāo)的去除率均達(dá)到最大值，滿足進(jìn)一步去除氟離子濃度要求。

3.1.3 氧化條件試驗

向經(jīng)過除氟和混凝處理的凈化水中分別加入不同量的氧化劑二氧化氯（ClO2），在相同的攪拌條件下（300 r／min），反應(yīng)時間為30min，自然沉降后取上清液測定水體中CODcr濃度，考察氧化劑用量對廢水中CODcr去除效果影響，試驗結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同氧化劑用量對COD去除影響

由圖4可知：使用高效綠色氧化劑二氧化氯對去除COD效果較好。在二氧化氯用量達(dá)到15 mg／L時，出水水質(zhì)已達(dá)到國家相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)，廢水中COD濃度值57mg／L（排放標(biāo)準(zhǔn)60mg／L），繼續(xù)加入二氧化氯廢水中COD濃度進(jìn)一步降低，當(dāng)用量大于20 mg／L時，選礦廢水中COD濃度變化不大。最終確定二氧化氯用量為20 mg／L。

3.1.4 廢水處理工藝確定

根據(jù)上述條件試驗結(jié)果，確定長石非金屬礦選礦廢水“總尾礦水—除F—混凝—ClO2氧化—沉淀—回用”的處理工藝，具體工藝流程如圖5所示。

圖5 廢水處理試驗流程

3.2 處理水回用試驗

經(jīng)過“除F—混凝—氧化—沉降”工藝處理后總尾礦水，各項指標(biāo)均滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－1996）一級標(biāo)準(zhǔn)排值。水質(zhì)情況見表3。

表3 凈化水水質(zhì)情況mg／L

對處理后凈化水進(jìn)一步開展回用試驗，進(jìn)行連續(xù)6次選閉路循環(huán)，考察凈化水及循環(huán)次數(shù)對浮選指標(biāo)的影響。在連續(xù)6次選閉路循環(huán)程中浮選現(xiàn)象正常，泡沫相對清爽，易于控制，最終可獲得長石精礦Na2O品位為10.15%，回收率74.14%；石英精礦Na2O品位為0.22%，回收率0.43%，浮選指標(biāo)與清水試驗相近。

4 結(jié) 論

1.對選礦廢水采取總尾礦水“除F—混凝—氧化—沉降—回用”的處理與回用工藝，通過投加石灰去除廢水中氟離子，混凝氧化進(jìn)一步去處氟離子及選礦藥劑，廢水處理藥劑成本約為0.5～0.7元／m3廢水，處理成本低。

2.處理后的廢水回用于選礦生產(chǎn)的試驗結(jié)果表明，經(jīng)過連續(xù)六次循環(huán)浮選閉路試驗，其選礦指標(biāo)和自來水浮選閉路試驗選礦指標(biāo)接近，而且選礦指標(biāo)穩(wěn)定，回用技術(shù)可行。

3.選礦廢水經(jīng)過處理后全部用于選礦廠的生產(chǎn)，可以節(jié)約大量的新水，實現(xiàn)選礦廢水零排放，為企業(yè)節(jié)能降耗、實現(xiàn)清潔生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。

［1］ 陳明蓮.選礦廢水處理及回用技術(shù)研究［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2017，（1）：237－239.

［2］ 吳烈善，覃登攀，唐景靜，等.化學(xué)混凝法處理選礦廢水的實驗研究［J］.礦業(yè)安全與環(huán)保，2007，34（5）：15－17.

［3］ 嚴(yán)剛.石灰混凝法處理重金屬廢水的實驗研究［J］.青海大學(xué)學(xué)報，2006，24（2）：13－16.

［4］ 胡波，陳代雄，薛偉.某氧化銅鈷礦選礦廢水處理與回用試驗研究［J］.湖南有色金屬，2010，26（3）：46－50.

［5］ 劉馥雯，郭琳，劉晨，等.選礦廢水處理及回用技術(shù)進(jìn)展［J］.有色金屬科學(xué)與工程，2017，8（1）：134－137.

［6］ 陳后興，賴蘭萍.螢石選礦含氟廢水處理試驗研究［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2011，36（2）：68－70.

［7］ 羅立群，溫欣宇，孫偉，等.長石分選及其廢水處理現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.中國礦業(yè)，2016，25（4）：121－125.

Study on Treatment and Reuse of the Dressing W astewater from a Feldspar Nonmetallic Ore

OUYANG Kun
（Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China）

The wastewater quality components of a nonmetallic mineral are complex，containing a variety of residual flotation agents and heavy metal ions，pH，CODcr，F(xiàn)－.etc excessive，which can not be directly reused and discharged.The process of＂removing F－coagulationoxidationsedimentationreuse＂is proposed.The results showed that：The purified water qualitymeets the requirements of beneficiation and reuse；The purified waterwas subjected to 6 cycles of flotation，and the flotation resultswere stable，to achieve zero discharge of waste water.

feldspar nonmetallic ore；wastewater；treatment；reuse

X758

A

1003－5540（2017）03－0067－03

2017－04－20

歐陽坤（1983－）男，工程師，主要從事重金屬污染治理研發(fā)工作。