某鉛鋅礦選礦廢水回用于鉛鋅浮選的效果研究①

楊 瑋， 李文香， 王 倩， 蘭雪晨

（1.西安建筑科技大學(xué) 資源工程學(xué)院，陜西 西安710055； 2.陜西省黃金與資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710055）

有色金屬行業(yè)的快速發(fā)展致使選礦廠規(guī)模不斷擴(kuò)大，選礦廢水排放量也逐年增加。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年選礦廢水排放量約占全國(guó)工業(yè)廢水總量的1／10［1］。 按照選別方法不同可將選礦廢水分為重選廢水、浮選廢水和磁選廢水等［2］。 浮選廢水含有殘留浮選藥劑、固體懸浮物及部分重金屬離子，殘留浮選藥劑會(huì)直接或間接危害環(huán)境；固體懸浮物可承載細(xì)菌與病毒；部分重金屬離子具有毒性且不可降解，在廢水中通過(guò)絡(luò)合作用等會(huì)對(duì)人體健康構(gòu)成威脅［3］。 所以浮選廢水直接排放會(huì)加深環(huán)境污染［4-5］，需對(duì)其進(jìn)行處理。 目前選礦廢水常見(jiàn)的處置方式有兩種：一是經(jīng)處理達(dá)準(zhǔn)后進(jìn)行外排，二是處理后回用實(shí)現(xiàn)廢水資源化。 由于廢水回用比外排更節(jié)約水資源且符合國(guó)家環(huán)保政策，廢水回用已逐步成為研究熱點(diǎn)。 不同性質(zhì)的選礦廢水需采用適宜的處理方法才能使廢水進(jìn)行回用。 選礦廢水主要處理方法包括有機(jī)物去除法和重金屬離子去除法。其中有機(jī)物去除法分為電凝法、吸附法［6-7］、生物降解法［8］、化學(xué)氧化法［9］和混凝沉淀法［10-11］等；重金屬離子去除法分為沉淀法［12］、硫化法及絮凝沉降法等。 而對(duì)于重金屬離子含量較高的廢水，則通過(guò)沉淀法充分沉淀重金屬離子從而有效降低廢水中的金屬互含。

內(nèi)蒙古某鉛鋅礦選礦廠日處理礦石2 000 t，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采用尾礦干排工藝，其鉛、鋅精礦溢流水及尾礦廢水混合后不經(jīng)處理直接回用，導(dǎo)致鉛品位下降5.24%、鉛鋅互含高達(dá)8.12%等一系列問(wèn)題。 針對(duì)上述問(wèn)題，本文以現(xiàn)場(chǎng)鉛鋅礦選礦廢水為原料，通過(guò)控制廢水返回比例試驗(yàn)及硫化鈉沉淀法試驗(yàn)后，改善廢水水質(zhì)并在其回用后提高浮選指標(biāo)，可為同類型選礦廠處理回用的廢水提供一定的依據(jù)和指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)原料

1.1 選礦廢水水質(zhì)分析

選礦廢水來(lái)自內(nèi)蒙古某鉛鋅礦選礦廠混合廢水。選礦廢水和當(dāng)?shù)厍逅|(zhì)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 水樣分析結(jié)果

參照GB 8978—1996［13］，該 選 礦 廢 水pH 值、CODCr及BOD5含量均高于廢水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)；廢水若直接回用，其中Pb、Zn、Cu 等重金屬離子長(zhǎng)期累積會(huì)改變鉛鋅礦表面性質(zhì)，對(duì)浮選指標(biāo)產(chǎn)生影響；而廢水中固體懸浮物含量雖少，但直接回用時(shí)極易覆蓋于精礦表面，阻止有用礦物對(duì)浮選藥劑的吸附，從而惡化浮選效果。

1.2 原礦多元素分析

試驗(yàn)所用鉛鋅礦礦樣均來(lái)自內(nèi)蒙古某鉛鋅礦選礦廠，經(jīng)充分混勻后作為試驗(yàn)原料，其化學(xué)多元素分析結(jié)果如表2 所示。

表2 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

由表2 可知，試驗(yàn)所用鉛鋅礦礦樣中主要有價(jià)組分為Pb 和Zn，S 含量較高，Cu 和Ag 在礦石中主要以硫化物形式存在。

2 結(jié)果與討論

2.1 廢水對(duì)浮選指標(biāo)的影響研究

2.1.1 廢水返回比例對(duì)浮選指標(biāo)的影響

為找出廢水中主要影響因素的回用臨界值，在不改變現(xiàn)場(chǎng)藥劑用量條件下，取現(xiàn)場(chǎng)廢水樣，分別按0、30%、60%、90%、100%的比例與實(shí)驗(yàn)室清水進(jìn)行配比，考察廢水返回比例對(duì)鉛鋅礦品位及回收率的影響，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，結(jié)果如圖2～3 所示。 由圖2 可知，隨著廢水返回比例增加，鉛品位不斷降低、鉛回收率逐漸增加，鋅品位呈先增加后降低的趨勢(shì)。 當(dāng)廢水返回比例為30%時(shí)，鉛品位和鋅品位分別達(dá)到最大值62.69%和55.10%。 廢水返回比例增加會(huì)導(dǎo)致其中殘留藥劑含量及廢水pH 值持續(xù)升高，對(duì)浮選指標(biāo)產(chǎn)生不利影響。由圖3 可知，當(dāng)廢水返回比例達(dá)30%時(shí)，鉛鋅互含最低且鉛品位較高，為62.69%。 綜合考慮，廢水返回比例30%為宜，此時(shí)廢水返回比例中的各項(xiàng)指標(biāo)值可作為后續(xù)廢水回用的標(biāo)準(zhǔn)。 廢水返回比例30%時(shí)水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果如表3 所示。

圖1 廢水返回比例條件試驗(yàn)流程

圖2 廢水返回比例對(duì)浮選指標(biāo)的影響

圖3 廢水返回比例對(duì)鉛鋅互含的影響

表3 廢水返回比例30%時(shí)水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果／（mg·L-1）

廢水返回比例30%時(shí)，廢水回用對(duì)浮選有利。 回用時(shí)廢水中含有部分殘留藥劑，可減少浮選作業(yè)時(shí)藥劑的添加量，從而減少生產(chǎn)成本。 綜合考慮，當(dāng)廢水中CODCr和BOD5含量不超過(guò)92.10 mg／L 和18.54 mg／L時(shí)，廢水無(wú)需處理可直接回用。

2.1.2 硫化鈉用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

部分被氧化的硫化礦在磨礦過(guò)程中可析出一定Pb2+來(lái)活化閃鋅礦，導(dǎo)致鉛鋅礦在選鉛作業(yè)時(shí)鉛精礦品位降低，但可通過(guò)降低Pb2+濃度來(lái)防止閃鋅礦活化。 硫化鈉在水溶液中電離出S2-可與重金屬離子結(jié)合生成難溶硫化礦物，且硫化鈉能有效抑制閃鋅礦的上浮，故采用硫化鈉沉淀法來(lái)處理選礦廢水。 為確定硫化鈉適宜用量，在試驗(yàn)時(shí)磨礦細(xì)度、浮選濃度以及藥劑用量均保持不變，硫化鈉添加方式為磨機(jī)添加一半、鉛粗選前加剩余一半。 試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，結(jié)果見(jiàn)圖5 ～6。由圖5 可知，當(dāng)硫化鈉用量為1.5 kg／t 時(shí)，鉛精礦中鉛品位及回收率可達(dá)11.74%和89.62%，鋅精礦中鋅品位及回收率均達(dá)到最大值，為41.39%及67.87%。 加入硫化鈉后可明顯降低鉛鋅互含，但其也有抑制鉛的作用，故硫化鈉用量不宜過(guò)大。 由圖6 可知，當(dāng)硫化鈉用量為1.5 kg／t 時(shí)，鉛鋅互含達(dá)到最低值，此時(shí)鉛品位為11.74%，且明顯看出隨著硫化鈉用量增加，其對(duì)鋅的抑制效果也越來(lái)越明顯。 綜合考慮，硫化鈉用量1.5 kg／t 為宜。

圖4 硫化鈉條件試驗(yàn)流程

圖5 硫化鈉用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

圖6 硫化鈉用量對(duì)鉛鋅互含的影響

2.1.3 硫化鈉添加位置對(duì)浮選指標(biāo)的影響

在不同的位置添加硫化鈉有不同的效果。 將硫化鈉分別加入現(xiàn)場(chǎng)混合廢水中、球磨機(jī)中、浮選機(jī)中、球磨機(jī)和浮選機(jī)各一半，按圖4 所示流程，對(duì)比4 種加藥位置對(duì)浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果如圖7 ～8 所示。 由圖7可知，硫化鈉添加至浮選機(jī)中時(shí)對(duì)鋅精礦品位影響較大，而當(dāng)硫化鈉添加至現(xiàn)場(chǎng)混合廢水中時(shí)鉛精礦品位達(dá)到最大。 由圖8 可知，當(dāng)硫化鈉添加至混合廢水中時(shí)鉛鋅互含最低，此時(shí)鉛精礦鉛品位為22.00%、鋅品位為5.37%。 綜合考慮，將硫化鈉添加至現(xiàn)場(chǎng)混合廢水中為宜。

圖7 硫化鈉添加位置對(duì)浮選指標(biāo)的影響

圖8 硫化鈉添加位置對(duì)鉛鋅互含的影響

2.2 閉路試驗(yàn)

為比較廢水直接回用和添加硫化鈉處理后回用對(duì)浮選指標(biāo)的影響，使用現(xiàn)場(chǎng)藥劑制度，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 粒級(jí)占65%條件下進(jìn)行了選礦廢水浮選閉路流程對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖9，結(jié)果見(jiàn)表4。 由表4 可知，盡管試驗(yàn)樣品鉛鋅入選品位低于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，但現(xiàn)場(chǎng)藥劑制度下，用新鮮水模擬現(xiàn)場(chǎng)浮選流程得到的浮選指標(biāo)與現(xiàn)場(chǎng)接近；使用新鮮水在鉛鋅回收率及鉛精礦品位方面都不如使用硫化鈉處理后的選礦廢水，說(shuō)明添加硫化鈉后廢水回用確實(shí)能改善浮選指標(biāo)。 選礦廢水經(jīng)硫化鈉處理后回用的浮選指標(biāo)優(yōu)于使用新鮮水和現(xiàn)場(chǎng)廢水直接回用的生產(chǎn)指標(biāo)，可有效解決鉛鋅互含問(wèn)題，且可提高鉛精礦品位和回收率，并改善浮選指標(biāo)。

圖9 閉路試驗(yàn)流程

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

3 結(jié) 論

1） 內(nèi)蒙古某鉛鋅礦選礦廢水返回比例為30%時(shí)，達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，可不經(jīng)處理直接回用。

2） 用硫化鈉處理內(nèi)蒙古某鉛鋅礦選礦廢水可有效降低鉛鋅互含，但用量過(guò)大會(huì)抑制鉛而降低鉛精礦中鉛品位及回收率。 將硫化鈉添加至選礦廢水中且用量為1.5 kg／t 時(shí)效果適宜，最終可得到鉛品位57.52%、鋅含量3.67%、鉛回收率84.72%的鉛精礦。