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                        某氧化銅鈷礦選礦廢水處理與回用試驗研究

                        發布日期:2019-06-25  來源:萬方  瀏覽次數:1258
                               某氧化選礦廢水處理與回用試驗研究胡 波1,陳代雄2,薛 偉2 (1.湖南農業大學,湖南長沙410128;2.湖南有色屬研究院,湖南長沙410015)

                        摘要:試驗研究了聚合、硫酸、硫酸啞鐵、聚丙烯酰胺(PAM)、PAM+硫酸鋁等五種絮凝劑對某氧化銅鈷礦選礦廢水的沉降效果以及處理后的廢水對選礦指標的影響。大量的試驗表明PAM +硫酸鋁組合絮凝效果最佳,特點是處理的廢水絮凝體大、沉降速度快、水質澄清、處理成本低、對選礦指標基本無影響,并能降低選礦藥劑用量等。關鍵詞:絮凝劑;氧化銅鈷礦;選礦廢水;回用中圖分類號:X701 文獻標識碼:A 文章編號:1003—5540(2010)03—0046—05 選礦廢水中含有多種重金屬離子和有機無機選礦藥劑,要達標排放處理難度大。選礦廢水的直接排放會造成嚴重的環境污染,破壞生態平衡。目前對選礦廢水的處理方法不一,實驗所用廢水污濁、濃度高、沉降速度慢、不易澄清;殘余藥劑濃度高;有銅、鈷等多種重金屬離子。將選礦廢水進行有效的絮凝沉淀處理,不但可部分代替生產用水,進行回用,而且為企業帶來顯著的社會和經濟效益。 1礦石性質以及選礦廢水特點 1.1礦石性質特點及選礦工藝試驗原礦來自國外某氧化銅鈷礦,原礦含銅為 3.10%左右,鈷為0.15%左右,礦石特點:(1)氧化率高。銅的氧化率在78%左右,鈷氧化率85%左右; (2)含泥量大,且礦泥中銅、鈷含量高,屬于典型的難選氧化銅鈷礦床。礦樣中硫化銅礦物主要為輝銅礦,其次為藍輝銅礦、銅藍、斑銅礦、黃銅礦;氧化礦物主要為孔雀石,其次為硅孔雀石、黑銅礦、赤銅礦以及銅礦;還有少量自然銅。礦樣中鉆礦物主要為硫銅鈷礦和水鈷礦,其次為水鈷銅礦、鈷白云石和銅鈷水合氧化物等。礦樣中其它金屬礦物主要為褐鐵礦、赤鐵礦,其次為黃鐵礦等。脈石礦物主要為石英、白云石.其次為云母、綠泥石及少量的方解石重晶石等礦物。氧化銅鈷礦采用浮選工藝回收,其原則工藝是先硫化礦,后氧化礦,氧化礦采用異步浮作者簡介:胡波(1986一),男,碩士研究生,主要從事環境工程技術研究工作。選工藝,先浮選可浮選性好的氧化銅礦,難浮選的氧化銅采用集中浮選、中礦再磨的創新工藝,最大限度地提高銅、鈷的回收率。

                        1.2選礦廢水的特點氧化銅鈷礦選礦廢水的來源主要是:硫化銅精礦廢水、氧化銅精礦廢水、尾礦廢水。選礦廢水主要特點:含有多種有機無機藥劑,濃度高;含銅、鈷等多種重金屬離子;沉降速度慢,不易澄清。直接回用嚴重影響選礦指標,降低精礦品位和回收率。 2選礦廢水沉降試驗研究選礦廢水處理和回用試驗依據礦石性質以及選礦廢水特性采用分段回用工藝,即硫化礦廢水沉淀后返回至硫化礦浮選系統進行回用,氧化銅礦和尾礦廢水經過絮凝沉降,返回至氧化礦浮選系統進行回用,成功地解決了選礦廢水沉淀困難,懸浮物高,對選礦指標影響大的技術難題。 2.1絮凝劑的選擇本實驗所用的廢水水樣,來自實驗室模擬生產產生的廢水。試驗所用主要儀器有:量筒(1L)、秒表、分析天平、電子稱。試驗方法:向已編號的五個l L量筒中分別加入1 L水樣,然后分別加入相同用量的不同絮凝劑后(依次為聚合鐵、硫酸鋁、硫酸亞鐵、聚丙烯酰胺 (PAM)、PAM+硫酸鋁),均勻攪拌(120 r/rain) 5 min(其中硫酸鋁+PAM的組合為先加硫酸鋁并攪拌2 min,然后加PAM攪拌3 rain)。靜置于桌面萬方數據第3期 胡波,等:某氧化銅鈷礦選礦廢水處理與回用試驗研究 47 上,觀察它的沉淀效果及澄清層高度變化。作出相同用量不同混凝劑作用下的沉降曲線如圖1所示。 l 通箍囂圖1相同用量不同混凝劑作用下的沉降曲線從圖1可知在添加相同用量不同絮凝劑的條件下,PAM以及PAM+硫酸鋁組合的沉降速度突出,且液體澄清。但是考慮到在僅僅使用PAM時,處理成本比較高。所以選擇PAM+硫酸鋁的組合。 2.2絮凝劑作用原理及用量條件試驗絮凝涉及很多因素,如水中雜質、水溫、pH等,但總結起來可以歸納為有以下四種機理在廢水處理中往往是同時或者交叉發揮作用的:壓縮雙電層原理、吸附表面中和機理、吸附架橋機理、沉淀物網捕機理。 PA M是一種線性的水溶性聚合物,由丙烯酰胺聚合而成,在其分子的主鏈上帶有大量的側基—— 酰胺基。酰胺基的化學活性很大,能通過靜電力、范德華力和氫鍵等作用力與分散于溶液中的懸浮粒子發生吸附和架橋,從而使PAM有著極強的絮凝作用。但如果使用PAM過量,膠粒表面一開始就被若干高分子鏈包圍,而沒有其他空白部位去吸附其他高分子鏈,就會造成膠粒表面飽和產生再穩現象。投加一定量的硫酸鋁一方面可以在廢水中形成氫氧化鋁沉淀,水中的膠粒和細微懸浮物可被這些沉淀物在形成時作為晶核或者吸附質所網捕,從而使水質澄清。另一方面可以中和膠粒表面所帶電荷,從而減少靜電斥力,使膠粒脫穩和絮凝易于完成,但使用硫酸鋁用量應適當,因為膠粒表面如果吸附了過多的反離子,會使原來電荷變號,排斥力增大,從而發生再穩現象。試驗所用選礦廢水膠粒表面帶負電荷,廢水濁度高,采取先加硫酸鋁中和膠粒電性,減少膠粒間靜電斥力,使膠粒和細微懸浮物絮凝脫穩,然后加 PAM,通過吸附、架橋、卷掃等作用將絮凝體迅速變大并加速沉降,增強絮凝效果,降低絮凝劑用量。 2.2.1硫酸鋁用量條件試驗編號6個1 L的量筒1。、2舞、3’、4#、5靜、64。分別在6個量筒中加入同一水樣1 L,然后分別往量筒中加入1 mL濃度為5%(質量百分含量)的PAM,再依次加入5%(質量百分含量)的硫酸鋁2 mL、 4 mL、6 mL、8 mL、10 mL、12 mL。作出不同量硫酸鋁作用下的沉降曲線如圖2所示。 E E 、倒俺嚙矮劃圖2不同量硫酸鋁作用下沉降曲線由圖2可知,在PAM添加量一定的條件下,隨著硫酸鋁用量的加大,沉降速度有一定的增加,但是硫酸鋁添加量超過10 mL時絮凝沉降速度下降。由圖2可知PAM用量為1 mL時硫酸鋁的最佳添加量為10 mL。 2.2.2 PAM用量條件試驗編號4個l L的量筒為l。、2。、3。、4。。分別在4個量筒中加入同一廢水l L,然后分別往4個量筒中加入10 mL濃度為5%(質量百分含量)硫酸鋁,再依次加入濃度為5%(質量百分含量)的PAM 0.1 mL、0.3 mL、0.5 mL、0.7 mL。作出不同量 PAM作用下沉降曲線如圖3所示。

                        l 遺攝騷圖3 不同量PAM作用下沉降曲線由圖3可知,隨著PAM用量的增加,沉降速度加快。當添加量超過0.3 mL時,沉降速度變化不大。 oⅧ∞∞∞∞∞陽∞∞∞傖∞∞ o伯∞∞舳∞∞加∞吣∞竹∞∞ o∞∞∞∞∞∞陽∞∞∞∞∞∞ 萬方數據 48 湖南有色金屬 第26卷為了進一步確定PAM的最佳用量,試驗采用選礦工藝流程如圖4所示,結果列于表l。原礦硫化銅粗選一氧化銅精礦 尾礦圖4 PAM用量浮選條件試驗流程圖表1 PAM用量條件實驗結果由表1數據可知:PAM添加15 g/t原礦時,氧化銅精礦的產率、品位以及銅鈷的回收率都達到很好的指標。隨著YAM添加量的加大,氧化銅精礦的產率、品位以及銅鈷的回收率會有一定的影響。綜合考慮硫酸鋁用量為500 g/t原礦時,PAM的最佳用量為15 g/t原礦。 3廢水處理流程及水質分析廢水處理流程如圖5所示,選礦廢水處理前后水質指標列于表2。『氧化銅精礦廢水f- PAM+硫酸鋁組合絮凝。攪拌(120 r/min)反應 5 rain.先加硫酸鋁攪拌 2 rain,然后加PAM攪拌 3 rain.靜置沉降30 rain。尾礦廢水 L 圖5廢水處理流程圖表2選礦廢水水質與處理水水質分析 mg/L 由表2數據可知,廢水經過絮凝沉淀處理后,其 COD從160 mg/L降至85 mg/L,Ca、Mg、Cu、Co等金屬離子濃度都大幅下降。 4新鮮水和處理水對比試驗廢水回用總方案如圖6所示,新鮮水和處理水對比閉路試驗流程如圖7所示,試驗結果列于表3。表3 自來水和處理水閉路實驗結果 %一… 一品位 回收率產品名稱 產率——』!些一——竺堅蘭二一對比 Cu Co Cu Co 硫化銅精礦1 1.55 51.67 0.0537 24.58 0.55 硫化銅精礦2 1.09 18.36 0.091 6.14 0.66 氧化銅精礦l 9.11 17.98 0.76 50.28 45.87 新鮮氧化銅精礦2 2.51 4.85 0.86 3.74 14.30 水尾礦 85.74 0.58 0.068 15.26 38.62 原礦 100.00 3.255 0.157 100.00 100.00 硫化銅精礦1 1.55 51.25 0.0538 24.14 0.56 硫化銅精礦2 1.09 18.05 0.089 5.第3期 胡 波,等:某氧化銅鈷礦選礦廢水處理與回用試驗研究 49 圖6選礦廢水分段回用原則流程圖原礦圖7新鮮水和處理水對比閉路試驗流程圖 2.回用試驗表明該處理工藝對選礦指標基本沒有影響,可以達到零排放。階段廢水回用工藝有效地解決了選礦廢水的環境污染問題,降低了選礦藥劑用量,節約新鮮水70%以上。參考文獻: [I]陳代雄,薛偉.剛果(金)SICOMINES銅鈷礦選礦小型試驗研究報告[R].長沙:湖南有色金屬研究院,2010. [2]張建偉,王中原.選擇性絮凝的方法及其機理[J].過濾與分萬方數據 50 湖南有色金屬 第26卷離,2005,15(1):1l—15. [3]張艷,戴晶平,張康生.凡口礦選礦廢水處理與利用試驗研究 [J].2008,28(3):2—3. [4]鄒龍生,王國慶.有機絮凝劑的現狀和未來[J].化工技術與開發,2002,31(4):22—24. [5]郝文奇,周美華.絮凝劑的研究現狀及發展前景[J].內蒙古環境保護,2004,16(1):12—15.

                         
                         
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