磷礦浮選尾礦水污染物釋放的實(shí)驗(yàn)

周娜娜,湯亞飛,梁 震

(武漢工程大學(xué)環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院,湖北 武漢 430074)

0 引 言

磷礦浮選產(chǎn)生的尾礦存放于尾礦庫(kù)中,受降雨淋濾的作用,尾礦中的磷及捕收劑會(huì)釋放進(jìn)入水環(huán)境中,是水體產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化的因素之一.磷礦開采開發(fā)所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題已引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[1-2],但大多研究主要針對(duì)磷在環(huán)境中的吸附性能[3]或模擬磷礦區(qū)磷的動(dòng)態(tài)流失過(guò)程[4],對(duì)不同磷浮選工藝尾礦水污染物釋放的研究鮮有文獻(xiàn)報(bào)道.

本文利用兩種典型的磷礦浮選工藝產(chǎn)生的尾礦,采用靜態(tài)的批平衡實(shí)驗(yàn),研究磷、有機(jī)物(以TOC表示)的釋放特性和浸出液pH值的變化趨勢(shì),分析幾種水污染物對(duì)環(huán)境造成的潛在影響.

1 樣品與實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

磷礦石采自宜昌某磷礦,其化學(xué)組成分析結(jié)果見表1.礦石破碎至1 mm,分樣、裝袋備用,每袋1 kg.

表1 磷礦樣品的化學(xué)組成(%)

礦樣在棒磨機(jī)中磨至-0.074 mm(85%),采用單一反浮選或正反浮選開路實(shí)驗(yàn)獲得浮選尾礦,工藝條件分別為:

單一反浮選:H2SO415 kg/t+TMG捕收劑1.2 kg/t,尾礦產(chǎn)率20.97%、含P2O59.99%.

正-反浮選:Na2CO36 kg/t+水玻璃2 kg/t+TMG1.2 kg/t、H2SO412 kg/t+TMG捕收劑0.6 kg/t,尾礦產(chǎn)率27.95%、含P2O511.25%.

1.2 釋放實(shí)驗(yàn)

采用翻轉(zhuǎn)振蕩器進(jìn)行分批浸出實(shí)驗(yàn).取1 L去離子水預(yù)先調(diào)好初始pH,分別加入100 g礦樣,振蕩頻率為(110±10)次/min.到達(dá)預(yù)定的浸出時(shí)間時(shí),取樣用0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾,收集濾液后立即進(jìn)行各種分析.

1.3 測(cè)試方法

溶液中磷含量的測(cè)定采用鉬銻抗分光光度法.TOC的測(cè)定采用NPOC法,儀器為multiN/C2100/2100s型TOC分析儀.pH值用pH計(jì)(pHS-3C型)直接讀數(shù).

2 結(jié)果與討論

2.1 磷的釋放特征

對(duì)比兩種工藝尾礦和原礦在不同的初始pH下磷的釋放,結(jié)果如表2.

液相中磷濃度隨時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢增長(zhǎng),當(dāng)達(dá)到一定時(shí)間后,磷的溶出濃度趨于穩(wěn)定,介于0.6～0.65 mg/L,表明磷的釋放和吸附已達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡.根據(jù)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996),磷的平衡釋放溶度已對(duì)水環(huán)境造成潛在污染.而且磷的平衡濃度受初始pH、樣品中磷含量和浸出次數(shù)的影響較小,說(shuō)明含磷物料對(duì)水環(huán)境影響是持久的.

表2 不同條件下磷礦原礦和尾礦中磷的平衡釋放濃度

2.2 有機(jī)物的釋放特征

磷礦的基本組成為無(wú)機(jī)礦物,尾礦中的有機(jī)物來(lái)自浮選過(guò)程中所加入的捕收劑,尾礦在浸出過(guò)程中有機(jī)物會(huì)發(fā)生解吸,不同條件下浸出液中的TOC濃度見圖1.

圖1 不同pH值條件下尾礦中的TOC釋放濃度

對(duì)于兩種浮選工藝尾礦,初始pH值越低,初次浸出液中TOC濃度越高.這是由于吸附于尾礦上的捕收劑在酸性條件下溶解度較大,溶液酸性增強(qiáng)有利于尾礦中捕收劑的解吸釋放,導(dǎo)致有機(jī)物溶出濃度增高.單一反浮選尾礦經(jīng)過(guò)三次浸出后,液相中的TOC濃度已與溶液的背景濃度(6.61 mg/L)大體一致,這表明,磷礦單一反浮選工藝產(chǎn)生的尾礦經(jīng)三次淋濾后,吸附的有機(jī)物可以完全釋放.正-反浮選工藝尾礦中TOC的初次浸出濃度與單一反浮選相似,只是須經(jīng)過(guò)四次浸出后,液相中的TOC才達(dá)到背景值.由于正-反浮選工藝中捕收劑的加入量大于單一反浮選工藝,尾礦中的殘余量也較多,因此需要更多的淋濾次數(shù)才能將其中的有機(jī)物全部溶出.

2.3 淋濾液pH值的變化特征

圖2 磷礦浮選尾礦淋濾液pH值隨時(shí)間的變化

3 結(jié) 語(yǔ)

a. 由于尾礦中所含的磷酸鹽、碳酸鹽對(duì)pH具有緩沖作用,淋濾液的pH值能夠穩(wěn)定在中性至弱堿性水平,不會(huì)對(duì)水環(huán)境造成影響.

b. 尾礦中的磷釋放后會(huì)對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生影響,且這種影響是持久的.

c. 尾礦吸附的捕收劑在浸出過(guò)程中會(huì)釋放,且溶液酸性越強(qiáng),釋放濃度越高;與單一反浮選工藝相比,正-反浮選工藝尾礦需要更多的淋濾次數(shù)才能將其中的有機(jī)物全部溶出.兩種浮選工藝尾礦中的有機(jī)物對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境產(chǎn)生短期的影響.

參考文獻(xiàn):

[1]施為光,楊菊仙.四川省清平地區(qū)磷礦廢渣對(duì)水體的影響研究農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,1997,13(2):21-24.

[2]呂黠鋒,曹金緒,王占岐.磷礦山環(huán)境污染的形成與防治礦產(chǎn)保護(hù)與利用,2002,10(60):10-15.

[3]Dimirkou A, Ioannou A, Doula M, Preparation.Characterization and sorption properties for phosphates of hematite, bentonite and bentonite-hematite systems[J].Advances in Colloid and Interface Science,2002,97:37-60.

[4]馮慕華,鄭錦,李文朝,等.云南省撫仙湖流域帽天山磷礦區(qū)磷流失過(guò)程模擬研究[J].環(huán)境化學(xué),2007,26(6):801-804.

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