硫化鉛鋅礦選礦廢水處理試驗研究

彭新平

(湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015)

硫化鉛鋅礦選礦廢水處理試驗研究

彭新平

(湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015)

對某硫化鉛鋅礦選礦廢水處理進行了試驗研究,探討混凝劑、氧化劑、吸附劑對廢水處理工藝及處理效果的影響,為選礦廢水處理后回用提供技術保障。

硫化鉛鋅礦;選礦廢水;處理;回用

鉛鋅選礦廢水是有色金屬礦山水環境中重金屬污染的重要來源。我國鉛鋅礦山以硫化鉛鋅礦為主,加強硫化鉛鋅礦選礦廢水的利用(包括廠內循環水和尾礦庫回水),對從源頭減少重金屬排放,減輕選礦廢水對環境的污染,保護生態平衡具有重要作用,也是選礦廠節能降耗,節約水資源的根本措施。工業發達國家都很重視工業廢水的重復利用,不斷提高工業廢水的復用率。我國選礦廠廢水的復用率自20世紀80年代以來有了顯著的提高,但由于我國南方降雨量較大,水資源相對豐富,鉛鋅選礦廠的廢水復用率普遍較低,特別是中小型鉛鋅選礦廠,其選礦廢水甚至完全沒有重復利用,直接向環境排放,對周圍環境造成了嚴重的污染。

于2010年10月1日起實施的《鉛、鋅工業污染物排放標準》(GB 25466-2010),不僅對鉛鋅選礦企業的選礦廢水中重金屬污染物的濃度規定了排放限值,而且對單位產品排水量規定了排放基準值,廢水中污染物濃度和單位產品排水量同時考核。該標準的實施對中小型鉛鋅選礦企業水污染控制提出了較高的要求,因此,研究硫化鉛鋅礦選礦廢水處理及回用具有重要的現實意義。

1 概 況

某鉛鋅選礦企業生產規模為日處理硫化鉛鋅礦500 t。選礦回收的主要有價元素為鉛、鋅、銀、金、硫、鐵。浮選工藝為優先浮鉛-鋅硫混浮-鋅硫分離。采用一段磨礦,磨礦細度為0.074 mm占78%。選別工藝是硫酸鋅+氰化鈉作鋅礦物和黃鐵礦的抑制劑,MB黃藥+硫氮九號作鉛礦物的捕收劑,2#油作起泡劑優先浮鉛,一次粗選、三次精選、二次掃選,獲得鉛精礦;浮鉛尾礦加MB黃藥和2#油進行鋅硫混合浮選,一次粗選、二次掃選,尾礦為最終尾礦;鋅硫混合粗精礦加石灰抑制黃鐵礦,進行鋅硫分離,一次粗選、二次精選、二次掃選,得到鋅精礦和硫精礦。

鉛、鋅、硫精礦經各自濃密和脫水,選礦廢水匯入選礦廠地溝,與選礦廠衛生水(降雨時包括地表雨水)、尾礦匯合到一起,通過尾砂輸送管道進入尾砂庫,選礦廢水在尾礦庫內經過自凈處理后排放。

2 選礦廢水處理試驗

2.1 選礦廢水水質狀況

針對原礦進行選礦試驗,尾砂和廢水混合產生選礦廢水,選礦廢水進行24 h自然沉清,對沉清后選礦廢水進行水質分析,測試結果列于表1。

2.2 試驗設備和材料

2.2.1 試驗設備

DJ-1電動攪拌器,江蘇自動化儀器廠;HP-111L電磁振動式空氣泵,浙江森森實業有限公司; PHS-3C單極式pH計,上海康儀儀器有限公司; ZR4-6混凝試驗攪拌機,深圳中潤水工業技術發展有限公司;YP102N電子天平,上海精密科學儀器有限公司;5 L、10 L搪瓷桶,1 L、2 L玻璃燒杯,5 L、3 L沉降缸等。

表1 選礦廢水水質狀況

2.2.2 試驗藥劑

穩定化二氧化氯,濰坊華實藥業有限公司;3#聚丙烯酰胺,工業品;硫酸亞鐵,分析純,汕頭市西陵化工有限公司;硫酸,分析純;活性炭,化學純,長沙市湘科精細化工廠。

2.3 水質分析方法及評價標準

1.水質分析采用國內通用的分析方法及儀器。

2.水質評價采用《鉛、鋅工業污染物排放標準》(GB 25466-2010)規定的限值。

2.4 混凝處理試驗

2.4.1 硫酸亞鐵混凝試驗

取自然沉清的選礦廢水1 000 mL,分別加入一定濃度的硫酸亞鐵,在六聯攪拌試驗儀上進行試驗,攪拌速度為250 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pH、酚、COD、石油類等指標,測試結果如圖1和圖2所示。

2.4.2 硫酸亞鐵+3#絮凝劑混凝試驗

取自然沉清后的選礦廢水,用硫酸調廢水pH值至pH=10左右,投加硫酸亞鐵和3#絮凝劑,自然澄清取上清液測定COD、酚和石油類,結果列于表2。

圖1 硫酸亞鐵投加量與殘余COD的關系

圖2 硫酸亞鐵投加量與殘余酚的關系

表2 硫酸亞鐵混凝試驗結果表

2.4.3 混凝氧化時間條件試驗

取自然沉清后的選礦廢水各1 000 mL,用硫酸調廢水pH值至pH=10.22,在六聯攪拌試驗儀上進行試驗,攪拌速度為250 r/min,加入硫酸亞鐵100 mg/L,攪拌為30～45 min,再加3#絮凝劑1 mg/L,攪拌30 min,然后自然澄清60 min,取上清液測定COD、酚和石油類指標,具體實驗結果列于表3。

上述試驗結果表明:反應時間對處理效果有明顯影響,主要由于Fe2+在水體中氧化成Fe3+需要一定的時間,時間愈長氧化愈充分,殘留的Fe2+愈少。當氧化反應時間達到60 min左右,處理效果趨于穩定,并可以符合選礦工藝用水的要求。

2.5 氧化處理試驗

取市售固體穩定性二氧化氯進行現場配置,配成二氧化氯10 mg/mL的溶液。選礦廢水加硫酸調pH值至pH=7.60,然后加二氧化氯進行氧化反應,氧化時間為30 min,取上清液測定COD、酚、石油類等,二氧化氯處理后廢水中酚的變化趨勢如圖3所示。

表3 硫酸亞鐵混凝試驗結果表

圖3 二氧化氯處理后廢水中酚的變化趨勢

二氧化氯氧化試驗表明:二氧化氯具有較強的氧化性,可以有效地氧化去除廢水中的酚和石油類等污染因子,且在低pH條件下氧化效果更好。

2.6 吸附處理實驗

將自然沉清24 h后的選礦廢水2 000 mL,pH值調至pH=6.6,取水樣各500 mL,分別加粉末活性炭,在六聯攪拌器上以轉速為250 r/min攪拌30 min,自然澄清120 min,測定廢水中酚、石油類和COD,試驗結果列于表4。

表4 活性炭處理調pH值后廢水試驗結果

活性炭對廢水中COD、石油類和酚均有一定吸附效果,在低pH值條件下,對石油類吸附效果較好;采用活性炭處理選礦廢水處理成本高。

3 廢水處理工藝流程和技術參數

針對該鉛鋅礦選礦廢水,采取選礦總廢水-調pH值-氧化混凝-吸附-回用的工藝,如圖4所示。

圖4 選礦廢水處理與回用試驗流程

具體技術參數為:用硫酸調廢水pH值至9.5～10.5。投加硫酸亞鐵50～100 mg/L、3#絮凝劑0.5～1 mg/L進行混凝氧化和沉淀分離,控制pH值7～8,氧化時間為60 min、沉淀時間為60 min。采用活性炭床進行催化氧化吸附,停留時間25～50 min。選礦廢水經處理后符合《鉛、鋅工業污染物排放標準》(G B 25466-2010),結果列于表5。從表5可知符合選礦工藝用水要求,廢水處理成本約為0.45元/m3。

表5 處理水水質情況

4 結 論

通過廢水處理與回用,可實現該鉛鋅礦選礦廢水處理后回用和達標排放,根據該鉛鋅礦目前實際情況,工業新水來源于井下涌水和城市自來水,按選礦規模500 t/d,年生產300 d計,選礦廢水產生量按2 700 m3/d計,實施廢水處理后回用后,可實現選礦廢水零排放。每年可節約工業新水81萬t,取水費用按2元/m3,回水成本按0.5元/m3計,每年約節約費用121.5萬元,每年減排選礦廢水81萬t,減排重金屬銅0.834 t/a、鉛7.42 t/a、鋅2.77 t/a、鎘0.259 t/a、砷0.267 t/a,環境效益顯著。

[1] 彭新平,陳偉,吳兆清.硫化鉛鋅礦選礦廢水處理與回用研究[J].湖南有色金屬,2010,(2):40-43、55.

[2] 國家環境保護局.有色金屬工業廢水治理[M].北京:中國環境科學出版社,1991.

Abstract:This thesis studied the wastewater treatment of sulfide lead and zinc ore-dressing,explored the influence of coagulant and oxidizers,sedative on wastewater treatment processes and the effects of wastewater treatment, which would provide technical support for ore dressing wastewater treatment and reuse.

Key words:sulfide lead-zinc;ore dressing wastewater;treatment;reuse

Study on Lead-zinc Sulfide Ore Dressing Wastewater Treatment

PENG Xin-ping
(Hunan Research Institute of Nonferrous Metals,Changsha410015,China)

X703

A

1003-5540(2011)03-0048-04

2011-03-15

湖南省科學技術廳科技計劃重點項目(2009SK2009)

彭新平(1969-),男,高級工程師,主要從事環境污染治理研究工作。