某白鎢礦選礦廢水懸浮物沉降效果優(yōu)化試驗

曹　興　黃士兵　李書生　姜　寄　肖崇春　劉　麗

(飛翼股份有限公司)

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某白鎢礦選礦廢水懸浮物沉降效果優(yōu)化試驗

曹興黃士兵李書生姜寄肖崇春劉麗

(飛翼股份有限公司)

摘要江西某礦業(yè)公司選廠浮選白鎢礦時添加的大量硅酸鈉使選礦廢水形成穩(wěn)定的膠體分散系，懸浮物固含量高。原采用石灰脫穩(wěn)工藝處理，懸浮物沉降效果不佳。通過氯化鈣脫穩(wěn)工藝試驗，確定質(zhì)量濃度20%的氯化鈣溶液和0.1%的陰離子絮凝劑PAM溶液用量分別為1.6,20 kg/m3時，廢水懸浮物固含量降低至96 mg/L，廢水處理成本為2.32元/m3，較石灰脫穩(wěn)工藝固含量低25 mg/L,處理成本節(jié)約0.65元/m3。該選礦廢水中懸浮物沉降效果的優(yōu)化，有利于簡化處理流程，降低廢水處理站運行成本，減輕對環(huán)境的污染。

關(guān)鍵詞鎢礦硅酸鈉尾礦廢水氯化鈣絮凝沉降懸浮物

有色金屬礦選礦尤其是浮選過程中常加入各種藥劑以提高選別效果，但這些藥劑會隨工藝流程進入到選礦廢水中。若該廢水直接回用，會對選礦指標產(chǎn)生不利影響；若直接排放，則會嚴重污染礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境。因此對選礦廢水進行處理很有必要，其中懸浮物的去除是廢水處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1-2]。

江西某礦業(yè)公司采用磨礦—優(yōu)先浮銅再浮選白鎢礦的原則流程進行生產(chǎn)，尾礦產(chǎn)量2 000 t/d，濃度約25%，廢水排放量為9 000 m3/d。選礦過程中添加了丁胺黑藥、丁黃藥、氧化石蠟皂、碳酸鈉、硅酸鈉、ZL等藥劑，其中分散劑硅酸鈉用量達10 kg/t，使選礦廢水含有大量難以沉降的懸浮物，具有膠體相間界面和自由能大的特性[3]。相關(guān)研究表明，處理該類廢水可通過加酸、加堿或加強電解質(zhì)使其中的懸浮物從穩(wěn)態(tài)中解脫[4-5]。為去除該白鎢礦選礦廢水中的懸浮物，首先采用氯化鈣對廢水中膠體進行脫穩(wěn)，再用陰離子絮凝劑對其中懸浮物進行沉降試驗，以確定合適的廢水處理方案。

1廢水性質(zhì)

廢水水樣取自該白鎢礦選礦的尾礦庫出水。對水樣進行水質(zhì)分析，結(jié)果見表1。

表1水樣水質(zhì)分析結(jié)果

mg/L

由表1可以看出，該廢水中懸浮物過多，固體廢棄物SS含量嚴重超標，若直接排入水體將會產(chǎn)生極大污染。

2試驗方法

2.1試驗儀器與藥劑

試驗主要設(shè)備為：WT-2000型酸度計，CP512型電子分析天平，Z-5000原子吸收光譜儀，JJ-1攪拌器，101-0AB干燥箱。

試驗主要試劑：無水氯化鈣(工業(yè)級)，陰離子絮凝劑PAM(分子量1 700萬，工業(yè)級)。

2.2試驗方法

廢水pH約為10，主要是由于添加的碳酸鈉產(chǎn)生碳酸根離子水解所致。過量的碳酸根離子與重金屬離子形成難溶的碳酸鹽沉淀，因此重金屬離子含量很少，達到排放標準。為不改變重金屬離子在廢水中形態(tài)并減少后續(xù)廢水處理站鹽酸的用量，采用氯化鈣進行脫穩(wěn)。氯化鈣加入后將優(yōu)先和碳酸鈉反應(yīng)，再與硅酸鈉反應(yīng)，不會將重金屬從其難溶的碳酸鹽中置換出來[6]。

廢水原采用石灰進行脫穩(wěn)，需在廢水處理站采用鹽酸進行pH值回調(diào)，然后在斜管沉淀池中加入聚合氯化鋁進行二次沉降，再經(jīng)石英砂吸附后外排。處理工藝流程見圖1。

圖1石灰脫穩(wěn)廢水處理系統(tǒng)工藝流程

保持廢水處理站斜管沉淀和石英砂吸附處理工藝不變，對前段脫穩(wěn)及絮凝沉降環(huán)節(jié)進行試驗，工藝流程見圖2。

圖2氯化鈣廢水處理系統(tǒng)工藝流程

取數(shù)組1 000 mL廢水水樣，分別添加不同用量的由無水氯化鈣配制成的質(zhì)量濃度20%的氯化鈣溶液，快速攪拌5 min(攪拌速度120 r/min)，立即移入1 000 mL量筒，測量水樣pH后加入一定量的質(zhì)量濃度0.1%的PAM溶液，用橡膠網(wǎng)孔攪拌器攪拌均勻，用秒表記錄5 min內(nèi)澄清層高度隨時間的變化過程，最后取上清液用烘干法分析固含量。

3試驗結(jié)果與討論

3.1氯化鈣用量試驗

廢水水樣中氯化鈣溶液加入量分別為0.4，0.8，1.2，1.6，2.0 kg/m3，對水樣pH和澄清層高度的影響分別見圖3、圖4。

圖3　不同氯化鈣溶液用量對水樣pH值的影響

圖4　不同氯化鈣溶液用量對澄清層高度的影響

從圖3可以看出，廢水水樣pH值隨氯化鈣溶液用量的增大而減小。當(dāng)氯化鈣溶液用量為1.6 kg/m3時，水樣pH值為8.03，繼續(xù)增大用量至2.0 kg/m3，pH值降低到7.98，降低幅度很小。圖4表明，在一定的氯化鈣溶液用量范圍內(nèi)，廢水水樣中懸浮物的沉降速度隨氯化鈣用量的增大而加快，澄清層高度增加很快。當(dāng)氯化鈣溶液用量為1.6 kg/m3時，澄清層高度變化趨勢與用量為2.0 kg/m3時接近，綜合藥劑成本及沉降效果，確定適宜的氯化鈣溶液用量為1.6 kg/m3。

3.2PAM用量試驗

在固定氯化鈣溶液用量為1.6 kg/m3，改變PAM溶液添加量分別為10,20,30,40,50 g/m3，對澄清層高度的影響見圖5。

圖5　不同PAM溶液用量對澄清層高度的影響

從圖5可以看出，在一定PAM溶液用量范圍內(nèi)，澄清層高度的增加隨PAM溶液用量的增大而加快，水樣中懸浮物固含量隨PAM溶液用量的增加而減少。分析表明，當(dāng)PAM溶液用量為10,20,30,40,50 kg/m3時，對應(yīng)的懸浮物固含量分別為325,232,128,92,75 ppm。因此，PAM溶液用量在20 g/m3以上時，懸浮物固含量均能滿足污水綜合排放標準(GB 8978—1996)。考慮到藥劑成本，確定PAM溶液用量為20 kg/m3。

4脫穩(wěn)工藝應(yīng)用結(jié)果對比

分別采用石灰和氯化鈣脫穩(wěn)處理工藝對廢水進行沉降，處理后的外排廢水檢測結(jié)果見表2。

表2外排廢水檢測結(jié)果

mg/L

表2表明，廢水經(jīng)氯化鈣脫穩(wěn)處理工藝沉降后，外排廢水中固體懸浮物SS含量比石灰脫穩(wěn)工藝的低20 mg/L，COD和重金屬含量也更低。經(jīng)計算，兩種脫穩(wěn)方式廢水處理成本分別為2.97元/m3、2.32元/m3，氯化鈣脫穩(wěn)工藝比石灰脫穩(wěn)工藝節(jié)約處理成本0.65元/m3。綜合考慮，氯化鈣脫穩(wěn)方式的處理工藝更適合該廢水的處理。

5結(jié)論

(1)采用氯化鈣脫穩(wěn)處理工藝對江西某礦業(yè)公司浮選白鎢礦廢水進行沉降效果優(yōu)化試驗，著重考察了氯化鈣和陰離子絮凝劑PAM對廢水中懸浮物沉降效果的影響，最終確定氯化鈣溶液最佳用量為1.6 kg/m3，PAM溶液用量為20 g/m3。

(2)石灰脫穩(wěn)處理工藝和氯化鈣脫穩(wěn)處理工藝應(yīng)用結(jié)果對比表明，氯化鈣脫穩(wěn)處理工藝可將廢水中懸浮物含量降至96mg/L，廢水處理成本為2.32元/m3，較石灰脫穩(wěn)處理工藝節(jié)約0.65元，整體指標較優(yōu)。

參考文獻

[1]祁強，王秀艷，趙文輝，等．選礦廢水處理技術(shù)研究進展[J]．山西化工，2014(1)：42-46.

[2]郭朝暉，袁珊珊，肖細元，等．聚硅酸硫酸鋁鐵復(fù)配及在鎢鉍選礦廢水中的應(yīng)用[J]．中南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2013，44(2)：461-468．

[3]鄭祥明，楊三妹．鎢礦選礦廢水處理新技術(shù)[J]．化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2012， 34 (3)：187-190．

[4]陳明，朱易春，黃萬撫. 某鎢礦尾礦庫廢水石灰脫穩(wěn)-絮凝劑沉降法處理試驗研究 [J].中國鎢業(yè)，2007，22(5)：43-46.

[5]郭朝暉，姜智超，劉亞男，等．混凝沉淀法處理鎢多金屬礦選礦廢水[J].湖南有色金屬學(xué)報，2014，24(9)：2393-2399.

[6]曹錫章．無機化學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2000.

(收稿日期2015-12-13)

曹興(1983—)，男，工程師，410600 湖南省長沙市寧鄉(xiāng)經(jīng)濟開發(fā)區(qū)創(chuàng)業(yè)大道。