沙特某選廠回水處理研究及對浮選的影響

閆繼武　羅會良　蔡建新　彭湘林　魏克帥

(中國地質礦業總公司)

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沙特某選廠回水處理研究及對浮選的影響

閆繼武羅會良蔡建新彭湘林魏克帥

(中國地質礦業總公司)

摘要針對沙特某銅鋅礦選廠使用回水生產會惡化產品指標的情況，采用在回水中添加硫化鈉、聚合氯化鋁、活性炭的措施，可以明顯降低回水中Cu2+、Zn2+的含量。經過處理的回水用于浮選試驗，獲得的銅精礦品位為22.46%、回收率為84.22%，鋅精礦品位為50.65%、回收率為79.32%，浮選指標得到了顯著改善。

關鍵詞銅鋅礦浮選回水銅離子鋅離子

沙特某銅鋅礦由于所處地區嚴重缺水，且政府對環保要求嚴格，選礦廢水的循環使用具有重要意義。選廠生產主要藥劑用石灰作為調整劑、丁基黃藥作為捕收劑、硫酸鋅作為銅浮選抑制劑、硫酸銅作為鋅浮選活化劑，回水中殘存的Cu2+、Zn2+含量很高，若直接使用，會嚴重影響產品質量。目前，國內外處理含重金屬廢水的方法主要有沉淀法、氣浮法、離子交換法、吸附法、混凝法、生物法[1]等，其中沉淀法、混凝法和吸附法具有流程簡單、操作方便、反應快、費用低的優點。本文針對該礦回水，進行了沉淀、混凝和吸附試驗，以降低回水中有害金屬離子含量，減少回水對浮選工藝的影響，提高產品質量。

1試驗及試驗方法

1.1試驗材料與儀器

試驗用硫化鈉、聚合氯化鋁、明礬為分析純，活性炭為粉末狀、工業用，硫酸為化學純。試驗儀器主要有pHS-25型pH計，歐洲之星強力攪拌器，XFD型單槽浮選機(3.0，1.5，1.0 L)。

試驗研究用水取自生產回水，采用原子吸收光譜儀對水質進行分析，分析結果見表1。

表1　回水水質分析結果

由表1可知，回水中Cu2+和Zn2+的含量很高，Cu2+和Zn2+對浮選工藝的危害主要體現在[2]Cu2+會活化鋅，造成鋅在滑石和銅浮選環節中流失；Cu2+和Zn2+會和黃藥發生沉降，使系統中藥劑用量增大；因此，消除或減少回水中的Cu2+、Zn2+是優化浮選指標的主要途徑。

1.2試驗方法

取500 mL回水，加10%稀硫酸調節回水pH值至9(浮選用水pH值要求)，然后根據所確定的藥劑用量加入藥劑，先以300 r/min的速度快速攪拌10 min，再以100 r/min的速度慢速攪拌20 min，隨后靜置20 min。取上清液用原子吸收光譜法檢測Cu2+、Zn2+含量。

2試驗結果與討論

2.1硫化物沉淀試驗

硫化物大量用于工業污水去除重金屬離子，因為重金屬硫化物的溶度積都很小，極易與重金屬離子形成沉淀[3]。試驗采用硫化鈉沉降Cu2+、Zn2+，依次用燒杯量取500 mL回水，加稀硫酸調節pH=9后，分別按照15、30、45、60 mg/L的用量加入硫化鈉進行攪拌、靜置，取上清液化驗，結果見圖1。

圖1　硫化鈉用量對回水中金屬離子含量的影響

由圖1可見，隨著硫化鈉用量的增大，回水中Cu2+和Zn2+的含量均減少；當硫化鈉用量超過30 mg/L時，溶液中Cu2+含量已經較低，Cu2+的減少趨勢變弱；由于Zn2+的含量較高，Zn2+依然有明顯減少；所以確定硫化鈉的最佳用量為60 mg/L，此時Cu2+去除率為90.53%，Zn2+去除率為95.44%。

2.2混凝劑混凝試驗

使用無機電解質等混凝劑可以沉降重金屬離子，試驗選用明礬、聚合氯化鋁作為混凝劑進行對比試驗。依次用燒杯量取500 mL回水，加稀硫酸調節pH=9后，按照25、50、75、100 mg/L用量分別加入混凝劑進行攪拌、靜置，取上清液化驗，結果見圖2。

圖2　混凝劑用量對回水中金屬離子含量的影響

由圖2可見，隨混凝劑用量的增大，水中Cu2+和Zn2+含量均減少，原因是通過添加無機電解質類凝聚劑可以改變顆粒之間的電性及相互作用力，減小或消除了同電荷離子間的排斥力，使懸浮顆粒間由相互排斥變為相互吸引進而凝聚沉降[4]；明礬沉淀Cu2+的效果要好于聚合氯化鋁，但聚合氯化鋁沉淀Zn2+的效果要稍優，當用量超過50 mL時，明礬和聚合氯化鋁對Cu2+和Zn2+的去除趨勢開始減緩；綜合考慮，確定采用聚合氯化鋁作為凝聚劑，用量為100 mg/L，此時Cu2+的去除率為76%，Zn2+的去除率為75.67%。

2.3活性炭吸附試驗

活性炭多孔、比表面積大，具有很強的物理吸附和化學吸附性能，可以去除水中的重金屬離子，同時對懸浮物和有機物也有很好的去除效果，在廢水處理中應用非常廣泛[5]。試驗采用活性炭吸附回水中的Cu2+、Zn2+，依次用燒杯量取500 mL回水，加稀硫酸調節pH=9后，分別加入0.05,0.10,0.15,0.20,0.25 g活性炭，進行攪拌、靜置，取上清液化驗，結果見圖3。

由圖3可見，回水中Cu2+、Zn2+濃度均隨活性炭用量的增加而減少，說明活性炭對這些金屬離子有較好的吸附效果；當活性炭用量大于0.15 g時，Cu2+、Zn2+濃度降低速率變小，確定適宜的活性炭的用量為0.15 g (即0.3 g/L )，此時Cu2+的去除率為59.3%，Zn2+的去除率為61.1%。

2.4處理后回水浮選效果

由以上試驗可知，硫化鈉、聚合氯化鋁和活性炭均可以明顯去除回水中的Cu2+、Zn2+。為強化除雜效果，按照以上確定的最佳條件，取50 L回水，將硫化鈉、聚合氯化鋁、活性碳共同加入回水中攪拌、靜置，取上清液用于浮選試驗，上清液水質分析結果見表2。

圖3　活性炭用量對回水中金屬離子含量的影響

表2處理后回水水質分析

mg/L

將處理后回水和未處理回水分別進行閉路浮選試驗，試驗流程見圖4，產品指標見表3。

圖4　閉路浮選試驗流程

由表3可知，通過對回水的處理，浮選指標得到了很大的改善，銅精礦品位達到了22.46%，回收率為84.22%，鋅精礦品位為50.65%，回收率為79.32%。

3結語

(1)硫化鈉的沉淀作用、聚合氯化鋁的混凝作用、活性炭的吸附作用都可以有效的降低沙特某選廠回水中Cu2+、Zn2+的含量。

表3不同回水閉路浮選結果

%

(2)將用硫化鈉、聚合氯化鋁和活性炭處理后的回水用于浮選試驗，浮選結果得到了很大的改善，獲得了銅精礦品位為22.46%、回收率為84.22%，鋅精礦品位為50.65%、回收率為79.32%的選別指標。

參考文獻

[1]鄭雅杰，彭振華.鉛鋅礦選礦廢水的處理及循環利用[J].中南大學學報，2007，38(3)：468-473.

[2]李洪帥，劉殿文，宋凱偉，等.選礦廢水對浮選的影響[J].礦冶，2012，21(2)：94-96.

[3]邱廷省，丁聲強，張寶紅，等.硫化鈉在浮選中的應用技術現狀[J].有色金屬科學與工程，2012(6)：39-43.

[4]馮秀娟，劉祖文，朱易春.混凝劑處理選礦廢水的研究[J].礦業工程，2005，25(4)：27-29.

[5]沈淵瑋，陸善忠.活性炭在水處理中的應用[J].工業水處理，2007(4)：13-15.

(收稿日期2015-11-05)

閆繼武(1987—)，男，助理工程師，100029 北京市朝陽區北三環中路浙江大廈7層。