鋁土礦尾礦水懸浮物磁絮凝處理研究

郭沛音，楊 亞

（1.信陽師范學院分析測試中心，河南 信陽 464000；2.信陽師范學院物理電子工程學院，河南 信陽 464000）

我國的鋁土礦資源含量較為豐富，多為一水硬鋁石型（硬水鋁礦），具有高鋁、高硅及低鐵的特點，且礦石的鋁硅比相對較低[1]。我國鋁業生產中大量應用拜耳法氧化鋁生產工藝，易在選礦作業中產生大量的尾礦。就生產的實際而言，尾礦漿的構成是較為復雜的，由尾礦漿、洗礦廢水、破碎球磨廢水等構成。這些尾礦漿若未進行科學處理將給周邊環境帶來極大的危害[2]。隨著我國環保監管的日益嚴格，對工業廢棄物的處理標準不斷升級，在這一背景下，選礦廠需甄選出科學、高效的尾礦水處理技術，推動企業的良性發展。

1 尾礦處理與磁絮凝技術應用

當前，多數鋁土礦的生產企業，對選礦廢水的處理采用的是回收再利用方式。這一技術對于提高水資源的利用率，減少廢水排放的環境隱患具有積極的意義。然而，若回用水質量出現問題，可能會對選礦的指標帶來一定的影響，進而導致高品位礦的質量波動，嚴重時也會對鋁礦石的回收率產生影響。

在實踐中發現，影響回用水質量的主要因素是水中的有機物和無機物雜質。因此，能否清除回用水中有機物和無機物的雜質也就成為了回用水質量高低的重要因素[3]。當前，選礦生產中對回用水懸浮物的控制為≤1 g/L，各氧化鋁廠也將此作為通用標準。實際生產中，要達到這一標準存在一定的難度。懸浮顆粒物是尾礦中的最大污染物，同時也是有機物和無機物的附著所在，特殊的分散體系導致懸浮物較難實現自然沉降和吸附處理。磁絮凝技術作為一種全新的尾礦水懸浮物處理技術，將絮凝沉淀法和磁分離法進行了有效的結合，主要在傳統絮凝處理工藝的基礎上，加入強磁粉并置于磁場中，在磁場的作用下完成凈化過程。這一過程與傳統的絮凝沉淀法相比，絮凝沉淀、吸附效果及萃取過程得以充分地加強，具有效果好、能耗低、易操作等優勢，同時在處理成本上也具有一定的優勢。

2 磁絮凝反應器的設計原理及處理功能

2.1 磁絮凝反應器的設計原理

磁絮凝反應器在設計中，充分地利用了磁場作用、重力作用、固液密度差等原理來實現對尾礦水中懸浮顆粒物的分離。工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程

待尾礦漿與絮凝劑、磁粉在反應器中攪拌后，得使三者進行充分地混合。在隨后的慢攪拌環節中，分子鏈被絮凝劑打開，同時以磁粉為核心的絮團在磁場的作用下被加速捕獲。最后在反應器的底部形成了沉降，并最終形成底流。

2.2 磁絮凝反應器的處理功能

基于磁絮凝反應器的應用原理，這一裝置需要能夠實現攪拌、磁場安裝等功能。因此在結構設計中一般需要涵蓋出水口、沉淀區、磁鐵承載臺、壓縮區、底泥出口等。結構設計中的磁吸作用主要由強磁性磁鐵產生，可根據處理器的大小來確定強磁性磁鐵數量。

3 結果分析

在進行磁絮凝處理中，影響到處理效果的主要有磁粉投注量、磁場強度及藥劑投加三個因素。

3.1 磁粉投注量的單因素分析

本次實驗的數據顯示，當磁粉投注量不斷增加時，澄清液的占比明顯地上升，同時底泥的含水量也不斷的下降。這一作用的產生主要源于三個方面。首先，在磁粉投注后，污水中的懸浮顆粒物總體數量得以增加，這樣就有效地加大了懸浮顆粒物的碰撞效率。其次，所投入的磁粉相對于污水中的絮團而言比重更大，這將在一定程度上對絮團產生壓縮作用，從而是絮團更加的緊實。再次，磁粉微粒所產生的微弱磁場對荷電膠粒具有較強的吸引力，有利于復合磁絮凝體的形成。

3.2 磁場強度的單因素分析

在研究中發現，當磁場強度不斷增大時，澄清液的占比也明顯地上升，同時底泥的含水量也在不斷的下降。這是由于在磁粉的加入下，形成了以磁粉為核心的復合磁絮凝體。這些帶有磁性的復合磁絮凝體在磁場引力的作用下，使得懸浮物的沉降速度得以提升。

3.3 藥劑投加的單因素分析

就實驗數據而言，發現采用磁粉→助凝劑→絮凝劑及助凝劑→磁粉→絮凝劑的組合順序進行絮凝沉降時，能夠收到較好的效果，澄清液的占比也明顯地上升且水中懸浮物的去除率得以較好的提升。在對這一問題的深入研究中發現，其主要是與磁粉和助凝劑的作用原理有關。磁粉及助凝劑的加入時機，直接決定了絮凝處理的效果。磁粉加入過晚，則會導致其融入絮團受阻，不利于絮團的沉降。鋁鐵鹽的助凝劑可以發生金屬離子水解和聚合反應，易于絮凝劑的長鏈起到搭橋作用，也會對沉降效果產生影響。

4 小結

磁絮凝處理技術與傳統的絮凝沉淀法相比，其絮凝沉淀、吸附效果及萃取過程得以充分地加強，具有效果好、能耗低、易操作、成本低等優勢。在實際生產中合理控制磁粉投注量及磁場強度，以助凝劑→磁粉→絮凝劑的組合順序進行絮凝沉降。而磁絮凝處理技術應用的技術提升是一系統化問題，需在多效渠道的共同促成中才可有效實現，應結合實驗數據，不斷提高磁絮凝裝置的處理能力，實現新技術應用下處理效率和企業效益的雙提升。