某鉛鋅礦選礦廢水回用于鉛鋅浮選的效果研究①

楊 瑋， 李文香， 王 倩， 蘭雪晨

（1.西安建筑科技大學 資源工程學院，陜西 西安710055； 2.陜西省黃金與資源重點實驗室，陜西 西安710055）

有色金屬行業的快速發展致使選礦廠規模不斷擴大，選礦廢水排放量也逐年增加。 據統計，我國每年選礦廢水排放量約占全國工業廢水總量的1／10［1］。 按照選別方法不同可將選礦廢水分為重選廢水、浮選廢水和磁選廢水等［2］。 浮選廢水含有殘留浮選藥劑、固體懸浮物及部分重金屬離子，殘留浮選藥劑會直接或間接危害環境；固體懸浮物可承載細菌與病毒；部分重金屬離子具有毒性且不可降解，在廢水中通過絡合作用等會對人體健康構成威脅［3］。 所以浮選廢水直接排放會加深環境污染［4-5］，需對其進行處理。 目前選礦廢水常見的處置方式有兩種：一是經處理達準后進行外排，二是處理后回用實現廢水資源化。 由于廢水回用比外排更節約水資源且符合國家環保政策，廢水回用已逐步成為研究熱點。 不同性質的選礦廢水需采用適宜的處理方法才能使廢水進行回用。 選礦廢水主要處理方法包括有機物去除法和重金屬離子去除法。其中有機物去除法分為電凝法、吸附法［6-7］、生物降解法［8］、化學氧化法［9］和混凝沉淀法［10-11］等；重金屬離子去除法分為沉淀法［12］、硫化法及絮凝沉降法等。 而對于重金屬離子含量較高的廢水，則通過沉淀法充分沉淀重金屬離子從而有效降低廢水中的金屬互含。

內蒙古某鉛鋅礦選礦廠日處理礦石2 000 t，生產現場采用尾礦干排工藝，其鉛、鋅精礦溢流水及尾礦廢水混合后不經處理直接回用，導致鉛品位下降5.24%、鉛鋅互含高達8.12%等一系列問題。 針對上述問題，本文以現場鉛鋅礦選礦廢水為原料，通過控制廢水返回比例試驗及硫化鈉沉淀法試驗后，改善廢水水質并在其回用后提高浮選指標，可為同類型選礦廠處理回用的廢水提供一定的依據和指導。

1 試驗原料

1.1 選礦廢水水質分析

選礦廢水來自內蒙古某鉛鋅礦選礦廠混合廢水。選礦廢水和當地清水水質檢測結果見表1。

表1 水樣分析結果

參照GB 8978—1996［13］，該 選 礦 廢 水pH 值、CODCr及BOD5含量均高于廢水一級排放標準；廢水若直接回用，其中Pb、Zn、Cu 等重金屬離子長期累積會改變鉛鋅礦表面性質，對浮選指標產生影響；而廢水中固體懸浮物含量雖少，但直接回用時極易覆蓋于精礦表面，阻止有用礦物對浮選藥劑的吸附，從而惡化浮選效果。

1.2 原礦多元素分析

試驗所用鉛鋅礦礦樣均來自內蒙古某鉛鋅礦選礦廠，經充分混勻后作為試驗原料，其化學多元素分析結果如表2 所示。

表2 原礦化學多元素分析結果（質量分數）／%

由表2 可知，試驗所用鉛鋅礦礦樣中主要有價組分為Pb 和Zn，S 含量較高，Cu 和Ag 在礦石中主要以硫化物形式存在。

2 結果與討論

2.1 廢水對浮選指標的影響研究

2.1.1 廢水返回比例對浮選指標的影響

為找出廢水中主要影響因素的回用臨界值，在不改變現場藥劑用量條件下，取現場廢水樣，分別按0、30%、60%、90%、100%的比例與實驗室清水進行配比，考察廢水返回比例對鉛鋅礦品位及回收率的影響，試驗流程見圖1，結果如圖2～3 所示。 由圖2 可知，隨著廢水返回比例增加，鉛品位不斷降低、鉛回收率逐漸增加，鋅品位呈先增加后降低的趨勢。 當廢水返回比例為30%時，鉛品位和鋅品位分別達到最大值62.69%和55.10%。 廢水返回比例增加會導致其中殘留藥劑含量及廢水pH 值持續升高，對浮選指標產生不利影響。由圖3 可知，當廢水返回比例達30%時，鉛鋅互含最低且鉛品位較高，為62.69%。 綜合考慮，廢水返回比例30%為宜，此時廢水返回比例中的各項指標值可作為后續廢水回用的標準。 廢水返回比例30%時水質檢測結果如表3 所示。

圖1 廢水返回比例條件試驗流程

圖2 廢水返回比例對浮選指標的影響

圖3 廢水返回比例對鉛鋅互含的影響

表3 廢水返回比例30%時水質檢測結果／（mg·L-1）

廢水返回比例30%時，廢水回用對浮選有利。 回用時廢水中含有部分殘留藥劑，可減少浮選作業時藥劑的添加量，從而減少生產成本。 綜合考慮，當廢水中CODCr和BOD5含量不超過92.10 mg／L 和18.54 mg／L時，廢水無需處理可直接回用。

2.1.2 硫化鈉用量對浮選指標的影響

部分被氧化的硫化礦在磨礦過程中可析出一定Pb2+來活化閃鋅礦，導致鉛鋅礦在選鉛作業時鉛精礦品位降低，但可通過降低Pb2+濃度來防止閃鋅礦活化。 硫化鈉在水溶液中電離出S2-可與重金屬離子結合生成難溶硫化礦物，且硫化鈉能有效抑制閃鋅礦的上浮，故采用硫化鈉沉淀法來處理選礦廢水。 為確定硫化鈉適宜用量，在試驗時磨礦細度、浮選濃度以及藥劑用量均保持不變，硫化鈉添加方式為磨機添加一半、鉛粗選前加剩余一半。 試驗流程見圖4，結果見圖5 ～6。由圖5 可知，當硫化鈉用量為1.5 kg／t 時，鉛精礦中鉛品位及回收率可達11.74%和89.62%，鋅精礦中鋅品位及回收率均達到最大值，為41.39%及67.87%。 加入硫化鈉后可明顯降低鉛鋅互含，但其也有抑制鉛的作用，故硫化鈉用量不宜過大。 由圖6 可知，當硫化鈉用量為1.5 kg／t 時，鉛鋅互含達到最低值，此時鉛品位為11.74%，且明顯看出隨著硫化鈉用量增加，其對鋅的抑制效果也越來越明顯。 綜合考慮，硫化鈉用量1.5 kg／t 為宜。

圖4 硫化鈉條件試驗流程

圖5 硫化鈉用量對浮選指標的影響

圖6 硫化鈉用量對鉛鋅互含的影響

2.1.3 硫化鈉添加位置對浮選指標的影響

在不同的位置添加硫化鈉有不同的效果。 將硫化鈉分別加入現場混合廢水中、球磨機中、浮選機中、球磨機和浮選機各一半，按圖4 所示流程，對比4 種加藥位置對浮選指標的影響，結果如圖7 ～8 所示。 由圖7可知，硫化鈉添加至浮選機中時對鋅精礦品位影響較大，而當硫化鈉添加至現場混合廢水中時鉛精礦品位達到最大。 由圖8 可知，當硫化鈉添加至混合廢水中時鉛鋅互含最低，此時鉛精礦鉛品位為22.00%、鋅品位為5.37%。 綜合考慮，將硫化鈉添加至現場混合廢水中為宜。

圖7 硫化鈉添加位置對浮選指標的影響

圖8 硫化鈉添加位置對鉛鋅互含的影響

2.2 閉路試驗

為比較廢水直接回用和添加硫化鈉處理后回用對浮選指標的影響，使用現場藥劑制度，在磨礦細度為-0.074 mm 粒級占65%條件下進行了選礦廢水浮選閉路流程對比試驗，試驗流程見圖9，結果見表4。 由表4 可知，盡管試驗樣品鉛鋅入選品位低于生產現場，但現場藥劑制度下，用新鮮水模擬現場浮選流程得到的浮選指標與現場接近；使用新鮮水在鉛鋅回收率及鉛精礦品位方面都不如使用硫化鈉處理后的選礦廢水，說明添加硫化鈉后廢水回用確實能改善浮選指標。 選礦廢水經硫化鈉處理后回用的浮選指標優于使用新鮮水和現場廢水直接回用的生產指標，可有效解決鉛鋅互含問題，且可提高鉛精礦品位和回收率，并改善浮選指標。

圖9 閉路試驗流程

表4 閉路試驗結果對比

3 結 論

1） 內蒙古某鉛鋅礦選礦廢水返回比例為30%時，達到回用標準，可不經處理直接回用。

2） 用硫化鈉處理內蒙古某鉛鋅礦選礦廢水可有效降低鉛鋅互含，但用量過大會抑制鉛而降低鉛精礦中鉛品位及回收率。 將硫化鈉添加至選礦廢水中且用量為1.5 kg／t 時效果適宜，最終可得到鉛品位57.52%、鋅含量3.67%、鉛回收率84.72%的鉛精礦。