某白鎢礦選礦廢水懸浮物沉降效果優化試驗

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定的膠體分散系，懸浮物固含量高。原采用石灰脫穩工藝處理，懸浮物沉降效果不佳。通過氯化鈣脫穩工藝試驗，確定質量濃度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，較石灰脫穩工藝固含量低25 mg/L,處理成本節約0.65元/m3。該選礦廢水中懸浮物沉降效果的優化，有利于簡化處理流程，降低廢水處理站運行成本，減輕對環境的污染。

關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，會對選礦指標產生不利影響；若直接排放，則會嚴重污染礦區周邊生態環境。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鍵環節[1-2]。

江西某礦業公司采用磨礦—優先浮銅再浮選白鎢礦的原則流程進行生產，尾礦產量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]。相關研究表明，處理該類廢水可通過加酸、加堿或加強電解質使其中的懸浮物從穩態中解脫[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，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

廢水水樣取自該白鎢礦選礦的尾礦庫出水。對水樣進行水質分析，結果見表1。

表1水樣水質分析結果

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生極大污染。

2試驗方法

2.1試驗儀器與藥劑

試驗主要設備為：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(工業級)，陰離子絮凝劑PAM(分子量1 700萬，工業級)。

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并減少后續廢水處理站鹽酸的用量，采用氯化鈣進行脫穩。氯化鈣加入后將優先和碳酸鈉反應，再與硅酸鈉反應，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，需在廢水處理站采用鹽酸進行pH值回調，然后在斜管沉淀池中加入聚合氯化鋁進行二次沉降，再經石英砂吸附后外排。處理工藝流程見圖1。

圖1石灰脫穩廢水處理系統工藝流程

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

圖2氯化鈣廢水處理系統工藝流程

取數組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后加入一定量的質量濃度0.1%的PAM溶液，用橡膠網孔攪拌器攪拌均勻，用秒表記錄5 min內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。當氯化鈣溶液用量為1.6 kg/m3時，水樣pH值為8.03，繼續增大用量至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，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，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PAM溶液用量為10,20,30,40,50 kg/m3時，對應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脫穩工藝應用結果對比

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

表2外排廢水檢測結果

mg/L

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

5結論

(1)采用氯化鈣脫穩處理工藝對江西某礦業公司浮選白鎢礦廢水進行沉降效果優化試驗，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)石灰脫穩處理工藝和氯化鈣脫穩處理工藝應用結果對比表明，氯化鈣脫穩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，較石灰脫穩處理工藝節約0.65元，整體指標較優。

參考文獻

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

[2]郭朝暉，袁珊珊，肖細元，等．聚硅酸硫酸鋁鐵復配及在鎢鉍選礦廢水中的應用[J]．中南大學學報：自然科學版，2013，44(2)：461-468．

[3]鄭祥明，楊三妹．鎢礦選礦廢水處理新技術[J]．化工礦產地質，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-絮凝劑沉降法處理試驗研究 [J].中國鎢業，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].湖南有色金屬學報，2014，24(9)：2393-2399.

[6]曹錫章．無機化學[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 湖南省長沙市寧鄉經濟開發區創業大道。