常壓浸出濃密溢流液絮凝沉降試驗(yàn)研究

李 磊，齊建云，雷軍鵬，馬 磊，劉子延

(1.金川集團(tuán)鎳冶煉廠，甘肅 金昌 737100；2.西安西北有色地質(zhì)研究院有限公司，陜西 西安 710054；)

常壓浸出濃密溢流液絮凝沉降試驗(yàn)研究

李 磊1，齊建云2，雷軍鵬1，馬 磊1，劉子延2

(1.金川集團(tuán)鎳冶煉廠，甘肅 金昌 737100；2.西安西北有色地質(zhì)研究院有限公司，陜西 西安 710054；)

根據(jù)濃密溢流液中固含物性質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行濃密溢流液絮凝沉降試驗(yàn)，最終確定適宜常壓浸出液濃密溢流液絮凝沉降的絮凝劑。小型工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明，常壓浸出濃密溢流液添加絮凝劑A后，沉降效果得到改善，絮凝后的上清液中固含物僅0.029%，滿足后續(xù)萃取工序要求。

濃密溢流液;絮凝劑;沉降;上清液;萃取;產(chǎn)能;鎳

絮凝劑可以促進(jìn)漿體中的細(xì)顆粒聚集成較大顆粒，使礦漿快速沉降和澄清，澄清溢流液固含量減小，因此，通過(guò)絮凝沉降并固液分離是當(dāng)前工業(yè)廢水治理、礦山精礦尾礦處理、濕法冶金過(guò)程中的重要技術(shù)手段。如對(duì)微細(xì)粒氧化鋁，加入羧酸纖維素、聚丙烯酰胺、硫酸鋁或氯化鋁等絮凝劑均可提高沉降速度[1]；對(duì)選礦廠尾礦加入聚丙烯酰胺，可大大提高尾礦沉降速度[2]；對(duì)細(xì)粒級(jí)氧化銅礦石硫酸浸出礦漿，加入復(fù)合絮凝劑可改善礦漿沉降性能，取得快速沉降效果[3]；對(duì)過(guò)濾較困難的鈾鉬礦石酸浸礦漿采用電石-絮凝劑復(fù)合添加技術(shù)，可顯著改善過(guò)濾性能，同時(shí)降低濾液余酸酸度及濁度，改善后續(xù)萃取條件[4]；對(duì)濃密機(jī)“跑渾”，通過(guò)加入一種具有高水解度的陰離子型聚丙烯酰胺，可使礦漿的絮凝效果得到極大改善[5]。

絮凝劑主要有無(wú)機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑、微生物絮凝劑及近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的復(fù)合絮凝劑[6]。某冶金企業(yè)在濕法冶煉鎳過(guò)程中，常壓濃密溢流液經(jīng)常出現(xiàn)“跑渾”現(xiàn)象，其濃密溢流液中的“跑渾”物質(zhì)大部分為呈分散狀態(tài)的微細(xì)顆粒。為了加速微細(xì)顆粒的沉降速度，提高濃密效率，研究了通過(guò)添加絮凝劑改善礦漿的沉降效果。由于無(wú)機(jī)絮凝劑會(huì)引入鐵、鋁等陽(yáng)離子，不利于濃密溢流液除雜和凈化，因此選用有機(jī)絮凝劑進(jìn)行絮凝沉降試驗(yàn)。

1 濃密溢流液的主要性質(zhì)

濃密溢流液中固體物粒度5 μm以下占51.48%，10 μm以下占86.52%，28 μm以下占99.83%(圖1)，粒度較細(xì)，且呈分散狀態(tài)(圖2)。

圖1 溢流液中固含物的粒度分布

圖2 溢流液中固含物的掃描電鏡照片

濃密上清液主要元素分析結(jié)果(表1)、濃密溢流液固含物主要元素光譜分析結(jié)果(表2)表明：濃密溢流液中的主要元素為Ni、Fe、Cu、S等；一般影響固液分離的Al、Ca、Si等元素含量較低，不會(huì)造成濃密溢流液“跑渾”；濃密機(jī)溢流液固含量為6.5～7.0 g/L；表面電荷為中性物質(zhì)。因此，“跑渾”的物質(zhì)主要為呈分散狀態(tài)的微細(xì)顆粒。

表1 濃密溢流液上清液主要元素組成 g/L

表2 濃密溢流液中固含物光譜分析結(jié)果 %

2 試驗(yàn)方法

混合的濃密溢流液經(jīng)攪拌器充分?jǐn)嚢杈鶆虿⒓訜岬?5 ℃左右(模擬現(xiàn)場(chǎng)溢流液溫度)，每次試驗(yàn)取一定量溢流液置于燒杯中，加入一定量絮凝劑，攪拌均勻后倒入量筒內(nèi)。觀測(cè)量筒內(nèi)物料是否絮凝成團(tuán)，并記錄溢流液透光或透亮?xí)r間(溢流液呈褐綠色，難以用肉眼觀察)。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1絮凝劑種類對(duì)絮凝效果的影響

絮凝劑共19種。取500 mL濃密溢流液，各加入5 mL絮凝劑(1‰)，攪拌5 min，觀察量筒中料液絮凝沉降狀態(tài)，結(jié)果見表3。可以看出，適宜的絮凝劑為A，其透光時(shí)間僅10 min，而且市售價(jià)格較低。

表3 絮凝劑種類對(duì)絮凝效果的影響

3.2絮凝劑用量對(duì)絮凝效果的影響

取500 mL濃密溢流液，分別加入不同量絮凝劑A(1‰)，攪拌5 min，觀察量筒中料液絮凝沉降狀態(tài)，結(jié)果見表4。

表4 絮凝劑A用量對(duì)絮凝效果的影響

由表4看出，絮凝劑A用量為3 mL/L溢流液(即3 g/m3溢流液)時(shí)，透光時(shí)間最短，絮凝效果最好。

3.3攪拌時(shí)間對(duì)絮凝效果的影響

取500 mL濃密溢流液，絮凝劑A(1‰)用量為3 mL/L溢流液，攪拌不同時(shí)間后，觀察量筒中料液絮凝沉降狀態(tài)，結(jié)果見表5。

表5 攪拌時(shí)間對(duì)絮凝效果的影響

表6 攪拌速度對(duì)絮凝效果的影響

由表5看出，攪拌時(shí)間為5 min時(shí)，透光時(shí)間最短，為6.5 min，透亮?xí)r間也最短，為25 min。所以，確定絮凝劑添加后攪拌5 min為最佳。

3.4攪拌強(qiáng)度對(duì)絮凝效果的影響

取500 mL濃密溢流液，絮凝劑A(1‰)用量為3 mL/L溢流液，在不同攪拌速度下攪拌5 min，觀察量筒中料液絮凝沉降狀態(tài)，結(jié)果見表6。

表6 攪拌速度對(duì)絮凝效果的影響

由表6看出，攪拌速度為210 r/min時(shí)，透光時(shí)間最短，為6.5 min。因此，確定攪拌速度以210 r/min為最佳。

3.5絮凝沉降驗(yàn)證試驗(yàn)

在上述試驗(yàn)獲得的最佳條件下，取200 L濃密機(jī)溢流液進(jìn)行絮凝沉降放大驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)在高1.4 m、直徑0.35 m的分泥斗中進(jìn)行。采用蠕動(dòng)泵連續(xù)給料(溢流液)，給料速度為1 L/min，絮凝劑A(1‰)流速為6 mL/min，連續(xù)收集絮凝沉降上清液。試驗(yàn)結(jié)束后，收集底流，對(duì)絮凝上清液進(jìn)行真空過(guò)濾。計(jì)算底流產(chǎn)率、溢流液固含量，對(duì)絮凝上清液、底流渣進(jìn)行有關(guān)分析，試驗(yàn)結(jié)果見表7。絮凝上清液主要成分分析結(jié)果見表8，絮凝濾渣光譜分析結(jié)果見表9，絮凝底渣的掃描電鏡照片見圖3。

表7 絮凝沉降放大試驗(yàn)結(jié)果

表8 絮凝沉降上清液主要成分分析結(jié)果 g/L

表9 絮凝濾渣光譜主要元素分析結(jié)果 %

圖3 放大試驗(yàn)絮凝底渣的掃描電鏡照片

由表7看出，溢流液固含量相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)濃密機(jī)溢流液降低93.85%，絮凝底流產(chǎn)率為4.25%。表8、9分別與表1、2對(duì)比，可以看出，絮凝沉降后，主要有價(jià)元素含量基本不變。說(shuō)明添加絮凝劑A后，沒有改變溢流液的化學(xué)性質(zhì)，僅對(duì)溢流液中固含物起凝聚成團(tuán)作用(圖3)，加速其沉降，因此，可在不改變工廠現(xiàn)有工藝條件下完成技改任務(wù)。

3.6絮凝上清液過(guò)濾后液萃取試驗(yàn)

按生產(chǎn)工藝流程，濃密溢流后上清液經(jīng)精密過(guò)濾后進(jìn)入萃取工序，因此，以實(shí)驗(yàn)室放大試驗(yàn)中絮凝沉降上清液過(guò)濾后液為萃原液(pH=5.5)進(jìn)行萃取試驗(yàn)，結(jié)果見表10。可以看出：經(jīng)4級(jí)萃取，萃余液中鎳質(zhì)量濃度基本無(wú)變化，Co、Fe、Cu萃取率均在90%以上，其中Fe質(zhì)量濃度為0.13 mg/L，Cu質(zhì)量濃度為0.23 mg/L，可滿足生產(chǎn)要求。

表10 過(guò)濾后上清液溶劑萃取試驗(yàn)結(jié)果

3.7現(xiàn)場(chǎng)小型工業(yè)驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室絮凝沉降試驗(yàn)結(jié)果，生產(chǎn)車間利用現(xiàn)有設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行小型工業(yè)試驗(yàn)。

工藝流程：將部分一段常壓浸出液溢流液(5 m3)通過(guò)管道打入10 m3沉降槽中，同時(shí)將絮凝劑A按30 g/h速度加入到絮凝劑溶解箱中，開啟風(fēng)管、暖氣回水管，對(duì)絮凝劑進(jìn)行溶解；溶解之后，開啟閥門，將絮凝劑注入到沉降槽中，絮凝反應(yīng)5～10 min后通過(guò)溶液輸送泵泵入到6 m3澄清槽中進(jìn)行濃密分離。上清液返至300 m2精密過(guò)濾器，底流返至常壓液漿化槽中。工藝流程如圖4所示。

圖4 絮凝沉降工藝流程

加入絮凝劑A，絮凝沉降20 min后取樣觀察溶液透光度，結(jié)果透光明顯，說(shuō)明絮凝劑A對(duì)一段常壓浸出濃密溢流液絮凝沉降作用明顯。

4 結(jié)論

絮凝劑A適用于常壓浸出濃密溢流液的沉降分離，絮凝后上清液中固含量約為0.029%，符合下一步溶劑萃取工藝要求。絮凝劑A的加入，沒有改變溢流液的化學(xué)性質(zhì)，僅對(duì)固含物起凝聚成團(tuán)、加速沉降作用，且沉降效果良好，絮凝沉降20 min后，溶液透光度明顯。

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[4] 劉會(huì)武,劉永濤，師留印，等.混凝-絮凝改性過(guò)濾技術(shù)在沽源鈾鉬礦浸出礦漿中的應(yīng)用研究[J].鈾礦冶，2014，33(2):94-98.

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FlocculationSettlementofDenseOverflowSolutionFromAtmosphericPressureLeaching

LI Lei1,QI Jianyun2,LEI Junpeng1,MA Lei1,LIU Ziyan2

(1.JinchuanGroupNickelSmelter,Jinchang737104,China; 2.NorthwestGeologicalInstituteofNonferrousMetalsLimitedCompany,Xi′an710054,China)

Based on the relevant properties of solid content in the dense overflow solution,the research on flocculant settlement of dense overflow solution in laboratory was carried out.The suitable flocculant was determined.Verified by field production,the settlement effect is greatly improved after adding flocculant A into dense overflow solution,the solid content in supernatant flocculated is 0.029% which meets the requirements of subsequent extraction process.

dense overflow solution;flocculant;settlement;supernatant;extraction;capacity;nickel

TF815;TF351.5

A

1009-2617(2017)05-0409-04

10.13355/j.cnki.sfyj.2017.05.014

2017-02-28

李磊(1982-),男，甘肅武威人，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)闈穹ㄒ苯稹?/p>