鎳鉬礦選礦廢水處理回用試驗研究①

劉建東，劉三軍，孫 偉，史文革，胡鄂明，李會娟

（1.南華大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院，湖南 衡陽421001；2.中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長沙410083）

選礦廢水包括選礦工藝排水、尾礦池溢流水和礦場排水［1－2］。選礦廢水具有水量大、懸浮物含量高、含有害物質(zhì)種類較多而濃度較低等特點［3］。每噸礦石的選礦用水量為5 ～10 t。選礦廢水中的主要有害物質(zhì)是重金屬離子和選礦藥劑。重金屬離子有銅、鋅、鉛、鎳、鐵、鋇、鎘等，以及砷和稀有元素等［4］。

選礦廢水不經(jīng)處理排放或流失會嚴(yán)重污染當(dāng)?shù)赝寥篮退Y源，危害水產(chǎn)和植物［5－6］。選礦中殘留的有機藥劑會使水中的COD 嚴(yán)重超標(biāo)。我國每年選礦產(chǎn)生的廢水?dāng)?shù)億噸，若不加以處理回用，會造成環(huán)境污染及資源浪費。

目前，對于選礦廢水的處理途徑有兩種，一是進(jìn)行凈化處理，使處理水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；二是經(jīng)過處理后回用，達(dá)到水資源的循環(huán)利用［7－8］。所以，選礦廢水處理回用技術(shù)的研究和進(jìn)步意義重大。本文主要研究鎳鉬礦選礦廢水處理回用技術(shù)，以期降低鎳鉬礦選礦廢水的排放，降低環(huán)境污染，節(jié)約水資源。

1 鎳鉬礦元素分析及選礦廢水分析

鎳鉬礦化學(xué)多元素組分分析結(jié)果見表1。可以看出，礦石中鎳品位2.03%，鉬品位3.25%，TFe、S、C、SiO2、CaO 含量均大于10%，還含有P、As、Cu、Pb、Zn、V2O5等組分。

表1 鎳鉬礦原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

鎳鉬礦選礦廢水中含有多種有機物和無機物，殘留藥劑濃度較高，pH 值不高，懸浮物含量高，并含多種重金屬離子，COD 含量也很高。水質(zhì)分析結(jié)果見表2。此選礦廢水主要處理重點為懸浮物和COD。

表2 鎳鉬礦選礦廢水水質(zhì)分析結(jié)果

2 試驗方法

2.1 絮凝試驗

將一定量的廢水裝在容量為500 mL 的帶有刻度的玻璃量筒中，分別加入不同種類和用量的絮凝劑進(jìn)行攪拌，待攪拌均勻后，放在試驗臺上靜止，觀察并記錄沉降效果。

2.2 廢水回用驗證試驗

廢水回用驗證試驗采用閉路浮選，先進(jìn)行條件試驗，確定最佳浮選流程及藥劑制度，在最佳流程及藥劑制度下進(jìn)行閉路浮選試驗，收集閉路浮選試驗產(chǎn)生的廢水，對廢水進(jìn)行絮凝沉降處理，處理后的廢水按此最佳流程及藥劑制度進(jìn)行浮選試驗，與清水浮選試驗結(jié)果進(jìn)行對比，驗證廢水處理效果。

3 結(jié)果與討論

3.1 絮凝沉降時間試驗

對清水浮選閉路實驗產(chǎn)生的廢水進(jìn)行攪拌混勻，然后取3 個500 mL 水樣，倒入量筒中，分別加入4 mL NHX、8 mg PAC、8 mg 聚合硫酸鐵，放在水平操作臺上，攪拌12 min，靜置并記錄不同沉降時間澄清層高度，試驗結(jié)果見圖1。其中絮凝劑NHX 由PAC、硫酸鋁為主要原料配制而成。沉降曲線表明，沉降效果以NHX 最好，35 min 就可以使廢水澄清，聚合硫酸鐵沉降效果最弱，需要55 min 才可澄清。

圖1 絮凝劑種類對鎳鉬礦選礦廢水沉降效果的影響

3.2 NHX 用量對廢水絮凝沉降的影響

取3 個500 mL 廢水樣，倒入量筒中，分別加入不同量的絮凝劑NHX，放在水平操作臺上，攪拌12 min，靜置并記錄不同沉降時間澄清層高度，結(jié)果見圖2。

圖2 NHX 用量對鎳鉬礦選礦廢水沉降效果的影響

由沉降試驗結(jié)果可知，NHX 對鎳鉬礦選礦廢水有很好的沉降效果，用量為4 mL 時，沉降效果最佳，用量過大或過小沉降效果均變差。

選定絮凝劑NHX，用量為2 mL，加入250 mL 鎳鉬礦選礦廢水，放在水平操作臺上，攪拌12 min，靜置45 min，取澄清層液體進(jìn)行水質(zhì)分析，結(jié)果見表3。

表3 鎳鉬礦選礦廢水處理后水質(zhì)分析結(jié)果

對比表2 和表3 可以看出，鎳鉬礦選礦廢水經(jīng)過絮凝劑NHX 沉降后，懸浮物含量大大降低，由839.6 mg／L 降為17.7 mg／L，廢水中重金屬離子Cu、Mo、Ni等含量均有一定程度降低，COD 也大幅下降。

3.3 選礦廢水處理回用浮選試驗

以最佳開路試驗為基礎(chǔ)，進(jìn)行鎳鉬礦浮選閉路試驗，結(jié)果見表4，試驗流程見圖3。浮選過程中Mo-F 作為分散劑，主要成分為磷酸類物質(zhì)，浮選捕收劑采用Mo-B1，主要成分為油類物質(zhì)。

表4 鎳鉬礦浮選閉路試驗結(jié)果

圖3 膠硫鉬礦浮選閉路試驗流程

從表4 可以看出，使用清水，可以得到Mo 品位10.55%、回收率84.06%的精礦；直接使用廢水進(jìn)行浮選試驗，得到精礦品位及回收率均低于清水浮選指標(biāo)。使用處理后廢水進(jìn)行浮選試驗，鎳鉬礦浮選品位及回收率變化不大，說明處理后廢水對鎳鉬礦浮選指標(biāo)影響不大，完全符合回用標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié) 論

1）通過不同種類絮凝劑NHX、PAC、聚合硫酸鐵對鎳鉬礦選礦廢水沉降試驗可知，NHX 沉降效果最好，沉降時間短，沉降后固體懸浮物含量由839.6 mg／L降為17.7 mg／L，COD 也有一定降低。

2）鎳鉬礦選礦廢水經(jīng)絮凝劑NHX 沉降后回用于浮選，對鎳鉬礦浮選試驗指標(biāo)影響不大，完全符合回用標(biāo)準(zhǔn)。