浮選廢水循環利用工藝研究

趙紅星，王聞單，文 婭，武 釗

(昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南 昆明 650051)

0 引 言

礦業作為重要的基礎原材料產業，是工業發展不可或缺的一部分。礦山的開采和選礦生產需要消耗大量的水資源，同時也會產生大量的工業廢水。特別是浮選過程中產出的廢水，由于各類有機、無機選礦藥劑的添加及礦物表面金屬離子的溶解，浮選廢水通常含有大量重金屬離子、藥劑及固體懸浮物等。這些指標往往遠高于國家排放標準，若直接排入外部水體不可避免會造成生態環境的嚴重破壞。此外，浮選廢水不加處理直接回用也可能會造成選礦生產指標的惡化。故對浮選廢水循環利用研究，有利于綠色礦山的建設，同時，具有顯著的經濟效益和社會效益。

1 浮選廢水的來源及其循環利用的影響

1.1 浮選廢水的來源

礦石中不同組分之間的物理及化學性質存在差異，依據物料性質，可采用重選、磁選、浮選及電選等選礦方法中的其中一種或幾種方法對礦物進行分選。通常重選、磁選過程中不添加選礦藥劑，廢水經簡單的沉淀處理或不經處理即可回用。浮選工藝由于選礦藥劑的添加，浮選廢水成分較為復雜，且水量往往較大(根據生產實踐經驗，浮選廠單位礦石耗水量指標為4～5 m3/t原礦)，廢水處理工藝也較為復雜，故該文將主要針對浮選廢水進行探討。

廣義上講，浮選廢水主要包括浮選工藝廢水和其他用于維持選廠正常生產而產生的廢水兩大類。

1.1.1 工藝廢水

浮選工藝廢水是浮選廢水的主要組成，主要為尾礦廢水和精礦廢水。

(1)精礦廢水

包括精礦脫水過程中所產生的溢流水和過濾水，這部分廢水含有大量的浮選藥劑、重金屬離子以及懸浮物，一般較難處理。部分選廠直接作為本作業精礦沖洗水返回使用。

(2)尾礦廢水

主要來源于尾礦脫水過程中所產生的溢流水和過濾水，這部分廢水所占比例大(一般占全廠廢水量的50 %～70 %)，這部分廢水一般隨尾礦排入尾礦庫。在尾礦庫經過自然沉降降解后，廢水中含有的有害物質都得到了不同程度的降解，可以直接回用或者經過簡單處理后回用。

1.1.2 其他廢水

其他廢水包括設備用水、濕式除塵設備排水、地面沖洗水等。

(1)設備用水

包括設備冷卻水和設備軸封水。如破碎、高壓輥磨、磨礦設備的冷卻水和渣漿泵軸封水等。這類廢水往往可直接外排、作地面沖洗水或經冷卻后作為選礦流程用水，循環利用率可達90 %以上。

(2)濕式除塵設備排水

破碎篩分系統、膠帶輸送系統產生的粉塵通常采用濕式除塵設備進行處理，這部分廢水可直接進入磨礦作業，或經沉淀后匯入回水，沉淀后的細泥給入磨礦。

(3)地面沖洗水

選礦車間地面沖洗水包括破碎篩分車間、磨礦選別車間、藥劑車間等的地面沖洗水，用于沖洗設備或者地面的水，這部分廢水中主要含礦石、選礦藥劑和機油，此部分廢水一般排至廠前回水池。

1.2 浮選廢水循環利用的影響

浮選廢水水質不同于新鮮水水質，浮選廢水循環利用時往往會對，隨著廢水中藥劑及重金屬離子的積累，往往會使浮選生產指標惡化。近年來，許多專家學者針對浮選廢水循環利用進行了研究。概括來講，其主要影響因素有：難免離子的影響、殘留選礦藥劑的影響、固體懸浮物的影響等。

1.2.1 難免離子的影響

在磨礦或浮選等選礦過程中，礦物表面氧化或溶解的陽離子或陰離子及硬水中的鈣、鎂離子通常會對浮選產生影響。

這部分難免離子的影響方式主要有：

(1)與選礦藥劑反應，消耗浮選藥劑；

(2)對非目的礦物的活化，促使藥劑在其表面吸附；

(3)對目的礦物的抑制，阻止藥劑在其表面吸附。

1.2.2 殘留選礦藥劑的影響

浮選廢水回用時，其中殘留的選礦藥劑對浮選影響有利有弊。有利方面在于：浮選廢水中殘留有部分捕收劑，回用時，可減少捕收劑用量。

不利方面在于：

(1)廢水中殘留的抑制劑可能會對目的礦物產生抑制作用；

(2)廢水中殘留的活化劑可能會活化非目的礦物，使目的礦物與非目的礦物難以分離；

(3)廢水中殘留得藥劑與難免離子作用，形成絡合物、膠體狀物等，降低浮選的效率。

1.2.3 固體懸浮物對浮選的影響

浮選廢水中的固體懸浮物對浮選的影響表現在：

(1)在礦物顆粒表面形成罩蓋，影響藥劑在礦物表面的吸附密度；

(2)懸浮物中的膠體組分會增加礦漿粘度。

2 浮選廢水循環利用

水危機嚴重制約我國經濟社會的發展，《中國節水技術政策大綱》明確指出大力發展和推廣工業用水重復利用技術，提高水的重復利用率是工業節水的首要途徑。發展外排廢水回用和“零排放”技術，鼓勵和支持企業外排廢(污)水處理后回用。

對選礦廢水進行處理、實現選礦廢水資源化利用、提高選礦廢水循環復用率，實現清潔生產是企業可持續發展的基礎。生產應用中，浮選廢水循環利用方式大體分為3類：①總廢水不處理直接回用；②總廢全系統凈化回用；③廢水分質凈化、分系統回用。其中①②見圖1、③系統見圖2。

圖1 浮選廢水總廢水全系統回用流程Fig.2 The return process of each stream of flotation wastewater from the wastewater sub-system

圖2 浮選廢水各股廢水分系統返回流程Fig.1 The whole system recycling process of flotation wastewater and total wastewater

2.1 總廢水不處理直接回用工藝

總廢水不處理直接回用工藝主要是浮選精礦溢流水、尾礦庫溢流水經簡單的自然沉降后直接返回系統使用；或根據總廢水中殘留藥劑量、重金屬離子量，混入一定比例新水后，回用到浮選流程中。

此種工藝具有流程相對簡單、生產成本低、生產管理方便等優點，在生產中應用較為廣泛。但是由于所用廢水混合后統一回用，往往會使廢水成分更為復雜，隨著循環次數的增加，回水中的殘留藥劑與重金屬離子的量逐漸累積，同時，廢水中殘留的陰離子藥劑與廢水中溶解的金屬陽離子也會發生一些列的化學反應，從而導致礦漿環境變得更為復雜，最終會對選礦指標產生嚴重的影響。

2.2 總廢全系統凈化回用工藝

總廢全系統凈化回用是指針對浮選廢水的性質，采用一定的凈化方法對總廢水進行處理達到一定標準后，返回到浮選流程中或部分外排。常用的水處理方法有：自然沉降法、混凝沉降法、化學氧化法、吸附法和生物處理法等，通常采用其中一種方法或幾種方法聯合處理。生產實踐中典型的處理工藝有：串聯沉淀池自然沉降處理工藝、混凝斜管沉淀工藝、混凝沉淀—活性炭吸附(或氧化)—回用工藝。

總廢水全系統凈化回用優點在于：選礦廢水統一處理，只需1套處理系統即可，處理設施種類單一，方便管理，缺點在于：選礦廢水統一處理，其水質復雜，水量大，處理難度大，處理成本高等。

2.3 廢水分質凈化、分系統回用工藝

廢水分質凈化、分系統回用工藝即根據選礦廢水的水質確定廢水的用途，對其流程產出的廢水進行相應的凈化處理、回用到相應的選礦工藝環節中。

在保證了生產指標的同時，這種方式優勢在于：

(1)在一定程度上可減少廢水處理量；

(2)只需要處理其中某種重金屬離子、浮選藥劑即可，大大降低了廢水處理難度及成本；

(3)有效利用了廢水中殘留的選礦藥劑，可減少藥劑用量；

(4)有效降低了選礦成本。但是，與總廢水直接回用工藝相比，該種工藝需要增加多個回水循環，工藝流程相對復雜，管理難度相對較大。

目前，國內一些生產企業在廢水分質凈化、分系統回用方面也取得了較為成功的應用。

凡口選礦廠選礦廢水采用分質處理、分段回用、強化處理的措施后，選礦指標與使用新水指標相近，且回水利用率達到了85 %以上，每年可節約成本1 223.5萬元。

廠壩鉛鋅礦采用將工藝用水循環系統與非工藝水循環系統分開，以組成各自獨立的凈化循環水系統的方式，對選礦廢水綜合治理，使生產新水單耗指標由2.08 m3/t原礦下降到生產新水單耗1.19 m3/t原礦。

南京鉛鋅銀礦選礦廠于20世紀90年代初開始采用部分廢水優先直接回用、其余廢水適度處理后再回用的廢水處理與回用方案，實現了選礦工業廢水零排放。

4 結 語

現階段，我國選礦廢水資源化綜合利用技術已日趨成熟，在不影響生產技術指標的前提下，合理配比使用選礦廢水，對選礦廢水進行分質處理、分系統回用，實現生產工藝過程中選礦廢水的循環利用，減少廢水排放，積極響應國家環保政策，這不僅關系到礦山持續發展的大計，還將對環境和社會產生深遠的現實意義。