煤選礦回水處理的優化探討

張正軍

（陜西有色榆林煤業有限公司，陜西榆林 719000）

對于煤礦選礦過程中，不僅需要水資源，而且在工藝后面，干凈的水資源會變成含有重金屬離子、懸浮顆粒、有害藥劑的廢水排出，對環境造成重大污染。目前，各個企業重視環境保護，會投入許多的精力在回水的處理問題上。基于此，我們應該找出更好的回水處理方式，以降低對環境的污染以及經濟成本。

1 煤礦選礦的方法

在中國，煤礦石在大自然中會以巖漿巖型煤灰石、沉積巖型煤塊巖、沉積變質巖型灰巖等三種方式存在。其中，巖漿巖型煤灰石的占有量最少，只有大約7%左右。在我國，煤礦的MgO 含量比較高，分布粒度比較細，使用浮選法可以達到更好的分離。這種方法是我國煤礦選礦過程中使用最多的方式。浮選法包含直接浮選法、反浮選法、反-正浮選法以及雙反浮選法等工藝。

浮選法的原理是利用煤礦物質和其他礦物質的不同物理性質，使用浮選劑使得煤和其他物質分離。其中，使用浮選劑使得煤物質漂浮起來的是正浮選法，使得煤礦物質下沉的是反浮選法。有時候，為了達到有效分離的目的，還會加一些抑制劑。經過浮選得到的煤礦物質經過過濾脫水等工藝可以得到精礦。

2 煤礦廢水的產生

煤礦的廢水中含有許多浮選藥劑殘留物，主要有懸浮顆粒、有機污染物、無機污染物以及煤污染物。有機物中主要有抑制劑的分解殘留物S711、S808、P918、淀粉等和捕收劑的分解殘留物脂肪酸皂類物質。無機物污染包括少量有害金屬、氟化物、硫化物以及調整劑等。煤污染物主要是指廢水中的煤含量高從而影響水的PH值。

煤礦選礦的時候一般在堿性的環境中進行，如果把浮選棄水直接排放到河海中，會影響生態環境中微生物的生存。因為浮選劑有些藥劑是含苯的化合物，有些藥劑是脂肪酸類的物質，在自然環境中很難被水中的微生物降解，不僅影響水中的微生物，還會使水體惡化。因此，選礦的污水如果沒有經過凈化處理就直接排放到河海中，會對環境造成嚴重的污染，影響社會經濟的正常發展。基于對環境保護的重視，目前煤礦廢水已經有了多種處理方式，達到回用的目的。

3 回水的處理流程和存在的問題

3.1 回水的處理

在煤礦的選礦過程中，回水的使用是非常重要的步驟。回水不僅僅關系到水用量的高低和選礦技術指標的好壞程度，也和環境的保護有關。煤礦的浮選法選礦產生的廢水分別是精礦水和尾礦水。廢水中對于煤礦浮選有影響的因素如下：（1）PO4-和Ca2+；（2）SO2-和SO3-。其中PO4-是由工業煤酸和在浮選過程添加的濃硫酸而產生分解的煤礦石。而Ca2+則是由于處理回水是添加的石灰乳和浮選中添加濃硫酸分解的煤礦石和碳酸鹽。而SO2-和SO3-是由于水玻璃以及硫酸產生的。

3.2 回水處理存在的問題

通過對尾礦水進行試驗確認回水是否對浮選有影響。首先對清水和浮選尾礦水以及被處理過的尾礦水進行檢測，試驗結果如表1。參考數據表明，正反浮選的尾礦水已經處理的尾礦回水中Ca2+、Mg2+、PO43-、SO42-的含量高于新鮮水。回水中Ca2+、Mg2+等金屬陽離子容易和浮選藥劑中的捕收劑發生化學反應，產生難溶性的脂肪酸鹽，這樣容易消耗捕收劑，降低煤礦物的回收率，造成浮選藥劑使用量增大。還會加大碳酸鈉用量，因此使得泡沫變粘，造成漿料難以輸送。同時，PO43-和SO42-會和煤礦物質表面作用，PO43-含量太高會阻礙煤礦物的浮選。SO42-含量太高會削弱水玻璃對質脈石的抑制作用。試驗結果表明，Ca2+、Mg2+、PO43-、SO42-是影響浮選結果的主要原因。

表1 水質分析結果

4 回水處理的優化探討

4.1 石灰乳對回水處理的影響

在回水處理的工藝流程中，會在一級回水處理池中加入石灰乳，可以除掉煤和懸浮顆粒。但是加入石灰乳會影響Ca2+、PO43-的含量。通過在尾礦水中加入石灰乳，將回水的pH 值調到不同的大小，分析回水中Ca2+和PO43-的含量。試驗結果表明，當石灰乳混凝的pH 值在一定量的時候，回水中的Ca2+含量最低。當pH 值超過或者低于一定結果時，回水中的鈣離子均會升高。而PO43-的含量隨著pH 值的升高而降低，當鈣離子的含量在最低時，PO43-可以降至2 mg/L 以下。在回水處理中，雖然提高pH 值可以去除回水中的煤酸根、碳酸根等離子，但pH 值提高表示石灰乳的用量必須增加，這樣則會影響Ca2+、PO43-的含量，影響浮選結果，同時也會增加回水的處理成本。

4.2 碳酸鈉對回水處理的影響

回水處理時，會在二級回水池中加入碳酸鈉，利用碳酸鈉和Ca2+等金屬陽離子的反應，降低金屬陽離子的含量。但是，二級回水池中的pH 值一般大于7，屬于堿性，在二級回水池中加入碳酸鈉會提高回水的pH 值。但是，當控制碳酸鈉的用量時，可以有效的使pH 值穩定在9.8 左右，結果與浮選礦漿差不多。并且，回水中的金屬陽離子的含量也和清水差不多。試驗結果表明，碳酸鈉可以有效降低回水中金屬陽離子的含量。

4.3 回水處理的優化探討

通過對回水的分析可知，回水中的金屬陽離子是影響浮選結果的主要原因。因此，在回水處理的過程中，應該嚴格控制金屬陽離子的含量。對于回水處理工藝，可以由以下幾個方面簡單優化：

（1）對回水進行加溫，這種方式可以在一定程度上降低回水對于浮選工藝的影響。

（2）對于回水處理過程中添加石灰乳的工藝進行優化，可以分兩步添加石灰乳。首先，可以先在尾礦濃密機中添加石灰乳，然后再送到尾礦庫進行沉清，接著在一級回水池中繼續添加石灰乳。這樣可以有效降低金屬陽離子的含量。

（3）回水處理過程中，金屬陽離子的含量并非一成不變，我們應該實時監控金屬離子的含量，再根據情況適當的調整pH 值，藥劑的用量也要根據情況相應增減。

（4）加強對于回水處理的研究探討，通過實驗數據對比，為回水處理提高有效的數據依據。

5 總結：

煤礦的尾礦水中含有許多Ca2+、Mg2+、PO43-、SO42-等金屬陽離子，這些金屬陽離子會直接影響煤礦浮選。通過對于尾礦水進行回水處理，可以降低金屬陽離子的含量，從而減少對煤礦浮選的影響。尾礦水的回水處理不僅可以使廢水回用，減少污水排放對環境的影響，還可以節約水資源，降低經濟成本。對于企業而言，還可以降低尾庫庫容量的壓力。企業應該重視對于回水處理工藝的研究，提升回水的使用率。

本文通過對回水工藝進行簡單的描述，并通過分析的試驗數據得出回水對煤礦浮選的影響主要是金屬陽離子。結合回水處理工藝，對其提出改進建議和方向。