彭新平

(湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015)

硫化鉛鋅礦選礦廢水處理試驗(yàn)研究

彭新平

(湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015)

對某硫化鉛鋅礦選礦廢水處理進(jìn)行了試驗(yàn)研究,探討混凝劑、氧化劑、吸附劑對廢水處理工藝及處理效果的影響,為選礦廢水處理后回用提供技術(shù)保障。

硫化鉛鋅礦;選礦廢水;處理;回用

鉛鋅選礦廢水是有色金屬礦山水環(huán)境中重金屬污染的重要來源。我國鉛鋅礦山以硫化鉛鋅礦為主,加強(qiáng)硫化鉛鋅礦選礦廢水的利用(包括廠內(nèi)循環(huán)水和尾礦庫回水),對從源頭減少重金屬排放,減輕選礦廢水對環(huán)境的污染,保護(hù)生態(tài)平衡具有重要作用,也是選礦廠節(jié)能降耗,節(jié)約水資源的根本措施。工業(yè)發(fā)達(dá)國家都很重視工業(yè)廢水的重復(fù)利用,不斷提高工業(yè)廢水的復(fù)用率。我國選礦廠廢水的復(fù)用率自20世紀(jì)80年代以來有了顯著的提高,但由于我國南方降雨量較大,水資源相對豐富,鉛鋅選礦廠的廢水復(fù)用率普遍較低,特別是中小型鉛鋅選礦廠,其選礦廢水甚至完全沒有重復(fù)利用,直接向環(huán)境排放,對周圍環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。

于2010年10月1日起實(shí)施的《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 25466-2010),不僅對鉛鋅選礦企業(yè)的選礦廢水中重金屬污染物的濃度規(guī)定了排放限值,而且對單位產(chǎn)品排水量規(guī)定了排放基準(zhǔn)值,廢水中污染物濃度和單位產(chǎn)品排水量同時(shí)考核。該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施對中小型鉛鋅選礦企業(yè)水污染控制提出了較高的要求,因此,研究硫化鉛鋅礦選礦廢水處理及回用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 概 況

某鉛鋅選礦企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模為日處理硫化鉛鋅礦500 t。選礦回收的主要有價(jià)元素為鉛、鋅、銀、金、硫、鐵。浮選工藝為優(yōu)先浮鉛-鋅硫混浮-鋅硫分離。采用一段磨礦,磨礦細(xì)度為0.074 mm占78%。選別工藝是硫酸鋅+氰化鈉作鋅礦物和黃鐵礦的抑制劑,MB黃藥+硫氮九號作鉛礦物的捕收劑,2#油作起泡劑優(yōu)先浮鉛,一次粗選、三次精選、二次掃選,獲得鉛精礦;浮鉛尾礦加MB黃藥和2#油進(jìn)行鋅硫混合浮選,一次粗選、二次掃選,尾礦為最終尾礦;鋅硫混合粗精礦加石灰抑制黃鐵礦,進(jìn)行鋅硫分離,一次粗選、二次精選、二次掃選,得到鋅精礦和硫精礦。

鉛、鋅、硫精礦經(jīng)各自濃密和脫水,選礦廢水匯入選礦廠地溝,與選礦廠衛(wèi)生水(降雨時(shí)包括地表雨水)、尾礦匯合到一起,通過尾砂輸送管道進(jìn)入尾砂庫,選礦廢水在尾礦庫內(nèi)經(jīng)過自凈處理后排放。

2 選礦廢水處理試驗(yàn)

2.1 選礦廢水水質(zhì)狀況

針對原礦進(jìn)行選礦試驗(yàn),尾砂和廢水混合產(chǎn)生選礦廢水,選礦廢水進(jìn)行24 h自然沉清,對沉清后選礦廢水進(jìn)行水質(zhì)分析,測試結(jié)果列于表1。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備和材料

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)備

DJ-1電動攪拌器,江蘇自動化儀器廠;HP-111L電磁振動式空氣泵,浙江森森實(shí)業(yè)有限公司; PHS-3C單極式pH計(jì),上?？祪x儀器有限公司; ZR4-6混凝試驗(yàn)攪拌機(jī),深圳中潤水工業(yè)技術(shù)發(fā)展有限公司;YP102N電子天平,上海精密科學(xué)儀器有限公司;5 L、10 L搪瓷桶,1 L、2 L玻璃燒杯,5 L、3 L沉降缸等。

表1 選礦廢水水質(zhì)狀況

2.2.2 試驗(yàn)藥劑

穩(wěn)定化二氧化氯,濰坊華實(shí)藥業(yè)有限公司;3#聚丙烯酰胺,工業(yè)品;硫酸亞鐵,分析純,汕頭市西陵化工有限公司;硫酸,分析純;活性炭,化學(xué)純,長沙市湘科精細(xì)化工廠。

2.3 水質(zhì)分析方法及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.水質(zhì)分析采用國內(nèi)通用的分析方法及儀器。

2.水質(zhì)評價(jià)采用《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 25466-2010)規(guī)定的限值。

2.4 混凝處理試驗(yàn)

2.4.1 硫酸亞鐵混凝試驗(yàn)

取自然沉清的選礦廢水1 000 mL,分別加入一定濃度的硫酸亞鐵,在六聯(lián)攪拌試驗(yàn)儀上進(jìn)行試驗(yàn),攪拌速度為250 r/min,攪拌時(shí)間為30 min,自然沉降60 min后取上清液測定水體的pH、酚、COD、石油類等指標(biāo),測試結(jié)果如圖1和圖2所示。

2.4.2 硫酸亞鐵+3#絮凝劑混凝試驗(yàn)

取自然沉清后的選礦廢水,用硫酸調(diào)廢水pH值至pH=10左右,投加硫酸亞鐵和3#絮凝劑,自然澄清取上清液測定COD、酚和石油類,結(jié)果列于表2。

圖1 硫酸亞鐵投加量與殘余COD的關(guān)系

圖2 硫酸亞鐵投加量與殘余酚的關(guān)系

表2 硫酸亞鐵混凝試驗(yàn)結(jié)果表

2.4.3 混凝氧化時(shí)間條件試驗(yàn)

取自然沉清后的選礦廢水各1 000 mL,用硫酸調(diào)廢水pH值至pH=10.22,在六聯(lián)攪拌試驗(yàn)儀上進(jìn)行試驗(yàn),攪拌速度為250 r/min,加入硫酸亞鐵100 mg/L,攪拌為30～45 min,再加3#絮凝劑1 mg/L,攪拌30 min,然后自然澄清60 min,取上清液測定COD、酚和石油類指標(biāo),具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表3。

上述試驗(yàn)結(jié)果表明:反應(yīng)時(shí)間對處理效果有明顯影響,主要由于Fe2+在水體中氧化成Fe3+需要一定的時(shí)間,時(shí)間愈長氧化愈充分,殘留的Fe2+愈少。當(dāng)氧化反應(yīng)時(shí)間達(dá)到60 min左右,處理效果趨于穩(wěn)定,并可以符合選礦工藝用水的要求。

2.5 氧化處理試驗(yàn)

取市售固體穩(wěn)定性二氧化氯進(jìn)行現(xiàn)場配置,配成二氧化氯10 mg/mL的溶液。選礦廢水加硫酸調(diào)pH值至pH=7.60,然后加二氧化氯進(jìn)行氧化反應(yīng),氧化時(shí)間為30 min,取上清液測定COD、酚、石油類等,二氧化氯處理后廢水中酚的變化趨勢如圖3所示。

表3 硫酸亞鐵混凝試驗(yàn)結(jié)果表

圖3 二氧化氯處理后廢水中酚的變化趨勢

二氧化氯氧化試驗(yàn)表明:二氧化氯具有較強(qiáng)的氧化性,可以有效地氧化去除廢水中的酚和石油類等污染因子,且在低pH條件下氧化效果更好。

2.6 吸附處理實(shí)驗(yàn)

將自然沉清24 h后的選礦廢水2 000 mL,pH值調(diào)至pH=6.6,取水樣各500 mL,分別加粉末活性炭,在六聯(lián)攪拌器上以轉(zhuǎn)速為250 r/min攪拌30 min,自然澄清120 min,測定廢水中酚、石油類和COD,試驗(yàn)結(jié)果列于表4。

表4 活性炭處理調(diào)pH值后廢水試驗(yàn)結(jié)果

活性炭對廢水中COD、石油類和酚均有一定吸附效果,在低pH值條件下,對石油類吸附效果較好;采用活性炭處理選礦廢水處理成本高。

3 廢水處理工藝流程和技術(shù)參數(shù)

針對該鉛鋅礦選礦廢水,采取選礦總廢水-調(diào)pH值-氧化混凝-吸附-回用的工藝,如圖4所示。

圖4 選礦廢水處理與回用試驗(yàn)流程

具體技術(shù)參數(shù)為:用硫酸調(diào)廢水pH值至9.5～10.5。投加硫酸亞鐵50～100 mg/L、3#絮凝劑0.5～1 mg/L進(jìn)行混凝氧化和沉淀分離,控制pH值7～8,氧化時(shí)間為60 min、沉淀時(shí)間為60 min。采用活性炭床進(jìn)行催化氧化吸附,停留時(shí)間25～50 min。選礦廢水經(jīng)處理后符合《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(G B 25466-2010),結(jié)果列于表5。從表5可知符合選礦工藝用水要求,廢水處理成本約為0.45元/m3。

表5 處理水水質(zhì)情況

4 結(jié) 論

通過廢水處理與回用,可實(shí)現(xiàn)該鉛鋅礦選礦廢水處理后回用和達(dá)標(biāo)排放,根據(jù)該鉛鋅礦目前實(shí)際情況,工業(yè)新水來源于井下涌水和城市自來水,按選礦規(guī)模500 t/d,年生產(chǎn)300 d計(jì),選礦廢水產(chǎn)生量按2 700 m3/d計(jì),實(shí)施廢水處理后回用后,可實(shí)現(xiàn)選礦廢水零排放。每年可節(jié)約工業(yè)新水81萬t,取水費(fèi)用按2元/m3,回水成本按0.5元/m3計(jì),每年約節(jié)約費(fèi)用121.5萬元,每年減排選礦廢水81萬t,減排重金屬銅0.834 t/a、鉛7.42 t/a、鋅2.77 t/a、鎘0.259 t/a、砷0.267 t/a,環(huán)境效益顯著。

[1] 彭新平,陳偉,吳兆清.硫化鉛鋅礦選礦廢水處理與回用研究[J].湖南有色金屬,2010,(2):40-43、55.

[2] 國家環(huán)境保護(hù)局.有色金屬工業(yè)廢水治理[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1991.

Abstract:This thesis studied the wastewater treatment of sulfide lead and zinc ore-dressing,explored the influence of coagulant and oxidizers,sedative on wastewater treatment processes and the effects of wastewater treatment, which would provide technical support for ore dressing wastewater treatment and reuse.

Key words:sulfide lead-zinc;ore dressing wastewater;treatment;reuse

Study on Lead-zinc Sulfide Ore Dressing Wastewater Treatment

PENG Xin-ping
(Hunan Research Institute of Nonferrous Metals,Changsha410015,China)

X703

A

1003-5540(2011)03-0048-04

2011-03-15

湖南省科學(xué)技術(shù)廳科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2009SK2009)

彭新平(1969-),男,高級工程師,主要從事環(huán)境污染治理研究工作。