閆繼武　羅會良　蔡建新　彭湘林　魏克帥

(中國地質(zhì)礦業(yè)總公司)

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沙特某選廠回水處理研究及對浮選的影響

閆繼武羅會良蔡建新彭湘林魏克帥

(中國地質(zhì)礦業(yè)總公司)

摘要針對沙特某銅鋅礦選廠使用回水生產(chǎn)會惡化產(chǎn)品指標的情況，采用在回水中添加硫化鈉、聚合氯化鋁、活性炭的措施，可以明顯降低回水中Cu2+、Zn2+的含量。經(jīng)過處理的回水用于浮選試驗，獲得的銅精礦品位為22.46%、回收率為84.22%，鋅精礦品位為50.65%、回收率為79.32%，浮選指標得到了顯著改善。

關(guān)鍵詞銅鋅礦浮選回水銅離子鋅離子

沙特某銅鋅礦由于所處地區(qū)嚴重缺水，且政府對環(huán)保要求嚴格，選礦廢水的循環(huán)使用具有重要意義。選廠生產(chǎn)主要藥劑用石灰作為調(diào)整劑、丁基黃藥作為捕收劑、硫酸鋅作為銅浮選抑制劑、硫酸銅作為鋅浮選活化劑，回水中殘存的Cu2+、Zn2+含量很高，若直接使用，會嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。目前，國內(nèi)外處理含重金屬廢水的方法主要有沉淀法、氣浮法、離子交換法、吸附法、混凝法、生物法[1]等，其中沉淀法、混凝法和吸附法具有流程簡單、操作方便、反應(yīng)快、費用低的優(yōu)點。本文針對該礦回水，進行了沉淀、混凝和吸附試驗，以降低回水中有害金屬離子含量，減少回水對浮選工藝的影響，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1試驗及試驗方法

1.1試驗材料與儀器

試驗用硫化鈉、聚合氯化鋁、明礬為分析純，活性炭為粉末狀、工業(yè)用，硫酸為化學純。試驗儀器主要有pHS-25型pH計，歐洲之星強力攪拌器，XFD型單槽浮選機(3.0，1.5，1.0 L)。

試驗研究用水取自生產(chǎn)回水，采用原子吸收光譜儀對水質(zhì)進行分析，分析結(jié)果見表1。

表1　回水水質(zhì)分析結(jié)果

由表1可知，回水中Cu2+和Zn2+的含量很高，Cu2+和Zn2+對浮選工藝的危害主要體現(xiàn)在[2]Cu2+會活化鋅，造成鋅在滑石和銅浮選環(huán)節(jié)中流失；Cu2+和Zn2+會和黃藥發(fā)生沉降，使系統(tǒng)中藥劑用量增大；因此，消除或減少回水中的Cu2+、Zn2+是優(yōu)化浮選指標的主要途徑。

1.2試驗方法

取500 mL回水，加10%稀硫酸調(diào)節(jié)回水pH值至9(浮選用水pH值要求)，然后根據(jù)所確定的藥劑用量加入藥劑，先以300 r/min的速度快速攪拌10 min，再以100 r/min的速度慢速攪拌20 min，隨后靜置20 min。取上清液用原子吸收光譜法檢測Cu2+、Zn2+含量。

2試驗結(jié)果與討論

2.1硫化物沉淀試驗

硫化物大量用于工業(yè)污水去除重金屬離子，因為重金屬硫化物的溶度積都很小，極易與重金屬離子形成沉淀[3]。試驗采用硫化鈉沉降Cu2+、Zn2+，依次用燒杯量取500 mL回水，加稀硫酸調(diào)節(jié)pH=9后，分別按照15、30、45、60 mg/L的用量加入硫化鈉進行攪拌、靜置，取上清液化驗，結(jié)果見圖1。

圖1　硫化鈉用量對回水中金屬離子含量的影響

由圖1可見，隨著硫化鈉用量的增大，回水中Cu2+和Zn2+的含量均減少；當硫化鈉用量超過30 mg/L時，溶液中Cu2+含量已經(jīng)較低，Cu2+的減少趨勢變?nèi)酰挥捎赯n2+的含量較高，Zn2+依然有明顯減少；所以確定硫化鈉的最佳用量為60 mg/L，此時Cu2+去除率為90.53%，Zn2+去除率為95.44%。

2.2混凝劑混凝試驗

使用無機電解質(zhì)等混凝劑可以沉降重金屬離子，試驗選用明礬、聚合氯化鋁作為混凝劑進行對比試驗。依次用燒杯量取500 mL回水，加稀硫酸調(diào)節(jié)pH=9后，按照25、50、75、100 mg/L用量分別加入混凝劑進行攪拌、靜置，取上清液化驗，結(jié)果見圖2。

圖2　混凝劑用量對回水中金屬離子含量的影響

由圖2可見，隨混凝劑用量的增大，水中Cu2+和Zn2+含量均減少，原因是通過添加無機電解質(zhì)類凝聚劑可以改變顆粒之間的電性及相互作用力，減小或消除了同電荷離子間的排斥力，使懸浮顆粒間由相互排斥變?yōu)橄嗷ノM而凝聚沉降[4]；明礬沉淀Cu2+的效果要好于聚合氯化鋁，但聚合氯化鋁沉淀Zn2+的效果要稍優(yōu)，當用量超過50 mL時，明礬和聚合氯化鋁對Cu2+和Zn2+的去除趨勢開始減緩；綜合考慮，確定采用聚合氯化鋁作為凝聚劑，用量為100 mg/L，此時Cu2+的去除率為76%，Zn2+的去除率為75.67%。

2.3活性炭吸附試驗

活性炭多孔、比表面積大，具有很強的物理吸附和化學吸附性能，可以去除水中的重金屬離子，同時對懸浮物和有機物也有很好的去除效果，在廢水處理中應(yīng)用非常廣泛[5]。試驗采用活性炭吸附回水中的Cu2+、Zn2+，依次用燒杯量取500 mL回水，加稀硫酸調(diào)節(jié)pH=9后，分別加入0.05,0.10,0.15,0.20,0.25 g活性炭，進行攪拌、靜置，取上清液化驗，結(jié)果見圖3。

由圖3可見，回水中Cu2+、Zn2+濃度均隨活性炭用量的增加而減少，說明活性炭對這些金屬離子有較好的吸附效果；當活性炭用量大于0.15 g時，Cu2+、Zn2+濃度降低速率變小，確定適宜的活性炭的用量為0.15 g (即0.3 g/L )，此時Cu2+的去除率為59.3%，Zn2+的去除率為61.1%。

2.4處理后回水浮選效果

由以上試驗可知，硫化鈉、聚合氯化鋁和活性炭均可以明顯去除回水中的Cu2+、Zn2+。為強化除雜效果，按照以上確定的最佳條件，取50 L回水，將硫化鈉、聚合氯化鋁、活性碳共同加入回水中攪拌、靜置，取上清液用于浮選試驗，上清液水質(zhì)分析結(jié)果見表2。

圖3　活性炭用量對回水中金屬離子含量的影響

表2處理后回水水質(zhì)分析

mg/L

將處理后回水和未處理回水分別進行閉路浮選試驗，試驗流程見圖4，產(chǎn)品指標見表3。

圖4　閉路浮選試驗流程

由表3可知，通過對回水的處理，浮選指標得到了很大的改善，銅精礦品位達到了22.46%，回收率為84.22%，鋅精礦品位為50.65%，回收率為79.32%。

3結(jié)語

(1)硫化鈉的沉淀作用、聚合氯化鋁的混凝作用、活性炭的吸附作用都可以有效的降低沙特某選廠回水中Cu2+、Zn2+的含量。

表3不同回水閉路浮選結(jié)果

%

(2)將用硫化鈉、聚合氯化鋁和活性炭處理后的回水用于浮選試驗，浮選結(jié)果得到了很大的改善，獲得了銅精礦品位為22.46%、回收率為84.22%，鋅精礦品位為50.65%、回收率為79.32%的選別指標。

參考文獻

[1]鄭雅杰，彭振華.鉛鋅礦選礦廢水的處理及循環(huán)利用[J].中南大學學報，2007，38(3)：468-473.

[2]李洪帥，劉殿文，宋凱偉，等.選礦廢水對浮選的影響[J].礦冶，2012，21(2)：94-96.

[3]邱廷省，丁聲強，張寶紅，等.硫化鈉在浮選中的應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀[J].有色金屬科學與工程，2012(6)：39-43.

[4]馮秀娟，劉祖文，朱易春.混凝劑處理選礦廢水的研究[J].礦業(yè)工程，2005，25(4)：27-29.

[5]沈淵瑋，陸善忠.活性炭在水處理中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2007(4)：13-15.

(收稿日期2015-11-05)

閆繼武(1987—)，男，助理工程師，100029 北京市朝陽區(qū)北三環(huán)中路浙江大廈7層。