陳華萍，甘云霄，王建紅

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

我國(guó)有色金屬礦貧礦多、富礦少，多金屬礦多、單一礦種少，金屬品位極低、礦物采剝比大，分選難度大，產(chǎn)生的固體、液體廢棄物多。環(huán)境保護(hù)是可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)而保護(hù)水資源，治理水污染是環(huán)境保護(hù)的重要環(huán)節(jié)。選礦廠的耗水量巨大，提高尾礦回水利用率對(duì)整個(gè)選礦廠的節(jié)能增效至關(guān)重要，在尾礦沉降過(guò)程中使用經(jīng)濟(jì)有效的絮凝劑顯現(xiàn)出至關(guān)重要的意義。隨著絮凝劑的理論、實(shí)踐技術(shù)研究成果的日益成熟，絮凝劑已廣泛應(yīng)用于選礦過(guò)程中的濃縮、沉降等工序。

某選廠重選工序長(zhǎng)期以來(lái)都是使用回水作為搖床用水，但是存在尾礦濃密機(jī)溢流水不能澄清,多種重金屬離子、固體懸浮物超標(biāo),嚴(yán)重地影響了搖床作業(yè)錫的回收，同時(shí)也影響著整個(gè)選廠的環(huán)保工作。通過(guò)開(kāi)展對(duì)礦漿PH值的調(diào)漿試驗(yàn)，溫度、濃度試驗(yàn)，絮凝劑種類、單耗的選擇試驗(yàn),礦漿能快速澄清。在小型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行溢流水澄清沉降系統(tǒng)的改造,實(shí)現(xiàn)了石灰、絮凝劑的自動(dòng)、分點(diǎn)、定量添加,在一定程度上保證了溢流水外排指標(biāo)的達(dá)標(biāo)穩(wěn)定,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了溢流水的循環(huán)利用,最大程度上保證了搖床給水的清潔度，同時(shí)也達(dá)到了選廠清潔生產(chǎn)的目的,取得可觀的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

針對(duì)選礦車間反映的絮凝劑用量大但廠前回水卻較為渾濁的問(wèn)題。為進(jìn)一步提高選礦車間廠前回水利用率，提高回水質(zhì)量及降低絮凝劑藥劑成本。試驗(yàn)選用車間現(xiàn)場(chǎng)使用的905與新型絮凝劑KX-10、KX-11開(kāi)展沉降效果對(duì)比試驗(yàn)，為絮凝劑的選擇提供有效可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

2 試驗(yàn)樣品的采集及礦石性質(zhì)分析測(cè)定

試驗(yàn)所用的礦漿取自尾礦濃密機(jī)給礦結(jié)合池，尾礦密度2.87t/m3，PH=6,尾礦主要成分為輝石，其次為綠泥石、透閃石、方解石等。分別對(duì)采集的尾礦進(jìn)行粒級(jí)分析以及多元素分析，結(jié)果見(jiàn)表1、2。

表1 尾礦的粒級(jí)組成/%

表2 尾礦的主要化學(xué)成分/%

3 試驗(yàn)方案

絮凝劑主要用于帶有正（負(fù))電性的基團(tuán)中和一些水中帶有負(fù)(正）電性難于沉降的一些粒子或者顆粒，降低其電勢(shì)，使其處于穩(wěn)定狀態(tài)，并利用其聚合性質(zhì)使得這些顆粒集中，并通過(guò)物理或者化學(xué)方法分離出來(lái)。

水解反應(yīng)中化合物的水解達(dá)到平衡時(shí)，已經(jīng)水解的化合物分子數(shù)與溶液中該化合物的分子總數(shù)之比叫水解度。不同的化合物在相同溫度，相同濃度下水解度不同，化合物的酸性越弱或堿性越弱或濃度越小它的水解度就越大。一般來(lái)說(shuō)，水解度越大、吸附基越少，對(duì)吸附不利，但水解度過(guò)小，溶解能力差，不足以使分子鏈伸展、橋聯(lián)，實(shí)驗(yàn)證明，905的水解度在30%左右時(shí)，絮凝能力最強(qiáng)。

本次實(shí)驗(yàn)所用的絮凝劑有車間現(xiàn)場(chǎng)使用的905和新型絮凝劑KX-10、KX-11的對(duì)比。三種絮凝劑均配置成0.2%‰的溶液，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)中藥劑條件進(jìn)行添加。

3.1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)儀器：500ml量筒、秒表、玻璃棒、燒杯、移液管、電子天平、PH計(jì)、溫度計(jì)、高溫電爐。

將準(zhǔn)備好的礦漿用量筒取500ml攪拌均勻備用，根據(jù)已測(cè)定出的礦漿濃度以及絮凝劑的藥劑單耗量加入絮凝劑所需的毫升數(shù)，用玻璃棒快速攪拌均勻（保證每組的攪拌力度、時(shí)間、頻次相同），然后靜置于水平桌面上，開(kāi)始計(jì)時(shí)，觀察礦漿的沉降情況，記錄一定時(shí)間區(qū)間內(nèi)礦漿的沉降高度，其中圖示中沉降高度代表上層澄清液的高度，根據(jù)上層澄清液和下層礦漿分層高度記錄規(guī)定時(shí)間內(nèi)沉降的高度，見(jiàn)圖1所示。

圖1 沉降試驗(yàn)過(guò)程圖

3.2 三種藥劑溶解時(shí)間對(duì)比

絮凝劑一般為固體產(chǎn)品，顆粒狀或粉末狀,需要配制成溶液使用。一般先配成1%的溶液再稀釋至0.1～0.01%的濃度,配制溶液應(yīng)充分的攪拌,使絮凝劑顆粒完成溶解和活化。分子量最高的需攪拌2～2.5小時(shí)，一般至少要保證1小時(shí)以上的攪拌時(shí)間。活化的目的是使絮凝劑分子在稀釋溶液中充分的伸展,以提高絮凝效果，溶解時(shí)間見(jiàn)表3。

表3 不同藥劑溶解時(shí)間表

3.3 自然沉降試驗(yàn)

在室溫條件下，根據(jù)設(shè)計(jì)好的試驗(yàn)條件及試驗(yàn)方法，用貼好刻度標(biāo)簽的量筒取尾礦礦漿500ml，攪拌均勻，然后靜置讓其自然沉降,結(jié)果表明,隨著沉降時(shí)間的增加，礦石顆粒與水出現(xiàn)部分分離，沉降高度也隨著時(shí)間的增加沉降高度增加不明顯，且沉降區(qū)與澄清區(qū)界面模糊、不清晰,難于鑒別,澄清液仍然渾濁。尾礦漿澄清困難的主要原因是:礦漿呈弱酸性，pH=6),部分氧化鐵礦和鐵溶解后形成吸附性強(qiáng)、性質(zhì)穩(wěn)定的Fe(OH)3膠體,呈微細(xì)顆粒分散懸浮在液體中而難以沉降。

圖2 自由沉降效果

根據(jù)上述自由沉降試驗(yàn)方法，對(duì)905、KX-10、KX-11三種絮凝劑在室溫下，以及相同的藥劑濃度、礦漿濃度、PH值、沉降時(shí)間條件下，分別進(jìn)行單耗10g/t、15g/t、20g/t的沉降試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3、4、5。

圖3 905用量對(duì)沉降性能的影響

圖4 KX-10用量對(duì)沉降性能的影響

圖5 KX-11用量對(duì)沉降性能的影響

由圖3、4、5的沉降實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：當(dāng)藥劑單耗逐漸增加，沉降效果有所提高，但并不是單耗越高沉降越快，當(dāng)單耗高到一定程度的時(shí)候沉降速度反而會(huì)降低，每一種絮凝劑都有一個(gè)相對(duì)最佳的單耗范圍，沉降終點(diǎn)的礦層厚度相差不大。對(duì)于本次試驗(yàn)，在10g/t、15g/t、20g/t三種藥劑單耗情況下，沉降效果最好的都是KX-10,905次之，KX-11最差。其中905在15g/t時(shí)沉降效果最佳，KX-10在20g/t時(shí)沉降效果最佳，KX-11在15g/t時(shí)沉降效果最佳；905用量由10g/t增加至20g/t時(shí)，其沉降效果均有所提升，但提升幅度較??；KX-10在藥劑用量由10g/t增加至20g/t時(shí)，其沉降效果提升幅度較大，且比較均勻；KX-11在藥劑用量由10g/t增加至15g/t時(shí)，其沉降效果提升幅度較大，但由15g/t增加至20g/t時(shí)，其沉降效果無(wú)明顯變化。

3.5 給礦濃度對(duì)絮凝劑沉降性能的影響

保持礦漿PH值不變，藥劑單耗相同，在室溫下對(duì)905、KX-10、KX-11三種絮凝劑進(jìn)行不同給礦濃度條件下的沉降試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖6、7、8。

由圖6、7、8可看出，在相同藥劑相同用量條件下，隨著給礦濃度的提高，905的絮凝效果總體先降后升；KX-10的絮凝效果先降后升,在單耗20g/t的時(shí)候前12分鐘沉降速度提升非常明顯，但18分鐘后的絮凝效果則逐漸降低；而KX-11的總體絮凝效果則逐漸降低。在提高給礦濃度的情況下，905、KX-10的絮凝效果隨著藥劑單耗的增加絮凝效果呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而KX-11的絮凝效果則是先升后降。在本次濃度試驗(yàn)中KX-10表現(xiàn)出較好的絮凝效果。

圖6 礦漿濃度對(duì)905沉降性能的影響

圖7 礦漿濃度對(duì)KX-10沉降性能的影響

圖8 礦漿濃度對(duì)KX-11沉降性能的影響

3.6 PH值對(duì)絮凝劑沉降性能的影響

絮凝劑的絮凝效果不僅與藥劑的配置濃度、單耗以及礦漿濃度有關(guān)，還礦漿的受PH值、溫度、共存介質(zhì)等因素的影響。在絮凝過(guò)程中，都有一個(gè)相對(duì)最佳PH值的存在,使絮凝反應(yīng)速度最快，絮體溶解度最小，該P(yáng)H值通過(guò)以下試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，綜合考慮三種藥劑的絮凝效果，確定使用藥劑用量：15g/t來(lái)開(kāi)展PH值對(duì)絮凝劑的沉降性能的影響試驗(yàn)研究。

將取好的尾礦礦漿靜置備用，在室溫下調(diào)整礦漿PH值，當(dāng)PH在7-10時(shí)用石灰作為調(diào)整劑來(lái)調(diào)整所需PH值，當(dāng)PH在5-7時(shí)用20%的硫酸作為調(diào)整劑來(lái)調(diào)整所需PH值，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9、10、11。

由圖9、10、11可看出，礦漿酸堿度對(duì)905的沉降速度影響很明顯，當(dāng)?shù)V漿PH=7時(shí)沉降速度最快，PH=5時(shí)沉降速度最慢，從整體情況來(lái)看905適用于中性礦漿；礦漿酸堿度對(duì)KX-10的沉降效果的影響主要表現(xiàn)在沉降初期（即前5分鐘），后續(xù)影響不大，沉降終點(diǎn)值相差不大，當(dāng)?shù)V漿PH=9時(shí)沉降速度最快，PH=6時(shí)沉降速度最慢；礦漿酸堿度對(duì)KX-11沉降的整個(gè)過(guò)程影響都很顯著，隨著PH的升高沉降高度在不斷增加，當(dāng)?shù)V漿PH=10時(shí)沉降速度較快，PH=5時(shí)沉降速度最慢。

圖9 PH值對(duì)905沉降性能的影響

圖10 PH值對(duì)KX-10沉降性能的影響

圖11 PH值KX-11沉降性能的影響

3.7 溫度對(duì)絮凝劑沉降性能的影響

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中礦漿溫度會(huì)隨著季節(jié)的交替而變化，尤其是在一些四季分明的地區(qū)，尾礦的沉降速度會(huì)受到很大的影響，通過(guò)本次試驗(yàn)來(lái)尋找各種溫度下最適于的絮凝劑。

在保持礦漿濃度、酸堿度不變（即原礦漿濃度C=12.09%，PH=6）的情況下，通過(guò)水?。ǖ陀谑覝氐臏囟炔捎帽〗禍兀哂谑覝氐臏囟炔捎梅兴∩郎兀┑姆绞絹?lái)調(diào)節(jié)礦漿的溫度，按15g/t的藥劑用量添加，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖12、13、14。

圖12 溫度對(duì)905沉降性能的影響

圖13 溫度對(duì)KX-10沉降性能的影響

圖14 溫度對(duì)KX-11沉降性能的影響

由圖12、13、14可看出，礦漿溫度對(duì)905的沉降速度有一定的影響，隨著礦漿溫度的升高沉降高度有所變化，當(dāng)?shù)V漿溫度在35℃－40℃時(shí)候沉降效果相對(duì)較好，當(dāng)?shù)V漿溫度在40℃－45℃時(shí)候沉降效果最差；礦漿溫度對(duì)KX-10沉降效果影響較小，其影響主要表現(xiàn)在沉降初期，沉降前5分鐘沉降高度有所變化，但變化不大，沉降終點(diǎn)值相差也不大，相對(duì)而言KX-10在礦漿溫度為25℃－30℃時(shí)沉降效果較好，在40℃－45℃時(shí)沉降效果最差，總體情況來(lái)看KX-10對(duì)溫度的適應(yīng)范圍較廣。礦漿溫度對(duì)KX-11的沉降速度影響較為顯著，相對(duì)而言在礦漿溫度為25℃－30℃時(shí)沉降效果較好，在15℃－20℃時(shí)沉降效果最差。

4 工業(yè)試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)前期試驗(yàn)驗(yàn)證以及方案的論證探討，為進(jìn)一步驗(yàn)證新型絮凝劑KX10與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的絮凝劑905在回水系統(tǒng)中的可行性，于2021年9月8日在大坪選礦車間開(kāi)展為期30天的工業(yè)試驗(yàn)。

從外觀上看，905與KX-10兩種絮凝劑均為白色顆粒狀，無(wú)刺激性氣味，為易燃物品，兩種絮凝劑的溶解性都較好，配制成溶液后均不會(huì)出現(xiàn)成團(tuán)現(xiàn)象。試驗(yàn)期間保持新、老600平斜板濃密機(jī)給料處絮凝劑均勻添加，從現(xiàn)場(chǎng)回水水質(zhì)來(lái)看新、老600平斜板濃密機(jī)溢流水較為清澈，極少出現(xiàn)跑渾現(xiàn)象，回水水質(zhì)對(duì)搖床使用沒(méi)有太大影響，床面不會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚結(jié)垢現(xiàn)象。

工業(yè)試驗(yàn)期間廠前回水各項(xiàng)指標(biāo)（30天的平均值）情況見(jiàn)表4、5，藥劑成本對(duì)比見(jiàn)表6。

表4 廠前回水各項(xiàng)指標(biāo)

表5 廠前回水水質(zhì)分析結(jié)果

表6 藥劑成本對(duì)比表

由表3數(shù)據(jù)可知：使用KX-10廠前惠水量相比905平均增加10m3但回水率相比905降低了5.3%，藥劑單耗上升0.36g/t，原因是清水用水單耗上升1.21%，清水用水量上升，導(dǎo)致尾礦庫(kù)回水上升，最終造成廠前回水率下降。

通過(guò)檢測(cè)得到在未增加24米溢流水的情況下，給礦濃度為11.61%時(shí)，新600平底流濃度為24.43%，老600平底流濃度為25.37%。增加24米溢流水后，給礦濃度為6.07%時(shí)，新600平底流濃度為19.57%，老600平底流濃度為20.94 %。說(shuō)明新增24米溢流水之后、給礦濃度降低5.54%，底流濃度綜合降低4.645%，由于底流濃度的降低，造成了廠前回水率降低。

從表5水質(zhì)分析數(shù)據(jù)可知：同等條件下使用KX-10時(shí)廠前回水比使用905時(shí)含As降低了0.04mg/L、化學(xué)需氧量COD降低了7.81mg/L、固體懸浮物SS降低了1.275mg/L、PH降低了0.205；氨氮上升了0.411mg/L、F-上升了1.18mg/L。反應(yīng)出905對(duì)水質(zhì)污染偏嚴(yán)重的問(wèn)題，使用KX-10可有效降低環(huán)保壓力。

從表6可以看出新型絮凝劑與老絮凝劑相比，藥劑單耗相對(duì)原礦新老絮凝劑分別為20.41g/t、20.07g/t，使用新型絮凝劑KX-10單位成本可降低0.03元/t，使用KX-10可有效降低藥劑成本。

5 試驗(yàn)結(jié)論

（1）三種不同的絮凝劑在沉降試驗(yàn)中，當(dāng)藥劑單耗遞增時(shí)，三種藥劑沉降效果均有所提高。但每一種絮凝劑都有一個(gè)相對(duì)最佳的單耗值，同一種絮凝劑在不同單耗的情況下沉降終點(diǎn)的礦層厚度相差不大。當(dāng)三種藥劑用量一致，沉降時(shí)間達(dá)到一定程度時(shí)，不同藥劑的沉降終點(diǎn)基本趨于一致。

（2）本次試驗(yàn)中，在單耗上905和新型絮凝劑KX-10對(duì)尾礦的絮凝效果相差不大。在濃度試驗(yàn)中KX-10表現(xiàn)出較好的絮凝效果,單耗20g/t時(shí)的絮凝效果最佳。905在高濃度礦漿中使用占有一定的優(yōu)勢(shì)，而KX-10對(duì)礦漿的酸堿度和溫度都有較好的適應(yīng)性，KX-11則對(duì)礦漿的酸堿度、溫度比較敏感。選廠可以根據(jù)廠址的具體地理位置、季節(jié)變化及所排放尾礦礦漿濃度靈活選擇不同的絮凝劑種類以及單耗來(lái)達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）在保證指標(biāo)的前提下選用新型絮凝劑KX-10，能降選礦低成本且配置過(guò)程中無(wú)刺激性氣味，對(duì)人體無(wú)傷害，對(duì)環(huán)境較為友好，建議后續(xù)可投入生產(chǎn)使用。