硫化铅锌矿选矿废水处理试验研究

彭新平

(湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)

硫化铅锌矿选矿废水处理试验研究

彭新平

(湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)

对某硫化铅锌矿选矿废水处理进行了试验研究,探讨混凝剂、氧化剂、吸附剂对废水处理工艺及处理效果的影响,为选矿废水处理后回用提供技术保障。

硫化铅锌矿;选矿废水;处理;回用

铅锌选矿废水是有色金属矿山水环境中重金属污染的重要来源。我国铅锌矿山以硫化铅锌矿为主,加强硫化铅锌矿选矿废水的利用(包括厂内循环水和尾矿库回水),对从源头减少重金属排放,减轻选矿废水对环境的污染,保护生态平衡具有重要作用,也是选矿厂节能降耗,节约水资源的根本措施。工业发达国家都很重视工业废水的重复利用,不断提高工业废水的复用率。我国选矿厂废水的复用率自20世纪80年代以来有了显著的提高,但由于我国南方降雨量较大,水资源相对丰富,铅锌选矿厂的废水复用率普遍较低,特别是中小型铅锌选矿厂,其选矿废水甚至完全没有重复利用,直接向环境排放,对周围环境造成了严重的污染。

于2010年10月1日起实施的《铅、锌工业污染物排放标准》(GB 25466-2010),不仅对铅锌选矿企业的选矿废水中重金属污染物的浓度规定了排放限值,而且对单位产品排水量规定了排放基准值,废水中污染物浓度和单位产品排水量同时考核。该标准的实施对中小型铅锌选矿企业水污染控制提出了较高的要求,因此,研究硫化铅锌矿选矿废水处理及回用具有重要的现实意义。

1 概 况

某铅锌选矿企业生产规模为日处理硫化铅锌矿500 t。选矿回收的主要有价元素为铅、锌、银、金、硫、铁。浮选工艺为优先浮铅-锌硫混浮-锌硫分离。采用一段磨矿,磨矿细度为0.074 mm占78%。选别工艺是硫酸锌+氰化钠作锌矿物和黄铁矿的抑制剂,MB黄药+硫氮九号作铅矿物的捕收剂,2#油作起泡剂优先浮铅,一次粗选、三次精选、二次扫选,获得铅精矿;浮铅尾矿加MB黄药和2#油进行锌硫混合浮选,一次粗选、二次扫选,尾矿为最终尾矿;锌硫混合粗精矿加石灰抑制黄铁矿,进行锌硫分离,一次粗选、二次精选、二次扫选,得到锌精矿和硫精矿。

铅、锌、硫精矿经各自浓密和脱水,选矿废水汇入选矿厂地沟,与选矿厂卫生水(降雨时包括地表雨水)、尾矿汇合到一起,通过尾砂输送管道进入尾砂库,选矿废水在尾矿库内经过自净处理后排放。

2 选矿废水处理试验

2.1 选矿废水水质状况

针对原矿进行选矿试验,尾砂和废水混合产生选矿废水,选矿废水进行24 h自然沉清,对沉清后选矿废水进行水质分析,测试结果列于表1。

2.2 试验设备和材料

2.2.1 试验设备

DJ-1电动搅拌器,江苏自动化仪器厂;HP-111L电磁振动式空气泵,浙江森森实业有限公司; PHS-3C单极式pH计,上海康仪仪器有限公司; ZR4-6混凝试验搅拌机,深圳中润水工业技术发展有限公司;YP102N电子天平,上海精密科学仪器有限公司;5 L、10 L搪瓷桶,1 L、2 L玻璃烧杯,5 L、3 L沉降缸等。

表1 选矿废水水质状况

2.2.2 试验药剂

稳定化二氧化氯,潍坊华实药业有限公司;3#聚丙烯酰胺,工业品;硫酸亚铁,分析纯,汕头市西陵化工有限公司;硫酸,分析纯;活性炭,化学纯,长沙市湘科精细化工厂。

2.3 水质分析方法及评价标准

1.水质分析采用国内通用的分析方法及仪器。

2.水质评价采用《铅、锌工业污染物排放标准》(GB 25466-2010)规定的限值。

2.4 混凝处理试验

2.4.1 硫酸亚铁混凝试验

取自然沉清的选矿废水1 000 mL,分别加入一定浓度的硫酸亚铁,在六联搅拌试验仪上进行试验,搅拌速度为250 r/min,搅拌时间为30 min,自然沉降60 min后取上清液测定水体的pH、酚、COD、石油类等指标,测试结果如图1和图2所示。

2.4.2 硫酸亚铁+3#絮凝剂混凝试验

取自然沉清后的选矿废水,用硫酸调废水pH值至pH=10左右,投加硫酸亚铁和3#絮凝剂,自然澄清取上清液测定COD、酚和石油类,结果列于表2。

图1 硫酸亚铁投加量与残余COD的关系

图2 硫酸亚铁投加量与残余酚的关系

表2 硫酸亚铁混凝试验结果表

2.4.3 混凝氧化时间条件试验

取自然沉清后的选矿废水各1 000 mL,用硫酸调废水pH值至pH=10.22,在六联搅拌试验仪上进行试验,搅拌速度为250 r/min,加入硫酸亚铁100 mg/L,搅拌为30～45 min,再加3#絮凝剂1 mg/L,搅拌30 min,然后自然澄清60 min,取上清液测定COD、酚和石油类指标,具体实验结果列于表3。

上述试验结果表明:反应时间对处理效果有明显影响,主要由于Fe2+在水体中氧化成Fe3+需要一定的时间,时间愈长氧化愈充分,残留的Fe2+愈少。当氧化反应时间达到60 min左右,处理效果趋于稳定,并可以符合选矿工艺用水的要求。

2.5 氧化处理试验

取市售固体稳定性二氧化氯进行现场配置,配成二氧化氯10 mg/mL的溶液。选矿废水加硫酸调pH值至pH=7.60,然后加二氧化氯进行氧化反应,氧化时间为30 min,取上清液测定COD、酚、石油类等,二氧化氯处理后废水中酚的变化趋势如图3所示。

表3 硫酸亚铁混凝试验结果表

图3 二氧化氯处理后废水中酚的变化趋势

二氧化氯氧化试验表明:二氧化氯具有较强的氧化性,可以有效地氧化去除废水中的酚和石油类等污染因子,且在低pH条件下氧化效果更好。

2.6 吸附处理实验

将自然沉清24 h后的选矿废水2 000 mL,pH值调至pH=6.6,取水样各500 mL,分别加粉末活性炭,在六联搅拌器上以转速为250 r/min搅拌30 min,自然澄清120 min,测定废水中酚、石油类和COD,试验结果列于表4。

表4 活性炭处理调pH值后废水试验结果

活性炭对废水中COD、石油类和酚均有一定吸附效果,在低pH值条件下,对石油类吸附效果较好;采用活性炭处理选矿废水处理成本高。

3 废水处理工艺流程和技术参数

针对该铅锌矿选矿废水,采取选矿总废水-调pH值-氧化混凝-吸附-回用的工艺,如图4所示。

图4 选矿废水处理与回用试验流程

具体技术参数为:用硫酸调废水pH值至9.5～10.5。投加硫酸亚铁50～100 mg/L、3#絮凝剂0.5～1 mg/L进行混凝氧化和沉淀分离,控制pH值7～8,氧化时间为60 min、沉淀时间为60 min。采用活性炭床进行催化氧化吸附,停留时间25～50 min。选矿废水经处理后符合《铅、锌工业污染物排放标准》(G B 25466-2010),结果列于表5。从表5可知符合选矿工艺用水要求,废水处理成本约为0.45元/m3。

表5 处理水水质情况

4 结 论

通过废水处理与回用,可实现该铅锌矿选矿废水处理后回用和达标排放,根据该铅锌矿目前实际情况,工业新水来源于井下涌水和城市自来水,按选矿规模500 t/d,年生产300 d计,选矿废水产生量按2 700 m3/d计,实施废水处理后回用后,可实现选矿废水零排放。每年可节约工业新水81万t,取水费用按2元/m3,回水成本按0.5元/m3计,每年约节约费用121.5万元,每年减排选矿废水81万t,减排重金属铜0.834 t/a、铅7.42 t/a、锌2.77 t/a、镉0.259 t/a、砷0.267 t/a,环境效益显著。

[1] 彭新平,陈伟,吴兆清.硫化铅锌矿选矿废水处理与回用研究[J].湖南有色金属,2010,(2):40-43、55.

[2] 国家环境保护局.有色金属工业废水治理[M].北京:中国环境科学出版社,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

湖南省科学技术厅科技计划重点项目(2009SK2009)

彭新平(1969-),男,高级工程师,主要从事环境污染治理研究工作。