镍钼矿选矿废水处理回用试验研究①

刘建东，刘三军，孙 伟，史文革，胡鄂明，李会娟

（1.南华大学 资源环境与安全工程学院，湖南 衡阳421001；2.中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙410083）

选矿废水包括选矿工艺排水、尾矿池溢流水和矿场排水［1－2］。选矿废水具有水量大、悬浮物含量高、含有害物质种类较多而浓度较低等特点［3］。每吨矿石的选矿用水量为5 ～10 t。选矿废水中的主要有害物质是重金属离子和选矿药剂。重金属离子有铜、锌、铅、镍、铁、钡、镉等，以及砷和稀有元素等［4］。

选矿废水不经处理排放或流失会严重污染当地土壤和水资源，危害水产和植物［5－6］。选矿中残留的有机药剂会使水中的COD 严重超标。我国每年选矿产生的废水数亿吨，若不加以处理回用，会造成环境污染及资源浪费。

目前，对于选矿废水的处理途径有两种，一是进行净化处理，使处理水达到排放标准；二是经过处理后回用，达到水资源的循环利用［7－8］。所以，选矿废水处理回用技术的研究和进步意义重大。本文主要研究镍钼矿选矿废水处理回用技术，以期降低镍钼矿选矿废水的排放，降低环境污染，节约水资源。

1 镍钼矿元素分析及选矿废水分析

镍钼矿化学多元素组分分析结果见表1。可以看出，矿石中镍品位2.03%，钼品位3.25%，TFe、S、C、SiO2、CaO 含量均大于10%，还含有P、As、Cu、Pb、Zn、V2O5等组分。

表1 镍钼矿原矿化学多元素分析结果(质量分数)/%

镍钼矿选矿废水中含有多种有机物和无机物，残留药剂浓度较高，pH 值不高，悬浮物含量高，并含多种重金属离子，COD 含量也很高。水质分析结果见表2。此选矿废水主要处理重点为悬浮物和COD。

表2 镍钼矿选矿废水水质分析结果

2 试验方法

2.1 絮凝试验

将一定量的废水装在容量为500 mL 的带有刻度的玻璃量筒中，分别加入不同种类和用量的絮凝剂进行搅拌，待搅拌均匀后，放在试验台上静止，观察并记录沉降效果。

2.2 废水回用验证试验

废水回用验证试验采用闭路浮选，先进行条件试验，确定最佳浮选流程及药剂制度，在最佳流程及药剂制度下进行闭路浮选试验，收集闭路浮选试验产生的废水，对废水进行絮凝沉降处理，处理后的废水按此最佳流程及药剂制度进行浮选试验，与清水浮选试验结果进行对比，验证废水处理效果。

3 结果与讨论

3.1 絮凝沉降时间试验

对清水浮选闭路实验产生的废水进行搅拌混匀，然后取3 个500 mL 水样，倒入量筒中，分别加入4 mL NHX、8 mg PAC、8 mg 聚合硫酸铁，放在水平操作台上，搅拌12 min，静置并记录不同沉降时间澄清层高度，试验结果见图1。其中絮凝剂NHX 由PAC、硫酸铝为主要原料配制而成。沉降曲线表明，沉降效果以NHX 最好，35 min 就可以使废水澄清，聚合硫酸铁沉降效果最弱，需要55 min 才可澄清。

图1 絮凝剂种类对镍钼矿选矿废水沉降效果的影响

3.2 NHX 用量对废水絮凝沉降的影响

取3 个500 mL 废水样，倒入量筒中，分别加入不同量的絮凝剂NHX，放在水平操作台上，搅拌12 min，静置并记录不同沉降时间澄清层高度，结果见图2。

图2 NHX 用量对镍钼矿选矿废水沉降效果的影响

由沉降试验结果可知，NHX 对镍钼矿选矿废水有很好的沉降效果，用量为4 mL 时，沉降效果最佳，用量过大或过小沉降效果均变差。

选定絮凝剂NHX，用量为2 mL，加入250 mL 镍钼矿选矿废水，放在水平操作台上，搅拌12 min，静置45 min，取澄清层液体进行水质分析，结果见表3。

表3 镍钼矿选矿废水处理后水质分析结果

对比表2 和表3 可以看出，镍钼矿选矿废水经过絮凝剂NHX 沉降后，悬浮物含量大大降低，由839.6 mg／L 降为17.7 mg／L，废水中重金属离子Cu、Mo、Ni等含量均有一定程度降低，COD 也大幅下降。

3.3 选矿废水处理回用浮选试验

以最佳开路试验为基础，进行镍钼矿浮选闭路试验，结果见表4，试验流程见图3。浮选过程中Mo-F 作为分散剂，主要成分为磷酸类物质，浮选捕收剂采用Mo-B1，主要成分为油类物质。

表4 镍钼矿浮选闭路试验结果

图3 胶硫钼矿浮选闭路试验流程

从表4 可以看出，使用清水，可以得到Mo 品位10.55%、回收率84.06%的精矿；直接使用废水进行浮选试验，得到精矿品位及回收率均低于清水浮选指标。使用处理后废水进行浮选试验，镍钼矿浮选品位及回收率变化不大，说明处理后废水对镍钼矿浮选指标影响不大，完全符合回用标准。

4 结 论

1）通过不同种类絮凝剂NHX、PAC、聚合硫酸铁对镍钼矿选矿废水沉降试验可知，NHX 沉降效果最好，沉降时间短，沉降后固体悬浮物含量由839.6 mg／L降为17.7 mg／L，COD 也有一定降低。

2）镍钼矿选矿废水经絮凝剂NHX 沉降后回用于浮选，对镍钼矿浮选试验指标影响不大，完全符合回用标准。