某白钨矿选矿废水悬浮物沉降效果优化试验

曹　兴　黄士兵　李书生　姜　寄　肖崇春　刘　丽

(飞翼股份有限公司)



某白钨矿选矿废水悬浮物沉降效果优化试验

曹兴黄士兵李书生姜寄肖崇春刘丽

(飞翼股份有限公司)

摘要江西某矿业公司选厂浮选白钨矿时添加的大量硅酸钠使选矿废水形成稳定的胶体分散系，悬浮物固含量高。原采用石灰脱稳工艺处理，悬浮物沉降效果不佳。通过氯化钙脱稳工艺试验，确定质量浓度20%的氯化钙溶液和0.1%的阴离子絮凝剂PAM溶液用量分别为1.6,20 kg/m3时，废水悬浮物固含量降低至96 mg/L，废水处理成本为2.32元/m3，较石灰脱稳工艺固含量低25 mg/L,处理成本节约0.65元/m3。该选矿废水中悬浮物沉降效果的优化，有利于简化处理流程，降低废水处理站运行成本，减轻对环境的污染。

关键词钨矿硅酸钠尾矿废水氯化钙絮凝沉降悬浮物

有色金属矿选矿尤其是浮选过程中常加入各种药剂以提高选别效果，但这些药剂会随工艺流程进入到选矿废水中。若该废水直接回用，会对选矿指标产生不利影响；若直接排放，则会严重污染矿区周边生态环境。因此对选矿废水进行处理很有必要，其中悬浮物的去除是废水处理的关键环节[1-2]。

江西某矿业公司采用磨矿—优先浮铜再浮选白钨矿的原则流程进行生产，尾矿产量2 000 t/d，浓度约25%，废水排放量为9 000 m3/d。选矿过程中添加了丁胺黑药、丁黄药、氧化石蜡皂、碳酸钠、硅酸钠、ZL等药剂，其中分散剂硅酸钠用量达10 kg/t，使选矿废水含有大量难以沉降的悬浮物，具有胶体相间界面和自由能大的特性[3]。相关研究表明，处理该类废水可通过加酸、加碱或加强电解质使其中的悬浮物从稳态中解脱[4-5]。为去除该白钨矿选矿废水中的悬浮物，首先采用氯化钙对废水中胶体进行脱稳，再用阴离子絮凝剂对其中悬浮物进行沉降试验，以确定合适的废水处理方案。

1废水性质

废水水样取自该白钨矿选矿的尾矿库出水。对水样进行水质分析，结果见表1。

表1水样水质分析结果

mg/L

由表1可以看出，该废水中悬浮物过多，固体废弃物SS含量严重超标，若直接排入水体将会产生极大污染。

2试验方法

2.1试验仪器与药剂

试验主要设备为：WT-2000型酸度计，CP512型电子分析天平，Z-5000原子吸收光谱仪，JJ-1搅拌器，101-0AB干燥箱。

试验主要试剂：无水氯化钙(工业级)，阴离子絮凝剂PAM(分子量1 700万，工业级)。

2.2试验方法

废水pH约为10，主要是由于添加的碳酸钠产生碳酸根离子水解所致。过量的碳酸根离子与重金属离子形成难溶的碳酸盐沉淀，因此重金属离子含量很少，达到排放标准。为不改变重金属离子在废水中形态并减少后续废水处理站盐酸的用量，采用氯化钙进行脱稳。氯化钙加入后将优先和碳酸钠反应，再与硅酸钠反应，不会将重金属从其难溶的碳酸盐中置换出来[6]。

废水原采用石灰进行脱稳，需在废水处理站采用盐酸进行pH值回调，然后在斜管沉淀池中加入聚合氯化铝进行二次沉降，再经石英砂吸附后外排。处理工艺流程见图1。

图1石灰脱稳废水处理系统工艺流程

保持废水处理站斜管沉淀和石英砂吸附处理工艺不变，对前段脱稳及絮凝沉降环节进行试验，工艺流程见图2。

图2氯化钙废水处理系统工艺流程

取数组1 000 mL废水水样，分别添加不同用量的由无水氯化钙配制成的质量浓度20%的氯化钙溶液，快速搅拌5 min(搅拌速度120 r/min)，立即移入1 000 mL量筒，测量水样pH后加入一定量的质量浓度0.1%的PAM溶液，用橡胶网孔搅拌器搅拌均匀，用秒表记录5 min内澄清层高度随时间的变化过程，最后取上清液用烘干法分析固含量。

3试验结果与讨论

3.1氯化钙用量试验

废水水样中氯化钙溶液加入量分别为0.4，0.8，1.2，1.6，2.0 kg/m3，对水样pH和澄清层高度的影响分别见图3、图4。

图3　不同氯化钙溶液用量对水样pH值的影响

图4　不同氯化钙溶液用量对澄清层高度的影响

从图3可以看出，废水水样pH值随氯化钙溶液用量的增大而减小。当氯化钙溶液用量为1.6 kg/m3时，水样pH值为8.03，继续增大用量至2.0 kg/m3，pH值降低到7.98，降低幅度很小。图4表明，在一定的氯化钙溶液用量范围内，废水水样中悬浮物的沉降速度随氯化钙用量的增大而加快，澄清层高度增加很快。当氯化钙溶液用量为1.6 kg/m3时，澄清层高度变化趋势与用量为2.0 kg/m3时接近，综合药剂成本及沉降效果，确定适宜的氯化钙溶液用量为1.6 kg/m3。

3.2PAM用量试验

在固定氯化钙溶液用量为1.6 kg/m3，改变PAM溶液添加量分别为10,20,30,40,50 g/m3，对澄清层高度的影响见图5。

图5　不同PAM溶液用量对澄清层高度的影响

从图5可以看出，在一定PAM溶液用量范围内，澄清层高度的增加随PAM溶液用量的增大而加快，水样中悬浮物固含量随PAM溶液用量的增加而减少。分析表明，当PAM溶液用量为10,20,30,40,50 kg/m3时，对应的悬浮物固含量分别为325,232,128,92,75 ppm。因此，PAM溶液用量在20 g/m3以上时，悬浮物固含量均能满足污水综合排放标准(GB 8978—1996)。考虑到药剂成本，确定PAM溶液用量为20 kg/m3。

4脱稳工艺应用结果对比

分别采用石灰和氯化钙脱稳处理工艺对废水进行沉降，处理后的外排废水检测结果见表2。

表2外排废水检测结果

mg/L

表2表明，废水经氯化钙脱稳处理工艺沉降后，外排废水中固体悬浮物SS含量比石灰脱稳工艺的低20 mg/L，COD和重金属含量也更低。经计算，两种脱稳方式废水处理成本分别为2.97元/m3、2.32元/m3，氯化钙脱稳工艺比石灰脱稳工艺节约处理成本0.65元/m3。综合考虑，氯化钙脱稳方式的处理工艺更适合该废水的处理。

5结论

(1)采用氯化钙脱稳处理工艺对江西某矿业公司浮选白钨矿废水进行沉降效果优化试验，着重考察了氯化钙和阴离子絮凝剂PAM对废水中悬浮物沉降效果的影响，最终确定氯化钙溶液最佳用量为1.6 kg/m3，PAM溶液用量为20 g/m3。

(2)石灰脱稳处理工艺和氯化钙脱稳处理工艺应用结果对比表明，氯化钙脱稳处理工艺可将废水中悬浮物含量降至96mg/L，废水处理成本为2.32元/m3，较石灰脱稳处理工艺节约0.65元，整体指标较优。

参考文献

[1]祁强，王秀艳，赵文辉，等．选矿废水处理技术研究进展[J]．山西化工，2014(1)：42-46.

[2]郭朝晖，袁珊珊，肖细元，等．聚硅酸硫酸铝铁复配及在钨铋选矿废水中的应用[J]．中南大学学报：自然科学版，2013，44(2)：461-468．

[3]郑祥明，杨三妹．钨矿选矿废水处理新技术[J]．化工矿产地质，2012， 34 (3)：187-190．

[4]陈明，朱易春，黄万抚. 某钨矿尾矿库废水石灰脱稳-絮凝剂沉降法处理试验研究 [J].中国钨业，2007，22(5)：43-46.

[5]郭朝晖，姜智超，刘亚男，等．混凝沉淀法处理钨多金属矿选矿废水[J].湖南有色金属学报，2014，24(9)：2393-2399.

[6]曹锡章．无机化学[M]．北京：高等教育出版社，2000.

(收稿日期2015-12-13)

曹兴(1983—)，男，工程师，410600 湖南省长沙市宁乡经济开发区创业大道。