某磷矿浮选废水的处理与回用.pdf

第6 2 卷第1 期 2010 年2 月 有色金属 N o n f e r r o t l M e t a l s V o L6 2 ．N o ．1 F e b r u a r y ．2010 某磷矿浮选废水的处理与回用 李晔1 ，李柏林1 ，蹇云2 ，汪海涛1 1 ．武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉4 3 0 0 7 0 ； 2 ．荆门市洋丰中磷肥业有限公司，湖北荆门4 3 1 9 1 1 摘要采用胶体脱稳、混凝沉淀等处理方法解决某磷矿浮选厂废水处理及回用的问题。先将两种废水按照比例混合，然后 加入无机碱性混凝刺A 对废水中的胶体进行脱稳，最后再加入P A M 进行混凝沉淀，取得较好的处理效果。根据试验结果进行中 试生J 0 ．许将处理后的废水回用选矿，胶体脱稳一P A M 混凝沉淀法可使出水达到回用要求。回水选矿可以节约清水用量，降低选矿 成本。川水选矿对磷精矿的品位无不良影响。 关键词环境上程；浮选废水；胶体脱稳；磷矿；混凝沉淀；回用 中图分类号X 7 0 3 ；T D 9 2 3文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 l 2 0 1 0 0 1 0 0 9 9 0 4 中原某磷矿公司于2 0 0 6 年启动大型磷矿采选 工程项目，设计能力为采、选矿 处理P 0 ，≤ 1 5 ．5 ％，M g O ≤6 ％的原矿 1 2 0 万t ／a ，工艺为正一反 浮选，年产磷精矿 P 0 ，≥2 9 ．5 ％，M g O ≤1 ．5 ％ 约 5 0 万t 。根据设计方案，该磷矿厂每年用水约4 8 0 ～ 7 2 0 万t ，若全部采用清水流程，水源供给无法保证， 同时会产生大量含有害物质的废水，直接外排将会 严重破环周边环境。为此，如何充分合理利用选矿 废水资源，成为该选矿项目设计中的一个重要课题， 针对采选废水的处理利用进行试验，并根据设计方 案进行中试生产。 1废水处理及回用工艺流程 1 ．1 废水的来源、性质及处理要求 主要产生精矿废水和尾矿废水两种废水。精矿 废水包括浓密机溢流水和过滤机滤液，呈酸性。尾 矿废水是尾矿浆经尾矿库沉淀2 4 h 后的溢流水，呈 碱性。废水水质及处理要求。1 见表l 。 表1 废水水质及处理要求／ m g L “ T a b l e1W a t e rq u a l i t ya n dt r e a t m e n tr e q u i r e m e n to fw a s t e w a t e r 水质指标p H S S Ca“TPS 0 4 2 一 C O D 精矿水5 ．2 5 ．52 2 03 0 86 2 ．2 5 1 2 1 7 7 6 ．7 3 尾矿水 9 1 05 2 0 31 3 ．1 17 0 34 7 31 9 4 回用水 1 1 ．0 3 0 0 5 0 4 5 8 0 0 1 5 0 收稿日期2 0 0 7 1 I 一】4 基金项目国家十一五科技支撑计划项目 2 0 0 7 B A B l 5 B 作者简介李晔 1 9 6 3 一 ，男，湖北阳新县人，教授，博士，主要从 事固体废弃物综合利用、水污染控制工程等方面的研究。 1 ．2 废水回用的理论依据 大量浮选试验表明，精矿水澄清速率快，澄清液 中P O 。”浓度较高，作为反浮选抑制剂的有效成分， 对减少反浮选药剂消耗是有利的，因此精矿水可直 接回用作为反浮选扫选冲洗泡沫用水。尾矿水原则 上可作为正浮选用水，但其中大量存在的C a “， M g “，P O 。“，S O 。2 。和脂肪酸根离子等会对浮选工 艺造成不良影响，而且循环次数越多，离子累计越 多，危害也越大，故必须经过处理，将离子浓度降至 一定程度后，尾矿水才能返回正浮选使用。。。 1 ．3废水处理工艺基本原理 沉降试验表明，尾矿水沉降性能差，即使静置半 个月也不会澄清。这是由于尾矿浆中悬浮物浓度高 以及硅酸钠等浮选药剂的分散作用，使矿浆中的微 细泥尘形成了一个分布均匀相对稳定的胶体分散 系怕o 。同时这种胶体分散系又是一个多相分散系， 拥有广阔的相间晃面和巨大的自由能，其微细粒子 趋向于结合为粗粒聚集体，因此其稳定性是可以被 外界因素破坏的o 。对于尾矿废水，可通过加酸、 碱或强电解质等，使废水中的悬浮物从稳态中解脱， 促使微细颗粒结合为粗颗粒聚合体，然后根据需要 可以加入絮凝剂加速粗颗粒聚合体的形成和沉降， 同时通过絮凝吸附及网捕等作用去除其他杂质’。 根据以上理论，本着“以废治废”的原则，将部 分精矿水与尾矿水混合，加入某无机碱性混凝剂A 作为脱稳剂，然后根据需要加入絮凝剂絮凝沉淀。 1 ．4 试验用废水的水质 通过试验确定精、尾矿水最佳混合比为1 3 ，实 验废水水质及处理要求见表2 。 万方数据 1 0 0 有色金属第6 2 卷 2 试验结果及讨论 2 ．1 胶体脱稳及p H 条件试验 采用无机碱性混凝剂A 作为脱稳剂，将其配成 质量浓度5 ％的溶液。向试验废水中加入A 溶液， 控制不同的p H 值，在相同的搅拌条件下 1 2 0 r ／ m i n 反应1 0 m i n ，静置3 0 m i n 后取上清液进行水质 分析，确定最佳反应p H 值及混凝剂A 用量。回水 要求p H 值小于1 1 ．0 ，考虑到缓冲范围，试验中控制 p H 值小于1 0 ．5 。试验结果如表3 所示。 表3 胶体脱稳及p H 条件实验结果 除p H 外，m g ／L T a b l e3E x p e r i m e n tr e s u l t so fe l i m i n a t i n gc o l l o i d s t a b i l i t ya n dp Hc o n d i t i o n A 用量 p H S S C a 2 T P S 0 4 2 一 C O D 6 0 09 ．7 01 4 2 51 5 ．3 22 6 36 5 79 8 ．4 5 7 0 0 9 ．9 56 9 0 1 7 ．4 l2 1 6 6 4 0 8 8 ．0 3 7 2 51 0 ．1 53 6 32 0 ．0 71 3 26 3 67 5 ．9 4 7 5 0l O ．4 77 8 ．6 22 2 ．1 8“．5 56 3 l6 8 ．5 5 7 6 0 1 0 ．7 03 0 ．8 92 3 ．2 5 4 8 ．9 36 2 75 7 ．4 0 由表3 可看出，当混凝剂A 用量为7 5 0 m g ／L 时，废水中T P 含量尚未达标。同时，观察到矾花的 生成速度较慢，沉渣的压缩性较差。在实际生产中， 譬 迈 鬓 誉 P A M 用量 r a g E 可能导致沉淀池压力增大，出现冒浑、翻泥等现象而 造成水质超标。因此，有必要在加入A 溶液之后， 再加入絮凝剂以加快渣的沉降速度，改善沉渣的压 缩性，从而使水质达标。 2 ．2 絮凝试验 选择聚丙烯酰胺 P A M 与混凝剂A 配合试验， 将P A M 配成质量浓度0 ．5 ％的溶液。用5 个 1 0 0 0 m L 的烧杯分取8 0 0 m L 水样置于六联搅拌机 上，加入A 溶液使p H 接近1 0 ．5 ，在相同的搅拌条件 下 1 2 0 r ／m i n 搅拌l O m i n ，静置3 0 m i n 后进行混凝 试验。操作步骤为5 个烧杯中加入不同量的P A M 溶液，以2 0 0 r ／m i n 快速搅拌3 m i n ，5 0 r ／m i n 慢速搅 拌1 0 m i n ，然后倒入1 0 0 0 m L 的量筒中进行沉降试 验，2 h 后取上清液进行水质分析。 2 ．2 ．1 水质分析。分析P A M 用量对废水中污染物 去除的影响，分析结果绘成曲线如图1 所示，C a “浓 度一直处于回水标准范围内，曲线上不予列出。由 图1 可看出，当P A M 用量超过1 5 m g ／L 时，各项指 标均满足回用水标准。随着P A M 用量的增加，S S ， T P ，S O 。2 。的浓度逐渐减少，当P A M 用量超过3 0 m g ／ L 时，C O D 浓度反而逐渐增加。这是因为P A M 属于 有机物质，用量过多反而会增加废水中有机物含量。 P A M 用量 m e ／L 图1P A M 用量对废水中污染物去除的影响 F i g ．1 P o l l u t a n tr e m o r a ] e f f e c to fd i f f e r e n tP A Md o s a g e 2 ．2 ．2 沉降试验。沉降曲线如图2 所示。沉降试 验结果表明，当P A M 用量为2 5 3 0 m g ／L 时，絮体 沉降性较好。加入A 溶液和P A M 后，絮体迅速沉 降，前1 5 m i n 的沉降速度较快，2 0 m i n 以后沉降速度 较慢，基本属于减速沉降，沉降过程主要在前3 0 m i n 进行。3 0 m i n 以后进入压缩沉降阶段，6 0 m i n 以后清 水层高度基本不再变化。 根据水质分析及沉降试验结果可知，P A M 用量 在2 5 3 0 m g ／L 范围内时，均能达到很好的处理效 果，基于处理成本考虑，选择最佳P A M 用量为 2 5 m g ／L 。 一皂曼趑艇彝鞣蛏 万方数据 第1 期李哗等某磷矿浮选废水的处理与回用 1 0 1 g 昌 、 越 谊 趟 * 艇 沉降时间／m i n 图2 絮凝试验沉降曲线 F i g ．2F a l l i n gc u r v eo ff l o c c u l a t i o ne x p e r i m e n t 3废水处理及回用的现场中试 3 ．1 废水处理 3 ．1 ．1 工艺流程。根据试验结果进行中试生产。 精矿水一部分直接回用作为反浮选扫选冲洗泡沫用 水，另一部分与尾矿库溢流水按1 3 的比例泵入调 节池，加入无机碱性混凝剂A 溶液调节p H 值接近 1 0 ．5 ，同时通入空气搅拌2 0 m i n 。然后将废水泵人 絮凝沉淀池，加入P A M ，搅拌2 5 r a i n 后沉淀2 h ，静待 固液分离。上清液收集至清水池作为回水使用，底 泥用输砂管泵人尾矿库沉淀。废水处理工艺流程见 图3 。 图3 废水处理工艺流程 F i g ．3 S c h e m eo fw a s t e w a t e rt r e a t m e n t 3 ．1 ．2 运行效果。废水处理后作为回水使用。经 过2 3 次回水流程后，回水水质及选矿指标基本稳 定下来，取样进行水质分析，分析结果见表4 。由表 4 可看出，处理后出水稳定达到了回用标准。经过 现场调试，确定混凝剂A 的实际最佳用量为7 8 0 m g ／ L ，P A M 的实际最佳用量为3 0 m g ／L 。 表4 废水处理设施水质监测结果／ m g L 。1 T a b l e4R e s u l t so fw a s t e w a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n g 注进水为进入絮凝沉淀池的废水，出水为絮凝沉淀池出水。 3 ．2 废水回用对浮选工艺的影响 记录回水选矿的相关指标，与清水选矿指标进 行对比，结果见表5 。由表5 可看出，回水选矿对选 矿指标及磷精矿品位无不良影响，从而在实践中证 明了回水选矿的可行性及有效性。 表5 清水与回水选矿指标对比 T a b l e5 C o m p a r i s o no fb e n e f i c i a t i o ni n d e x e s b yc l e a rw a t e ra n db a c k w a t e r 4结语 采用胶体脱稳一P A M 法处理磷矿浮选废水，可 以取得很好的处理效果，处理后出水可以返回使 用。 经过现场调试，确定无机碱性混凝剂A 的实际 最佳用量为7 8 0 m g ／L ，聚丙烯酰胺的实际最佳用量 为3 0 m g ／L 。使用回水进行磷矿浮选，可减少清水用 量，节约成本，回水选矿对磷精矿品位无不良影响。 定期对废水水质及浮选指标进行监测，如果各 项指标明显下降，则首先应尽量调整药剂用量，例如 增加混凝剂A 或P A M 用量，调整浮选药剂用量等， 当这样做仍然无效时，就必须减少回水用量，增加清 水用量，以确保精矿品位不受影响。 万方数据 1 0 2 有色金属第6 2 卷 参考文献 [ 1 ] 中华人民共和国国家标准污水综合排放标准[ S ] ．G B8 9 7 8 1 9 9 6 ． [ 2 ] 胡为柏．浮选[ M ] ．第二版．北京冶金工业出版社，1 9 9 9 3 6 0 3 7 0 ． [ 3 ] 谢光炎，孙水裕，宁寻安，等．选矿废水的回用处理研究与实践[ J ] ．环境污染治理技术与设备，2 0 0 2 ，3 2 6 7 7 0 [ 4 ] 马杰，王建国．河东金矿选矿废水循环利用实践[ J ] ．黄金，2 0 0 2 ，2 3 8 3 9 4 2 ． [ 5 】徐昌伟，李哗．用混凝沉淀法处理连选磷矿废水[ J ] ．化工环保，2 0 0 5 ，2 5 s 1 2 7 7 2 7 9 ． [ 6 ] 汪幼民．石灰一絮凝沉降法处理选矿废水[ J ] ．湖南有色金属，2 0 0 5 ，2 1 2 3 2 3 3 ． [ 7 ] 许国强．高悬浮物选矿废水处理技术研究与工程实践[ J ] ．矿冶，2 0 0 5 ，1 4 2 2 8 3 2 ． [ 8 ] 张自杰．排水工程 下册 [ M ] ．第四版．北京中国建筑工业出版社，2 0 0 0 5 1 6 5 1 9 ． T r e a t m e n ta n dR e u s eo fW a s t e w a t e rf r o maP h o s p h o r i t eF l o a t a t i o nP l a n t U ％1 ，Ⅱ8 0 ．1 i n l ，J 1 A NY u n 2 ，W A N GH a i ．t a 0 1 1 ．S c h o o lo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，W u h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，W u h a n4 3 0 0 7 0 ，C h i n a ； 2 ．Y a n g [ e n g - Z h o n g l i nP h o s p h a t eF e r t i l i z e rI n d u s t r yL t d ．o f J i n g m e n ，J i n g m e n4 3 1 9 11 ，H u b e i ，C h i n a ，’ A b s t r a c t T h ep r o b l e m so nt r e a t m e n ta n dr e u s eo fw a s t e w a t e rf r o map h o s p h o r i t ef l o a t a t i o np l a n ta r er e s o l v e db yt r e a t m e n t m e a s u r e so fe l i m i n a t i n gc o l l o i ds t a b i l i t ya n dc o a g u l a t i n gs e d i m e n t a t i o ne t e ．F i r s t l y ，t w ok i n d so fw a s t e w a t e ra r e m i x e da c c o r d i n gt os o m ep r o p o r t i o n ，a n dt h e n i n o r g a n i c a l k a l i n e c o a g u l a t i n ga g e n tAi s u s e dt oe l i m i n a t et h e s t a b i l i t yo fc o l l o i di nw a s t e w a t e r ，f i n a l l yc o a g u l a t i n gs e d i m e n t a t i o ni sp r o c e e db yu s i n go fP A M ．T h ew a s t e w a t e ri s e f f e c t i v e l yt r e a t e dd u r i n gt h ee x p e r i m e n tp e r i o d ．T h ep i l o t s c a l ep r o d u c t i o ni sd e v e l o p e db a s e do nt h ee x p e r i m e n t r e s u l t s ，a n dt h et r e a t e dw a s t e w a t e ri sr e t u r n e dt of l o a t a t i o nt a n k ．T h ef l o a t a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h et r e a t e dw a t e r c a nm e e tt h er e u s i n gs t a n d a r db ye l i m i n a t i n gc o l l o i ds t a b i l i t y P A Ms e d i m e n t a t i o np r o c e s s ．T h ew a t e rc o n s u m p t i o n a n dc o s to ff l o a t a t i o np r o c e s sa r ed e c r e a s e db yr e u s e - w a s t e w a t e r ．T h eP 20 5g r a d ea n dr e c o v e r ya r en o ts u b j e c t e dt o b a di n f l u e n c e ． K e y w o r d s e n v i r o n m e n te n g i n e e r i n g ；f l o a t a t i o nw a s t e w a t e r ；e l i m i n a t i n gc o l l o i ds t a b i l i t y ；p h o s p h o r i t e ； c o a g u l a t i n gs e d i m e n t a t i o n ；r e u s e 万方数据