浮选硫精矿浓密机溢流水跑浑的治理实践.pdf

3 8 浮选硫精矿浓密机溢流水跑浑的治理实践 周少珍吴国霞刘炳贵周雪兮 摘要针对现场浮选碗精矿浓密机溢流水跑浑问题，开展了添加絮凝荆改善琉精矿沉 降的试验研究。试验证明，聚丙烯酰胺阴离子型絮凝剂能在石灰产生的高碱性矿浆中有救地通 过桥联作用，使硫精矿细颗粒发生团聚．从而加大沉降颗粒直径．促使沉陴速度加快。_ l I 产应用 实践表明．该絮凝荆能有效抑制跑浑．每年减少价值1 5 ～2 0 万元的硫精矿流失，避免，对河道 的污染．具有明显的经济效益和社会效益。 关键词浓密机；硫精矿；溢流水；絮凝沉降 中圈分类号T D 9 2 65文献标识码A 某铜矿选矿厂每年产出约8 0 ～1 0 0 万t 的标准硫精矿，浮选产出的硫精矿浆采用两 段脱水流程，其浓度为2 5 ％～3 5 ％，自流进 入舛5 m 周边传动浓密机进行一一段浓密脱 水；浓密机底流浓度为6 0 ％～7 3 ％，p H 值 大于1 1 。给人7 台6 0 m 2 盘式过滤机进行二 段脱水。原矿磨矿细度控制在一7 4 W n 6 5 ％ ～7 2 ％，硫精矿细度为一7 4 p ．m 7 2 ％～7 8 ％， 一4 3 t - m 含量约为3 5 ％～5 0 ％。 投产后，在冬季气温较低时，硫精矿浓 密机经常出现溢流跑浑现象，不仅影响溢流 水的回用，还造成金属流失，污染河道。经 几年的现场观察，浓密机跑浑的主要原因是 硫精矿粒度过细，在低温条件下，微细粒硫 精矿颗粒沉降速度变慢。浓密机的清水层 高度与硫精矿粒度、环境温度密切相关，当 人选矿石易磨且硫品位较高时，硫精矿产量 增大，一4 3 t a n 粒级含量提高，现场取样筛 析结果证明可达4 5 ％以上，如果此时环境 温度较低，硫精矿浓密机的清水层高度小于 5 0 c m ，就会发生硫精矿浓密机的溢流跑浑。 跑浑时，浓密机的溢流固体浓度可达1 ％～ 4 ％，一4 3 p ．m 粒级含量接近1 0 0 ％，其中固 体颗粒的硫精矿品位达3 0 ％- - 3 5 ％。 1 絮凝沉降试验 1 ．1 试验矿样、絮凝剂 为使试验结果尽可能与实际相近，试样 取自现场有代表性的硫精矿浆，浓度 3 0 ．9 ％，p i l l 3 ，一4 3 v m 粒级含量为3 5 ．4 ％， 粒级分布见表1 。试样缩分采用先测定其 重量浓度，再按确定的每次试验所需的矿浆 重量．用湿式分样器缩分。 聚丙烯酰胺阴离子型絮凝剂用硫精矿 浆的澄清水配制成浓度为0 ．1 ％的溶液供 试验使用，聚丙烯酰胺阴离子型絮凝剂技术 规格见表2 。 表1试样粒度组成／％ 粒级一1 4 7 1 0 4 7 4 6 3 5 3 4 3 3 8 4 些 坚 坚 塑 塑 垫 产事451 162 0 ．46 ．39 ．4 7 2523 54 曼生 堑 竺 墨j 竺 竺 塑 1 ．2 试验方法 沉降试验用1 0 0 0 m l 带刻度量筒进行， 根据试验要求加入絮凝剂、p H 值调整剂，将 啦作t 者t l l 筒B J 介l 2 周O O 少O 珍- 0 3 1 9 - 6 6 2 4 一 ，乒昱昌警戮1 ，北- 京0 4 矿- 2 治5 研究总院硬士、工程师．北京，1 0 0 0 4 4 万方数据 3 9 量筒连续翻转6 次，然后静置并按一定时间 间隔记录固液分界面高度。 表2 聚丙烯酰胺阴离子型絮凝剂技术规 格／％ 堑些 坌王里 查坌 回堡鱼里查墨堕 白色粉束状5 7 6 万64 0粥4 63 10 7 粒沉降缓慢，试验中此时可观察到矿浆上层 长时间呈悬浮状态。 1 ．3 ．2 絮凝剂用量对硫精矿沉降的影响 絮凝效果与絮凝剂的用量密切相关，絮 凝剂试验用量为0 ～1 5 9 ／t 。图2 表示初始 矿浆浓度为3 1 ．5 ％的硫精矿矿浆样品在 1 ．3 试验结果及讨论 p H 为1 3 的条件下的沉降试验结果，选择矿 1 ．31 p H 值对硫精矿沉降的影响 浆p H 值为1 3 ，是因为现场硫精矿矿浆的 使用C a O 和H C I 溶液调节矿浆p H 值， p H 值一般在1 3 左右。很显然，絮凝作用大 分别进行p H 值对自然沉降和絮凝沉降的 大加快了硫精矿的沉降速度。上述试验条 影响试验，其中絮凝沉降o e J j n , , k1 0 9 ／t 的絮 件下的最佳絮凝剂用量为1 0 9 ／t 。 凝剂，试验结果示于图1 。由图1 的结果表 1 ．3 ．3 絮凝剂用量对硫精矿底流浓度的影响 明，硫精矿的沉降速度对矿浆的p H 值的变 当絮凝剂用量较高时．会导致絮凝物料 化十分敏感．无论是自然沉降还是絮凝沉 的松散，降低压缩期固体颗粒层的可压缩 降，高碱性矿浆的沉降速度更大。对比自然 性，因此也将造成浓密机底流浓度的降低。 沉降和絮凝沉降的结果可以明显看出，当矿 为此，试验用硫精矿矿浆沉降达到6 0 ％底 浆p H 值大于8 时，沉降速度基本达到最 流浓度时所需要的时间以及最终的矿浆浓 大，且随着p H 值的下降，沉降速度快速降 度 沉降3 h 来考察絮凝剂用量对底流浓度 低，到矿浆p H 值小于4 时，矿浆上层细颗 的影响。试验结果见表3 。 表3絮凝剂用量对硫精矿沉降底流浓度的影响 茎量型塑墨丛g ．11 11 1 i 翌 塑 塑 最终矿浆浓度／％ 7 19 66 9 8 0 6 88 36 34 l5 9 8 55 72 I 底流浓度达6 0 ％所需时间／m i n 95 781 52 5 13 ．4 矿浆温度对硫精矿沉降的影响 为考察矿浆温度对矿物颗粒沉降的影 响，在添加或不添加絮凝剂的条件下，进行 不同矿浆温度的沉降试验，并记录不同条件 下分界面达到同一高度所需的时间。图3 是矿浆温度对硫精矿的影响试验结果。由 图3 可见，温度对硫精矿沉降有明显影响， 且温度对自然沉降速度的影响比对絮凝沉 降的影响更为明显．即絮凝沉降可削弱低温 对沉降的不利影响，因而在低温下絮凝沉降 能获得较大的沉降速度。 1 ．3 ．5 絮凝沉降机理⋯““ 对于自然沉降而言，随着矿浆p H 值的 降低，颗粒沉降速度减慢，澄清层浑浊不清， 这是由于浮选分离铜硫时使用了大量的石 灰作黄铁矿的抑制剂。使黄铁矿表面因氧化 作用生成C a S 0 4 ，同时还可能生成 F e O H 、，在酸性矿浆中，因氧化作用减弱 和酸洗作用，使黄铁矿暴露出更多的新鲜表 面，并使F e O H 3 吸附其上，颗粒表面因 F e O H t 电离出大量的氢氧根离子而带正 电荷，致使硫精矿细颗粒带正电而互相排 斥，难以沉降。 絮凝沉降和自然沉降的差别就是添加 了絮凝剂，本试验使用的聚丙烯酰胺是一种 高效的高分子絮凝剂，其作用机理普遍认可 的是“架桥”机理，共有七种模式，但实质都 是高分子同时在两个以上的颗粒表面吸附， 借助自身的长链结构而把颗粒联结在一起。 这种高分子絮凝桥联作用的必要条件是 1 高分子在颗粒表面的吸附不紧密，有足 够数量的链环，链尾向颗粒周围自由伸出； 万方数据 4 0 2 高分子在颗粒表面的吸附比较稀松，颗 粒表面有足够的可供进一步吸附的空位。 此外，高分子桥联作用有一重要特点，就是 在适当条件下，吸附的高分子可以跨越两颗 粒的双电层而发生桥联，从而起絮凝作用。 图1p H 值对硫精矿自然沉降和絮凝沉 降的影响 图2 絮凝剂用量对硫精矿沉降的影响 高聚物絮凝虽均属桥联机理，但不同类 型的高聚物由于分子组成和结构不同，其絮 凝机理存在一定差别。对于聚丙烯酰胺阴 离子型絮凝剂，由于在分子链中有阴离子基 团c 。O 一，能靠阴离子基团问的静电排斥 作用使分子链伸羼，并以伸展状态固着在颗 粒表面，这种链尾状固着比起链状和链序状 固着，更易使颗粒接触，因而能实现高效絮 凝。矿浆p H 值对聚丙烯酰胺阴离子型絮 凝剂的絮凝效果有重要影晌，图3 的结果也 证明p H 值对聚丙烯酰胺阴离子型絮凝剂 的絮凝效果具有显著影响，这是由于在不同 p H 值条件下，聚丙烯酰胺阴离子型絮凝剂 拥有不同的絮凝机理即不同的作用模式。 对此可作定性的描述性解释，在酸性条件下 聚合物的解离受到限制，因此高分子的形态 卷曲，与颗粒表面呈多点接触的链序状吸 附，桥联作用不强；在中性条件下，聚合物得 到较好解离，由于阴离子基团的静电排斥作 用，聚合物呈链尾状吸附，较易于通过架桥 作用形成较大的絮团；在碱性条件下，颗粒 表面的双电层作用增强，与高聚物分子双方 的排斥作用增大，颗粒相互之间更难以接 近，由于高聚物呈伸展的链尾状吸附，与远 距离的邻近颗粒通过弱的桥联作用，可形成 较大的、稳定性较差的絮团。聚丙烯酰胺阴 离子型絮凝剂的分子含有羧基，还可以通过 弱的化学吸附与颗粒表面相互作用。 图3矿浆温度对硫精矿絮凝沉降的影 响 2 浮选硫精矿浓密机跑浑的防 治实践 2 ．1r 业试验 由上述的小型絮凝沉降试验证明，现场 浮选生产的呈强碱性的硫精矿矿浆，聚丙烯 酰胺阴离子型絮凝剂能有效地加大硫精矿 颗粒的沉降速度，且用量少、效率高。为了 万方数据 4 l 解决硫精矿浓密机溢流水在冬季跑浑问题， 进行了为期4 0 天的 1 2 0 班次 向0 4 5 m 周 边传动硫精矿浓密机添加聚丙烯酰胺阴离 子型絮凝剂的工业试验。工业试验期问，气 温波动范围为一2 ～1 6 ℃，平均气温约为 6 “ C ，将干粉絮凝剂配成0 ．4 ％的胶状溶液 连续添加，仅用1 0 ～2 0 9 ／t 相对于硫精矿 干量 就能使硫精矿浓密机基本不跑浑。 22 生产使用情况 用强力搅拌槽将聚丙烯酰胺阴离子型 干粉配制成0 ．4 ％的胶状溶液，在硫精矿浓 密机的给矿口直接添加。一般每年1 1 月底 至来年2 月初添加絮凝剂3 ～4 个月，每年 总共用药量为3 ～4 t ，强化管理，精心操作， 连续四年实现硫浓密机在低温季节不跑浑。 2 ．3 效益评估 据加药前的测定数据统计，跑挥的溢流 浓度一般是2 ％，固体颗粒的硫品位为3 0 ％ ～3 5 ％，跑浑时间累计每年约7 2 0 h ，跑浑引 起价值约2 0 - - 2 5 万元的硫精矿损失。计人 药剂费用，则每年可减少1 5 ～2 5 万元的经 济损失。此外，还可节约一笔可观的清理溢 流水渠的人工费，并能确保溢流水的循环使 用，使每日排放约5 0 0 0 m 3 溢流水的固体颗 粒含量达标，减少了河道污染，具有明显的 社会效益。 参考文献 l 卢寿慈，翁达编著界面分选原理及应用[ M ] 北京冶金工业出版社．1 9 9 2 ，2 4 2 ～2 6 7 2 Y u s aMl m ．JM i n ．P r o c e s s ．1 9 7 7 ，4 4 2 9 3 ～ 3 【1 5 上接第3 7 页 性炭吸附，则吸附后出水由于C D ℃r 和起泡 性有进一步降低，回用后铅精矿质量 6 5 ．2 9 ％ 明显高于混凝沉淀出水的铅精矿 质量 5 2 ％ ，铅精矿中锌含量 6 ．5 ％ 明显 低于混凝沉淀出水的9 ．8 2 ％。因此，废水 经混凝沉淀 活性炭吸附处理后再回用，铅 选别指标明显改善。若粉末括性炭用量从 5 0 m g ／L 提高到7 5 m g ／L ，则铅精矿中锌含 量从6 ．5 1 ％进一步降低到5 ．8 1 ％，与新鲜 水的5 ．5 9 ％很接近。 调节粉末活性炭加入量，可以调节回用 水的水质，改善铅选别指标，这给废水回用 和铅选别的稳定带来很大方便。故我们推 荐，在废水自然p H 1 1 ～1 1 ．7 下，经 2 0 ～ 3 0 r a g ／L 明矾 0 ．2 ～0 ．5 m g ／L P A M 混 凝沉淀，混凝沉淀出水再经 5 0 ～l O O m g ／L 粉末活性炭吸附，可以作为回用水的净化处 理工艺。经此工艺净化处理后的出水，可以 返回使用而对铅的选别指标基本不产生影 响。 4 结论 1 ．浮选废水经混凝沉淀十活性炭吸附 工艺适度净化处理后，出水可以作为回用 水，从而实现浮选厂废水零排放。回用水的 水质可通过粉末活性炭加入量多少来调节， 回用水的铅选别指标与新鲜生活水的一样。 2 ．浮选废水经混凝沉淀 双氧水化学 氧化工艺彻底净化处理后，出水水质达到国 家排放标准，可以外排。 3 ．混凝沉淀 活性炭吸附工艺净化处 理废水的成本远低于混凝沉淀十双氧水化 学氧化工艺。 万方数据