新田岭白钨矿选矿废水处理及回用试验研究.pdf

新田岭白钨矿选矿废水处理及回用试验研究 ① 徐凤平１， 田建利２， 王晴红１， 缪亚兵２， 吴远婵１， 曾 林１ （１．湖南新田岭钨业有限公司，湖南 郴州 ４２３０００； ２．长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 ４１００１２） 摘 要 针对新田岭白钨矿选矿废水中可溶性 ＳｉＯ２浓度和 ｐＨ 值较高的情况，采用常规混凝沉降方法，考察了混凝剂种类、混凝反 应时间、废水 ｐＨ 值及混凝剂用量等因素对混凝反应的影响，优化了废水混凝处理工艺。 混凝处理水回用于浮选试验表明，处理水 完全可以回用于白钨矿浮选。 关键词 废水处理； 白钨矿； 选矿废水； 回用； 混凝沉降 中图分类号 Ｘ７０３文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０２０．０５．０１１ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０２０）０５－００４５－０３ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｕｓｅ ｏｆ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｘｉｎｔｉａｎｌｉｎｇ Ｓｃｈｅｅｌｉｔｅ ＸＵ Ｆｅｎｇ⁃ｐｉｎｇ１， ＴＩＡＮ Ｊｉａｎ⁃ｌｉ２， ＷＡＮＧ Ｑｉｎｇ⁃ｈｏｎｇ１， ＭＩＡＯ Ｙａ⁃ｂｉｎｇ２， ＷＵ Ｙｕａｎ⁃ｃｈａｎ１， ＺＥＮＧ Ｌｉｎ１ （１．Ｈｕｎａｎ Ｘｉｎｔｉａｎｌｉｎｇ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈｅｎｚｈｏｕ ４２３０００， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ＆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ⁃ｓｏｌｕｂｌｅ ＳｉＯ２ａｎｄ ｈｉｇｈ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｃｈｅｅｌｉｔｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｘｉｎｔｉａｎｌｉｎ Ｍｉｎｅ． Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｃｏａｇｕｌａｎｔ ｔｙｐｅ， ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｐＨ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｃｏａｇｕｌａｎｔ ｄｏｓａｇｅ ｏｎ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ． Ｔｈｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｉｔ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｓｃｈｅｅｌｉｔｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ； ｓｃｈｅｅｌｉｔｅ； ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ； ｒｅｕｓｅ； ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ 湖南新田岭钨业有限公司白钨矿矿区位于湖南省 郴州市西南 ９ ｋｍ 的石盖塘镇（市区规划范围），矿区 内资源丰富，矿石可选性较好，现保有钨资源量 ３０ 余 万吨，资源总价值 ３００ 亿元以上，是我国最大的白钨矿 矿区、世界第二大白钨矿矿区［１－３］。 矿区周边水资源 比较匮乏，以现有的供水能力，干旱季节可能会出现供 水严峻的状况。 为解决选厂生产用水短缺的难题，近 年来公司在安和选厂进行了西岭沟尾矿库废水循环利 用工业试验，采用多种废水处理工艺，对处理水进行选 矿试验，出现了钨精矿回收率和质量下降的问题。 故 目前选厂的尾矿废水直接进入尾矿库澄清，尾矿库溢 流水再进行简单处理后达标排放。 据统计，目前我国矿山排放的废水约占工业废水 总排放量的 １０％［４］，排放量巨大，若能有效回收利用， 将成为矿山生产的重要水资源，有效缓解矿山水资源 不足问题，无论从节约水资源角度，还是从企业可持续 发展角度，都具有十分重要的现实意义［５］。 １ 废水水质分析 废水取自现场尾矿库溢流排放口，废水水样的外 观清澈，ｐＨ 值为 １１．７１，浊度 ３３．９４ＮＴＵ，水质化验结果 见表 １。 表 １ 废水水质化验结果／ （ｍｇＬ －１ ） ＣＯＤＣｒ可溶性 ＳｉＯ２ Ｃａ ２＋ ＳＯ４ ２－ ３３．１１１５５．１５８．５２５７０ 该废水浊度较低，ｐＨ 值较高，呈强碱性，水中有机 物和还原性无机物较少，残留水玻璃较多，Ｃａ ２＋ 浓度很 低，ＳＯ４ ２－ 含量较高。 因此，废水处理的重点在于可溶 ①收稿日期 ２０２０－０４－１４ 作者简介 徐凤平（１９８２－），男，江苏泰州人，高级工程师，博士，主要从事白钨选矿及资源综合利用相关的研究。 通讯作者 王晴红（１９９０－），男，江西吉安人，工程师，硕士研究生，主要从事白钨选矿及资源综合利用相关的研究。 第 ４０ 卷第 ５ 期 ２０２０ 年 １０ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．４０ №５ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０２０ 万方数据 性 ＳｉＯ２的高效去除和 ｐＨ 值的适当调节［６－９］。 ２ 试 验 ２．１ 试验药品及仪器 试验药品包括现场石灰、试验室石灰、硫酸、氢氧 化钠、氯化钙、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、ＣＳＰ⁃１３（自制 药剂，含有 ＮＨ４ ＋离子）等。 浮选矿样取自螺旋溢流矿浆。 试验仪器包括电子天平、ｐＨ 计、烧杯和锥形瓶、移 液管、５００ ｍＬ 量筒、秒表计时器、贴有刻度的 ５００ ｍＬ 沉降管、水质多参数测定仪、紫外分光光度计等。 ２．２ 试验方法 ２．２．１ 混凝沉降试验 取适量选矿废水，加入适当药剂，搅拌混匀 ５ ｍｉｎ， 转移至沉降管中，开始计时，沉降时间 １２０ ｍｉｎ，取上清 液进行水质检测或浮选试验。 ２．２．２ 浮选试验 浮选试验依次在 ３．０ Ｌ、１．５ Ｌ、１．０ Ｌ、０．５ Ｌ 及 ０．２５ Ｌ ＸＦＤ 型浮选机中进行，将矿浆置于浮选槽中，依次加 入碳酸钠、水玻璃及捕收剂调浆，浮选一定时间，过滤 并干燥浮选精矿、中矿和尾矿产品，测定 ＷＯ３品位并 计算回收率。 ３ 试验结果及讨论 ３．１ 废水混凝沉降试验 ３．１．１ 混凝剂试验 分别取 ２００ ｍＬ 废水 ６ 份于烧杯中，添加不同种类 混凝剂（用量均为 ０．５ ｇ／ Ｌ），搅拌反应 ５ ｍｉｎ 后沉降 １２０ ｍｉｎ，取上清液进行可溶性 ＳｉＯ２、Ｃａ ２＋ 和 ＣＯＤ 含量 检测，混凝剂种类试验结果如表 ２ 所示。 表 ２ 混凝剂种类试验结果 混凝剂 种类 反应 ｐＨ 值 含量／ （ｍｇＬ －１ ） ＳｉＯ２ Ｃａ ２＋ ＣＯＤ 现场石灰１１．８６７．９０１６．０３４．６１ 试验室石灰１１．８３２．０１６．４３３．１１ 氯化钙１１．３１０８．０５８８．０３７．６２ 聚合氯化铝１１．３６９．９７２０．０３４．６１ 聚合硫酸铁１０．４７１．８８１８．０３４．６１ ＣＳＰ⁃１３１１．１８３．０７１５．０３４．６１ 由试验结果可知，试验室石灰去除尾矿溢流水中 可溶性 ＳｉＯ２的效果较好，其次是现场石灰、聚合氯化 铝、聚合硫酸铁、ＣＳＰ⁃１３；氯化钙去除 ＳｉＯ２效果较差， 且钙离子残留含量较高，说明钙离子的有效利用率较 低，混凝反应效率低。 选取现场石灰作为混凝剂，进行了现场石灰用量 条件试验，结果见表 ３。 表 ３ 混凝剂用量试验结果 现场石灰用量 ／ （ｇＬ －１ ） 反应 ｐＨ 值 含量／ （ｍｇＬ －１ ） ＳｉＯ２ Ｃａ ２＋ ０．２５１１．７９７．２１４．０ ０．５１１．８７２．２０１６．０ ０．７５１１．９３４．１２４４．８ １．０１２．０１７．０９７３．６ 由试验结果可知，随着石灰用量增加，ｐＨ 值逐渐 升高，可溶性 ＳｉＯ２含量逐渐降低，残留 Ｃａ ２＋ 含量逐渐 升高，综合考虑混凝剂成本，确定其用量为 ０．７５ ｇ／ Ｌ。 ３．１．２ 反应时间试验 现场石灰用量 ０．７５ ｇ／ Ｌ，反应 ｐＨ 值 １１．８，搅拌 ５ ｍｉｎ，沉淀反应时间对混凝效果的影响见表 ４。 表 ４ 反应时间试验结果 反应时间 ／ ｍｉｎ 含量／ （ｍｇＬ －１ ） ＳｉＯ２ Ｃａ ２＋ ５１０１．３６１０６．８ ３０８９．７５８０．８ ６０８０．６０６５．６ １２０６７．９０３４．５ ６００５４．９２４．０ 由试验结果可知，随着反应时间延长，废水中可溶 性 ＳｉＯ２和 Ｃａ ２＋ 含量逐渐下降，沉降反应 １２０ ｍｉｎ 后可 溶性 ＳｉＯ２和 Ｃａ ２＋ 含量下降明显，水中 Ｃａ ２＋ 主要来自石 灰的溶解，可加速混凝试验的进程。 ３．１．３ 废水 ｐＨ 值试验 现场石灰用量 ０．７５ ｇ／ Ｌ，搅拌 ５ ｍｉｎ，沉降反应 １２０ ｍｉｎ，废水 ｐＨ 值对混凝效果的影响见表 ５。 表 ５ 废水 ｐＨ 值试验结果 废水 ｐＨ 值 含量／ （ｍｇＬ －１ ） ＳｉＯ２ Ｃａ ２＋ ４．１１５０．５８０６．０ ６．３１２２．０２１０．０ ８．５１０５．０１２０．０ １０．２８０．３７０．８ １２．０５０．５２６．４ 由试验结果可知，随着 ｐＨ 值升高，可溶性 ＳｉＯ２和 Ｃａ ２＋ 含量明显下降，即升高 ｐＨ 值，可提升混凝反应效 率，提高 Ｃａ ２＋ 有效利用率。 ３．２ 处理水回用试验 以新田岭钨业安和选厂螺旋溢流矿浆样为浮选给 ６４矿 冶 工 程第 ４０ 卷 万方数据 矿，以现场水库清水、选矿废水及处理回用水作为选矿 用水，进行浮选开路试验，研究处理回用水对白钨矿选 矿指标的影响情况。 并在开路试验的基础上进行了闭 路试验。 闭路试验流程如图 １ 所示，结果见表 ６。 * B3 A0g/t 121 2 3 min Na2CO3 3 min;4 3 min ZL 1200 2500 400 22 23 24 25 26 233 3 min ZL 100 3 min ZL 50 3 min;4 6000 图 １ 浮选闭路试验流程 表 ６ 闭路试验结果对比 浮选用水 种类 原矿品位 ／ ％ 精矿产率 ／ ％ 精矿 ＷＯ３品位 ／ ％ 精矿回收率 ／ ％ 水库清水０．２２８０．３２５３．０６７５．１４ 选矿废水０．２２６０．３０５２．４６７０．０２ 处理回用水０．２５２０．３３５６．０７７３．７１ 由闭路试验结果可知，处理回用水和选矿废水对 比，精矿产率相近，品位高 ３．６１ 个百分点，回收率高 ３．６９ 个百分点；处理回用水和水库清水对比，总精矿产 率相近，品位高 ３．０１ 个百分点，回收率低 １．４３ 个百分 点。 可见处理回用水和水库清水的选矿试验指标相 当，处理回用水完全能够回用于白钨矿浮选。 ４ 结 论 １） 采用石灰进行常规混凝反应能够有效消减废 水中可溶性 ＳｉＯ２，石灰用量 ０．７５ ｇ／ Ｌ 并反应 １２０ ｍｉｎ 可满足要求，强碱性环境能显著提高混凝反应效率。 ２） 选矿废水经混凝处理后，可溶性 ＳｉＯ２和 Ｃａ ２＋ 含量显著降低，完全能够回用于白钨矿浮选。 参考文献 ［１］ 双 燕，龚业超，李 航，等． 湘南新田岭大型钨矿流体包裹体地 球化学特征［Ｊ］． 地球化学， ２０１６，４５（６）５６９－５７０． ［２］ 刘 望，廖大学，陈述明，等． 湖南新田岭钨原矿伴生铜锌硫综合 回收试验研究［Ｊ］． 湖南有色金属， ２０１２，２８（４）１０－１３． ［３］ 杨 梧，戴塔根，张蒙龙． 湖南新田岭白钨矿床花岗岩地球化学特 征研究［Ｊ］． 国土资源导刊， ２０１６，１３（４）８－１３． ［４］ 刘建东，刘三军，孙 伟，等． 镍钼矿选矿废水处理回用试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０２０，４０（１）６２－６４． ［５］ 欧阳魁． 臭氧法处理硫化矿选矿废水的新工艺及其机理研究［Ｄ］． 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