某铜渣选矿厂尾矿回水处理的研究.pdf

第3 3 卷第5 期 2 0 1 3 年1 0 月 矿冶 工 程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 3 №5 O c t o b e r2 0 1 3 某铜渣选矿厂尾矿回水处理的研究① 孙凯，黄自力，詹保峰，王小凤 武汉科技大学冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室，湖北武汉4 3 0 0 8 1 摘要为了提高尾矿回水质量，研究了某铜渣选矿厂尾矿的沉降性能。考察了不同粒度尾矿的沉降性能，探讨了高分子絮凝剂 种类及用量对尾矿沉降效果的影响。结果表明，使用高分子絮凝剂可以大幅度提高细粒尾矿沉降速度，同时降低澄清水的浊度，其 中阳离子型聚丙烯酰胺比非离子型聚丙烯酰胺及阴离子型聚丙烯酰胺效果好，阳离子型聚丙烯酰胺的较佳用量为6g ／m 3 。 关键词尾矿；回水处理；沉降；高分子絮凝剂；聚丙烯酰胺 中图分类号X 7 0 3文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 3 ．0 5 ．0 1 3 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 3 0 5 - 0 0 5 3 - 0 3 S t u d yo nW a s t e w a t e rT r e a t m e n tf o rT a i l i n g s f r o mC o p p e rS l a gC o n c e n t r a t o r S U NK a i ，H U A N GZ i l i ，Z H A NB a o f e n g ，W A N GX i a o f e n g H u b e iK e yL a b o r a t o r yf o rE f f i c i e n tU t i l i z a t i o na n dA g g l o m e r a t i o no fM e t a l l u r g i cM i n e r a lR e s o u r c e s ，W u h a nU n i v e r s i t yo f S c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，W u h a n4 3 0 0 81 ，H u b e i ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt oi m p r o v et h eq u a l i t yo fw a s t e w a t e rf r o mt a i l i n g s ，s e t t l i n gp e r f o r m a n c eo ft a i l i n g sf r o mac o p p e rs l a g c o n c e n t r a t o rw a ss t u d i e d ．B a s e do nt h ec o m p a r i s o no fs e t t l i n gp e r f o r m a n c e so ft a i l i n g sw i t hd i f f e r e n ts i z ed i s t r i b u t i o n ，t h e i n f l u e n c eo fp o l y m e rf l o c c u l a n t so fd i f f e r e n tt y p ea n dd o s a g eo ns e t t l i n ge f f e c t sw a sd i s c u s s e d ．R e s u l t ss h o wt h a tt h e s e d i m e n t a t i o nv e l o c i t yo ff i n e g r a i n e dr a i l i n g si s s u b s t a n t i a l l yi m p r o v e d ，a n dt h es u p e r n a t a n tt u r b i d i t yi s r e d u c e db yu s i n g p o l y m e rf l o c c u l a n t s ，a m o n gw h i c hc a t i o n i c t y p ep o l y a c r y l a m i d e sp e r f o r m sb e t t e rt h a nb o t hn o n i o n i ca n da n i o n i co n e s ， w i t ha na p p r o p r i a t ed o s a g eO t6g ／m 。． K e yw o r d s t a i l i n g s ；r e c y c l i n gw a t e rt r e a t m e n t ；s e t t l e m e n t ；p o l y m e rf l o c c u l a n t s ；p o l y a e r y l a m i d e 选矿过程中需要大量的水，也会产生大量的废水， 废水中含有悬浮物、浮选药剂和重金属离子，这些污染 物如果直接排放，势必造成环境污染，因此回水利用是 选矿工艺流程中必不可少的内容，尾矿水的质量是对 选矿经济技术指标有重要影响的因素之一J 。某铜 渣选矿厂技术改造后，尾矿粒度变得更细，沉降效果变 差，而尾矿浓密池由于受场地的限制无法扩容改造。 为了确保回用水质量，研究采用高效絮凝剂改善尾矿 的沉降性能。高分子絮凝剂具有用量少、沉降快、性能 较稳定等特点。2J ，因此采用添加高分子絮凝剂的方式 提高尾矿的沉降效果，从而提高回用水质量和利用率。 1 实验材料与方法 1 ．1 尾矿试样 实验所用尾矿试样为目前某铜渣选矿厂回收铜、 铁后的尾矿，真密度3 ．7 3 3 4g ／c a 3 ，尾矿配成2 0 ％的矿 浆，p H 值为7 ～8 。由于选矿厂技术改造前后，尾矿粒 度发生了变化，因此研究对象为目前的尾矿 粗粒尾 矿 和模拟技改后的尾矿 细粒尾矿 。两种尾矿的特 征粒度见表l 。 表1 尾矿特征粒度 1 ．2 实验药剂 实验所用高分子絮凝剂包括阳离子型聚丙烯酰胺 C P A M 、非离子型聚丙烯酰胺 N P A M 与阴离子型 聚丙烯酰胺 A P A M ，分子质量均为12 0 0 万。使用时 配制成1 ％o 的溶液待用。 ①收稿日期2 0 1 3 0 4 0 2 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 0 9 0 4 0 4 7 作者简介孙凯 1 9 8 6 一 ，男，陕西西安人，硕士研究生，主要研究方向为资源综合利用。 通讯作者黄自力 1 9 6 5 一 ，男，湖南祁阳人，博士，教授，主要从事矿物加工与资源综合利用研究。 万方数据 矿冶工程第3 3 卷 1 ．3 实验方法 先往2 0 0m L 量筒中分别加入一定量1 0 ％的尾矿浆， 再加入一定量的絮凝剂溶液 空白对比试验则不加 ，摇 匀，使药剂与矿浆充分混合；立即按动计时器，静置观察， 记录沉降区和澄清区界面在每个记时时刻的位置，也就 是v a - i i l l 时时刻的澄清区的高度；测定上清液浊度。 2 结果与讨论 2 ．1 粒度对沉降效果的影响 在不添加絮凝剂的条件下，研究了2 种不同粒度 尾矿的沉降效果，结果见图1 及表2 。 沉降时| l T J ／r a i n 图1粒度对沉降效果的影响 表2 不同粒度尾矿澄清层浊度值 样品 至回亟堕堕旦工塑垫壅 堕 旦 2 lm i n3 4 r a i n1 2 0 m i n 从图1 可知，粗粒尾矿沉降约2 0m i n 接近平衡， 而细粒尾矿达到沉降平衡约需1h ，而且从表2 看出， 细粒尾矿澄清层浊度也明显要高，说明澄清层中有更 多的微细悬浮物。因此，如果用目前的尾矿浓密池处 理粒度变细的尾矿，不仅沉降时间不够，澄清水的水质 也会变差，势必影响选矿工艺指标，这是一个恶性循 环。只有使用高效絮凝剂，较大地提高细粒尾矿的沉 降性能，才能利用现有的尾矿浓密池设施，实现细粒尾 矿快速沉降并得到较好的回用水。 根据斯托克斯理论，随着矿浆颗粒粒度增大，颗粒 的沉降速度增加。高分子絮凝剂通过“桥连”作用使 微细颗粒聚集成团，小颗粒变成了大颗粒，沉降速度大 大提高，同时高分子“网捕”了澄清层中的微细颗粒， 使得澄清水浊度变低J 。 2 ．2 不同絮凝剂对沉降效果的影响 研究了C P A M ，N P A M ，A P A M 对细粒尾矿沉降效 果的影响，结果见图2 。不同絮凝剂作用2h 后澄清层 浊度值见表3 。 昌 昌 、 憾 键 啮 熟 魍 沉降时间／r a i n 图2 絮凝剂种类对细粒度尾矿沉降效果的影响 由图2 看出，加人絮凝剂后，无论添加何种絮凝 剂，尾矿达到沉降平衡的时间大大缩短，即沉降速度均 大幅提高。而在同样投加量的条件下，C P A M 的效果 最佳，N P A M 效果次之，A P A M 效果较前两者略差。 表3 说明，同样的沉降时间条件下，投加C P A M 比N P A M 及A P A M ，澄清层的浊度值低；而阳离子絮凝 剂的投加量由5g ／m 3 增至1 0g ／m 3 时，浊度值反而增 大，说明1 0g ／m 3 的投加量可能已超过最优投加量。 C P A M 絮凝效果好，可通过对尾矿Z e t a 电位分析 加以说明。 图3 为尾矿颗粒的Z e t a 电位与p H 值的关系。尾 矿的等电点为4 ．1 4 ，当p H 4 ．1 4 后，尾矿颗粒表面带 有负电荷，而尾矿矿浆的p H 值为7 ～8 ，因此矿粒表面 带有较多的负电荷。 p H 值 图3 尾矿Z e t a 电位与p H 值的关系 加入以上3 种高分子絮凝剂后，一方面絮凝剂的 线性结构中的化学基团 酰胺基 和矿物颗粒表面某 些部位在离子键、氢键和范德华力的作用下相互吸附， 不一 一 翌竺麓M一剂一队队队一鳓一凹胛胛 一絮一 万方数据 第5 期 孙凯等某铜渣选矿厂尾矿回水处理的研究 5 5 而絮凝剂的线性机构上具有大量的化学基团 酰胺 基 ，从而絮凝剂的线性结构与多个矿物颗粒相互吸 附，起到了架桥连接的作用，因此，3 种絮凝剂都有效 地提升了尾矿的沉降效果；另一方面，由于尾矿矿浆带 有负电荷，加入C P A M 后，带有负电荷的矿物颗粒对 带有正电荷的絮凝剂线性结构部分具有强烈的吸附作 用，在吸附作用下，矿物颗粒表面的部分负电荷被中 和，减少了静电斥力，更易于其他的颗粒接近从而吸 附，因此，C P A M 作用效果较N P A M 与A P A M 更佳J 。 2 ．3阳离子型絮凝剂用量对沉降效果的影响 由于C P A M 效果较好，因此考察了C P A M 用量对 细粒尾矿沉降的影响，结果见图4 。C P A M 作用1h 后 澄清层浊度值见表4 。 从图4 及表4 可以看出来，随着絮凝剂投加量增 加，沉降速度越快，当投加量由6g ／m 增加到8g ／m 3 后，继续增加絮凝剂的投加量，沉降速度并未有明显增 加，反而澄清层浊度略有上升。 当投加量较低时，随着投加量增加，矿浆中的絮凝 剂线性结构也增加，有更多的基团 酰胺基 与矿物颗 粒作用，但是当絮凝剂量过高后，絮凝剂重新变成了稳 定的胶体，反而不利于沉降。从尾矿沉降速度、澄清水 浊度和药剂消耗量 即成本 综合考虑，较佳投放量为 6g ／m 3 。 3 结论 1 尽管尾矿粒度变细，沉降性能变差，但可通过 添加高分子絮凝剂改善沉降效果。 2 C P A M 絮凝沉降效果较N P A M 及A P A M 更好， 其添加量以6g ／m 3 为宜。 3 絮凝剂的使用，一方面提高了尾矿沉降速度， 另一方面降低了澄清水的浊度值，这使得尾矿浓密池 不仅提高了处理能力，而且提高了回用水的质量，符合 “节能减排，循环经济”的产业政策。 m 圳I ⋯” 参考文献 图4C P A M 用量对细粒尾矿沉降效果的影响 表4 不同用量C P A M 作用下澄清层浊度值 C P A M 投加量／ g m ‘3 浊度／N T U 2 4 6 8 1 0 1 3 3 6 2 2 9 3 2 3 5 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 王建斌，刘运杰，杨荣耀，等．某浮选厂废水净化回用的试验研究 与工业实践[ J ] ．矿产综合利用，2 0 0 3 1 1 4 1 7 ． 黎载波，王国庆，邹龙生．有机高分子絮凝剂在印染废水处理中的 应用[ J ] ．工业水处理，2 0 0 3 ，2 3 4 1 4 1 7 ． 张去非．絮凝剂对金岭铁矿选矿厂尾矿絮凝沉降速度影响的研究 [ J ] ．中国矿山工程，2 0 0 4 ，3 3 1 2 0 2 4 ． 胡波，陈代雄，薛伟．某氧化铜钴矿选矿废水处理与回用试验 研究[ J ] ．湖南有色金属，2 0 1 0 ，2 6 3 4 6 5 0 ． 上接第5 2 页 [ 2 ] 朱玉霜，朱建光．浮选药剂的化学原理[ M ] ．长沙中南工业大学 出版社，1 9 8 7 ． [ 3 ]罗仙平．难选铅锌硫化矿电位调控浮选机理与应用[ M ] ．北京冶 金工业出版社，2 0 1 0 ． [ 4 ] 王云，张丽军．复杂铜铅锌多金属硫化矿选矿试验研究[ J ] ．有 色金属 选矿部分 ，2 0 0 7 6 1 6 ． [ 5 ]邬顺科，戴晶平，刘运财．易浮难分离的铜铅锌硫化矿石的浮选工 艺优化研究[ J ] ．国外金属矿选矿，2 0 0 6 1 0 2 1 2 5 ． [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 李江涛，库建刚，黄加能．亚硫酸钠在铜铅分离浮选中的应用[ J ] ． 中国矿业，2 0 0 7 1 0 5 4 - 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