提高选厂水资源综合利用率的应用研究.pdf

提高选厂水资源综合利用率的应用研究 ① 莫 峰１，２， 童 雄１ （１．昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 ６５００９３； ２．云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山 ６６３０００） 摘 要 为解决选厂新水用量过多及外排废水量大的问题，采取适当减少新水用量、部分新水循环使用和絮凝沉降废水提高厂前 回水率等措施，使选厂新水用量减少 １６ ０００ ｍ３／ ｄ，外排废水总量减少 １３ ２００ ｍ３／ ｄ，总回水率从 ７３％提高到 ８８％以上，取得了较好的 经济效益，同时也达到了环保目的。 关键词 水资源； 回水率； 絮凝剂； 综合利用 中图分类号 ＴＤ９２８文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１５．０３．０１９ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１５）０３－００７０－０２ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ ＭＯ Ｆｅｎｇ１，２， ＴＯＮＧ Ｘｉｏｎｇ１ （１．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｌａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９３， Ｙｕｎｎａｎ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｙｕｎｎａｎ Ｈｕａｌｉａｎ Ｚｉｎｃ ａｎｄ Ｉｎｄｉｕｍ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｗｅｎｓｈａｎ ６６３０００， Ｙｕｎｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ａ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｆｒｅｓｈ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ， ｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｔａｋｅｎ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｒａｔｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｂｙ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａ ｐｒｏｐｅｒ ｏｆ ｆｒｅｓｈ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｐａｒｔ ｏｆ ｆｒｅｓｈ ｗａｔｅｒ， ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｅｔｔｌｉｎｇ． Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｆｒｅｓｈ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ １６ ０００ ｍ３／ ｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｎａｌｌｙ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ １３２００ ｍ３／ ｄ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｒｅｔｕｒｎ ｒａｔｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ ７３％ ｔｏ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ８８％， ａｃｈｉｅｖｉｎｇ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ⁃ｆｒｉｅｎｄｌｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ； ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｒａｔｅ； ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ； ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ 新田选矿厂是云南华联锌铟股份有限公司下属的 选矿厂，于 ２０１３ 年 ９ 月建成投产，主要处理原矿石为 铜锌锡硫铁多金属矿，日处理原矿石 ８ ０００ ｔ，一个生产 系列。 由于原矿石中含有多种有价金属，选厂分选工 艺较为复杂，有多段浮选、重选（摇床、溜槽）及磁选工 艺，工艺流程长，用水量大，处理每吨原矿水耗达 １１ ｍ３。 由于选厂位置处于中越边境，外排废水直接进入 出境河流，因此对选厂的外排水量及水质控制非常严 格，要求选厂必须减少新水用量，提高回水综合利用率 以减少废水外排量。 １ 选厂用水现状 选厂用水主要分为两类一类是新水，主要来源于 水库，主要供给生活用水、药剂制备用水、渣浆泵轴封 水、设备冷却水、过滤反冲水及现场仪表用水；另一类 是回水，主要来源于尾矿库回水、厂前（尾矿浓密机、 精矿浓密机及过滤机）回水，主要供现场生产用，包括 各作业点的补加水、冲洗水等［１］。 选厂投产前期，由 于回水率较低，必须补加大量新水至回水系统才能满 足生产需要，消耗了大量的新水。 选厂投产初期，由于设计、安装及现场流程等存在 一些问题，选厂总回水利用率仅为 ７３％，处理每吨原 矿新水用量达 ３ ｍ３，新水用量每天超过 ２．４ 万吨。 大 量使用新水不仅增加生产成本，同时造成尾矿废水大 量外排出境，给环保带来巨大压力，也加剧了选厂与当 地农户之间的抢水矛盾［２］。 ２ 提高选厂水资源综合利用率的技术 措施 通过生产调研，认为要提高选厂的水资源综合利 ①收稿日期 ２０１５－０１－０５ 作者简介 莫 峰（１９８２－），男，湖南人，工程师，硕士研究生，主要从事铜锌锡多金属矿、锂辉石矿及铜炉渣选矿新工艺、新药剂和新设备的 研究及应用。 第 ３５ 卷第 ３ 期 ２０１５ 年 ０６ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３５ №３ Ｊｕｎｅ ２０１５ 用率，应从以下几个方面开展工作。 ２．１ 减少新水用量 新水使用点中的生活用水、药剂制备用水、渣浆泵 轴封水及现场仪表用水无法实现循环使用，且只能使 用新水［３］。 其中生活用水、药剂制备用水、现场仪表 用水水量稳定，基本无减少的空间。 但是渣浆泵轴封 水用量与设计用量相比，增加约 １０ ０００ ｍ３／ ｄ（设计用 量约 ３ ０００ ｍ３／ ｄ）。 轴封水用量增加的主要原因有两 个一是后续设计变更增加了部分渣浆泵，导致轴封水 用量增加；二是轴封水水管较粗，现场控制阀门全开， 导致轴封水用量偏大。 针对存在的问题，选厂采取缩 小渣浆泵轴封水水管管径、合理调节控制阀门开度来 减少轴封水用量。 此项措施实施后，新水用量减少 ７ ２００ ｍ３／ ｄ。 新水使用点中的设备冷却水用量约 １ ６８０ ｍ３／ ｄ （其中磨机冷却水用量为 ４８０ ｍ３／ ｄ，鼓风机冷却水用 量为 １ ２００ ｍ３／ ｄ），过滤反冲水（含过滤槽冲洗水）用 量为 １５０ ｍ３／ ｄ。 根据现场工艺、设备特点，设备（鼓风 机、磨机）冷却水及过滤反冲水均可考虑循环使用。 １） 原设计中只有磨机冷却水循环使用，鼓风机冷 却水为新水。 选厂充分利用现有设备，对冷却水管路 进行改造，实现了鼓风机冷却水的循环使用，减少新水 用量 １ ２００ ｍ３／ ｄ。 ２） 选厂共有 ７ 台陶瓷过滤机，陶瓷过滤机的反冲 洗水、槽洗水均为新水。 为减少此部分新水用量，选厂 考虑在较高位置新建一个高位水池，将陶瓷过滤机滤 液水（可满足反冲水要求）扬送至高位水池，然后通过 自流方式供给所有陶瓷过滤机作为反冲水用，从而减 少新水用量 １５０ ｍ３／ ｄ。 ２．２ 优化流程，减少生产用水量 现场螺旋溜槽精矿浓度较高（浓度达 ６０％以上）， 进入摇床作业前需要补加生产用水将浓度降至 ２８％左 右。 投产初期此作业点补加生产用水量约 ２ ８８０ ｍ３／ ｄ， 通过考察分析工艺流程，发现部分作业点旋流器溢流的 浓度较低，且矿浆性质与螺旋溜槽精矿相近，可以考虑 合并进入摇床作业。 后续通过管路改造，将旋流器溢 流低浓度矿浆引入螺旋溜槽精矿作业点，合并后的矿 浆浓度在 ２８％左右，可以满足摇床作业要求，这样就 减少了此作业点补加的生产用水量 ２ ８８０ ｍ３／ ｄ［４］。 ２．３ 提高厂前回水率，减少新水用量 ２．３．１ 开展絮凝沉降实验 选厂投产初期，总回水率 只有 ７３％。 回水率低的主要原因是尾矿浓密机浓缩 效果达不到设计要求（设计尾矿浓密机底流浓度在 ３０％以上，实际生产底流浓度仅为 １９％）。 为提高尾 矿浓密机浓缩效果，投产初期主要采取大量添加石灰 的方法，石灰用量最高时超过 ４ ｋｇ／ ｔ原矿，但浓缩效果仍 与设计要求相差甚远［５］。 为此，选厂针对尾矿沉降速 度慢、沉降效果差等实际情况，开展了絮凝剂的选型及 沉降效果对比实验。 絮凝剂能加速矿粒沉降，其原理主要是通过降低矿 浆中带有正（负）电性的基团和带有负（正）电性难以沉 降的一些粒子或颗粒的电势，使其处于稳定状态，并利 用其聚合性使这些颗粒集中，通过物理或化学方法加速 这些颗粒的沉降，从而提高浓密机的浓缩效果［６－７］。 选用９０５、９２３、阴离子 ＰＡＭ、非离子型 ＮＰＡＭ 和老 车间原用药剂等进行了对比实验，结果表明，絮凝剂 ９０５ 的沉降速度明显优于其它几种絮凝剂。 因此最终 选用 ９０５ 絮凝剂。 ２．３．２ 增设絮凝剂自动添加系统 为保证絮凝剂配 置浓度的稳定，提高絮凝剂添加的准确性，选厂引进了 １ 套絮凝剂全自动添加系统［８］。 系统集自动制备、自 动投加为一体，实现了自动控制和运行。 自动批次制 备絮凝剂溶液的程序过程科学、合理、高效，并符合絮 凝剂的溶解特性。 制备、投加过程准确，减少药剂浪 费。 同时节约大型设备用电，节能降耗效果显著。 故 障检测、报警信息齐全，易于维护，减少了故障率。 全 自动控制也大大降低了操作人员劳动强度，减少了粉 尘危害。 ２．３．３ 使用效果 选厂通过絮凝剂选型、沉降实验 等，确定选用 ９０５ 絮凝剂应用于生产。 通过引进一套 絮凝剂全自动添加系统，实现了尾矿浓密机作业点絮 凝剂的准确、稳定添加。 絮凝剂自动添加系统投入生 产应用后，选厂的回水率从之前的 ７３％提高到 ８８％以 上，减少回水系统中新水补加量达 ７ ４５０ ｍ３／ ｄ。 ３ 经济效益核算 对改造后的经济效益进行了核算，结果见表 １。 表 １ 改造后经济效益核算 名称用量单价年效益／ 万元 絮凝剂１５ ｇ／ ｔ２０ 元／ ｋｇ－７６．８ 设备用电１０ ｋＷ／ ｈ０．５ 元／ 度－３．８４ 节水１６ ０００ ｍ３０．７６ 元／ ｍ３３８９．１２ 合计３０８．４８ 由表 １ 可见，改造后年产生的经济效益为 ３０８．４８ 万元。 ４ 结 语 通过技术改造，选厂新水用量从２４０００ ｍ３／ ｄ 减少 （下转第 ７４ 页） １７第 ３ 期莫 峰等 提高选厂水资源综合利用率的应用研究 ２．２ 跳汰精矿浮选试验 该矿原采用常温粗选⁃加温精选浮选流程，即浓缩 常温 粗 选 粗 精 矿 后， 在 浓 缩 粗 精 矿 中 添 加 大 量 Ｎａ２ＳｉＯ３，经长时间高温强烈搅拌，利用矿物间表面吸 附的捕收剂膜解析速度的不同［６－８］，提高抑制效果，然 后稀释，再常温精选。 根据该矿现场生产工艺参数，并结合工艺矿物学 研究成果，对跳汰精矿产品进行了常温粗选⁃加温精选 条件试验，确定了最佳浮选工艺数据，并取得了较理想 的试验指标。 工艺流程和药剂制度如图 ４ 所示，结果 见表 ５。 1300 1400 600 -3*22*2 *21*1 4 min 5 min 4 min3 min 4 min ;4 3003 min * 3 minZG 100 *3 3 min 72 4 min 5 min 4 min 4 min 2* 7, , 50
60 90
95 60 min 232 3 图 ４ 常温粗选⁃加温精选试验流程 表 ５ 常温粗选⁃加温精选试验指标 产品 名称 产率／ ％ 作业对原矿 ＷＯ３品位 ／ ％ ＷＯ３回收率／ ％ 作业对原矿 白钨精矿０．５７０．２３６５．４８８２．７８７５．６３ 白钨精尾５．４８２．２１０．３８４．６５４．２６ 白钨尾矿９３．９５３７．８８０．０６１２．５７１１．４８ 给矿１００．００４０．３２０．４４７１００．００９１．３７ 跳汰精矿通过常温粗选⁃加温精选工艺可获得 ＷＯ３品位为 ６５．４８％的白钨精矿，作业回收率 ８２．７８％， 全流程 ＷＯ３回收率达 ７５．６３％。 ３ 结 语 １） 根据矿石的物理特性，利用跳汰机对原矿进行 预先拋废，通过二次连续跳汰抛废，合计抛废率为 ６０％，跳汰尾矿 ＷＯ３品位 ０．０２９％，跳汰精矿 ＷＯ３品位 ０．４４７％，富集比为 ２．２７，提高了原矿入选品位，大大降 低了浮选处理量。 ２） 跳汰精矿通过常温粗选⁃加温精选工艺可获得 ＷＯ３品位为 ６５．４８％的白钨精矿，作业回收率 ８２．７８％， 全流程 ＷＯ３回收率达 ７５．６３％。 参考文献 ［１］ 宋振国，孙传尧，王中明，等． 中国钨矿选矿工艺现状及展望［Ｊ］． 矿冶，２０１１，２０（１）１－７． ［２］ 张发明，徐凤平，朱刚雄，等． 某矽卡岩型低品位白钨矿选矿新工 艺研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１４，３４（８）１８５－１８８． ［３］ 王 星，黄光洪，陈典助． 钨矿选矿工艺研究进展评述［Ｊ］． 湖南 有色金属，２０１０，２６（４）２１－２３． ［４］ 周 源，吴燕玲． 白钨浮选的研究现状［Ｊ］． 中国钨业，２０１３，２８ （１）１９－２４． ［５］ 王明燕，贾木欣，肖仪武，等． 中国钨矿资源现状及可持续发展对 策［Ｊ］． 有色金属工程，２０１４（２）７６－８０． ［６］ 辛亚淘，简建军，孔令同． 白钨浮选中精选工段浓浆高温脱药工艺 的研究［Ｊ］． 矿山机械，２０１１，３９（２）１０５－１０９． ［７］ 徐国印，王普蓉，赵 涛． 白钨精选前加温脱药作业的优化［Ｊ］． 中国钼业，２０１１，３５（１）２３－２５． ［８］ 倪章元，纪道河． 某低品位白钨矿选矿试验研究［Ｊ］． 中国钨业， ２０１４（５）２１－２４． 􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎 （上接第 ７１ 页） 到８ ０００ ｍ３／ ｄ，每年创造经济效益达３０８．４８ 万元；同时 回水综合利用率从 ７３％提高到 ８８％以上，每天减少废 水外排量达 １．３２ 万吨，环保效益显著。 新田选矿厂提 高选厂水资源综合利用率的研究成果可为普通选厂提 供参考和借鉴。 参考文献 ［１］ 戴晶平． 凡口选矿回水中铅锌硫化矿浮选基础研究与工业实践 ［Ｄ］． 长沙中南大学资源加工与生物工程学院，２００６． ［２］ 刘绪光． 吉恩铜镍选厂选矿废水循环利用生产实践［Ｊ］． 矿产保 护与利用，２００９（３）５５－５８． ［３］ 岑佑华． 铜绿山矿水资源综合利用研究分析［Ｊ］． 现代矿业， ２００９，２５（９）１２２－１２４． ［４］ 孙志飞，刘耀光，王伟杰，等． 浅谈包钢巴润选厂水资源循环再利 用［Ｊ］． 矿业工程，２０１４（４）５２－５３． ［５］ 何华祥． 实施跨装置优化整合提高水资源的综合利用［Ｊ］． 石油 石化节能与减排，２０１２（４）３１－３４． ［６］ 王巧玲，曾光明． 有色多金属矿选矿废水循环利用研究［Ｊ］． 湖南 有色金属，２００３，１９（２）１４－１６． ［７］ 梁胜芝，尹泰安． 滑石选矿废水污染的综合治理［Ｊ］． 非金属矿， １９９６（１）３０－３３． ［８］ 马耀平． 铜川矿区矿井废水处理回用工程设计［Ｊ］． 给水排水， １９９８， ２４（２）３９－４１． ４７矿 冶 工 程第 ３５ 卷