会东铅锌矿选矿废水净化回用工艺的试验研究.PDF

第 2 8卷第 3期 2 0 0 8年 3月 工 业水 处理 I n d u s t r i a l Wa t e r T r e a t me n t Vo 1 ．2 8 N o ． 3 Ma r ． ， 2 0 08 会东铅锌矿选矿废水净化回用工艺的试验研究 严 群 1 ，2 ，罗仙平 。 ， 赖兰萍 。 ， 韩 磊 。 ，陈后兴 。 1 ． 同济大学环境科学-9工程学院， 上海2 0 0 0 9 2 ； 2 ． 江西理工大学建筑与测量工程学院， 江西赣州 3 4 1 0 0 0 ； 3 ． 江N r - 大学资源-9环境工程学院。 江西赣州3 4 1 0 0 0 【 摘要】选矿废水循 环利用 的关键是 回用废水不影 响选矿指标 。为解决 四J l I 会东铅锌矿选矿废水循环利用的问 题， 分别研究了经自然降解、 混凝沉降、 N a 2 S 0 处理及混凝沉降～ 活性炭吸附等方法对选矿废水进行处理后回用的 方案， 研究结果表明， 混凝沉降一 活性炭吸附处理工艺可有效地去除废水中的重金属离子及有机污染物， 处理后的 选矿废水 回用不会影响选 矿产 品质量 ． 可实现选矿厂废水的零排放 。 工业应用结果 良好 。 【 关键词】铅锌 矿；选矿废水 ； 废水回用 [ 中图分类号 】 X 7 0 3 ． 1 [ 文献标识码 】B[ 文章编号】1 0 0 5 8 2 9 X 2 0 0 8 0 3 0 0 5 7 0 4 四川省会东铅锌矿是含铅 、 锌 、 银等多种金属 的大型矿 山。每年选矿生产耗水量约为 1 0 0万 m ， 。 所 用 水 为 山水 ， 且 需 与 周 围农 村 共 同分 享 ， 在 枯 水 季节与农村需水高峰期 ，选矿厂经常 因无水而停 产。另外选矿生产废水中都不同程度地含有重金属 离子及选矿药剂 ， 如黄药、 松醇油、 硫化物、 氧化物、 酸、 碱、 C u 、 P b 、 Z n 等 ， 直接外排将严重污染周边 水体环境 。因此 ， 从解决生产用水及清洁生产 的角 度出发 ， 应考虑对选矿废水进行回收再利用 。由于 该选矿厂在选矿时使用 了大量石灰 ， 造成选矿废水 的 p H过高 ，且残留的浮选药剂使废水 的 C O D o较 高、 重金属含量高、 废水 的起泡性强 。 若直接 回用会 影响选矿指标 。尤其是在铅选过程中 ， 由于黄药对 锌矿物有极强的捕收能力 ，而 C u 、 P b 又能活化锌 矿物 ，故废水回用 时残留的黄药与 C u 2 ． P b 将严重 影响铅精矿质量 ， 使铅精矿 中锌含量过高。针对该 选矿厂的实际情况 ， 分别对 自然降解 、 N a S O 处理、 混凝沉降及混凝沉降一活性炭吸附等方法进行了循 环利用方案的试验研究 ， 确定了选矿废水 回用的最 佳途径并进行了工业应用。 1 试样 试样分为两部分 1 高铅原矿 1 份 1 5 0 k g ； 2 会东铅锌矿选矿厂 的各生产水与生产废水样。废水 水质见表 1 。 表 1 选矿废水水质 注 除 p H、 浊度 N r r U 外 ， 其余项 目单位为 mg ／ L 。 2 试验 方 法及结 果分析 2 ． 1 自然降解后循环利用 会 东 铅 锌 矿 的选 矿 废 水 直 接 由选 矿 厂 自流 至 尾矿库 。 废水 中各类药剂在尾矿库可进行 自然净化 与降解 ， 尾矿库溢流水水质趋于稳定 ， 因此其溢流水 全部返回生产中利用是选矿废水回用首选方案之一 。 用新鲜水 山水 进行闭路试验 ， 试验结果见表 2 ， 在试验过程中产生的尾矿水 自然放置 1 5 d ． 分析 【 基金项 目】江西省 自然科学基金资助项 目 0 4 5 0 0 6 8 放置前后水质 ， 结果见表 3 。由表 3可知 ， 经过 自然 净化与降解后 ， 选矿废水中的重金属离子除 P b 夕 卜 ， 都 有不 同程度 的下 降 。 而 有机 药剂 的残 留量也有 限 。 将 自然降解的选矿废水回用进行闭路试验 ． 试验发 现 ， 回水对锌浮选循环影响有限， 但对铅循环选别仍 有较大影响 ， 突出表现在有 明显的锌矿上浮， 而且泡 沫易发黏 ， 其试验结果见表 4 。 产生的二次选矿废水 水质分析结果见表 5 。 一 57 维普资讯 试验研究 工业水处理 2 0 0 8 0 3 ， 2 8 3 表 2 新鲜水闭路试验结果 ％ 表 3 矿尾水 自然降解前后水质分析 注 除 p H外， 其余项 目单位 为 m g ／ L。 表 4 选矿废水 自然降解后全部回用 的 闭路试 验结 果 ％ 表 5 选矿废水 自然降解后回用产生的废水水质 项 目p H C O Dr』P b Z n C u 铅精矿过滤水 1 2 ．0 2 1 8 6 ． 1 8 ． 4 8 1 ．0 8 2 ． 0 6 锌精矿与尾矿过滤水 1 2 ．0 1 1 9 4 - 3 5 ． 9 0 0 ． 9 3 7 ． 7 3 注 除 p H外 ， 其余项 目单位为 mg ／ L。 对 比表 1与表 4可知 ． 选矿废水经 自然降解后 回用于闭路试验 ．试验所得 的铅精 矿中锌含量过 高 ， 影响了产品质量 ； 对 比表 3与表 5可知 ， 选矿废 水经 自然降解后 回用所产生 的二次废水中重金属 离子有一定程度的富集 ，同时 C O D o也有升高的趋 势 ．可见对选矿废水仅仅通过 自然降解就直接 回 用 ， 不但影响铅精矿质量 ， 而且所产生的选矿废水 中重金属离子的富集将可能进一步恶化选矿指标 ， 因此要想将选矿废水回用作选矿用水 ， 必须进行适 度处理 。 2 ． 2 Na S 0 3 处 理 后 回 用 由于浮选工艺采用的 N a S O ， 能与废水 中的重 金属离子发生氧化还原反应而降低废水中的重金属 离子浓度 ， 因此可用 N a S O ， 处理闭路试验产生的尾 矿水后直接作选矿用水回用 ， 其试验结果见表 6 ， 产 生的二次选矿废水水质见表 7 。 表 6 N a 2 S O 3 处理后的选矿废水回用 的闭路试验 结果 ％ 表 7 N a S O 3 处理选矿废水后回用 产 生的废水 水质 项 目p H C O D c ,P b Z n C u 铅 精 矿 过 滤 水 l 2．5 8 1 3 2． 1 5 ． 1 8 0 ． 2 9 0．4 8 锌精矿与尾矿过滤水 1 2 ． 5 8 1 4 5 ． 3 5 ． 2 2 0 ． 6 9 2 ． 4 5 注 除 p H外 ， 其余项 目单位为 m g ／ L 。 由表 4与表 6比较可知． 选矿废水经 N a S O 处 理后回用可获得 比自然降解处理后 回用更好的选矿 指标 ， 铅精矿品位提高而锌含量降低较多 ， 但与表 2 相 比． 仍有较大差距 。 2 ． 3混 凝 沉 降 处 理 后 回 用 混凝沉降处理方案选用 3种凝聚剂 聚合硫酸 铁 、聚合氯化铝和明矾 ，另外还选用聚丙烯酰胺 P A M 作助凝剂。 试验结果表明， 3 种凝聚剂都能较 有效地去除选矿废水中的重金属离子 ． 但不能有效 降低废水的 C O D o 。采用明矾 P A M对选矿废水进 行混凝沉降处理的水质测试结果见表 8 。考虑到 3 种凝聚剂中明矾 比较便宜且运输方便 ． 因此选用明 矾作凝聚剂与 P A M一起对选矿废水进行混凝沉降 处理 ， 明矾投加质量浓度为 3 0 m g ／ L ， P A M投加质量 浓度 为 0 ． 2m g ／ L 。 选矿废水经混凝沉降处理后， 出水清澈透明， 重 金属离子达到国家排放标准。回用试验结果见表 9 ． 产生的二次选矿废水水质结果见表 1 O 。 表 8 混凝沉降处理选矿废水后的水质 m g ／ L 一 5 8 维普资讯 工业水处理 2 0 0 8 0 3 ， 2 8 3 严群 ，等 会东铅锌矿选矿废水净化回用工艺的试验研究 表 9混凝沉降处理选矿废水后 回用的 路试 验 结果 ％ 表 1 0混凝沉降处理选矿废水后回用 所产 生 的废 水 水质 注 除 p H外 ， 其余项 目单位为 n , s ／ L 。 由表 8可知 ， 虽然经 混凝沉 降处理 后 ， 出水 中 的重金属离子含量很低 ， 但其对 C O D Q的去除有 限， 而且废水的起泡能力强 。混凝沉降处理后的选矿废 水回用试验发现 ， 废水的起泡能力对铅浮选影响极 大 见表 9 ， 这是 由于经混凝沉降处理后 的废水中 C O D c , 较高 ， 即含有一定量的黄药类捕收剂 ， 从而使 铅精矿质量下降 ， 所 以混凝沉降处理后的选矿废水 不能直接 回用 ， 必须进一步脱除废水中的有机药剂 以降低废水的 C O D 。 2 ． 4混凝 沉 降 一 活性 炭吸 附处理 后 回用 通过以上分析发现 ， 选矿废水仅通过混凝沉降 处理后 回用对选别指标影响较大 ， 因此根据选矿 中 脱 除浮选药剂的一般经验 以及废水净化处理实 例 和实验室模拟废水处理结果 ， 试验 中优先选用粉末 状活性炭作为吸附剂对其进行进一步处理。试验结 果 见表 1 l 。 查 墨墼鎏堕 垄堡 垒 墨垄 鏖查生 丛 活性炭用量／ m g - 0 5 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 C O D c ,／ mg I 『 】 1 3 6 ． 4 2 6 1 ． 2 0 5 3 ． 2 6 3 4 ． 2 5 2 6 ． 4 5 由表 1 1可知， 粉末状活性炭可有效降低废水的 C O D ， 从而降低废水的起泡性。适宜的粉末状活性 炭用量为 5 0 ～ 1 0 0m g ／ L。 混凝沉降 一 活性炭吸附处理选矿废水后 回用 的试验结果见表 1 2 ， 所产生的废水水质分析结果见 表 1 3 表 1 2混凝沉降一 活性炭吸附处理选矿废水 后 回用 的 闭路试 验 结果 ％ 表 1 3 混凝沉降一 活性炭吸附处理选矿废水 回用后 的废 水水质 项 目p H C O D 。P b Z n C u 铅精矿过滤水 1 2 ．O 2 9 8 ． 2 1 0 ，9 0 1 ． 6 5 1 ．7 4 锌精矿与尾矿过滤水 1 2 ．0 1 1 1 2 ． 5 1 5 ． 2 0 1 ．0 4 5 ．0 6 注 除 p H外 ， 其余项 目单位为 m s ／ L 。 由表 1 2与表 2比较可知 ，选矿废水经混凝沉 降 一 活性炭吸附处理后 回用可得 到与新鲜水相近 的选矿指标 ， 即经此法处理的选矿废水 回用不会对 精矿产品质量造成不利影响 ， 同时选矿废水的回用 率可达到 1 0 0 ％。 3 经济 分析 会东铅锌矿选矿废水处理站最终选用选矿废水 循 环利用 工艺 如 图 1 所示 。 明矾 P A id 活性炭 l l 尾矿库溢流水一集水池提升泵一反应沉淀池一吸附池一rn ] 用水池一二级泵房高位水池 l I I 上清液 一 污泥浓缩池 生产同用 l 污泥 处理 图 1 会 东铅 锌矿 选矿 废 水循环 利 用工 艺流程 该工艺建成后的废水处理量为 5 O 0 o t ／ d ，总投 资为 8 8 ． 5 7万元 ，其中建筑工程费用 6 4 ． 1 l 万元 ， 设 备 购置 费 1 9 ． 2 3 万 元 ， 安装 工程 费 4 ． 1 2万 元 ， 其 他 费 用 1 ． 5万元， 处理每吨废水投资 1 7 7 ． 1 元。 投入使用后， 选矿废水 回用率达 1 0 0 ％，在原矿处理量 1 0 0 0 t ／ d 选矿厂生产实施 后 。每天可减少从 自然水体取 水 4 5 0 0 t ，年节 约新 鲜水费用 1 4 8 ． 5万元及排污 费 2 9 6 0 万元， 实现了尾矿库废水的零排放 ， 基本消除了 废水对环境的危害， 环境效益和经济效益均十分明显。 4结论 会东铅锌矿选矿废水循环利用存在的主要问题 是废水中含有一定量能对锌矿物起活化作用 的重金 属离子 、 对锌矿物有极强捕收能力的黄药及有较强 起泡能力的表面活性剂成分。 一 5 9 维普资讯 试验研究 工业水处理 2 0 0 8 0 3 ， 2 8 3 采用选矿废水 的不 同循环利用方案的研究表 明， 选矿废水的净化处理程度越低 ， 废水中 C O D 越 高 。 所含的有机浮选药剂含量也越高 ， 则铅锌优先 浮选分离所得的铅精矿 中锌含量也越高 。 锌在铅精 矿中的损失越大， 铅精矿的质量越差 。经 自然净化 与降解 的废水 。 仍有较强 的起泡性 ， 即使在铅浮选 过程 中不加起泡剂 ， 捕收剂用量也极少 ， 但所得铅 精矿质量仍较差 。经混凝沉降处理 的选矿废水 回 用 ，同样因未能解决废水的 C O D 0偏高的问题而影 响选别指标 。 混凝沉降～活性炭吸附处理的选矿废 水 ． 不但降低 了重金属离子浓度 。 还有效解决 了废水 中的 C O D 偏高问题，回用后可得到与新鲜水相当 的选矿指标 ， 从而实现选矿厂废水的零排放 。因此 ， 选矿废水经混凝沉降一 活性炭吸附处理后的循环 利用方案为解决会东铅锌矿选矿废水的最优方案。 该方案已得到工业应用 ， 效果 良好。 [ 作者简介 ]严群 1 9 7 3 一 ， 同济大学环境科学与工程学院在读博 士研究生 ， 江西理工大学讲师 ， 江西理工大学建筑与测 量工程学院给水排水教研室主任。 电话 0 2 1 - 6 5 9 8 7 9 0 5 ， E ma i l y a n q u n 8 2 1 98 9 3 1 6 3 ． c o rn。 [ 收稿 日期 ] 2 0 0 71 0 2 6 修改稿 上接 第 4页 [ 6 ] I s h i z a k i A， N o mu r a Y， 1 w a h a r a M．B u i l t i n e l e c t r edi al y s i s b a t c h c u l t u r e ， a n e w a p p r o a c h t o r e l e a s e o f e n d p r o d u c t i n h i b i t i o n [ J ] ． J ． F e r m e n t a t i o nB i o e n g i n e e ri n g ， 1 9 9 0 ， 7 0 2 1 0 8 -1 1 3 ． [ 7 ] J a c k m a nSA， Ma in i G， S h a r m a nAK， e t a1． T h e e ff e c t s o f d i r ect e l e c t r i c c u r r e n t o n t h e v i a b i l i ty a n d me t a b o l i s m o f a c i d o p h i l i c b a c t e ria [ J ] ． E n z y m eandMi c r o b i alT e c h n o l o g y ， 1 9 9 9， 2 4 5 - 6 3 1 6- 3 2 4 ． [ 8 ] Ma i n i G， S h a r ma n A K， S u n d e r l and G， e t a1． A n I n t e g r a t e d Me t h o d I n c o r p o r a ti n g S u l fu r - Ox i d i z i n g Ba c t e ria a n d El e c t r o k i n e t i c s t o En h a n c e R e m o v a l o f C o p p e r f r o m C o n t a m i n a t e d S o i l [ J ] ． E n v i r o n ．S c i ． T e c h n o 1 ． ， 2 0 0 0， 3 4 6 1 0 8 1 1 0 8 7 ． [ 9 ] Me l l o r R B ， R o n n e nhe r g J ， C a mp b e l l W H， e t a1． R e d u c t i o n o f n i t r a t e a n d n i t r i t ei nw a t e r b yi mm o b i l i z e d e n z y me s [ J ] ． N a t u r e ， 1 9 9 2 ， 3 5 5 71 7-71 9 ． [ 1 0 ] S a k a k i b a r a Y， Ku re d aM． E l e c t ri c p r o mp t i n g and c o n t r o l o f d e n i t fi f i c a ti o n [ J ] ． B i o t ech ． B i oen g ． ， 1 9 9 3， 4 2 4 5 3 5 5 3 7 ． [ 1 1 ] K u r o d a M， Wa t a n a b l e T ， U me d u Y． S i m u l t a n e o u s C O D r e m o v al and d e n i tr i fi c a t i o n o f w ast e w a t e r b y b i o e l e c t r o r e a c t o r s[ J ] ． Wa t ．S c i ． T e c h ． ， 1 9 9 7， 3 5 8 1 6 1 1 6 8 ． [ 1 2 ] S a k a k i h a r a Y， F l o r a JRV， S u i d an MT， e t a1．M o d e l i n g o f e l e c t r o - c h e mi c a l l y - a c t i v a t ed d e n i t r i f y i n g b i o f i l ms [ J ] ． Wa t e r R e s e a r c h ， 1 9 9 4 ， 2 8 5 1 0 7 7 1 0 8 6 ． [ 1 3 ] F l o r a J R V， S u i d a n M T， I s l a m S ， e t a1． N u me r i c al m o d e l i n g o f a b i o fi l m e l ect r o d e r e a c t o r u s e d f o r e n h a n c e d d e n i t r i f i c a t i o n[ J ] ． Wa t ． S c i _ T e c h ． 。 1 9 9 4， 2 9 1 0 1 1 5 1 7 5 2 4 ． [ 1 4] T a n a k a T， K u r o d aM． I mp r o v e m e n t of s u b me r g e d b i o fi l t e r p r o c e s s b y b i oel e c t r oeh e m i c al m e t h o d [ J ] ． J ． E n v i r o n m e n t al E n gin e e ri n g ， 2 0 0 0， 1 2 6 6 5 4 1 5 4 8 ． [ 1 5 ] 朱 又春 ， 王亚林 ， 朱南文 ， 等． 电化学反应 提高生物滤池 的城市 污水脱氮效果 [ J ] ． 环境污染与防治 ， 2 0 0 5 ， 2 7 2 9 1 9 3 ． [ 1 6 ] 邓 俊 ， 朱又春 ， 许燕滨 ， 等． 废 水的电极一S B R法 处理效果初探 [ J ] ． 广东工业大学学报 ， 2 0 o 3， 2 0 2 7 7 8 O ． e 1 7 ] 郭一令， 王铮 ， 薛梅， 等． 旋转电极型生物反应器的脱氮研究[ J ] ． 中国给水排水， 2 0 0 3 ， 1 9 2 9 1 2 ． e 1 8 ] 曲久辉 ， 范彬 ， 刘锁祥 ， 等． 电解 产氢 自养反硝化去 除地 下水中 硝酸盐氮的研究 [ J ] ． 环境科学 ， 2 0 0 1 ， 2 2 6 4 9 5 2 ． [ 1 9 ] 范彬 ， 曲久辉 ， 雷鹏举 。 等． 异养一电极一生物 膜联合反应 器脱 除地 下水 中硝酸盐的研究 [ J ] ． 环境科学学报 ， 2 0 0 1 ， 2 1 3 2 5 7 2 6 2 ． [ 2 O ] 范彬 ， 曲久辉 ， 刘锁祥 ， 等． 复三维 电极一 生物膜反应器脱除饮用 水中的硝酸盐 [ J ] ． 环境科学学报 ， 2 0 0 1 ， 2 1 1 3 9 4 3 ． [ 2 1 ] 王海燕 ， 曲久辉 ， 雷鹏举． 电化学氢 自养与硫 自养集成去除饮用 水中的硝酸盐[ J ] ． 环境科学学报 ， 2 0 0 2 ， 2 2 6 7 1 1 7 1 5 ． [ 2 2 ] C ast K， F l o r a JRV ． A n e v al u a ti o n o f t w ocat h o d em a t e fi M s a n di r a - 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m a i l z l r mg c h a n g - s h e n g i e e ． p k u ． e d u ． c n。 [ 收稿 日期]2 0 0 71 0 3 0 修改稿 维普资讯