甘肃某铅锌矿选厂废水净化与回用试验

邱树敏 赵晓凤 李国栋

(西北矿冶研究院,甘肃 白银 730900)

甘肃某铅锌矿选厂废水净化与回用试验

邱树敏 赵晓凤 李国栋

(西北矿冶研究院,甘肃 白银 730900)

为了解决甘肃某铅锌矿选矿废水的循环利用问题，探索了自然净化处理的效果，比较了不同絮凝剂的沉淀效果，在研究确定了聚丙烯酰胺(PAM)最佳净化参数的基础上，进一步研究了活性炭再处理的工艺参数，最后比较了净化前后废水和自来水分别处理矿石时的产品指标。结果表明：①选矿废水经PAM絮凝+活性炭吸附工艺处理，水质明显改善。其中固体悬浮物减少81.43%；CODCr降幅高达74.56%；金属离子中Cu2+去除率达90.16%，Pb2+、Zn2+、Fe3+去除率高达93%以上。②采用净化后的废水处理矿石，其铅精矿、锌精矿指标明显优于用未经处理的废水生产的指标，与用自来水生产的指标差异很小。因此，用PAM絮凝+活性炭净化后的废水回用生产完全可行。

混合铅锌矿 选矿废水 PAM絮凝沉淀 活性炭吸附

甘肃某铅锌矿石氧化程度较高，属典型的混合型难选铅锌矿石。选矿厂生产规模为150万t/a，采用高碱浮选工艺，生产流程为粗磨—1粗1扫选铅—铅粗精矿再磨后3次精选—选铅尾矿1粗1扫2精选锌，产品为铅精矿和锌精矿，废水排放量达1 200万t/a，pH值超过11、CODCr值较高、起泡性较强，且重金属离子Cu2+、Pb2+等含量较高，在铅浮选过程中，被Cu2+、Pb2+活化的锌矿物在黄药类捕收剂的作用下极易上浮，从而影响铅精矿产品的质量和锌的回收。

根据该矿山所在区域水资源的特点，若能将处理后的选矿废水回用于生产，不仅可以解决生产用水紧张问题，为企业带来显著的经济效益，而且可以保护选矿厂周边的环境和水资源安全，实现清洁生产的目标。

国内外关于浮选废水净化回用的研究与实践近年有所报道[1-7]，由于各矿山矿石性质及所用药剂千差万别，因此，废水处理方法和所用药剂也各不相同，但自然净化、中和、絮凝、吸附等方法常被采用。

1 废水水样

试验水样为选矿厂的生产废水，取自距选矿厂约1 km的高位水槽。这些水主要有2个来源：其一为铅精矿和锌精矿的浓密机溢流和过滤水，其二为尾矿浓密机溢流和尾矿库回水。水样与矿区生活用水水质分析结果见表1。

表1 水样与自来水水质分析结果Table 1 The water samples water quality analysis results

从表1可知，废水具有碱性强，悬浮物、金属离子及有机物含量高的特点，其中pH值、固体悬浮物、CODCr、离子浓度是对废水回用构成重大影响的指标。

2 选矿废水净化试验与结果讨论

2.1 自然净化试验

选矿废水暴露于自然环境中，其中的微细悬浮物会不同程度沉降、浮选药剂(致COD高的主因)会不同程度降解[2]，因此首先考虑进行废水自然净化试验。用烧杯取1 000 mL废水暴露于常温常压环境中，定期检测上清液的水质指标，结果见表2。

表2 废水自然净化试验结果Table 2 Waste water natural purification test results

从表2可知：自然净化一定程度上可降低废水的pH值、固体悬浮物含量、CODCr和金属离子浓度，但降幅和所需时间均无法满足生产需要，因此这些因素是试验研究的重点。

2.2 絮凝沉淀试验

2.2.1 不同絮凝剂、不同初始pH值对絮凝沉淀效果的影响

试验分别考察了聚丙烯酰胺(PAM)、聚合硫酸铁(PFS)和聚合氯化铝(PAC)等3种絮凝剂在不同初始pH值下的沉淀效果。分别取1 000 mL水样于烧杯中，PAM、PFS和PAC添加量均为20 mg，用浓度为10 mol/L的H2SO4和浓度为8 mol/L的NaOH调节已添加絮凝剂的水样的初始pH值，在200 r/min下搅拌5 min、再沉淀15 min，上清液的水质检测结果见图1～图3。

从图1～图3可知：随着pH值的降低，3种混凝剂对废水中金属离子和CODCr的去除率均呈先快后慢的上升趋势；在废水自然pH值(略高于11)情况下，PAM对水样中金属离子和CODCr的去除效果最好。因此，接下来进行PAM的用量试验。

图1 不同pH值下PAM对金属离子和 CODCr去除率的影响Fig.1 Effects of removal rate of PAM for metal ion and CODCr under different pH values■—Cu2+；●—Pb2+；▲—Zn2+；◆—CODCr

图2 不同pH值下PFS对金属离子和 CODCr去除率的影响Fig.2 Effects of removal rate of PFS for metal ion and CODCr under different pH values■—Cu2+；●—Pb2+；▲—Zn2+；◆—CODCr

图3 不同pH值下PAC对金属离子和 CODCr去除率的影响Fig.3 Effects of removal rate of PAC for metal ion and CODCr with different pH values■—Cu2+；●—Pb2+；▲—Zn2+；◆—CODCr

2.2.2 PAM的用量对絮凝效果的影响

PAM用量对絮凝效果影响试验分别取1 000 mL水样于烧杯中，在自然pH条件下分别添加不同量的PAM，在200 r/min下搅拌5 min、再沉淀15 min，上清液的水质检测结果见图4。

图4 PAM用量对金属离子和 CODCr去除率的影响Fig.4 Effects of removal rate of metal ion and CODCr with different dosage of PAM■—Cu2+；●—Pb2+；▲—Zn2+；◆—CODCr

由图4可知，随着PAM用量的增大，废水中金属离子和CODCr的去除率持续升高，在用量达到35 mg/L后，废水中金属离子和CODCr的去除率几乎不再上升。因此，确定PAM的用量为35 mg/L。

2.2.3 絮凝沉降时间对絮凝效果的影响

考察絮凝沉降时间对金属离子和CODCr去除效果影响试验分别取1 000 mL水样于烧杯中，在自然pH条件下均添加35 mg/L的PAM，在200 r/min下搅拌5 min，不同沉降时间下的上清液水质检测结果见图5。

图5 絮凝沉降时间对金属离子和 CODCr去除率的影响Fig.5 Effects of removal rate of metal ion and CODCr With different time of coagulating■—Cu2+；●—Pb2+；▲—Zn2+；◆—CODCr

从图5可知，随着絮凝沉降时间的延长，金属离子和CODCr的去除率均呈先快后慢的上升趋势，拐点约为15 min。因此，确定PAM的絮凝沉降时间为15 min，对应的上清液水质指标见表3。

从表3可知，经PAM絮凝沉降，上清液中Cu2+和Zn2+的含量较低，Pb2+含量和CODCr值较高。

表3 上清液的水质分析结果Table 3 The water quality analysis results of the supernatant

CODCr值较高说明废水中的捕收剂、起泡剂脱除有限，若该上清液直接回用，在较高浓度的Pb2+活化下，锌矿物在浮铅时也随之上浮，影响铅精矿品质和后续锌的回收。因此，需对经PAM絮凝沉降的澄清液重点进行降CODCr(也即脱除捕收剂和起泡剂等有机物)和降Pb2+浓度试验。结合选矿中脱除浮选药剂的经验及废水净化处理实践，决定对PAM絮凝沉降澄清液开展活性炭吸附处理试验。

2.3 活性炭吸附试验

2.3.1 活性炭用量试验

取100 mL上述澄清液置于200 mL的烧杯中，加入不同量的活性炭，在200 r/min下搅拌吸附20 min，再沉淀15 min，上清液水质检测结果见图6。

图6 活性炭用量对Pb2+和CODCr去除率的影响Fig.6 Effects of removal rate of metal ion and CODCr with different dosage of activated carbon ●—Pb2+；◆—CODCr

从图6可知，随着活性炭用量的增大，Pb2+和CODCr的去除率上升，当活性炭用量达到100 mg/L后，Pb2+和CODCr的去除率上升幅度非常有限。因此，确定活性炭用量为100 mg/L。

2.3.2 吸附时间试验

取100 mL上述澄清液置于200 mL的烧杯中，加入活性炭100 mg/L，在200 r/min下搅拌吸附一定时间，再沉淀15 min，上清液水质检测结果见图7。

由图7可知，随着吸附时间的延长，Pb2+和CODCr的去除率上升，当吸附时间达到20 min后，Pb2+和CODCr的去除率上升幅度非常有限。因此，确定吸附时间为20 min。对应的上清液水质分析结果见表4。

表4 处理后废水水质分析结果Table 4 The water quality analysis results on treated wastewater

图7 吸附时间对金属离子和 CODCr去除率的影响Fig.7 Effects of removal rate of metal ion and CODCr with different adsorption time ●—Pb2+；◆—CODCr

由表4可知，处理后废水水质较处理前明显改善，其中固体悬浮物降幅为81.43%；CODCr降幅高达74.56%；金属离子中除Cu2+去除率达90.16%，其余金属离子去除率高达93%以上。

3 处理后废水回用效果比较试验

为检验经PAM+活性炭处理后废水回用生产的可能性，在实验室用处理后的废水按现场流程和药剂制度进行了现场矿石选矿试验，并与自来水、未处理废水试验结果进行了对比，试验流程见图8，对比试验结果见表5。

图8 闭路试验流程Fig.8 Closed circuit test process表5 不同用水条件下浮选试验结果Table 5 Flotation test results withdifferent feeding water

%

从表5可知，未经处理的废水直接回用，不仅铅精矿铅品位明显较低、锌含量非常高，而且锌精矿锌回收率也明显较低；采用净化后的废水处理矿石，其铅精矿、锌精矿指标与用自来水相比差异很小。说明用PAM絮凝+活性炭净化后的废水回用生产是完全可行的。

4 结 论

(1)甘肃某铅锌矿选厂所处理的为典型的混合型难选铅锌矿石，选矿废水不仅pH值较高，而且Cu2+、Pb2+等重金属离子含量非常高，药剂残余严重，既不适合直接回用生产，更不适合直接外排。在水资源紧张、生态脆弱的矿区，将处理后的选矿废水回用生产，不仅可以解决生产用水紧张问题，为企业带来显著的经济效益，而且可以保护矿区周边的环境和水资源安全，实现清洁生产的目标。

(2)试验研究表明，PAM絮凝可以显著降低废水中Cu2+和Zn2+离子的浓度，活性炭吸附可进一步降低Pb2+离子浓度和CODCr值。PAM絮凝+活性炭吸附工艺处理后的选矿废水水质明显改善。其中固体悬浮物降幅为81.43%；CODCr降幅达74.56%；Cu2+去除率达90.16%，Pb2+、Zn2+、Fe3+等金属离子去除率高达93%以上。

(3)采用净化后的废水处理矿石，其铅精矿、锌精矿指标明显优于用未经处理的废水生产的指标，与用自来水生产的指标差异很小。说明用PAM絮凝+活性炭净化后的废水回用生产完全可行。

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(责任编辑 罗主平)

Study on Purification and Recycling of Dressing Wastewater from a Lead-zinc Plant of Gansu

Qiu Shumin Zhao Xiaofeng Li Guodong

(NorthwestResearchInstituteofMiningandMetallurgy，Baiyin730900，China)

In order to solve the cyclic utilization problems on waste water in a lead zinc plant in Gansu，effect of natural purification treatment was explored，and the influences of different flocculants on the treatment efficiency of waste water are contrasted.Further study on the process parameters of activated carbon reprocessing was conducted based on the optimum process parameters using PAM，finally，the product index of treatment using wastewater both before and after purification and the tap water was compared.The results show that ①water quality improvement significantly by using PAM flocculation + activated carbon adsorption to treat wastewater，the reduction of solid suspended solids was 81.43%;the CODCrreducing rate is 74.56%；the Cu2+reducing rate is 90.16% and Pb2+，Zn2+，Fe3+removal rate was up to 93%；②treatment of ore by using purified wastewater，the indexes of lead concentrate and zinc concentrate were better than those of untreated wastewater，with the use of tap water production indicators have small differences.So，the purified wastewater return to production is completely feasible.

Bulk Lead-zinc ore，Dressing waste water，PAM Coagulating sedimentation，Activated carbon adsorb

2015-07-27

邱树敏(1985—)，女，工程师。

X751.03

A

1001-1250(2015)-11-169-05