沙特某选厂回水处理研究及对浮选的影响

闫继武　罗会良　蔡建新　彭湘林　魏克帅

(中国地质矿业总公司)



沙特某选厂回水处理研究及对浮选的影响

闫继武罗会良蔡建新彭湘林魏克帅

(中国地质矿业总公司)

摘要针对沙特某铜锌矿选厂使用回水生产会恶化产品指标的情况，采用在回水中添加硫化钠、聚合氯化铝、活性炭的措施，可以明显降低回水中Cu2+、Zn2+的含量。经过处理的回水用于浮选试验，获得的铜精矿品位为22.46%、回收率为84.22%，锌精矿品位为50.65%、回收率为79.32%，浮选指标得到了显著改善。

关键词铜锌矿浮选回水铜离子锌离子

沙特某铜锌矿由于所处地区严重缺水，且政府对环保要求严格，选矿废水的循环使用具有重要意义。选厂生产主要药剂用石灰作为调整剂、丁基黄药作为捕收剂、硫酸锌作为铜浮选抑制剂、硫酸铜作为锌浮选活化剂，回水中残存的Cu2+、Zn2+含量很高，若直接使用，会严重影响产品质量。目前，国内外处理含重金属废水的方法主要有沉淀法、气浮法、离子交换法、吸附法、混凝法、生物法[1]等，其中沉淀法、混凝法和吸附法具有流程简单、操作方便、反应快、费用低的优点。本文针对该矿回水，进行了沉淀、混凝和吸附试验，以降低回水中有害金属离子含量，减少回水对浮选工艺的影响，提高产品质量。

1试验及试验方法

1.1试验材料与仪器

试验用硫化钠、聚合氯化铝、明矾为分析纯，活性炭为粉末状、工业用，硫酸为化学纯。试验仪器主要有pHS-25型pH计，欧洲之星强力搅拌器，XFD型单槽浮选机(3.0，1.5，1.0 L)。

试验研究用水取自生产回水，采用原子吸收光谱仪对水质进行分析，分析结果见表1。

表1　回水水质分析结果

由表1可知，回水中Cu2+和Zn2+的含量很高，Cu2+和Zn2+对浮选工艺的危害主要体现在[2]Cu2+会活化锌，造成锌在滑石和铜浮选环节中流失；Cu2+和Zn2+会和黄药发生沉降，使系统中药剂用量增大；因此，消除或减少回水中的Cu2+、Zn2+是优化浮选指标的主要途径。

1.2试验方法

取500 mL回水，加10%稀硫酸调节回水pH值至9(浮选用水pH值要求)，然后根据所确定的药剂用量加入药剂，先以300 r/min的速度快速搅拌10 min，再以100 r/min的速度慢速搅拌20 min，随后静置20 min。取上清液用原子吸收光谱法检测Cu2+、Zn2+含量。

2试验结果与讨论

2.1硫化物沉淀试验

硫化物大量用于工业污水去除重金属离子，因为重金属硫化物的溶度积都很小，极易与重金属离子形成沉淀[3]。试验采用硫化钠沉降Cu2+、Zn2+，依次用烧杯量取500 mL回水，加稀硫酸调节pH=9后，分别按照15、30、45、60 mg/L的用量加入硫化钠进行搅拌、静置，取上清液化验，结果见图1。

图1　硫化钠用量对回水中金属离子含量的影响

由图1可见，随着硫化钠用量的增大，回水中Cu2+和Zn2+的含量均减少；当硫化钠用量超过30 mg/L时，溶液中Cu2+含量已经较低，Cu2+的减少趋势变弱；由于Zn2+的含量较高，Zn2+依然有明显减少；所以确定硫化钠的最佳用量为60 mg/L，此时Cu2+去除率为90.53%，Zn2+去除率为95.44%。

2.2混凝剂混凝试验

使用无机电解质等混凝剂可以沉降重金属离子，试验选用明矾、聚合氯化铝作为混凝剂进行对比试验。依次用烧杯量取500 mL回水，加稀硫酸调节pH=9后，按照25、50、75、100 mg/L用量分别加入混凝剂进行搅拌、静置，取上清液化验，结果见图2。

图2　混凝剂用量对回水中金属离子含量的影响

由图2可见，随混凝剂用量的增大，水中Cu2+和Zn2+含量均减少，原因是通过添加无机电解质类凝聚剂可以改变颗粒之间的电性及相互作用力，减小或消除了同电荷离子间的排斥力，使悬浮颗粒间由相互排斥变为相互吸引进而凝聚沉降[4]；明矾沉淀Cu2+的效果要好于聚合氯化铝，但聚合氯化铝沉淀Zn2+的效果要稍优，当用量超过50 mL时，明矾和聚合氯化铝对Cu2+和Zn2+的去除趋势开始减缓；综合考虑，确定采用聚合氯化铝作为凝聚剂，用量为100 mg/L，此时Cu2+的去除率为76%，Zn2+的去除率为75.67%。

2.3活性炭吸附试验

活性炭多孔、比表面积大，具有很强的物理吸附和化学吸附性能，可以去除水中的重金属离子，同时对悬浮物和有机物也有很好的去除效果，在废水处理中应用非常广泛[5]。试验采用活性炭吸附回水中的Cu2+、Zn2+，依次用烧杯量取500 mL回水，加稀硫酸调节pH=9后，分别加入0.05,0.10,0.15,0.20,0.25 g活性炭，进行搅拌、静置，取上清液化验，结果见图3。

由图3可见，回水中Cu2+、Zn2+浓度均随活性炭用量的增加而减少，说明活性炭对这些金属离子有较好的吸附效果；当活性炭用量大于0.15 g时，Cu2+、Zn2+浓度降低速率变小，确定适宜的活性炭的用量为0.15 g (即0.3 g/L )，此时Cu2+的去除率为59.3%，Zn2+的去除率为61.1%。

2.4处理后回水浮选效果

由以上试验可知，硫化钠、聚合氯化铝和活性炭均可以明显去除回水中的Cu2+、Zn2+。为强化除杂效果，按照以上确定的最佳条件，取50 L回水，将硫化钠、聚合氯化铝、活性碳共同加入回水中搅拌、静置，取上清液用于浮选试验，上清液水质分析结果见表2。

图3　活性炭用量对回水中金属离子含量的影响

表2处理后回水水质分析

mg/L

将处理后回水和未处理回水分别进行闭路浮选试验，试验流程见图4，产品指标见表3。

图4　闭路浮选试验流程

由表3可知，通过对回水的处理，浮选指标得到了很大的改善，铜精矿品位达到了22.46%，回收率为84.22%，锌精矿品位为50.65%，回收率为79.32%。

3结语

(1)硫化钠的沉淀作用、聚合氯化铝的混凝作用、活性炭的吸附作用都可以有效的降低沙特某选厂回水中Cu2+、Zn2+的含量。

表3不同回水闭路浮选结果

%

(2)将用硫化钠、聚合氯化铝和活性炭处理后的回水用于浮选试验，浮选结果得到了很大的改善，获得了铜精矿品位为22.46%、回收率为84.22%，锌精矿品位为50.65%、回收率为79.32%的选别指标。

参考文献

[1]郑雅杰，彭振华.铅锌矿选矿废水的处理及循环利用[J].中南大学学报，2007，38(3)：468-473.

[2]李洪帅，刘殿文，宋凯伟，等.选矿废水对浮选的影响[J].矿冶，2012，21(2)：94-96.

[3]邱廷省，丁声强，张宝红，等.硫化钠在浮选中的应用技术现状[J].有色金属科学与工程，2012(6)：39-43.

[4]冯秀娟，刘祖文，朱易春.混凝剂处理选矿废水的研究[J].矿业工程，2005，25(4)：27-29.

[5]沈渊玮，陆善忠.活性炭在水处理中的应用[J].工业水处理，2007(4)：13-15.

(收稿日期2015-11-05)

闫继武(1987—)，男，助理工程师，100029 北京市朝阳区北三环中路浙江大厦7层。