某铅锌矿选矿废水回用于铅锌浮选的效果研究①

杨 玮， 李文香， 王 倩， 兰雪晨

（1.西安建筑科技大学 资源工程学院，陕西 西安710055； 2.陕西省黄金与资源重点实验室，陕西 西安710055）

有色金属行业的快速发展致使选矿厂规模不断扩大，选矿废水排放量也逐年增加。 据统计，我国每年选矿废水排放量约占全国工业废水总量的1／10［1］。 按照选别方法不同可将选矿废水分为重选废水、浮选废水和磁选废水等［2］。 浮选废水含有残留浮选药剂、固体悬浮物及部分重金属离子，残留浮选药剂会直接或间接危害环境；固体悬浮物可承载细菌与病毒；部分重金属离子具有毒性且不可降解，在废水中通过络合作用等会对人体健康构成威胁［3］。 所以浮选废水直接排放会加深环境污染［4-5］，需对其进行处理。 目前选矿废水常见的处置方式有两种：一是经处理达准后进行外排，二是处理后回用实现废水资源化。 由于废水回用比外排更节约水资源且符合国家环保政策，废水回用已逐步成为研究热点。 不同性质的选矿废水需采用适宜的处理方法才能使废水进行回用。 选矿废水主要处理方法包括有机物去除法和重金属离子去除法。其中有机物去除法分为电凝法、吸附法［6-7］、生物降解法［8］、化学氧化法［9］和混凝沉淀法［10-11］等；重金属离子去除法分为沉淀法［12］、硫化法及絮凝沉降法等。 而对于重金属离子含量较高的废水，则通过沉淀法充分沉淀重金属离子从而有效降低废水中的金属互含。

内蒙古某铅锌矿选矿厂日处理矿石2 000 t，生产现场采用尾矿干排工艺，其铅、锌精矿溢流水及尾矿废水混合后不经处理直接回用，导致铅品位下降5.24%、铅锌互含高达8.12%等一系列问题。 针对上述问题，本文以现场铅锌矿选矿废水为原料，通过控制废水返回比例试验及硫化钠沉淀法试验后，改善废水水质并在其回用后提高浮选指标，可为同类型选矿厂处理回用的废水提供一定的依据和指导。

1 试验原料

1.1 选矿废水水质分析

选矿废水来自内蒙古某铅锌矿选矿厂混合废水。选矿废水和当地清水水质检测结果见表1。

表1 水样分析结果

参照GB 8978—1996［13］，该 选 矿 废 水pH 值、CODCr及BOD5含量均高于废水一级排放标准；废水若直接回用，其中Pb、Zn、Cu 等重金属离子长期累积会改变铅锌矿表面性质，对浮选指标产生影响；而废水中固体悬浮物含量虽少，但直接回用时极易覆盖于精矿表面，阻止有用矿物对浮选药剂的吸附，从而恶化浮选效果。

1.2 原矿多元素分析

试验所用铅锌矿矿样均来自内蒙古某铅锌矿选矿厂，经充分混匀后作为试验原料，其化学多元素分析结果如表2 所示。

表2 原矿化学多元素分析结果（质量分数）／%

由表2 可知，试验所用铅锌矿矿样中主要有价组分为Pb 和Zn，S 含量较高，Cu 和Ag 在矿石中主要以硫化物形式存在。

2 结果与讨论

2.1 废水对浮选指标的影响研究

2.1.1 废水返回比例对浮选指标的影响

为找出废水中主要影响因素的回用临界值，在不改变现场药剂用量条件下，取现场废水样，分别按0、30%、60%、90%、100%的比例与实验室清水进行配比，考察废水返回比例对铅锌矿品位及回收率的影响，试验流程见图1，结果如图2～3 所示。 由图2 可知，随着废水返回比例增加，铅品位不断降低、铅回收率逐渐增加，锌品位呈先增加后降低的趋势。 当废水返回比例为30%时，铅品位和锌品位分别达到最大值62.69%和55.10%。 废水返回比例增加会导致其中残留药剂含量及废水pH 值持续升高，对浮选指标产生不利影响。由图3 可知，当废水返回比例达30%时，铅锌互含最低且铅品位较高，为62.69%。 综合考虑，废水返回比例30%为宜，此时废水返回比例中的各项指标值可作为后续废水回用的标准。 废水返回比例30%时水质检测结果如表3 所示。

图1 废水返回比例条件试验流程

图2 废水返回比例对浮选指标的影响

图3 废水返回比例对铅锌互含的影响

表3 废水返回比例30%时水质检测结果／（mg·L-1）

废水返回比例30%时，废水回用对浮选有利。 回用时废水中含有部分残留药剂，可减少浮选作业时药剂的添加量，从而减少生产成本。 综合考虑，当废水中CODCr和BOD5含量不超过92.10 mg／L 和18.54 mg／L时，废水无需处理可直接回用。

2.1.2 硫化钠用量对浮选指标的影响

部分被氧化的硫化矿在磨矿过程中可析出一定Pb2+来活化闪锌矿，导致铅锌矿在选铅作业时铅精矿品位降低，但可通过降低Pb2+浓度来防止闪锌矿活化。 硫化钠在水溶液中电离出S2-可与重金属离子结合生成难溶硫化矿物，且硫化钠能有效抑制闪锌矿的上浮，故采用硫化钠沉淀法来处理选矿废水。 为确定硫化钠适宜用量，在试验时磨矿细度、浮选浓度以及药剂用量均保持不变，硫化钠添加方式为磨机添加一半、铅粗选前加剩余一半。 试验流程见图4，结果见图5 ～6。由图5 可知，当硫化钠用量为1.5 kg／t 时，铅精矿中铅品位及回收率可达11.74%和89.62%，锌精矿中锌品位及回收率均达到最大值，为41.39%及67.87%。 加入硫化钠后可明显降低铅锌互含，但其也有抑制铅的作用，故硫化钠用量不宜过大。 由图6 可知，当硫化钠用量为1.5 kg／t 时，铅锌互含达到最低值，此时铅品位为11.74%，且明显看出随着硫化钠用量增加，其对锌的抑制效果也越来越明显。 综合考虑，硫化钠用量1.5 kg／t 为宜。

图4 硫化钠条件试验流程

图5 硫化钠用量对浮选指标的影响

图6 硫化钠用量对铅锌互含的影响

2.1.3 硫化钠添加位置对浮选指标的影响

在不同的位置添加硫化钠有不同的效果。 将硫化钠分别加入现场混合废水中、球磨机中、浮选机中、球磨机和浮选机各一半，按图4 所示流程，对比4 种加药位置对浮选指标的影响，结果如图7 ～8 所示。 由图7可知，硫化钠添加至浮选机中时对锌精矿品位影响较大，而当硫化钠添加至现场混合废水中时铅精矿品位达到最大。 由图8 可知，当硫化钠添加至混合废水中时铅锌互含最低，此时铅精矿铅品位为22.00%、锌品位为5.37%。 综合考虑，将硫化钠添加至现场混合废水中为宜。

图7 硫化钠添加位置对浮选指标的影响

图8 硫化钠添加位置对铅锌互含的影响

2.2 闭路试验

为比较废水直接回用和添加硫化钠处理后回用对浮选指标的影响，使用现场药剂制度，在磨矿细度为-0.074 mm 粒级占65%条件下进行了选矿废水浮选闭路流程对比试验，试验流程见图9，结果见表4。 由表4 可知，尽管试验样品铅锌入选品位低于生产现场，但现场药剂制度下，用新鲜水模拟现场浮选流程得到的浮选指标与现场接近；使用新鲜水在铅锌回收率及铅精矿品位方面都不如使用硫化钠处理后的选矿废水，说明添加硫化钠后废水回用确实能改善浮选指标。 选矿废水经硫化钠处理后回用的浮选指标优于使用新鲜水和现场废水直接回用的生产指标，可有效解决铅锌互含问题，且可提高铅精矿品位和回收率，并改善浮选指标。

图9 闭路试验流程

表4 闭路试验结果对比

3 结 论

1） 内蒙古某铅锌矿选矿废水返回比例为30%时，达到回用标准，可不经处理直接回用。

2） 用硫化钠处理内蒙古某铅锌矿选矿废水可有效降低铅锌互含，但用量过大会抑制铅而降低铅精矿中铅品位及回收率。 将硫化钠添加至选矿废水中且用量为1.5 kg／t 时效果适宜，最终可得到铅品位57.52%、锌含量3.67%、铅回收率84.72%的铅精矿。