煤选矿回水处理的优化探讨

张正军

（陕西有色榆林煤业有限公司，陕西榆林 719000）

对于煤矿选矿过程中，不仅需要水资源，而且在工艺后面，干净的水资源会变成含有重金属离子、悬浮颗粒、有害药剂的废水排出，对环境造成重大污染。目前，各个企业重视环境保护，会投入许多的精力在回水的处理问题上。基于此，我们应该找出更好的回水处理方式，以降低对环境的污染以及经济成本。

1 煤矿选矿的方法

在中国，煤矿石在大自然中会以岩浆岩型煤灰石、沉积岩型煤块岩、沉积变质岩型灰岩等三种方式存在。其中，岩浆岩型煤灰石的占有量最少，只有大约7%左右。在我国，煤矿的MgO 含量比较高，分布粒度比较细，使用浮选法可以达到更好的分离。这种方法是我国煤矿选矿过程中使用最多的方式。浮选法包含直接浮选法、反浮选法、反-正浮选法以及双反浮选法等工艺。

浮选法的原理是利用煤矿物质和其他矿物质的不同物理性质，使用浮选剂使得煤和其他物质分离。其中，使用浮选剂使得煤物质漂浮起来的是正浮选法，使得煤矿物质下沉的是反浮选法。有时候，为了达到有效分离的目的，还会加一些抑制剂。经过浮选得到的煤矿物质经过过滤脱水等工艺可以得到精矿。

2 煤矿废水的产生

煤矿的废水中含有许多浮选药剂残留物，主要有悬浮颗粒、有机污染物、无机污染物以及煤污染物。有机物中主要有抑制剂的分解残留物S711、S808、P918、淀粉等和捕收剂的分解残留物脂肪酸皂类物质。无机物污染包括少量有害金属、氟化物、硫化物以及调整剂等。煤污染物主要是指废水中的煤含量高从而影响水的PH值。

煤矿选矿的时候一般在碱性的环境中进行，如果把浮选弃水直接排放到河海中，会影响生态环境中微生物的生存。因为浮选剂有些药剂是含苯的化合物，有些药剂是脂肪酸类的物质，在自然环境中很难被水中的微生物降解，不仅影响水中的微生物，还会使水体恶化。因此，选矿的污水如果没有经过净化处理就直接排放到河海中，会对环境造成严重的污染，影响社会经济的正常发展。基于对环境保护的重视，目前煤矿废水已经有了多种处理方式，达到回用的目的。

3 回水的处理流程和存在的问题

3.1 回水的处理

在煤矿的选矿过程中，回水的使用是非常重要的步骤。回水不仅仅关系到水用量的高低和选矿技术指标的好坏程度，也和环境的保护有关。煤矿的浮选法选矿产生的废水分别是精矿水和尾矿水。废水中对于煤矿浮选有影响的因素如下：（1）PO4-和Ca2+；（2）SO2-和SO3-。其中PO4-是由工业煤酸和在浮选过程添加的浓硫酸而产生分解的煤矿石。而Ca2+则是由于处理回水是添加的石灰乳和浮选中添加浓硫酸分解的煤矿石和碳酸盐。而SO2-和SO3-是由于水玻璃以及硫酸产生的。

3.2 回水处理存在的问题

通过对尾矿水进行试验确认回水是否对浮选有影响。首先对清水和浮选尾矿水以及被处理过的尾矿水进行检测，试验结果如表1。参考数据表明，正反浮选的尾矿水已经处理的尾矿回水中Ca2+、Mg2+、PO43-、SO42-的含量高于新鲜水。回水中Ca2+、Mg2+等金属阳离子容易和浮选药剂中的捕收剂发生化学反应，产生难溶性的脂肪酸盐，这样容易消耗捕收剂，降低煤矿物的回收率，造成浮选药剂使用量增大。还会加大碳酸钠用量，因此使得泡沫变粘，造成浆料难以输送。同时，PO43-和SO42-会和煤矿物质表面作用，PO43-含量太高会阻碍煤矿物的浮选。SO42-含量太高会削弱水玻璃对质脉石的抑制作用。试验结果表明，Ca2+、Mg2+、PO43-、SO42-是影响浮选结果的主要原因。

表1 水质分析结果

4 回水处理的优化探讨

4.1 石灰乳对回水处理的影响

在回水处理的工艺流程中，会在一级回水处理池中加入石灰乳，可以除掉煤和悬浮颗粒。但是加入石灰乳会影响Ca2+、PO43-的含量。通过在尾矿水中加入石灰乳，将回水的pH 值调到不同的大小，分析回水中Ca2+和PO43-的含量。试验结果表明，当石灰乳混凝的pH 值在一定量的时候，回水中的Ca2+含量最低。当pH 值超过或者低于一定结果时，回水中的钙离子均会升高。而PO43-的含量随着pH 值的升高而降低，当钙离子的含量在最低时，PO43-可以降至2 mg/L 以下。在回水处理中，虽然提高pH 值可以去除回水中的煤酸根、碳酸根等离子，但pH 值提高表示石灰乳的用量必须增加，这样则会影响Ca2+、PO43-的含量，影响浮选结果，同时也会增加回水的处理成本。

4.2 碳酸钠对回水处理的影响

回水处理时，会在二级回水池中加入碳酸钠，利用碳酸钠和Ca2+等金属阳离子的反应，降低金属阳离子的含量。但是，二级回水池中的pH 值一般大于7，属于碱性，在二级回水池中加入碳酸钠会提高回水的pH 值。但是，当控制碳酸钠的用量时，可以有效的使pH 值稳定在9.8 左右，结果与浮选矿浆差不多。并且，回水中的金属阳离子的含量也和清水差不多。试验结果表明，碳酸钠可以有效降低回水中金属阳离子的含量。

4.3 回水处理的优化探讨

通过对回水的分析可知，回水中的金属阳离子是影响浮选结果的主要原因。因此，在回水处理的过程中，应该严格控制金属阳离子的含量。对于回水处理工艺，可以由以下几个方面简单优化：

（1）对回水进行加温，这种方式可以在一定程度上降低回水对于浮选工艺的影响。

（2）对于回水处理过程中添加石灰乳的工艺进行优化，可以分两步添加石灰乳。首先，可以先在尾矿浓密机中添加石灰乳，然后再送到尾矿库进行沉清，接着在一级回水池中继续添加石灰乳。这样可以有效降低金属阳离子的含量。

（3）回水处理过程中，金属阳离子的含量并非一成不变，我们应该实时监控金属离子的含量，再根据情况适当的调整pH 值，药剂的用量也要根据情况相应增减。

（4）加强对于回水处理的研究探讨，通过实验数据对比，为回水处理提高有效的数据依据。

5 总结：

煤矿的尾矿水中含有许多Ca2+、Mg2+、PO43-、SO42-等金属阳离子，这些金属阳离子会直接影响煤矿浮选。通过对于尾矿水进行回水处理，可以降低金属阳离子的含量，从而减少对煤矿浮选的影响。尾矿水的回水处理不仅可以使废水回用，减少污水排放对环境的影响，还可以节约水资源，降低经济成本。对于企业而言，还可以降低尾库库容量的压力。企业应该重视对于回水处理工艺的研究，提升回水的使用率。

本文通过对回水工艺进行简单的描述，并通过分析的试验数据得出回水对煤矿浮选的影响主要是金属阳离子。结合回水处理工艺，对其提出改进建议和方向。