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1、第 1 6 卷第 9期 2 0 0 7年 9月 中 国 矿 业 CHl NA M l Nl NG M AGAZl NE Vo 1 1 6。No 9 Se pt e mbe r 20 07 铅锌矿选矿废水净化回用工艺的试验研 究 严 群，韩 磊。，赖兰萍。，罗仙平。(1 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；2 同济大学环境科 学与工程学院，上海 2 0 0 0 9 2；3 江 西理 工大 学资 源与环 境 工程 学院，江西 赣 州 3 4 1 0 0 0)摘 要：为解决某铅锌矿选矿废水循环利用 的问题，重点对 自然 降解、混凝沉 降、混凝沉降一 活
2、性炭 吸附及 N a S O。处 理等方法，分 别进 行了回用方案 的试 验研究。其 中，混凝 沉降一 活性炭 吸附处理，可有 效去 除废水 中的重金属 离子及有 机污染物，处理后的选矿废水 回用作选矿 用水，不会对选 矿指标造成 不 利影 响，可实现选矿厂废水 的零排放。关键词：铅锌矿；选矿废水；自然降解；混凝沉淀；活性炭吸附 中图分类号：X 7 0 3 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 4 4 0 5 1(2 0 0 7)0 9 0 0 5 7 一O 4 S t u d y o n mi n e r a l c O nc e nt r a t i O n wa s t e wa t e
3、 r r e u s e i n z i nc m i ne YAN Qu n ，HAN Le i。，L AI La n p i n g。，L UO Xi a n p i n g。(1 S c h o o l o f Ar c h i t e c t u r a l a n d S u r v e y En g i n e e r i n g，J i a n g x i Un i v e r s i t y o f S c i e n c e&Te c h no l o gy，Ga n z hou 341 00 0，Chi n a；2 Sc ho o l o f Env i r on me n
4、 t a l Sc i e nc e a nd En g i n e e r ing，To n g j i Un i v e r s i t y，S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2，Ch i n a；3 S c h o o l o f Re s o u r c e a n d En v i r o n me n t a l En g i n e e r i n g，J i a n g x i Un i v e r s i t y o f S c i e n c e&Te c h n o l o g y，Ga n z h o u 3 4 1 0 0 0，Ch i n a)Ab
5、 s t r a c t：Expe r i me nt s o f a ut o ge n ous s e di me n t a t i o n，c oa g ul a t i n g s e d i me n t a t ion a nd a c t i va t e d c a r bon a d s o r b i n g s e p a r a t i o n e t c d i s p o s e d m i n i n g wa s t e wa t e r we r e c o n d u c t e d i n o r d e r t o r e u s e mi n i n
6、 g wa s t e wa t e r Th e r e s u l t s s h o we d t h a t C OD a n d h e a v y me t a l i o n o f wa s t e wa t e r c o u l d b e r e mo v e d e f f e c t i v e l y b y c o a g u l a t i n g s e di m e nt a t i on-a c t i v a t e d c a r b on a ds or bi ng s e p a r a t i on；t he di s p os e d wa s
7、 t e wa t e r c oul d be di s c ha r ge d d i r e c t l y or r e u s e d t o mi ne r a l c o nc e n t r a t i on wi t ho ut i nf l ue n c i n g mi n e r a l c on c e nt r at i o n p r oc e s s Th e z e r o di s c ha r ge of mi ne r a l c onc e nt r a t i o n was t e wa t e r c ou l d be r e a l i z
8、e d Ke y wo r d s：l e a d z i nc mi ne；m i n i n g wa s t e wa t e r；a ut o ge nou s s e di me n t a t i o n；c o a gul a t i n g s e d i me nt a t i on；ac t i v a t e d c a r b on a d s o r b 四川省攀西地区某铅锌矿是一含铅、锌、银等 多金 属 的大型矿 山，每年 选矿 生 产 耗水 量 约 为 2 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，选厂经常因无水而 停产。
9、而选矿生产所产生的废水，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 抖、P b 抖、Z n 。等，它 们的直接外 排，严重污染 了周边 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 收稿 日期：2 0 0 7 0 6 1 9 作者简介：严群(1 9 7 3 一)，女，江 西于都 人，主要研 究方 向：矿 物加工理论与工艺、水 污染控制技术。矿 时，采用 了大量 石灰 _ 2 ，造 成选 矿 废水 p H 值 过 高，且残 留的浮选药剂使得废水的 C O D 较高、
10、重 金属含量高、废水的起泡性强等问题，直接 回用会 影 响选矿 指标。尤其 是 在铅选 别过 程 中，由于黄 药 对锌 矿物 有 极 强 的捕 收 能 力，而 C u 抖、P b 。离 子 又能活化锌矿 物，故废水 回用时，残 留的黄药 与 C u 抖、P b 离子将会严重影响铅精矿质量，使铅 精矿 中锌含量过高。为此，针对 该矿的实 际情况，重点对 自然降解、Na S O。处理、混凝沉 降及混凝 沉降一 活性炭吸附等方法，分别进行 了回用方案 的 试验研究，以探索该矿选矿废水综合利用的有效途 径。1 试 样性 质 维普资讯 http:/ 5 8 中 国 矿 业 第1 6 卷 试样分为两部分：
11、铅锌原矿一份，元素含 量：P b 0 8 1 、Z n 1 0 8 9 、A g 7 3 g t、C u 0 08 、A1 2 O3 4 4 6 、Si O2 3 2 8 9 、Ca O 1 O 1 2 、Mg O 1 0 2 1 。取 自该铅锌矿选矿厂 的生产水与选矿废水样。生产水与选矿废水水质见 表 1。表 1 选矿 废水水质 2试验 方法及 结 果分析 2 1 自然降解后回用 由于该铅锌矿的选矿废水是直接由选矿厂 自流 至尾矿库，各类药剂在尾矿库进行 自然净化与降解 后，水质趋于稳定。因此，尾矿库溢流水全部返回 生产 中利用，是选矿废水 回用首选方案之一。用新鲜水进行闭路试验，试验结果见
12、表 2。试 验过程中产生的尾矿水 自然放置 1 5 d，分析放置前 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。外，都有不 同程度的下降，而有机药剂 的残 留量也有 限。将经 自然降解的选矿废水 回用进行闭路试验，试验过程中发现，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 锌矿物上浮，而且泡沫 易发粘，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。由表 1与表 4对比可知，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 高而影响产品质量；由表 3 与表 5对比可知
13、，选矿 废水 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 OD c 也有升高的趋 表 2 新鲜水 闭路试验 结果 维普资讯 http:/ 第 9期 严群等：铅锌矿选矿废水净化 回用工艺 的试验研究 5 9 势，可见 对选矿 废 水 不 经 过深 度 处 理 就 直 接 回用，不仅 选矿 效果较 差，而且 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 O。处理后 回用 由于浮选 工 艺 过程 中采 用 的 Na S O。能 对 废水
14、中的重金属离子发生氧化还原反应，而可降低废水 中的重 金属 离子 浓 度，因 此采 用 Na S O。处 理(加 入 量 0 2 g L)闭路 试 验 过程 中产 生 的尾 矿 水 后，直接回用作选矿用水，试验结果见表 6，产生的二 次选矿废水水质分析结果见表 7。表 6 N a：S O，处理后 的选矿废水 回用的闭路试 验结果 由表 4与 表 6比较 可 知，选 矿 废 水 经 过 Na S O。处理后 回用，可获得 比经 自然 降解 处 理后 回用 更 好 的选 矿指 标，其 中铅 精 矿 品位提 高，而其 内锌 含量降低较多，但与新鲜水试验结果表 2 相 比，仍 有较大差距，因此，对混凝
15、沉降处理选矿废水后 回 用进行了研究。2 3 混凝 沉 降处理 后 回用 选用 了 3种凝 聚剂：聚合硫 酸铁、聚合 氯化 铝 和 明矾对 选矿废 水进 行 混凝沉 降试 验，另外，还选 用聚丙烯酰胺(P AM)作助凝剂。试验结果表明，三种凝 聚剂 都能 较有 效 的去 除重金属 离子，但 不能 有效降低废水的 C OD 。明矾与聚丙烯酰胺对选矿 废 水进 行混 凝沉 降处理 的水 质测 试 结果 见 表 8。考 虑到三种凝聚剂 中明矾 比较便宜且运输方便，因此 选用明矾作为凝聚剂与 P AM 一起对选矿废水进行 混 凝沉 降处 理，适宜 的用量 取 明矾 3 0 mg L，P AM 0 2
16、mg L。表 8 混凝沉降处理选矿废水后水质分析 mg L P b Z n Cu CODc 选矿废水经过混凝沉 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 的试 验结 果见表 9，产生的二次选矿废水水质分析结果见表 1 0。由表 8可知，虽然经混凝沉降处理后，选矿废 水 中的重金属 离子含量很低，但 C OD 的去除有 限，而 且废水 的起 泡 能力 强。由表 2与表 9比较 可 知，混凝沉降处理后 的选矿废水回用试验过程 中发 现，废水 的起 泡能力 对铅 浮选 影 响极大，同时经混 凝沉降处理过的废水 中 C OD 还较高，即含有一定 量的黄药类捕收剂，从而使得
17、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 中的有机物质，以降低废水 的 COD。2 5 L l 7 L L l 6 g 8 他 l 5 2 2 4 O 4 8 6 L M l 8 踮 L l l “l 维普资讯 http:/ 6 0 中 国 矿 业 第1 6 卷 2 4 混凝沉降一 活性炭吸附处理后回用 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，这主要是因为废水中还含有一定量 的浮选有机药剂。对选矿废水中残余有机药剂多采 用吸附法处理，而常用 的吸附剂就是活性炭_ 3 ，因此试 验 中优先 选 用活 性 炭 作 为吸 附 剂进 行
18、研 究。作为吸附剂 的活性炭为粉末状活性炭，试验结果见 图 1。由图 1可见，加入 5 0 mg L粉状活性炭 后，选矿废水 C O D 由没加时的 1 3 6 4 2 mg L降低到 6 1 2 0 mg L，下降幅度较大，试验中也发现，废水 的起泡 性 也 有一 定 的 减 弱。随 着 活 性 炭 用 量 的 增 加，废水的 C O D 逐步降低，其起泡性也变得越来 越弱。因此，粉末 状 活 性 炭可 有 效 降 低 废水 的 C OD ，并且降低废水的起泡性。考虑到废水净化 处 理 成 本，适 宜 的 粉 末 状 活 性 炭 用 量 为 5 0 1 0 0 图 1 活性炭 用量对 混凝沉
19、降一 活性炭 吸附处理 选矿废水残 留 C O D。的影响 mg 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 1，所产生 的废水水质分析结果见 表 1 2。表 1 l 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 铅精矿过滤水 锌 精矿与尾矿过滤水 由表 1 1 与表 2比较可知，选矿废水经混凝沉 会对选别指标造成不利影响，降一 活性炭吸附处理后 回用，可得到与新 鲜水相近 达到 1 0 0 。的选矿指标，也即经此法处理的选矿废水回用，不 同时废水的回用率可(下转 第 6 4页)维普资讯 http:/ 6 4 中 国 矿 业 第1 6 卷 5 锚
20、杆支护对破碎煤体锚固作用(1)煤柱尺寸及支护方式，对综放沿空巷道 从巷道支护的角度来看，锚杆及其锚 固范围内 顶板下沉量和煤柱表面的水平位移值的影响十分明 的围岩，是相互作用 的统一体，该结构 的力学特 显，顶板下沉量和煤柱表面水平位移，会随着煤柱 性，就是锚杆锚固作用的综合反映。尺寸的增大和支护条件的改善而减小。巷道处于低 通过对不 同煤柱尺寸下，巷道施加锚杆支护与 应力 区时，煤柱表面水平位移随煤柱尺寸的增大而 未施加锚杆支护，围岩弹塑性区的对 比分析可以得 减小，煤柱尺寸超过一定范围后，顶板下沉量的减 知，软弱破碎煤体经锚杆锚 固后，在受力变形过程 小将非常有限。中，表现出较强的可塑性，
21、整体稳定大大提高，可(2)煤柱中的应力环境，会随着煤柱尺寸及 以在较大的变形范围内，维持强度基本稳定。在综 支护条件的变化而变化，随着煤柱尺寸的增大与支 放沿空掘巷条件下，锚杆主要锚固在浅部较破裂区 护条件 的改善，煤柱中垂直应力及最终的残余应力 域，此区围压较低，围岩对支护提供的径向约束很 值，会在一定程度上有所增加，改善了煤柱的受力 敏感，因此，安设锚杆可 以较大程度地改善锚固区 环境。内煤体的综合强度。对不 同煤柱尺寸下，巷道施加(3)锚杆支护可 以有效的提高沿空巷道的稳 锚杆支护与未施加锚杆支护，围岩应力分布的对 比 定性，巷道进行锚杆支护后，顶板下沉量及煤柱帮 分析可以得知，锚杆锚固
22、软弱破碎煤体后，其残余 的移近量，都有显著减小，顶板及煤柱 中的应力峰 强度和抗变形能力能明显提高，煤体的破坏方式变 值及残余应力增大，应力峰值持续时间延长；锚杆 得易于控制，可以大大提高其承载能力；同时，锚 支护后，巷道围岩破坏区域显著减小，巷道稳定性 固范围内的煤体，具有 良好的适应变形的能力，使 得到提高。一 其在相当大的变形范围内保持承载能力。此外，该 参考文献 类围岩对 围压很敏感，特别是在较低 的围压 范围 1 9 侯朝炯，李学华 综放沿空掘巷围岩大小结构的稳定性原理 内，随围压 的增大，加 固效果显著增大，而巷道周 J _ 煤炭学报，2 0 0 1，2 6()1-7 边 浅 部
23、围 岩 主 要 是 通 过 支 护 提 供 围 压，因 此，提 高 【2 曼 盖 ,及 1其9 9 在1 岩 土 力 学 中 的 应 用 支护强度意义重大，这就要求锚杆支护能提供较高 C 3 9 林崇德层状岩石顶板破坏机制数 值模 拟过程分析 J 岩 的预紧力和工作阻力，在巷道变形发展过程中增 阻 石力学与工 程学报，1 9 9 9，1 8(4)：3 9 2 3 9 6 速度快，锚固力高。4 9 秦广鹏 综放沿空巷道稳 定性分析及其混沌动力学评价 硕 6 结论 士学位论文E D 1 泰安：山东科技大学，2 0 0 5 篓 竺 差 定 兰 竺 篓 C 59 墨 析，得到了本地质条件下，综放沿空巷
24、道稳定性与 。煤柱尺寸及支护方法的一些关系，总结如下：米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米(上接第 6 O页)样 因未能解决废水 的 C O D c 值偏高的问题而影响选 3结论 别指标。而混凝沉降 活性炭吸附处理的选矿废水，(1)某铅锌矿选矿废水经 自然 降解，可有效 不但降低 了重金属离子浓度，还有效解决 了废水中 去除废水中的 C O D c 及 C u 抖、Z n 等重金属离子，的 C O D o值偏高的问题，回用后可得到与新鲜水
25、相 但对 P b 抖离子去 除作用不大。在不改变选 矿废水 当的选矿指标，从而可实现选矿厂废水的零排放。p H值的前提下，采用凝聚剂聚合硫酸铁、聚合氯 一 化铝、明矾与助凝剂聚丙烯酰胺，均可将废水中的 参考文献 重金属离子有效去除，但不能有效降低 C OD c ，采 C 1 9 罗仙平，谢明 辉金属矿山选矿废 水净化与 资源化利用现状 用粉末状活性炭处理选矿废水，可有效降低废水的 与研 究发 展 1 3 国 矿业 2 0 0 6,1 5 一 C O D c 。C 29姜 2 0 0 专 选 矿 指 标 的 (2)选矿废水 的净化处理程度越低，废水 的 3 9 袁增伟，孙 水裕，赵永斌，等选矿废水净化处理及 回用试 C OD c 越高，废水 中所含的有机浮选药剂也越高，验研究 I-i 3 水处理技术，2 0 0 2，2 8(4)：2 3 2 2 3 4 如 回用贝 0 将影响选别指标。经 自然降解 的废水，由 4 9 缪建 成，王 方汉，胡继华南京铅锌银矿 废水零排放的研究 于仍有较强的起泡性而会影响选别指标，所得铅精 与实 践 I-i 3 金属矿山，2 0 0 3,(。)：5 6-5 8,6 矿质量较差。经混凝沉降处理的选矿废水 回用，同 维普资讯 http:/