在白鎢礦浮選的過(guò)程中，常加入水玻璃等脈石礦物抑制劑，但這些藥劑在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)進(jìn)入到選礦廢水中。若該廢水直接外排，則會(huì)嚴(yán)重污染礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境；若直接回用，會(huì)對(duì)選礦指標(biāo)產(chǎn)生不利影響。因此，從珍惜水資源和保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)選礦廢水無(wú)害化和資源化處理，將產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
甘肅某白鎢礦采用優(yōu)先浮硫再浮選白鎢礦的原則流程進(jìn)行生產(chǎn)，處理量為2000t/d，礦漿濃度約27%，廢水主要來(lái)源于尾礦濃密溢流、尾礦庫(kù)回水以及精礦濃密溢流。在白鎢浮選作業(yè)過(guò)程中，添加了硫酸銅、丁銨黑藥、碳酸鈉、松醇油、水玻璃、GYW等藥劑，其中抑制劑水玻璃的用量達(dá)15kg/t，使選礦廢水含有大量難以沉降的懸浮物，具有膠體相間界面和自由能大的特性，使廢水呈膠體懸濁液。當(dāng)直接回用廢水進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，會(huì)造成浮選跑槽、難以進(jìn)行浮選作業(yè)等問(wèn)題。對(duì)該類選礦廢水進(jìn)行處理，最有效的方法是，先破壞膠團(tuán)的穩(wěn)定性，通過(guò)加酸、加堿或加強(qiáng)電解質(zhì)使廢水中的懸浮物從液態(tài)中解脫，促使微細(xì)顆粒趨向于結(jié)合為粗顆粒聚合體，再加入絮凝劑，加速粗顆粒聚合體的形成和沉降。目前國(guó)內(nèi)外處理礦業(yè)廢水的主要方法有混凝沉降法、吸附法、氧化法、生物法等，而混凝沉降法因流程簡(jiǎn)單、成本低而得到廣泛的應(yīng)用。以該白鎢選礦廢水為研究對(duì)象，采用混凝沉降法，研究不同種類的助凝劑及絮凝劑對(duì)選礦廢水的沉降效果，并使用加砂助沉技術(shù)，查明對(duì)廢水的凈化效果，同時(shí)應(yīng)用處理后的廢水對(duì)該白鎢礦礦石進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究。
1、試樣及試驗(yàn)方法
1.1 試樣
試驗(yàn)研究所用廢水取自該白鎢選礦廠尾礦濃密機(jī)和精礦濃密機(jī)溢流混合廢水，廢水水質(zhì)分析結(jié)果如表1所列。
從表1可知，廢水具有堿性強(qiáng)、懸浮物和金屬離子含量高的特點(diǎn)，其中pH值、固體懸浮物、CODCr、離子濃度等是影響白鎢浮選指標(biāo)的主要因素。
1.2 試驗(yàn)儀器與試劑
試驗(yàn)主要儀器設(shè)備包括pHS-3型pH計(jì)、電子分析天平、WGZ-200型光電濁度儀、AAS-5000原子吸收分光光度計(jì)、XFD系列掛槽浮選機(jī)、XMQφ240×90錐形球磨機(jī)、量筒、秒表等。試驗(yàn)試劑有氧化鈣(工業(yè)級(jí))、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(PAM，工業(yè)級(jí))、聚合硫酸鐵(PFS，工業(yè)級(jí))、聚合氯化鋁(PAC，鹽基度：55%~60%；工業(yè)級(jí))、三氯化鐵(工業(yè)級(jí))、砂(來(lái)自該白鎢礦開(kāi)采廢石，細(xì)度為-0.074mm)。
1.3 試驗(yàn)方法
1.3.1 混凝沉降試驗(yàn)
將一定量的廢水水樣裝在500mL的量筒中，先加入一定量助凝劑氧化鈣，用玻璃棒攪拌均勻后，再分別加入不同用量的絮凝劑，再次用玻璃棒攪拌均勻，靜置于試驗(yàn)臺(tái)上，用秒表計(jì)時(shí)，記錄沉淀數(shù)據(jù)，并按照此數(shù)據(jù)繪制沉降層高度隨時(shí)間變化的曲線。
1.3.2 加砂助沉試驗(yàn)
選取最佳絮凝劑及其用量條件下處理后的廢水，同混凝沉降試驗(yàn)操作步驟相同，加入一定量的廢石細(xì)砂做助沉劑，用秒表計(jì)時(shí)，觀察沉降效果并記錄數(shù)據(jù)，按此數(shù)據(jù)繪制沉降層高度隨時(shí)間變化的曲線。
1.3.3 處理后廢水浮選試驗(yàn)
使用加砂助沉法處理后的廢水按照現(xiàn)場(chǎng)的工藝流程，對(duì)該白鎢礦原礦進(jìn)行浮選試驗(yàn)，并與自來(lái)水浮選試驗(yàn)指標(biāo)作對(duì)比。
2、試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 助凝劑氧化鈣用量試驗(yàn)
水玻璃是實(shí)現(xiàn)白鎢礦與方解石、螢石、石英石等脈石礦物分離的有效抑制劑，水玻璃的大量存在是導(dǎo)致白鎢礦選礦廢水懸浮物大量存在的主要原因。白鎢選礦廢水大多偏堿性，在此pH值條件下水玻璃主要以Si(OH)3-及硅酸膠粒等成分存在，其吸附在固體懸浮物表面使得顆粒表面帶負(fù)電，同時(shí)形成較厚的水化層，靜電斥力及水化層斥力使得固體顆粒呈高度分散狀態(tài)，導(dǎo)致鎢礦廢水固體懸浮物難以沉降。氧化鈣具有特殊的電解質(zhì)性質(zhì)，具有較高的電離性，在水解過(guò)程中電解出大量的Ca2+，強(qiáng)烈吸附在廢水中固體懸浮物膠體表面，從而形成沉淀，消除懸浮物膠體的高度分散狀態(tài)。因此，試驗(yàn)以氧化鈣為助凝劑，并研究了氧化鈣的用量對(duì)廢水沉降效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。
由圖1可以看出：加入不同量的氧化鈣后，沉淀層的高度隨著時(shí)間的增加而逐漸降低；當(dāng)氧化鈣用量為0.6g/L時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)沉降層高度降低最快。因此，在使用氧化鈣作為白鎢選礦廢水助凝劑時(shí)，適宜用量為0.6g/L。
2.2 絮凝劑用量試驗(yàn)
此次試驗(yàn)絮凝劑選用PAM、PAC、PFS和三氯化鐵，分別處理白鎢礦選礦廢水。試驗(yàn)時(shí)，先將0.6g/L用量的氧化鈣加入廢水后，再分別加入不同用量的絮凝劑，攪拌均勻后，靜置觀察，按照時(shí)間記錄沉淀層高度。試驗(yàn)結(jié)果如圖2~5所示。
由圖2～5可知，4種絮凝劑對(duì)該白鎢選礦廢水都具有較好的絮凝效果，在一定的時(shí)間內(nèi)對(duì)廢水中的懸浮物可實(shí)現(xiàn)沉淀，有較為明顯的沉清層。對(duì)比4種絮凝劑的試驗(yàn)結(jié)果可知：PAM、PAC、PFS和三氯化鐵分別在120、180、180和150s的時(shí)間內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)廢水完全沉淀；對(duì)于同一種絮凝劑在不同用量時(shí)，沉淀層的高度都隨沉降時(shí)間的延長(zhǎng)而減小，將沉降速度最快的用量確定為最佳用量，對(duì)于上述試驗(yàn)條件，4種絮凝劑獲得最佳沉淀效果的用量分別為6、60、40和60mg/L。在試驗(yàn)過(guò)程中觀察發(fā)現(xiàn)：PAM上清液稍顯渾濁，仍有大量的微細(xì)顆粒懸浮在澄清層中；PAC上清液中形成的大量絮體下沉速度較為緩慢，所形成致密的絮體量較少；PFS上清液由于鐵離子的存在而呈淡紅褐色，且上清液中也存在微細(xì)顆粒，略顯渾濁；三氯化鐵形成的絮團(tuán)雖較大，但沉淀速度緩慢且沉降層疏松，上清液中仍存在大量的微細(xì)顆粒。
2.3 加砂助沉試驗(yàn)
采用常規(guī)氧化鈣脫穩(wěn)后絮凝效果不太理想，在使用常規(guī)的絮凝劑對(duì)廢水絮凝沉降時(shí)，表現(xiàn)為沉降速度慢，上清液中仍存在大量的微細(xì)顆粒，導(dǎo)致處理后的水質(zhì)較為渾濁，難以返回浮選作業(yè)區(qū)利用，因此將加砂助沉技術(shù)引入白鎢選礦廢水的處理工藝中。在助凝劑氧化鈣用量為0.6g/L的情況下，考察沉砂(-0.074mm粒級(jí)礦山廢石)用量分別為2、4、6、8、10和12g/L時(shí)對(duì)沉淀效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。
從圖6可知：加入沉砂后廢水沉降的時(shí)間明顯減少；隨著沉砂用量的增加，沉降時(shí)間呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)；當(dāng)沉砂用量為10g/L時(shí)沉降時(shí)間最短。因此，該白鎢廢水采用加砂助沉工藝處理時(shí)適宜的沉砂用量為10g/L。
為了考察絮凝劑在加砂情況下對(duì)該白鎢選礦廢水的絮凝沉降效果，又對(duì)加砂后的廢水進(jìn)行了4種絮凝劑沉降試驗(yàn)。取一定量的廢水置于4個(gè)量筒中，先加入0.6g/L的助凝劑氧化鈣，攪拌均勻后再分別加入6mg/L的PAM、60mg/L的PAC、40mg/L的PFS和60mg/L的三氯化鐵，再次攪拌均勻后，分別加入10g/L的沉砂，攪拌均勻后，放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上靜置并用秒表計(jì)時(shí)，觀察混凝效果，記錄沉降數(shù)據(jù)。試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。
從圖7可以看出，在加砂助沉的情況下，在使用PAM作為絮凝劑時(shí)，白鎢選礦廢水在90s的時(shí)間內(nèi)，上清液的高度達(dá)到了最大值，沉降速度最快。取廢水沉降后上清液水樣進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表2所列。
由表2可知，該白鎢礦廢水經(jīng)加砂助沉-絮凝沉降處理后其濁度降到10NUT(接近自來(lái)水)以下，且CODcr和重金屬離子含量較低。文獻(xiàn)中所述加砂助沉-絮凝沉降工藝主要應(yīng)用的是以白鎢礦原礦石為原料的細(xì)砂，而筆者研究所選用的則是礦山開(kāi)采廢石為原料的細(xì)砂，在沉降效果上差別較小，但以廢石為原料的細(xì)砂成本較低，可以廢物再利用，從工業(yè)應(yīng)用的角度，該研究更具有實(shí)際應(yīng)用意義。
2.4 廢水回用試驗(yàn)
白鎢選礦廢水處理的目的是實(shí)現(xiàn)選廠能夠利用處理后的廢水進(jìn)行正常的選礦生產(chǎn)，上述試驗(yàn)結(jié)果表明：該白鎢選礦廠的廢水以石灰(氧化鈣)作為助凝劑，PAC為絮凝劑，且應(yīng)用加砂沉淀技術(shù)處理后，廢水指標(biāo)最為優(yōu)異。以該工藝處理后的廢水和實(shí)驗(yàn)室自來(lái)水作對(duì)照，按照?qǐng)D8所示的浮選工藝流程進(jìn)行對(duì)比浮選試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果如表3所列。
從表3可知，使用處理后的廢水與自來(lái)水的浮選指標(biāo)差異不大，表明采用絮凝-加砂助沉工藝處理后的選礦廢水可在白鎢浮選作業(yè)中回用。
3、結(jié)論
(1)甘肅某白鎢礦由于在浮選過(guò)程中添加了大量的水玻璃，導(dǎo)致選礦廢水含有大量難以沉降的懸浮物，分析結(jié)果表明，該廢水中的CODcr、SS和濁度指標(biāo)分別為2043、5276mg/L和71NTU，如直接回用則引起浮選指標(biāo)波動(dòng)較大，在浮選作業(yè)中造成浮選操作困難等問(wèn)題。
(2)以氧化鈣作為助凝劑，添加絮凝劑PAM、PAC、PFS和三氯化鐵后處理該白鎢選礦廢水具有一定的效果，但沉淀效率較低，且上清液中的懸浮微細(xì)顆粒仍較多，效果不夠理想。
(3)將加砂沉淀技術(shù)引入到該白鎢選礦廢水的絮凝沉淀過(guò)程中后，沉淀效率顯著提高。試驗(yàn)結(jié)果表明，以0.60g/L氧化鈣為助凝劑、6mg/LPAM為絮凝劑且加入10g/L的沉砂后，在90s的時(shí)間內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)完全沉淀，且沉淀后的廢水中懸浮顆粒物含量較低。分析結(jié)果表明，采用該工藝處理后的廢水中的CODcr、SS和濁度指標(biāo)分別為432、9mg/L和6NTU。
(4)通過(guò)對(duì)比浮選試驗(yàn)結(jié)果可知，使用處理后的廢水與自來(lái)水的浮選指標(biāo)差異不大，表明采用絮凝加砂助沉工藝處理后的選礦廢水可在白鎢浮選作業(yè)中回用。（來(lái)源：西北礦冶研究院，江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院）
