本發明屬于選礦工程廢水處理,尤其涉及一種高效處理氧化鉛鋅礦選礦廢水并資源化回用的方法。
背景技術:
1、隨著鉛鋅硫化礦資源的不斷開采,氧化鉛鋅礦資源的開采與分選逐漸增多。我國氧化鉛鋅礦資源極為豐富,但礦石成分組成較為復雜、鉛鋅品位較低、脈石與有用礦物共生、泥化嚴重,氧化鉛鋅礦的分選工藝更為繁雜。浮選法是氧化鉛鋅礦石回收的主要方法之一。另外,據統計,有色金屬選礦中,處理1t礦石浮選法用水4-7m3,除去循環使用的水量,絕大部分消耗的水量伴隨尾礦以尾礦漿的形式從選礦廠排出。氧化鉛鋅礦浮選工藝一般采用優先選鉛,后選鋅的流程。由于選鉛和選鋅流程藥劑制度不同,導致選鋅廢水無法回用選鉛,而僅能排入尾礦庫。
2、在現代礦物加工領域中,選礦水的重復利用率是一個非常重要的指標,也是保護水資源建設的必然要求。目前部分礦山采用尾礦庫回水并補加新水的方式回用部分選礦廢水,選礦水的重復利用率不高。氧化鉛鋅礦浮選過程中會產生大量的廢水,這些廢水組成復雜,除了含有重金屬離子(如pb和zn)外,還有大量的礦物懸浮物和浮選藥劑(如硫化鈉、碳堿、苛堿等調整劑;硫氮類、黃藥類、脂肪胺類、脂肪酸類等捕收劑和水玻璃、六偏磷酸鈉、淀粉、羧甲基纖維素等抑制劑)。這些廢水的ph值高、重金屬離子、硫離子、cod、氨氮磷和固體懸浮物等各項濃度指標,都遠遠超過了國家排放標準。如果直接外排會對生態環境系統造成破壞,并危害周邊人們身體健康。如果直接循環使用,廢水中的有害物質將會不斷累積,進而惡化選礦效果。因此,需要選擇適宜的處理方法對氧化鉛鋅礦選礦廢水進行處理并實現水資源的回用。
3、近年來,選礦廢水的處置與資源化引起了選礦工作者的高度重視。目前國內外常用處理選礦廢水的方法有自然沉降法、混凝沉淀法、氧化法、吸附法、生物膜法、人工濕地法等。這些處理方法雖然各自具有一定的優點,但普遍受選礦廢水物化性質、礦山生產條件、環境條件或處理要求等因素的限制,而難以實現選礦廢水的高效處置。
4、自然沉降法是將選礦生產過程中產生的尾礦直接送入尾礦庫自然沉降后,廢水再返回選廠回用。這種方法簡單也是國內鉛鋅礦山廣泛使用的處理辦法,但該方法沉降周期長、廢水中的化學試劑將會不斷累積,對選礦指標的影響較大。
5、混凝沉淀法是在混凝劑的作用下,使廢水中的膠體和細微懸浮物凝聚成絮凝體,同時,堿性條件下廢水中的鉛、鋅、銅等金屬離子形成氫氧化物沉淀,然后通過沉淀法除去固體懸浮物和重金屬離子。但這種方法對浮選藥劑的去除有限。
6、氧化法是利用氧化反應分解廢水中污染物使其無害的處理方法。常用的氧化劑包括高錳酸鉀、次氯酸鈉、漂白粉、過氧化氫和臭氧。這種方法對含有黃藥,硫化鈉和其他浮選劑的選礦廢水的效果較為明顯。但對礦物懸浮物和重金屬的脫除效果不佳。
7、吸附法吸主要利用分子重力,化學鍵合力和靜電力等作用力吸附廢水中的懸浮物。吸附劑常用活性炭,活性炭具有許多不同形狀和大小的空隙,表面積巨大,其吸附能力相對較強,去除效果明顯。缺點在于吸附劑再生困難,成本較高、二次污染嚴重。
8、生物膜法主要利用生物膜與廢水相互作用,促使溶解的有機污染物被微生物吸附轉化為h2o、co2、nh3和微生物細胞物質的過程。該方法具有處理效率高、產泥量低、占地面積少等優點,但存在前期投資同樣巨大,后期運營成本較高的不足。
9、人工濕地法主要是利用濕地中基質、水生植物和微生物之間的相互作用,通過一系列物理的、化學的以及生物的途徑對選礦廢水進行處理的一種技術。該方法具有低投資、低能耗、低處理成本的優點,但濕地法占用面積大,處理周期長,也很難滿足處理要求。
10、氧化鉛鋅礦選礦廢水處置的研究已有相關的報道。專利號為cn106517458a的發明專利公開了“一種氧化鉛鋅礦選礦廢水回用的方法”。該方法使用乳液聚丙烯酰胺絮凝劑對廢水進行沉降分離,使氧化鉛鋅礦選礦廢水可以在進行選鉛與選鋅工藝后得到回用。該方法操作簡單、成本低,顯著提高廢水的回用率,但不能有效去除重金屬和降低cod;同時,廢水中的浮選藥劑將會不斷累積,影響選礦指標。專利號為cn106242191a的發明專利公開了“一種鉛鋅礦選礦廢水的處理工藝”,包括臭氧氧化、空氣曝氣、厭氧生化反應以及好氧生物處理。該方法對于有機物污染物的去除率高,易于操作,成本低,但該方法全流程較為繁瑣,處理成本較高,也無法有效脫除廢水中的礦物懸浮物。專利號為cn114477351a的發明專利公開了“一種選礦廢水中懸浮物的處理方法”,該方法利用微納米氣泡耦合混凝沉淀或者磁混凝沉淀技術來強化ss(固體懸浮物)的去除。所述的方法操作簡單,可在多種工作環境條件中進行,但難以脫除廢水中的有機物。專利號為cn106186428a公開了一種鉛鋅礦選礦廢水處理方法及其處理裝置,該方法實現化學沉淀與膜處理方法的準確耦合,降低了廢水的排放率與處理成本,但該技術工藝的水處理回用效果有待進一步研究。
11、基于以上分析,現有氧化鉛鋅礦選礦廢水處置技術,難以實現廢水中浮選藥劑、重金屬離子和礦物懸浮物等低成本高效地脫除以及回水在選礦作業的有效使用。因此,針對氧化鉛鋅礦選礦廢水性質,急需尋求一種高效處理與回用的方法,降低水處理成本,促使回水在選礦作業的有效使用。
技術實現思路
1、針對目前氧化鉛鋅礦選礦廢水成分復雜,固體懸浮物含量高,高cod、重金屬種類多、水質回用難等問題,本發明提出了一種高效處理氧化鉛鋅礦選礦廢水并資源化回用的方法。通過酸液預處理后,添加過一硫酸氫鉀復合鹽(pms)和高鐵酸鹽來深度氧化廢水中的有機物,促使有機污染物轉化為h2o、co2、nh3和so42-等小分子物質,降低廢水的cod含量;然后再添加混凝劑cfa和助凝劑聚丙烯酰胺實現分散的懸浮顆粒形成較大的“礬花”,采用氣浮法實現廢水固體懸浮物、有機物和重金屬的有效脫除,促使回水在選礦作業的有效使用。
2、為實現上述目的,本發明提供如下技術方案:
3、一種高效處理氧化鉛鋅礦選礦廢水并資源化回用的方法,包括以下步驟:
4、采用高級氧化+混凝-絮凝+氣浮法的聯合工藝處理氧化鉛鋅礦選礦廢水,得到處置水;
5、將所述處置水用于選礦作業回用水。
6、優選的,所述處置水回用于選礦作業后,精礦的品位和回收率接近或優于自來水。
7、進一步,所述處置水回用于選礦作業后得到的鉛粗精礦的鉛品位為7.48-10.68%,鉛回收率為62.53-72.52%;
8、得到的鋅精礦的鋅品位為22.45-26.45%;鋅回收率為74.62-80.62%。
9、優選的,所述聯合工藝的具體步驟為:
10、(1)將氧化鉛鋅礦選礦廢水引入氣浮機中進行酸液預處理;
11、(2)向步驟(1)所得混合液中加入氧化劑,攪拌60-120min;
12、(3)向步驟(2)所得混合液中分別加入混凝劑和助凝劑,攪拌20-60min;再進行氣浮法分選,得到氣浮渣和處置水。
13、進一步,所述氣浮機為充氣式攪拌浮選機。
14、進一步,所述酸液預處理為調節氧化鉛鋅礦選礦廢水ph為7.5-8.5,并攪拌5-10min。
15、進一步,所述酸液預處理中的酸液為硫酸或鹽酸,質量濃度均為10%。
16、進一步,所述氧化劑為過一硫酸氫鉀復合鹽和高鐵酸鹽。
17、進一步,所述過一硫酸氫鉀復合鹽的用量為40-80mg/ml(該單位表示每升氧化鉛鋅礦選礦廢水體積對應的相關物質的用量,下同);
18、所述高鐵酸鹽的用量為20-60mg/ml。
19、所述高鐵酸鹽為高鐵酸鈉或高鐵酸鉀。
20、進一步,所述混凝劑(cfa,外加劑)為石灰、聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵中的一種或多種;其用量為200-400mg/ml;
21、所述助凝劑為聚丙烯酰胺,分子量為800-2000萬da;其用量為20-60mg/l。
22、進一步,所述氣浮法分選過程中的參數條件為:浮選機轉速為2500-3500r/min,充氣速率0.4-0.8m3/h,分選時間為20-60min。
23、優選的,所述處置水用于選礦作業回用水的操作為:
24、將氧化鉛鋅礦石研磨,加入所述處置水,攪拌均勻,得到漿液1;
25、向漿液1中依次加入碳酸鈉、硫化鈉、戊基黃藥和2#油(具體為松醇油)進行鉛粗選,得到鉛粗精礦和漿液2;
26、向漿液2中依次加入硫化鈉、抑制劑dcch、水玻璃、捕收劑進行鋅粗選,得到鋅精礦和尾礦。
27、進一步,所述研磨過程為:將氧化鉛鋅礦石研磨至粒徑為-0.074mm的顆粒占85%。
28、進一步,所述漿液1的質量濃度為25-35%。
29、進一步,所述捕收劑為兩種,分別為辛基黃酸鉀鹽和椰油胺。
30、與現有技術相比,本發明具有如下優點和技術效果:
31、(1)過一硫酸氫鉀復合鹽(pms)和高鐵酸鹽的聯合氧化作用促使氧化鉛鋅礦選礦廢水中復雜有機污染物深度轉化為無害小分子物質,降低廢水的cod含量。利用氧化鉛鋅礦選礦廢水中的鉛、鋅、鐵、銅等過渡金屬離子活化pms產生活性自由基(so42-·和·oh),活性自由基與高鐵酸鹽中fe(vi)可以實現多種浮選藥劑(硫化鈉、硫氮類、黃藥類、脂肪胺類、脂肪酸類、羧甲基纖維素等)的高效降解;
32、(2)高鐵酸鹽中fe(vi)在整個ph范圍內都是具有強氧化性,在堿性條件可以實現氧化鉛鋅礦選礦廢水中浮選藥劑的降解,減少酸液的使用量。同時,高鐵酸鹽在溶液中將生成fe(oh)3膠體,其對廢水中的懸浮顆粒具有良好的絮凝作用,節約后續絮凝劑的使用量。
33、(3)混凝劑cfa和助凝劑聚丙烯酰胺的混凝-絮凝作用,使分散的懸浮顆粒形成較大的“礬花”,為后續氣浮法高效脫除懸浮顆粒創造了良好的條件。
34、(4)氣浮法能深度脫除廢水中浮選藥劑、懸浮顆粒和重金屬離子;操作簡便,生產成本低,而且在現場有已建成的試驗選廠浮選機作為氣浮設備,不需額外投資。本發明應用方法簡便、易于工業生產,對性質復雜的氧化鉛鋅礦選礦廢水具有較好的適應性,處置后的廢水可直接作為選礦回用水,并且不影響選礦指標。