（矿物加工工程专业论文）凡口选矿回水中铅锌硫化矿浮选基础研究与工业实践.pdf

博士学位论文摘要 摘要 水资源与环境密切相关，也与人类发展密切相关，因此水资源问 题已成为举世瞩目的重要问题之一。矿山是金属资源的重要来源地， 在开采和选别过程中需要消耗大量的水，使用后形成废水，选矿废水 是其重要的组成部分。根据资料统计，全国矿山选矿厂，每年排放的 废水总量大约占全国工业废水总量的十分之一，选矿废水含有大量诸 如重金属离子、悬浮物、药剂等污染物，排放废水引起水资源浪费和 环境污染，开展废水循环利用具有重要的理论意义和实践意义。 早在7 0 年代，凡口铅锌矿对选矿废水进行过回收利用，并将回 水应用于选矿生产过程的试验，但结果表明，选矿废水严重影响生产 指标，因此凡口铅锌矿选矿厂自建成投产以来，一直采用新水生产， 每年消耗新水7 5 0 万m 3 ，排出相应量的选矿废水，造成了极大的资 源浪费，污染周边的生态环境。 本文以凡口复杂铅锌硫化矿选厂为对象，研究选矿废水的处理， 回水对硫化矿浮选行为的影响，回水中浮选剂作用机理及表面产物生 成机制，回水中金属离子及起泡剂的影响，回水利用的工艺条件等， 最终实现选矿废水回用工业化生产。 通过沉降试验研究了固体浓度，稀释程度以及絮凝剂种类和用量 对选矿回水沉降特性的影响，结果表明回水沉降时间随固体浓度增大 而增大，稀释回水可以减小沉降时间；添加絮凝剂可以显著影响回水 的沉降时间，絮凝剂的添加要控制在5 趴以内；模拟了高效浓密机处 理凡口选矿回水的处理过程，并得出了最佳的处理参数，这些参数是 工业生产的参考。 进行了选矿回水对方铅矿，闪锌矿以及黄铁矿三种矿物浮选行为 的影响规律研究；模拟了不同水化学环境因素包括硬度，离子强度， 残余药剂对硫化矿浮选分离行为的影响；考察了回水对硫化矿浮选速 度的影响，为设计合理的回水循环利用流程确定了基本的理论数据。 运用电化学测试手段和红外光谱分析研究了不同选矿回水与矿 物表面相互作用的机理，揭示了回水中残留捕收剂，金属离子与方铅 矿、闪锌矿、黄铁矿不同的反应机理和表面产物的生成机制，对浮选 行为影响不同的规律，创新性的提出回水循环要实行分支处理、区别 对待的原则。 博士学位论文 摘要 运用量子化学计算研究了不同金属离子对闪锌矿能带结构的影 响，从分子层面探讨了回水中残余重金属离子影响浮选分离效率的机 制。 运用高速摄影技术研究了表面活性剂浓度与气泡粒度分布的关 系，探讨了回水中残余起泡剂对矿物富集分离的影响。 根据理论研究的结果，进行了回水实际矿石分选试验，在此基础 上进行了工业试验，并取得技术上和经济上的成功，废水治理与回用 系统已正式投入工业化运行，首次解决了凡口矿选厂建厂近四十年来 未能解决的废水回用难题。 关键词：环境保护，回水循环利用，铅锌浮选，浮选电化学 i i 博士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w a t e rr e s o u r c eh a sb e c o m et h ew e l l - k n o w np r o b l e mi nt h ew o r l d b e c a u s ei ti sc l o s e l yr e l a t e dt oh u m a nl i r ea n de n v i r o n m e n t al o to fw a t e r h a sb e e nc o n s u m e da n dw a s t e di nm i n i n gt oo b t a i nm e t a lr e s o u r c e s ， w h i c ha l s op l a yav e r yi m p o r t a n tr o l ei nh u m a n s o c i e t yd e v e l o p m e n t 1 1 1 e w a s t e w a t e rp r o d u c e di nm i n e r a lp r o c e s s i n gc o n t a i n e dal o to fs u s p e n d e d s o l i dp a r t i c l e s ，h e a v ym e t a li o n ，f l o t a t i o nr e a g e n t s ，o r g a n i c sa n do t h e r p o l l u t a n t se t e ，r e s u l t i n gi nw a s t eo fw a t e rr e s o u r c ea n de n v k o n m e n t a l p o l l u t i o n w a s t e w a t e rt r e a t m e n ta n dr e c y c l e du s e ，t h e r e f o r e ，a r ev e r y i m p o r t a n t f a n k o ul e a d - z i n cm i n ei st h el a r g e s to n ei nc h i n a a l t h o u g hi t c o n d u c t e dt h er e s e a r c ho fw a s t e w a t e rt r e a t m e n ta n dr e u s ea se a r l ya si n 1 9 7 0 s ，i th a sn e v e ri n d u s t r i ma p p l i c a t i o nb e c a u s et h ew a s t e w a t e rh a sa v e r yh a r m f u le f f e c to nt h ep r o d u c t i o ne v e na f t e rt r e a t i n gt h ew a s t e w a t e r f a n k o ul e a d - z i n cm i l lh a sb e e no p e r a t i n gu s i n gn e ww a t e ra b o u t7 5 m i l l i o nm 3e a c hy e a rf r o mb a ij i a n gr i v e ra n dd i s c h a r g e dc o r r e s p o n d i n g w a s t e w a t e r n o to n l yw a s t e dt h ew a t e rr e s o u r c ew a sb u tp o l l u t e dt h e e n v i r o n m e n ta r o u n dt h ef a n k o um i l lw a s i nt h i sp h dd i s s e r t a t i o n , t h et r e a t m e n to fw a s t ew a t e rf r o mf a n k o u m i u ，t h ee f f e c to f r e c y c l e dw a t e ro nt h ef l o t a t i o no f l e a d - z i n c i r o ns u l f i d e m i n e r a l s ，t h ei n t e r a c t i o nm e c h a n i s mo ff l o t a t i o nr e a g e n t sw i t ht h e m i n e r a l sa n dt h ef o r m a t i o no fs u r f a c es p e c i e si nr e c y c l e dw a t e ra n dw a s t e w a t e rr e c y c l i n gt e c h n o l o g i e sh a v eb e e ni n v e s t i g a t e di no r d e rt or e u s et h e w a s t ew a t e ri ni n d u s t r i a lp r o d u c t i o no f f a n k o um i l l t h ee f f e c t so fs o l i dc o n c e n t r a t i o n , d i l u t i o na n df l o c c u l a n tt y p eo r d o s a g eo ns e t t l e m e n to fw a s t e w a t e rh a v eb e e nt e s t e da tf i r s li tf o l l o w e d n l a tt h es e t t l i n gt i m eo fw a s t e w a t e rw a si n c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo f s o l i dc o n c e n t r a t i o n , d i l u t i o na n da d d i t i o no ff l o c c u l a n t sd e c r e a s e dt h e s e t t l i n gt i m e n ed o s a g eo ff l o c c u l a n tr e q u i r e db e i n gl e s st h a n5 # ti n o r d e rn o tt oa f f e c tf l o t a t i o np r o c e s s 1 1 1 et r e a t m e n to fw a s t e w a t e rw a s f u r t h e rt e s t e d u s i n gh i 曲e f f i c i e n c yt h i c k e n e rt o o b t a i nt h eo p t i m a l p a r a m e t e r sf o ri n d n s t r i a la p p l i c a t i o n i h 博士学位论文a b s 订弘c t t h ee 丘e c to fp h y s i c o c h e m i c a la t m o s p h e r es u c ha sw a t e rh a r d n e s s i o ns t r e n g t h ，r e s i d u a lf l o t a t i o nr e a g e n te t c o nf l o t a t i o nb e h a v i o ra n dr a t e o fs u l f i d em i n e r a l sh a sb e e nt e s t e d i tu n d e d a yt h eb a s i c sf o rw a t e r r e c y c l i n gt e c h n o l o g y t h ei n t e r a c t i o nm e c h a n i s ma n ds u r f a c es p e c i e sf o r m a t i o nb e t w e e n r e s i d u a lc o l l e c t o r , m e t a li o na n dg a l e n a , s p h a l e r t i ea n dp y r i t eh a v eb e e n r e v e a l e db a s e do nt h ee l e c t r o c h e m i c a lm e a s u r e m e n ta n df t i ra n a l y s i s t h ee f f e c to fm e t a li o no i lt h es t r u c t u r eo fe n e r g yb a n do fs p h a l e r i t eh a s b e e nc a l c u l a t e di nt h el i g h to fq u a n t u mc h e m i c a lc a l c u l a t i o n 1 1 l ed i g i t a l c a m e r at e c h n o l o g yw a su s e dt oi d e n t i f yt h eb u b b l ed i s t r i b u t i o ni no r d e rt o a n a l y z et h ee 疏c to fr e s i d u a l f r o t h e ri nr e c y c l e dw a t e r i th a sb e e n i n n o v a t i v ep r o p o s e dt ou s et h er e c y c l e dw a t e ra c c o r d i n gt ot h e i r c h a r a c t e r i s t i c sa n dd i f f e r e n tw a t e rr e c y c l eb a s e do nt h e s es t u d i e s t h el a bb e n c hf l o t a t i o nt e s 乜a n dp i l o tp l a n tf l o t a t i o ne x p e r i m e n t sf o r f l o t a t i o ns e p a r a t i o no f f a n k o ul c a d - z i n c i r o ns u l f i d eo r ei nr e c y c l e dw a t e r h a v eb e e nc o n d u c t e d t h en e wi n v e n t e dt e c h n o l o g ys u c c e e d s n e r e c y c l ea n dr e u s eo fw a s t e w a t e rh a so p e r a t e di n t ot h ef a n k o up l a n t p r o d u c t i o n i tb e n e f i t e dg r e a t l yf r o m t h en e w t e c h n o l o g y k e y w o r d s ：l e a d - z i n cf l o t a t i o n f l o t a t i o ne l e c t r o c h e m i s t r y , w a s t e 。 w a t e rt r e a t m e n t ，w a t e rr e c y c l ea n dr e u s e i v 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的 学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论 文中作了明确的说明。 作者签名： 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学 位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容， 可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文：学校可根据国家或湖南省有关部 门规定送交学位论文。 储张蝻导师签鸱魄“年血 博士学位论文 前言 刖罱 本论文研究课题为广东省技术创新专项资金项目，见粤经贸技术 2 0 0 4 4 2 0 号文、粤经贸函 2 0 0 3 4 7 2 号文。 广东凡口铅锌矿选矿厂自6 8 年投产以来，其选矿工艺不断创新，特别近几 年取得了多项重大成果，为我国硫化矿选矿的技术进步做出了贡献，起着很好的 示范作用。由于该矿所处地理位置于北江水系上游，污水的排放一直对环境造成 很大的威胁，污水输送到尾矿坝沉淀分解处理，距离有十多公里，输送成本高。 由于凡口矿矿石特性，生产工艺使用药剂药耗高( 石灰l o k g t ，c u s 0 4 7 0 0 9 t ， 丁黄药和乙硫氮5 0 0 - 6 0 0 9 t ，乙黄药2 0 0 9 t ，2 号油1 5 0 9 t ，硫酸1 2 k g t ) ，选 厂废水处理回用难度大。虽然，建厂初始就设计建有废水回用系统，并在三十多 年的生产实践中，对废水的处理和使用的研究一直没有停止，许多科研院校的选 矿科技者为此付出了不懈努力，但由于诸多原因成效不大。使用回水，选别指标 差，废水回用系统实际上从未真正使用就废置了。 2 0 0 0 年，采用电位调控浮选新工艺，凡口矿选矿工艺进一步优化，流程缩 短，药剂用量减少，指标提高，该项成果获国家科技进步一等奖。与此同时，开 展了废水回用技术及其基础研究，得到广东省技术创新专项资金及凡口矿科研基 金项目的支持。这是第一次系统地对选矿回水中硫化矿浮选基本行为，浮选剂作 用机理，离子的影响及机理，废水处理及工业化应用等开展研究。作为博士学位 论文的主要部分，完成了以下研究工作： ( 1 ) 水处理，絮凝沉降净化试验，废水净化的溶液化学机理。回水中各种 矿物浮选基本行为及矿石可选性基础研究工作，确定了不同水样对铅、锌、硫矿 物的可选性的影响规律； ( 2 ) 通过电化学测试及红外光谱分析，揭示了回水中硫化矿与捕收剂作用 机理，回水中残余捕收剂对硫化矿作用的影响； ( 3 ) 揭示了回水中残余金属离子对铁闪锌矿、黄铁矿表面性质及可浮性影 响机制； ( 4 ) 揭示了回水中残余起泡剂的起泡性质及对浮选过程可能产生的影响 ( 5 ) 在基础研究工作认识的基础上，组织课题组，对选矿回水利用技术进 行了攻关，首先，对不同废水进行了调查和水质评价，完成了生产工艺流程药剂 平衡的测定工作，系统掌握了各种生产污水的性质，考察了废水回用后在循环使 用过程中水质的变化，对选别指标的影响，完成了废水回用系统的设计，进行了 博士学位论文邸舌 选矿流程的技改工程，形成了完整的回水使用系统，完成了工业试验。该回水利 用系统自2 0 0 4 年底运行至今，取得了很好的成效。年回水使用率可达到6 5 ， 年减少污水排放和少使用新鲜水5 0 0 万立方米，年经济效益6 0 0 万元，首次解决 了凡口矿选厂建厂近四十年来未能解决的废水利用难题，为矿山清洁生产作出了 巨大的贡献。 该项技术的主要特点： ( 1 ) 选矿废水回收、澄清与净化系统简单合理：采用高效浓密机和现场部 分澄清设施，直接将排出的废水就地回收、混合，并将含大量残余硫化物和选矿 药剂、多种重金属离子、固体颗粒及悬浮物、高p h 值的选矿废水进行降解、澄 清、净化，消除有害杂质，悬浮物浓度1 0 0 p p m 以下，变成工业生产可使用的水。 ( 2 ) 选矿废水利用率高、不影响生产指标：选矿废水用量为4 0 0 7 0 0 屯时， 年用量在5 0 0 万吨年，混合用水中废水占5 0 - 7 0 ，废水利用率在6 5 以上。生 产实践表明：选矿废水用于铅锌浮选工艺中，不影响铅锌生产指标；同时可减少 2 拌油，捕收剂的用量，操作方便。 ( 3 ) 选矿废水利用减少污水输送量、环境效益好：选矿废水就地回收利用后， 减少外排废水量5 0 0 万吨年以上，亦相应减少新鲜水用量。 ( 4 ) 选矿废水利用后，经济效益和社会效益明显：按回用选矿废水回用5 0 0 万 吨年，占总用水量5 5 7 0 ，减少相应的新鲜水量和污水排放量，直接经济效益可达 6 0 0 万元，年。同时，选矿废水回用后，减少部分选矿药剂用量；减少废水外排输 送量，原有污水输送管道可作备用尾矿管使用，节省固定资产投资。 ( 5 ) 选矿废水回后，减少矿山与周边环境的污染，有利于广东北江水系水质 提高，确保矿山清洁生产和可持续发展，带来显著的社会效益。 在过去的五年中，在胡岳华教授的指导下，在企业领导的支持下，我带领专 题组成员，努力攻关，完成了大量的研究工作，形成了几百万字的技术资料和基 础研究报告，本博士论文对凡口矿废水处理及回水利用方面的基础理论工作，进 行系统总结，并对技术开发与工业应用情况进行了简要介绍。不足之处敬望指证。 2 博士学位论文第一章文献综述 第一章文献综述 1 1 选矿废水资源化利用的重要意义 1 1 1 水资源与水污染概况 当今世界面临着人口、资源与环境三大问题，水资源是各种资源中不可替代 的一种重要资源。水资源与环境密切相关，也与人类发展密切相关，因此水资源 问题已成为举世瞩目的重要问题之一。 根据有关资料统计“1 ：地球表面虽然有7 0 8 被水覆盖，其余约占地球表面 3 0 的陆地也有水的存在。然而，地球总水量中9 6 5 为海水，淡水仅占2 5 3 ， 而且其中大部分是南、北极的冰。地下水、湖水、河水仅占0 8 。由于开发困 难或技术经济的限制，到目前为止，海水、深层地下水、冰雪固态淡水等还很少 被直接利用。比较容易开发利用的、与人类生活生产关系最为密切的湖泊、河流 和浅层地下淡水资源，只占淡水总储量的o 3 奶白淡水量为4 x1 0 1 b m 3 ，还不到全 球水总储量的万分之一。通常所说的水资源主要指这部分可供使用的淡水资源。 水资源作为人类生活和生产的必需物质嘲，其污染情况已引起全世界的极大 关注。尽管水是一种可再生资源，但是它的数量和再生速度都是有限的，况且淡 水的分布极不均匀。随着经济的发展和人1 3 的增加，世界用水量在逐年增加。目 前全球人均供水量比1 9 7 0 年减少了1 3 ，共有2 3 2 亿人口所在的2 6 个国家被 列为缺水国家。当前需水量和污水量的增长速度比人1 3 的增长速度快，根据有关 统计，工业用水每年以4 - 5 的速度持续增长。 地球上淡水资源日益匮乏是当今人类面临的巨大挑战。1 9 7 2 年联合国人类 环境会议、1 9 9 7 年联合国水事会议队5 1 提出了水危机不久将成为继石油危机之后 另一项严重的社会危机。1 9 9 2 年里约热内卢联合国环境与发展大会通过的( 2 1 世纪议程中指出：水不仅为维持地球一切生命所必需，而且对一切经济问题都 有生死攸关的重要意义。可见，全球性的水危机已引起人们的警觉，已经到了必 须认真考虑水问题的时候了。 3 博士学位论文 第一章文献综述 我国淡水总资源继巴西、俄罗斯、加拿大、美国、印尼之后，居第六位随6 7 1 按人均占有量来说，只有世界人均占有量的1 4 ，排到世界第8 8 位，而且供需矛 盾突出，是一个水资源比较贫乏的国家。我国水资源的分布与人口、耕地的分布 不相适应，且水污染日趋严重。我国的废水排放量逐渐增加，是世界上废水排放 最多的国家之一，其中大部分是工业废水。工业废水经过处理后达标排放的只占 废水总量的3 0 左右，全国水环境总体上呈恶化趋势，污染正从支流向干流延伸， 从城市向农村蔓延，从地表向地下渗透，从区域向流域扩展。我国地下水水质每 况愈下，在全国1 1 8 个城市中，6 4 的城市地下水受到严重污染，3 3 的城市地 下水受到轻度污染。由于水污染加剧了一些地区的缺水程度。例如长江三角洲和 珠江三角洲，由于水体受到污染，将可能成为污染型( 水质型) 缺水区。 地球上的淡水资源是有限的，水在自然循环过程中不会增长，因此被污染的 河流愈多，人类可利用的淡水资源就愈少。为了人类自身的生存，也为了子孙后 代的繁衍，治理污染，节约用水，保护水资源己刻不容缓。我国除了在宪法中明 确规定水是国家资源要有偿使用外，1 9 9 2 年又颁布了水法，用法律条文规定 国家保护水资源的基本方针、政策和行为。如规定了各行各业不论抽取地表水， 还是地下水都要收费，向公共水体排水也要收费，如污染超标还要受罚。这些法 律条文促使并强迫人们重视节约用水，减轻水污染，有利于保护环境和人类社会 的自身发展。 1 1 2 选矿废水治理与回用重要性 矿山是金属资源的重要来源地，在开采过程中需要大量的生产用水，同时排 放出大量废水，选矿废水是其重要的组成部分。根据资料统计 a - 1 4 全国矿山选矿 厂，每年排放的废水总量大约占全国工业废水总量的十分之一，是我国工业废水 排放量较多的行业之一。选矿厂选矿过程中耗水量大，平均处理每吨矿石需要水 量7 1 0 吨，选矿厂废水包括选矿工艺排水、尾矿含水和车间地面冲洗水等。因 此排放量大是选矿废水的特点之一。 特点之二是废水的成分复杂，有毒有害成分较多。选矿废水的性质，随入选 矿石的组分，分选工艺及药剂制度的不同而异。随着我国矿石资源的“贫、细、 杂”的趋势愈来愈大，矿石在入选之前要进行洗矿、粉碎或细磨等，使选矿厂的 废水含有大量有毒的重金属及其有害杂质，而且固体悬浮物的含量也大大超过国 4 博士学位论文 第一章文献综述 家规定的排放标准。含有重金属的废水排入自然水体后，势必污染自然水体并危 及人类；从表1 1 可以看出，固体悬浮物的含量一般都超过国家规定的标准4 一l o 倍以上，固体悬浮物对排放所用设备、周边环境及植物生长等带来多方面的危害。 袁1 - 1 我国某些选矿废水中固体悬浮物的含量( m g l ) 特点之三是废水中所含的药剂品种多而且浓度高。选矿厂浮选过程中，为了 有效地将有用金属分选出来，需要在不同的作业加入大量的浮选药剂，主要有捕 收剂、起泡剂、活化剂、抑制剂、分散剂等，这些药剂在选厂捧出的废弃溶液中 均有一定的含量。一些典型硫化矿选矿厂中，一般浮选药剂在选矿废水中的含量， 占选矿加药量的百分数如下：黄药为2 5 3 5 ，松醇油为5 0 - 9 0 0 , 4 ，酚类为7 0 - 9 5 。 废水中所含的大量浮选药剂一般都没有回收利用，这些药剂有毒，排入自然水体 后，首先对鱼类及浮游生物产生危害。 同时，选矿废水的p h 值往往都高于或低于国家规定的排放标准，同样对环 境造成危害。 综上所述，由于选矿废水中含有重金属离子、悬浮物、各类药剂及其分解物 质等，如果将选矿废水直接排入自然水体中，不仅对水环境造成严重污染，同时 也给人类带来愈来愈严重的危害。 随着全球人口、资源与环境问题日趋严重，对选矿废水进行治理与资源化综 合利用、实行矿山清洁生产，在国内外都已经引起相当高的重视。很多矿山企业 都将其工业废水的处理与利用作为头等大事来抓，将废水回收利用率作为重要指 标，尤其是新建矿山。 凡口铅锌矿选矿厂自建成投产以来，一直采用新水生产，每年消耗新水7 5 0 万m 3 ，排出相应量的选矿废水。选矿废水含有大量诸如重金属离子、悬浮物、药 剂等污染物。早在7 0 年代，凡口铅锌矿对选矿废水进行过回收利用，并将回水应 用于选矿生产过程的试验“”，但试验结果表明，选矿废水严重影响生产指标，以 至该工作没有继续下去。因此对选矿废水的处理，采取尾矿输送系统，将废水与尾 博士学位论文第一章文献综述 矿一起输送到1 2 5 公里外的尾矿坝，选矿废水在尾矿坝进行沉淀、净化后排放， 进入韶关北江水系中“”。 凡口铅锌矿矿山水系位于珠江流域的上游，无论是从节约水资源的角度，还 是从保护珠江水流域系的高度，开展凡口铅锌矿选矿废水资源化综合利用研究都 将具有重要的意义。 1 2 浮选工艺过程与浮选厂废水的形成 1 2 1 浮选厂废水形成的主要方式 浮选“。”1 9 圳是矿物加工中一种重要和高效分离有用矿物与无用矿物的方 法，是借助矿物表面的物理化学性质差异性来分离各种矿物，亦称为泡沫浮选法。 泡沫浮选是在一定浓度的矿浆中加入浮选药剂，在浮选机内经搅拌与冲入的气体 产生大量的弥散气泡，呈悬浮状态的矿粒与气泡碰撞，一部分可浮性好的矿物细 颗粒附着在气泡上，上浮至矿浆表面形成泡沫产品，通常为精矿，不浮矿物留在 矿浆内，通常称为尾矿，以达到将有用金属矿物与无用脉石矿物分离的目的。各 种矿物之间能否彼此分离，主要根据矿物与气泡的选择性吸附及附着后上浮至矿 浆表面的差异性，进行有序地分离。 泡沫浮选过程由下列作业来完成： ( 1 ) 浮选前的矿浆准各作业：主要是磨矿、分级作业，目的是得到粒度适 宜的、基本上单体解离的矿粒，进入浮选作业的浓度必须适于浮选工艺的要求。 ( 2 ) 加药调整作业：目的是调节与控制相界面的物理化学性质，促使气泡 与不同矿粒的选择性地附着，从而达到彼此分离的目的，添加药剂的种类与数量， 根据矿石性质而定。 ( 3 ) 冲气浮选作业：调整好的矿浆，引入浮选机内，由浮选机的冲气搅拌 作用，形成大量的气泡，提供了矿粒与气泡接触机会，可浮性好的矿粒，附着在 气泡上，形成矿化泡沫；而可浮性差的矿粒，不能附着在气泡上而留在矿浆内， 作为尾矿从浮选机排出。收集泡沫产品，即得浮选精矿。 泡沫浮选过程需要大量的水，如形成浮选矿浆、控制浓度、冲洗泡沫等。 浮选厂废水是在浮选工艺过程中产生的，通常情况下先以矿浆的形式出现， 废水主要分如下五种形成方式o ”】： 6 博士学位论文第一章文献综述 ( 1 ) 精矿废水：指选矿分离出来的矿浆产品( 精矿) 所含的水，通过浓密机、 过滤机的脱水作业，获得精矿产品( 滤饼) 和滤液，该滤液即为精矿废水；其流 量大小和澄清度与选矿厂规模、脱永工艺设备及生产管理等紧密相关； ( 2 ) 尾矿废水：指选矿过程结束后留下的矿浆含水，该部分废水通常随尾矿 管输送到尾矿坝，在尾矿坝进行自然澄清净化后排放；其流量大小与选矿厂规模 紧密相关； ( 3 ) 工业场地冲洗废水：该部分水从冲洗选厂场地的流失矿浆中形成，还有 部分洗矿水，其特点是不稳定时，除含有固体颗粒、悬浮物、药剂、有时还含有 油污等杂物，废水量的大小随工艺操作，生产管理及生产规模等而定； ( 4 ) 选矿设备废水：该部分水主要是从设备冷却水、砂泵水封水、仪器设备 与管道清洗水等组成，特点是含固体颗粒相对较少、澄清；通常从选厂地沟排放 到污水池； ( 5 ) 选厂卫生废水、雨水：该部分废水通常进入选厂地沟进入污水池，其含 杂、污染物亦较复杂，但相对于其他水量较小。 选矿废水与选别矿物、选厂规模、生产工艺与设备，使用的选矿药剂等密切 相关，通常都含有大量的固体颗粒、悬浮物、无机或有机药剂、金属离子、非金 属离子、油污等，直接排放或回用都是不合适的。 1 2 2 浮选厂废水水质对浮选的影响浅析 选矿废水中，最常见的是含有浮选药剂，c a ；2 + 、m 矿、n 矿、c 、 r 、h c 0 3 c 0 3 2 。、s d 4 2 。、c r 等多种离子，有的还含有铁、锰，硅酸离子和少量的卤化物等； 溶解的气体有：氧、二氧化碳，氮及硫化氢等；某些还可能含有各种有机物及腐 植物质等，特别是含有相当数量的细矿粒、泥砂、胶粒及有机物质的碎屑等。 矿物在磨矿和浮选等一系列加工过程中，由于氧化、溶解，常使水中含有该 矿物组成所溶解的阳离子或阴离子，这些难免离子及硬水中钙、镁离子等对浮选 过程常产生多方面的影响。可见水的硬度、重金属离子浓度、难免离子对浮选过 程是很主要的影响因素幽删。 水的硬度有软水及硬水之分，工业上对软水及硬水的划分标准不一，各国 计算硬度的标准及方法也有所不同，国内一般是按水中c a 2 + 、m 矿+ 的含量标定 水的总硬度i l ”。 7 博士学位论文 第一章文献综述 水的硬度【2 l 】对浮选矿物和使用的药剂有不同的影响，用脂肪酸及其皂类浮选 非硫化矿物时，硬水中的c a 2 + 、m 矿+ 会与脂肪酸类捕收剂反应生成难溶沉淀， 消耗大量的脂肪酸；而在浮选硫化矿物时，这种影响较小。 重金属离子是矿物磨矿浮选过程中，矿物溶解后产生的，不同的矿石和相应 的药剂制度，重金属离子的浓度是不同的。如常见的铜离子、铅离子、锌离子、 铁离子等与黄药类捕收剂作用则会形成相应的重金属黄原酸盐沉淀，消耗大量的 黄药类捕收剂。 难免离子是矿物进入浮选水溶液中产生的各种离子，以及浮选过程中加入的 药剂形成的离子，如阴离子s o ? 。、h c o a 。、c 0 3 厶、n 0 3 。等，阳离子f e = h 、f e 3 + 、 p b 2 + 、c u 2 、c a 2 + 等。难免离子会吸附在某些矿物表面上，改变矿物的可浮性， 破坏浮选过程的选择性。 起泡剂在浮选时除蒸发损耗外( 其消耗量是很小的) ，主要聚集在泡沫中，因 此从泡沫精矿中脱除的水作为回水再用，浮选矿浆中就有可能积聚较多的起泡 剂，使起泡剂用量的控制遇到困难。 其他浮选药剂在废水中都或多或少地存在，有些成为络合物、胶体状物等， 对不同的矿物浮选影响不一。 1 3 凡口铅锌选矿工艺与选矿废水现状 1 3 1 凡口铅锌选矿工艺技术简况 凡口铅锌矿选矿厂处理量为4 5 0 0 吨日大型铅锌选矿厂，年产铅锌金属达 1 5 万吨。采用选矿工艺有破碎、磨矿、铅锌硫浮选分离、精矿脱水工艺。破碎、 磨矿及脱水工艺基本上采用常规方式进行，铅锌分选工艺采用由凡口铅锌矿、中 南大学、广东工学院和北京矿冶研究总院联合研究开发的高碱电位调控铅锌快速 浮选新工艺随4 别进行生产，依次生产出铅精矿、锌精矿，硫精矿。选厂各阶段 生产工艺特点如下： 选矿破碎筛分与洗矿脱泥工艺流程见图1 1 所示。主要特点是对井下出窿 原矿首先进行清洗，用圆锥破碎机碎矿达到1 2 m m 以下的破碎产品。 凡口铅锌磨矿浮选工艺流程见图l - 2 所示。该分离浮选的特点是高碱细磨、 铅锌快速分选、混合用药、电位调控浮选，最终获得高质量的铅、锌精矿， 8 博士学位论文第一章文献综述 主要技术条件简述如下几点； 图1 - 1 凡口矿选矿破碎筛分，洗矿聪泥工艺流程露 ( 1 ) 磨矿：原矿采用两段全闭路、铅粗精矿再磨的工艺流程。分级设备为 高堰式双螺旋分级机和旋流器。原矿磨矿产品细度为0 0 7 4 r a m 占8 5 ，浓度为 3 8 - 4 2 。铅粗泡再磨产品细度为- 0 ，0 4 0 m m 占9 0 ，浓度为3 8 。 ( 2 ) 浮选分离：采用高碱条件分离铅、锌、铁金属，即选铅作业和选锌作 业两部分组成： 铅浮选作业首先将原矿中铅与锌铁分离，有锚快选作业和铅粗选、扫选和精 选组成，铅快速精矿和低铅精矿混合成最终铅精矿。 锌浮选作业是将铅尾矿进入选锌作业后，经锌快选作业和常规浮选作业，锌 快速精矿和低锌精矿混合成最终锌精矿。 ( 3 ) 生产指标；凡口铅锌矿依靠科技进步，铅锌选矿技术指标得到较大的 提高。近年选矿厂铅、锌、铁生产年度指标与金属平衡统计 2 8 】如表1 2 所示。 ( 4 ) 药剂制度：共使用6 种浮选药剂。铅浮选的药剂有抑制剂石灰、d s ， 捕收剂有丁黄药、乙硫氮，起泡剂有2 释油，精选采用抑制剂d s 控制铅精矿品位； 选锌作业药剂有石灰、丁黄药、2 群油、硫酸铜。近年的选矿药剂使用统计情况如 表l - 3 所示。 9 餮 ! 蔓主兰垡堡奎 茎二童皇鳖堡堡 图卜2 凡口选矿厂高碱度电位调控快速分支浮选工艺流程 表卜2 凡口选厂铅，锌、铁生产年度指标 系统产品 产率品位( ) 回收率( ) 垒签刍签! 墅! 险z n s毡z n 原矿1 0 0 04 2 39 3 42 1 3 6 1 0 0 01 0 0 0一 铅锌 铅精矿 6 1 2 35 8 3 1 3 3 08 4 4 02 1 6 一 主系统锌精矿 1 6 7 2 4 1 2 25 2 4 7 4 8 29 3 9 5 一 尾矿7 7 1 5 30 5 90 4 7 1 0 7 83 8 9 询徘混选给矿 1 0 0 04 2 18 4 82 4 0 11 0 0 0 1 0 0 0 。铅锌混精矿2 2 4 0 2 1 6 5 23 6 4 9 8 8 0 2 9 6 3 4一 ”“混选尾矿7 7 5 9 8 0 6 5 0 4 0 1 1 9 83 6 6 选硫给矿 1 0 0 00 7 10 4 9 2 5 0 4一一i 0 0 0 0 珏明“硫精矿3 8 5 6 80 7 30 3 74 3 6 6 一6 7 2 5 ”“最终尾矿6 1 4 3 20 6 10 6 51 3 3 5 一一 3 2 7 5 l o 博士学位论文第一章文献综述 凡口选厂精矿脱水工艺流程示意图见图1 - 3 。主要特点之一是采用陶瓷过滤 图卜3 精矿矿浆浓密、过滤脱水工艺流程图 机1 2 s , 3 0 该设备可使精矿滤饼的水分大幅度降低，真空消耗少，电力消耗比普通 圆盘过滤机降低9 0 9 6 以上，滤液清澈，过滤后的滤液中的悬浮物达到5 0 p p m 以下。 操作方便，脱水工艺过程简单，整个脱水过程实现自动化控制。现铅、锌、硫精 矿的滤饼水分1 0 以下，达到同行业的先进水平。 1 3 2 选矿厂供水与用水简况 根据调查与资料统计表明m 州，凡口选矿厂供水水源现有塘村河水、斯溪河 水和条更冲水库的净化水，前两股水源为自然水，条更冲水库为井下排水经过专 门的水库进行净化处理，供水均为中性、水质较好，符合选矿工业用水的使用标 准。三股水源分别由泵和管道输送到选矿厂的两个爵位( 1 7 6 7 5 米标高) 1 5 0 0 吨和1 0 0 0 吨的水池，再由选厂内部供水管道给选矿各过程供水，年平均供水量 在7 5 0 万吨左右。塘村河水、斯溪河水和条更冲水库的净化水，以及在厂内管道 的水质分析结果见表卜4 。 博士学位论文第一章文献综述 选矿工艺用水分布于流程中的各个工段，凡口选矿厂用水统计见表卜5 ，可 见，主要用水量在磨矿浮选工艺作业中，约占6 0 ，其它仅占4 0 ，选矿用水分 布如图1 - 4 所示。 1 3 3 选矿废水的分布 选厂废水主要来自破碎洗矿，浓密机溢流水，锌尾溢流水，铅、锌、硫及 混合精矿的浓密机溢流水，以及冲洗地面流失矿用水和雨水。按场地划分选矿废 水是由三部分组成o ”，见平衡统计列表卜6 。 统计结果表明，选矿废水量与用水量相近，除尾矿水外，可以回收的选矿废 水占总用水量的8 6 以上。 直接排出的选矿废水p h 值高( p h 1 0 5 ) 、其耗氧量、总硬度及总碱度等都 高于生产用水1 0 倍以上，残留药剂、油类较多，固体颗粒多( 平均浓度为8 9 6 ) 、 悬浮物高，常为黑色浑浊状态。 1 2 博士学位论文 第一章文献综述 查! 二!鎏竺 圭墨璺查：墨坌查堕墨 项目序号作业名称 ( m v h ) ( m 3 d ) 用嚣材蒯年渊 吨水电矿万吨年 1 索道 1 1 92 5 00 0 5 65 8 92 1h d 破舡段。2蔷纂蒙1 。1 。6 0 等篇篙笔麓 小计1 6 6 62 1 0 60 4 6 8 4 9 6 1 4砂矿磨矿用水2 6 6 56 3 9 5 1 - 4 2 11 5 0 6 4 5选铅 1 4 5 63 4 9 50 7 7 78 2 3 4 6 选锌 1 8 9 64 5 5 01 0 1 11 0 7 1 8 磨浮工段7鑫磨矿苏嚣01 等鬻翟吉 8 混选 7 0 01 6 8 00 3 7 33 9 5 7 9 选硫4 0 0 9 6 00 2 1 3 2 2 6 1 小计 1 3 0 8 3 1 3 9 0 6 9 87 3 9 4 1 0 过滤棚羚却、返洗水8 6 1 8 00 0 4 04 2 42 1h d 精矿工段。i 。i 惑裂焉苏：粼盎燃未篙1 孙朋 小计 2 8 0 02 7 6 00 6 1 36 5 0 1 1 3 制药 2 2 59 00 0 2 0 2 1 24h d 1 4 石灰乳 7 5 0 9 0 0 0 2 0 02 1 2 01 2h d 辅助作业。1 。5拿篓釜三二嚣黑熊 1 7 硫酸房 2 1 5 0 0 0 1 11 1 8 小计 1 1 3 41 3 7 00 3 0 43 2 2 7 1 8 砂泵水封水 9 4 02 2 5 60 5 0 1 5 3 1 4 1 9 小选厂用水 4 1 71 0 0 0 0 2 2 22 3 5 6 。2 0 洒水车用水 3 0 00 0 6 77 0 7 3 0 车天 小计 1 4 8 23 5 5 60 7 9 08 3 7 7 各种用水合计 1 1 4 0 52 7 3 7 1 6 0 8 36 4 4 7 6 2 1其他用水 1 9 4 4 4 6 6 5 1 0 3 71 0 9 8 8 总计 1 3 3 4 83 2 0 3 67 1 1 97 5 4 6 4 凡口矿的选矿废水的处理方式是将全部废水汇聚到选厂1 壕站，由污水泵输 送到1 2 5 公里外的尾矿坝，在尾矿坝进行澄清、净化达标后排放，处理废水费 用高达l 元吨，还有矿区及周边农村的环境污染等费用。 博士学位论文第一章文献综述 图卜4 凡口铅锌选矿生产工艺流程及用水与废水来源示意图 表i - 6 选矿废水现场排孜统计结果 序号名称( m 3 h )( m 3 d ) 万吨年累计备注 2 溢流水冀! 銮 2 8 m8 66 7 4 0 8 51 5 8 _ 93 9 8 3 l 浓毫篓凳乎、 锌尾水4 2 3 6 71 0 1 6 8 0 92 3 9 5 2 较清澈 浓密机溢流 2 2 75 4 4 7 41 2 8 3 含有颗粒、有 3 污水沟设备、。苎! 竺訾排水1 5 9 5 5 3 8 2 吼1 8 9 0 2 5 1 3 9 机无机物、药 其它排水 2 6 2 4 3 6 2 9 8 3 01 4 8 3 6 剂、茹污物多 合计总排水量 1 3 3 4 8 43 2 0 3 6 1 47 5 4 6 4废水占总排 奠中选矿废水1 1 4 9 2 32 7 5 8 1 6 06 4 9 7 06 4 9 7 0 水8 6 0 9 1 3 4 小结 1 凡口铅锌选矿厂属大型铅锌选矿厂，选矿设备先进、自动化程度高；主系 统铅锌生产采用最新研究成功的高碱电位调