铅锌矿选矿废水的处理及循环利用

1、第38港第3期2007年6丿JV6138 No.3Jun. 2007中南大学学报(自然科学版)J. Cent. South Univ. (Science and Technology )铅锌矿选矿废水的处理及循环利用郑雅杰，彭振华(中南大学冶金科学与工租学院，湖南长沙，410083)摘 要：采用聚介磺酸铁(PFS)和PFS-FeSO。奴介混凝剂处理铅锌矿选矿废水.结果表明：采用PFS处理选矿废水，当剂呈(以铁计)为56mg L】时，Cu. Pb和浊度去除率分别可达90.63%, 99.97%和100%,但Cr去除率仅为24.98%：采用PFS-FeSO4混凝剂处理选矿废水，十剂邑(以铁计)分别

2、为42和780 mg-L_l Rj . Cu和Pb去除率分别为81.25%和99 97%, Cr去除率达到88.74%,但浊度去除率下降金86 06%：当剂斌(以铁计)为84 mg-L-1, 并在0.5L废水中加入0 5 gNa2S时，Cu. Pb, Cr和浊度云除率分别为84.69%, 99 97%. 98 9%和99.14%. 除 Cr效果显着熠加,处理后选矿废水中的Cu, Pb. Zn和Cr育虽低于国家污水综合排放标准(GB8978-1996)工 业放大实验结果表明，处理后废水可循环利用.关键词：选矿废水：钻：聚合陡酸浹：疏酸亚铁；銘化钠中图分类号：X7O3文献标识码：A文章编号：167

3、27207(2007)03-046S-06Treating and recycling of wastewater fromlead-zinc mineral processing plantZHENG Ya-jie, PENG Zhen-hua(School of Metallurgical Science and Engineering, Central South University. Changsha 4100S3. China)Abstract: Lead-zinc mineral processing wastewater was treated by polymeric fem

4、e sulfate (PFS) and a complex coagulant of PFS-FeSO4. The results show that after the wastewater is treated by PFS and the dosage of total iron is 56 mg-L1. the removal rates of Cu, Pb and turbidity are up to 90.63%、99 97% and 100%, respectively、while the remox al rate of Cr is only 24.98% After the

5、 wastewater is treated by PFS-FeSO4 and the dosages of total iron of PFS and FeSO4 are separately 42 and 780 mg-L1, the removal rates of Cu and Pb are 81.25% and 99 97%. and the wmoval rate of Cr is up to 88 74%, but the remox*al rate of turbidity is down to 86 06%. After the wastewater is treated b

6、y PFS-FeSO4. and 0.5 g sodium sulfideCNaiS) is added into 0.5 L wastewater and the dosage of total non is 84 mg L-1, the remox-al rates of Cu, Pb. Cr and turbidity are up to 84 69%, 99 97%, 98 9% and 99 14%. respecti-ely The surplus concentrations of Cu. Pb, Zn and Cr of the wastewater treated by th

7、e complex coagulant of PFS FeSO4 and Na：S are under the Cliinese standards of wastewater discharge (GB89781996). The industrial experimental prox*es that the treated wastewater can be recycledKey words: mineral processing wastewater; chromium; polyfemc sulfate; copperas; sodium sulphide 1994-2011 Ch

8、ina Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第38港第3期2007年6丿JV6138 No.3Jun. 2007 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第38港第3期2007年6丿JV6138 No.3Jun. 2007西部矿业内蒙占分公诃某铅锌矿采川乙硫氮、黄 药为捕收剂KCrO为铅抑制剂,CuSOj为锌活化剂, 对Pb和Zn进行浮选分离，得到铅粘矿和锌粘矿。其选矿废水

9、中,重金属Cr的含量达到13846 mg lAPb含量为3.91 mg-L-1,浊度达139.2 mg lA 颜色深, 气味大.H接排放将严重污染水体。该矿山缺水.所 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第38港第3期2007年6丿JV6138 No.3Jun. 2007 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第38港第3期2007年6丿J

10、V6138 No.3Jun. 2007收稿日期：2006-08-31基金项目：西部矿业右限公讨资助项H作者简介：郑Jt态(1959-).湖南常徳人.教授.从事湿法冶金、电化学及环疑保护研究I：作通讯作者：郑惟杰.W.教授：电氐EmaiL zzyyjj01yahoo 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第3期邸雅杰，等：钳锌矿选矿废水的处埋及楠坏利用469以，对其废水进行处理和循环利用貝有眾要意义。II 询，国内外处理含巫金属废水的方法主要

11、何化学沉淀 法【一2】、气浮法X】、离子交换法、吸附法【刊、混凝 法【I叭生物法【山等。其中，混凝法与其他方法相 比，具有流程简单、操作方便、运行费用较低等优点。 本文作者采HJ聚合硫酸铁（PFS）和PFS-FeSO4复合混 凝剂对會重金屈选矿废水进行混凝处理。处理后的选 矿废水无色、无刺激性气味，Cr和Pb的含戢分别降 至0 42 mg-r1和0 001 Omg Lo浮选实验结果表明, 处理后废水可循环利用。就比为1:1。1.2.4混凝实脸取500 mL选矿废水任六联搅拌器上进行混凝实 验，加入混凝剂Ji7,以200 r/inin快搅3 nim,加入聚 丙烯酰胺（PAKI）.以60 r. m

12、in慢搅6 min.静爲21 min , 观察水样颜色变化，取液Ihi以F 2 cm处水的渚液测其 浊度、pH值、重金属含量。1.3分析方法用光电式浑浊度仪测定浊度，原子吸收光谱法测 定重金属含量,用pH计测定废水pH值。 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第3期邸雅杰，等：钳锌矿选矿废水的处埋及楠坏利用469 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights rese

13、rved, 第3期邸雅杰，等：钳锌矿选矿废水的处埋及楠坏利用4691实验1.1主要仪器与试剂实验所用主要仪器有：JJ-4六联电动搅样机（金坛 市富华电器有限公司制造）,微量取样器（200 GDS-3B光电式浑浊度仪（无锡科达仪器厂制造）， pHS-25型pH计（上海辅密科学仪器冇限公司制造）， 原子吸收分光光度计（WXY-402C.武汉制造）。实验所用主要试剂有：液体聚合硫酸铁（总铁质戢 浓度为167.55 g-L-1,盐基度为12.24%,广东云浮硫 铁矿企业集团公司生产），绿矶（工业级，广东云浮硫 铁矿企业集团公司生产），硫化钠（丁业级），聚丙烯酰 胺（工业品）,选矿废水（西部矿业内蒙分公

14、司生 产）。1.2实验步骤1.2.1 PFS的制粉在硫铁矿烧渣与硫酸反血过滤后所得酸浸液中加 入绿矶，经氯酸钠氧化制得PFS【lf1.2.2 绿矶的制备心硫铁矿烧洽与硫酸反应后酸浸液中加入机械 活化硫粘矿还原，经冷却结晶、过滤、甩干、烘干得 到绿矶11.2.3 PFS-FeSO4复合混凝剂的制备取一定最绿矶加入总铁质就浓度为167.55 g-r 盐丛度为12-24%的液体PFS中，加热溶解定容制得 PFS-FeSO4Ml混凝剂，其 PFS l j FeSO4lX配物质的2结果与讨论2.1 PFS对铅锌矿选矿废水处理效果的影响实际所用选矿废水水质如表1所示。PFS对选矿废水进行混凝处理，当废水p

15、H值为 9.32时，PFS剂虽对巫金属离公除率和浊度公除率 的影响分别如图1和2所示。PFS剂量以废水中总铁 浓度计，半废水中总铁为1.0 mg-L-1时，即心1L废 水中加入5.97xl0_3mL液体PFS。由图1可知,Cu和Pb去除率随PFS剂量增加而 増加，但剂量达到56 mg L-1时，继续增加PFS剂量, Cu和Pb去除率荃本不变，其Cu和Pb最大去除率分 别为90.63%和99.97%,其残余浓度分别为0.06和 0.001 0 mg-Lo而Cr左除率随PFS剂虽增加而缓慢 増加，当PFS剂量为56 mgL时，Cr去除率为11%； 当PFS剂呆为84 mg L-1时,Cr去除率才达

16、到24.98%, 残余浓度高达28.85 mg lA由图2可知，处理后废水pH值即终点pH值随 PFS剂就览加而降低，浊度随PFS剂就増加而增加， 但肖剂量为56mg-L-1 Ibj浊度去除率达到100%,此时 废水呈透明淡黄色。混凝过程中多铁核胶体以及产生的氢氧化铁沉淀 物对Cu和Pb 11冇较强的吸附作用,PFS剂昴:増加时, 废水中多铁孩胶体和包氧化铁沉淀物増加1, Cu和Pb 去除率増人。除吸附作用外，混凝剂产生的氮氧化泱 对重金属离子还具有包裹、夹带、共晶等作用.由于 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing Hou

17、se. All rights reserved, 第3期邸雅杰，等：钳锌矿选矿废水的处埋及楠坏利用469 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第3期邸雅杰，等：钳锌矿选矿废水的处埋及楠坏利用469表1 选驴废水水质Table 1 The quality of mineral processing wastewaterpH值P(Cu)/(mg-f1)“(Pb)/(mg-L1)P3(mgL-1)p(ciy (mgL)浊度颇色气味9320.643.910.3238.461

18、39.2贡绿色剌鼻 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 弟3期邸雅杰，筹：铅锌旷选矿废水的辻坪仪術坏利用471 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 弟3期邸雅杰，筹：铅锌旷选矿废水的辻坪仪術坏利用4710080604020203040506070809()0203040506()70809()Q(Fc)/(mgI)0080I4020 19

19、94-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 弟3期邸雅杰，筹：铅锌旷选矿废水的辻坪仪術坏利用4711Cu; 2Pb; 3Cr图1 PFS剂嵐对飛金屈离子丈除率的影响Fig.l Influence of PFS dosage on remox al rates of heavy metal1浊度公除率:2pH值图2 PFS 11对浊度去除率和终A pH值的彭响Fig.2 Influence of PFS dosage on removal rate of nvrbidity an

20、d pH value%/芽进来私丹该选矿废水釆用K:Cr2O7为捕收剂，C在废水中以 50亍形式存在，而不形成氢氧化物沉淀，PFS产生 的絮凝体对Cr的吸附能力弱，9致公除率较低。PFS剂虽増加，废水酸性増强。因此，pH值随 PFS剂昴:増加I而下降。废水中胶体粒子和悬浮物去除 效果随着PFS剂最的增加而增加，I人I此，废水浊度随 PFS剂量增加而降低。2.2 PFS-FeSO4复合混凝剂对选矿废水处理效果的 影响采用PFS-FeSO4父合混凝剂对选矿废水进行处理 时，所用PFS-FeSO4箜介混凝剂按Fe和Fe2*物质的 量比为1:1更配。PFS-FeSO4 混凝剂剂量对重金 属离子去除率和

21、浊度去除率的彩响如图3和图4所示。1Cu; 2Pb; 3Cr图3 PFSFeSO4刑量对重金舄去徐率的影响Fig.3 Influence of PFS-FeSO4 dosage on removal rates of heavy metal1浊度上除率;2pH值图4 PFS-FeSO4刑量对浊度去除率和终点pH值的影响Fig.4 Influence of PFS-FeSO4 dosage on removal rate of turbidity and pH x alue由图3和图4可知,PFSFeSO4父介混凝剂和PFS 处理铅锌矿选矿废水规律尿本一致，Cr去除率冇所増 加。复合混厳剂剂量为

22、56 mg-L-1时，Cu, Pb, Cr和 浊度去除率分别为91.09%. 99.97%, 22.49%和99.07%, Cu.Pb和Cr残余浓度分别为0 057, W0 001 0和29.81 mg l/】。逐合混凝剂剂虽为84 mg-L-1时，Cr去除率 为4249%,残余浓度为22.12 mg-L-1,处理后废水呈 透明浚黄色.由于PFS-FeSO4Sl混凝剂中的FeSO4还原性较 强，使废水中一部分C产还原为Cr匕 肖Cr还原为 C产后,C产发生水解生成Cr(OH)3沉淀，其反应式为:6Fe24 + Cr2O? = 2C?*+6Fe+7H2O；C产+3H：0 = Cr（OHh I +

23、 3H因此，PFS-FeSO4复合混凝剂去除C产的效果好 于 PFS。实验结果表明，FeSO4冇利于Cr的去除，使用 PFS-FeSOj复合混凝剂处理废水时，可适当増加FeSO4 用量。当废水pH值为9.32时，PFS用量为42mg f1, FeSO4用量（以铁计）对Cr、浊度去除率的影响分别如 图5和图6所示.由图5可知,在使用PFS-FeSO4处理废水过程中, 当FeSO4剂虽（以Fe计）增加到780 mg L时,Cr去除 率达到88-74%：继续增加FeSO4剂量,Cr去除率反 而下陆。由图6可知，浊度去除率和pH值均随FeSO4 剂最増加而降低。因此，使用PFS-FeSO4处理废水时,

24、 增加FeSOq用量有利于Cr的去除,但浊度去除率降 低。单独使用绿矶处理废水,当废水pH值为9.32, 绿矶剂戢（以Fe计）为84 mgL 时,处理后废水水质 如表2所示。山表2可知，单独使用绿矶处理钳锌矿选矿废水 效果差。对于PFS-FeSO4复合混凝剂，加大FeSO4的剂戢,图5 FeSO#和量对Cr去除率的彭响Fig.5 Influence of FeSO4 dosage on “inoval rate of Cr5.55.04.54.03.53.01浊度去除率：2pH值图6 FeSO4剂量对浊度去除半和终点pH值的影响Fig.6 Influence of FeSO4 dosage o

25、n removal rate of nirbidity and pH value有利于Cr的去除。但由于FeSOj为偏酸性物质，加 入后使废水pH值卜降，使（电位逐渐升高，胶体变 得稳定而分散，余浊逐渐升高，Cr去除率下降。2.3 Na,S作用下PFS-FeSO4复合混凝剂对选矿废水 的处理效果的影响市于PFS-FeSO4复合混凝剂去除Cr的效果冇限, 为了増加除Cr效果，在加入PFS-FeSO4复合混凝剂后 再加入Na2S进行混凝处理。当废水pH值为9.32, PFS FeSOq中Fe”和Fe2*的物质的量比为1:1, PFS-FeSO4 Jin*混凝剂剂量（以铁计）为56 mg-L-1时，

26、 在500 iiiL废水中加入硫化钠（NgS）进行混凝处理， Na2S用就对Cr去除率的影响如表3所示。由表3可知,Na2S用量为0.25 g L“时，Cr去除 率为82 6%,其残余浓度达6.69 mg-L-1： Na?S用量达 到0.5 g-L-1时，Cr去除率达到98.9%,残余浓度仅为 0.42 ing f1,低丁国家污水综介排放标准0.5 mg-L-o 继续増加Na?S用量，除Cr效果变化不大。考虑处理 成本和结合国家污水综合排放标准，确定Na：S的适 宜用屋为0.5此剂就卜处理后废水水质如表4所示。 1994-2011 China Academic Journal Electron

27、ic Publishing House. All rights reserved, 弟3期邸雅杰，筹：铅锌旷选矿废水的辻坪仪術坏利用471 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 弟3期邸雅杰，筹：铅锌旷选矿废水的辻坪仪術坏利用471表2绿矶处理溶选矿废水水质Table 2 Quality of mineral processing wastewater treated by copperas水质参数Q（Cu）P（Pb）P（Zn）P（Cr）浊度钱余浓度/（mgLj0.2

28、92.570.2838.4666.4除率/%54.6934.2715.164.4652.51注:选矿废水呈黄色pH=7.4c 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 弟3期炸推黑.等：钳锌旷选旷废水的过坪及循坏利用473表3 500 mL废水中NS用量对Cr去除率的影响Table 3 Influence of dosage of sodium sulfide on remox al rate of Cr in 0.5 L wastewaterNa2S用虽/g0.250.

29、501.001.50残余浓 /(mg-L-1)6 690.42027038Cr去除率/%82.6989993990表4 N亦S作用下PFS-FeSO4处理后选矿废水水质Table 4 Quality of mineral processing wastewater treated by PFS-FeSO4 and Na2S水质参数P(Cu)P(Pb)P(Zn)p(Cr)浊度去除率/%84 6999979.38989099 14残余浓 /(mg-L-1)0 0980 0010.290.421.2排放标准（-级）0.51.02.00.5注:选矿废水无色、无味.pH=7.2o 1994-2011 C

30、hina Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 弟3期炸推黑.等：钳锌旷选旷废水的过坪及循坏利用473 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 弟3期炸推黑.等：钳锌旷选旷废水的过坪及循坏利用473由表4可知.由于Na2S的作用，Cr去除率达到 98 9%,废水水质Cu, Pb, Zn和Cr达到国家污水综 介排放标准（GB89781996）. Na2S为强还原剂，易与 Cr2

31、O-反应，使Cr2O?-还原为C占:3S2 + 4Cr2O? + 32H+ = 8Cr* + 3SO亍 + 16H2O ；Cr* +3H2O = Cr（OH）3 l+3H*Cr*水解生成Cr（OH）3沉淀易与PFS-FeSO4絮凝 体发生吸附共沉淀，使选矿废水tCr2O7-得到有效去 除。其1-业放人实验处理结果与实验室结果皋本一致, 由于处理后选矿废水屮巫金属Cu, Pb, Zn和Cr lLU 效去除，处理后废水用于生产时Cu. Pb, Zn和Cr 未发生富集，说明处理后废水可循环利用。3结论a. 采用PFS处理铅锌矿选矿废水时,Cu, Pb和 浊度上除率随着PFS剂虽:的增加而増加，处理后

32、废水 pH值随着PFS剂屋的増加而降低。当PFS剂量为56 mg-L_1（以铁计）时，Cu, Pb, Cr和浊度去除率分别高 达 90.63%, 99.97%和 100%。当 PFS 剂最为 84mg-L4 时，Cr去除率仅为24.98%.b. 采用PFS-FeSO4复介混凝剂处理铅锌矿选矿 废水时，其规律与PFS处理规徉相似。当复合混凝剂 剂呈为56mg L】（以铁计）时，Cu, Pb. Cr和浊度公除 率分别为 91.09%, 99.97%, 22.49%和 99.07%。当复 合混凝剂剂就达84 mg l时,Cr去除率达到42.49%。c. PFS-FeSO4复合混凝剂处理铅锌矿选矿废水

33、过程中，当500 rnL废水中加入0.5gNa2S, PFS-FeSO4 剂虽为56 mg-L-1时，Cr去除率显著提岛，Cu, Pb, Cr和浊度去除率分别为84.69%, 99.97%, 98 90%和 99.14%, Cu, Pb和Cr残余浓度分别为0 098. 0 001 0 和042 mg-L-1,残余浊度为1.2。d工业放大实验处理结果与实验室结果基本一 致，处理后废水可循环利用.参考文献：1 /建水.前芦岛锌厂匝佥屆废水的沦刃勺冋用JJ.冇色佥風2002, 54(4): 117-119.LI Jian-yong. Disposal and rmse of heavy metal

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