尾砂濃縮-脫水及廢水零排放技術(shù)

有色金屬礦山大多存在著尾礦庫庫容受限、廢水外排污染周邊環(huán)境及水體的共性問題。隨著采礦、選礦業(yè)的發(fā)展，每年我國的尾砂產(chǎn)量越來越多，尾砂的粒度也越來越小。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的尾砂產(chǎn)量以每年6億t的速率增加，造成國內(nèi)尾礦庫需求緊張，且尾礦庫建造成本過高給相關(guān)企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)壓力。為了處理數(shù)量龐大的尾砂，往往采用充填采礦法將尾砂、膠凝材料和相關(guān)添加劑混合回填至地下采空區(qū)，減少采空區(qū)冒落、垮塌事故，且能高效處理尾砂，有效降低尾礦庫的承載壓力。隨著尾砂顆粒的降低，尾砂漿的底流濃度大大降低，充填體強(qiáng)度無法達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度。為達(dá)到規(guī)定的充填料漿濃度和充填體強(qiáng)度，需要提高細(xì)顆粒尾砂的絮凝沉降濃度和效率。

經(jīng)過濃密機(jī)處理后的尾砂充當(dāng)充填材料充填至空區(qū)，尾砂廢水因?yàn)楹羞x礦藥劑且其組分復(fù)雜，未經(jīng)處理的尾砂廢水排放會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。所以采取有效的尾礦廢水處理，是實(shí)現(xiàn)綠色礦山、貫徹“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)保理念。

本文以某銻礦尾礦及尾礦廢水作為研究對(duì)象，對(duì)其處理方法及工藝進(jìn)行論述。為達(dá)到有效的濃縮濃度和廢水的無害處理，采用絮凝劑和深錐濃密機(jī)達(dá)到最佳的尾砂濃縮效果，并使用特異性絮凝劑及水質(zhì)檢測方法，以實(shí)現(xiàn)廢水回收處理工藝的簡單化，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)、建設(shè)綠色礦山。

1、工程現(xiàn)狀

錫礦山銻礦屬低溫?zé)嵋撼涮罱淮V床，是我國典型的單一硫化銻礦石。其采選規(guī)模為60萬t/a，年產(chǎn)銻精礦3萬t，是國家銻品主要研發(fā)和出口基地，世界最大銻礦山。其中，錫礦山南礦每日磨選尾礦約1000t/d，在尾砂分級(jí)后，沉砂用于充填，溢流排至尾礦庫，但尾礦庫已達(dá)服務(wù)年限，面臨尾礦無處排放的困難。錫礦山選廠每日外排5000m3的尾礦廢水，其中銻含量44mg/L，鉛含量50mg/L，鈣含量2000mg/L，鎂含量200mg/L，錳含量50mg/L，且含有大量的殘余選礦藥劑。廢水直接回用影響浮選，而排至尾礦庫則污染環(huán)境。

2、試驗(yàn)材料及方法

2.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)使用尾砂漿為銻礦山尾砂漿，濃度約為20%。尾砂粒徑分布呈現(xiàn)粗細(xì)兩級(jí)分化特征，并且對(duì)全尾砂和溢流原漿重量比為1:1的尾砂進(jìn)行了粒徑組成測試，測試結(jié)果見表1和表2。使用1kg球磨機(jī)、0.25～3L浮選機(jī)、過濾機(jī)、烘箱作為試驗(yàn)設(shè)備，采用硝酸鉛、乙硫氮、MA、2#油、聚丙烯酰胺（型號(hào)AX868）作為試驗(yàn)藥劑。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 尾砂沉降、壓縮試驗(yàn)

根據(jù)尾砂處理流程，進(jìn)入濃密機(jī)的物料為深部、淺部充填站旋流器的溢流和尾礦原漿的混合樣，其溢流原漿重量比約為1:1，進(jìn)入深錐膏體濃密機(jī)的礦漿濃度約13%。并選取8%和5%的礦漿濃度作為試驗(yàn)砂漿濃度，分別添加20，30，40和50g/t絮凝劑進(jìn)行混合樣的沉降試驗(yàn)。

2.2.2 廢水回用試驗(yàn)

（1）水質(zhì)分析。

現(xiàn)場尾礦通過添加不同用量絮凝劑聚丙烯酰胺，沉降一定時(shí)間后，分析上層澄清液的離子含量，考查不同絮凝劑用量對(duì)應(yīng)的水質(zhì)變化。

（2）清水試驗(yàn)。

在磨礦細(xì)度?200目含量58.7%條件下，硝酸鉛作為活化劑，MA和乙硫氮作為組合捕收劑，2#油為起泡劑，試驗(yàn)流程為一粗二精二掃，進(jìn)行清水條件下閉路試驗(yàn)。

（3）回水試驗(yàn)。

在磨礦細(xì)度?200目含量58.7%條件下，活化劑硝酸鉛用量為90g/t。組合捕收劑MA+乙硫氮用量為100g/t+50g/t，起泡劑2#油用量為50g/t，試驗(yàn)流程為一次粗選。分別添加CaCl2、MgCl2、NaCl及不同比例的絮凝劑，分別考查鈣離子、鎂離子、鈉離子和直接添加不同比例絮凝劑對(duì)浮選指標(biāo)的影響。

3、試驗(yàn)結(jié)果及分析討論

3.1 尾砂沉降、壓縮結(jié)果及分析

尾砂沉降結(jié)果如圖1所示，對(duì)5%和8%濃度的尾砂漿添加不同比例的絮凝劑，呈現(xiàn)出不同的沉降曲線。隨著沉降時(shí)間的增加，礦漿的沉降速率和壓縮濃度均達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。因?yàn)樾跄齽﹦偧尤氲V漿中時(shí)，絮凝劑上帶有的電荷、絮狀結(jié)構(gòu)具有絮凝顆粒成團(tuán)的作用，增加尾砂絮凝團(tuán)的體積和重量，提高了沉降速率和壓縮濃度。隨著沉降試驗(yàn)的進(jìn)行，絮凝劑消耗殆盡，礦漿尾砂顆粒懸浮量降低，達(dá)到絮凝沉降的穩(wěn)定狀態(tài)。

圖1（a）和圖1（b）顯示了絮凝沉降結(jié)果，隨著絮凝劑添加量的增加，尾砂沉降速率增加，在超過30g/t時(shí)沉降速率降低。絮凝劑在尾礦漿中的添加量有低濃度、合理濃度、高濃度和超高濃度之分。在合理濃度時(shí)沉降效率最高，而添加過量的絮凝劑會(huì)導(dǎo)致絮凝劑過飽和，造成“細(xì)”顆粒尾砂絮團(tuán)增大，絮凝體密度更接近水而沉速更慢，“粗”顆粒尾砂的帶動(dòng)沉降效果變差。在絮凝劑添加30g/t的時(shí)候，可獲得最佳的沉降效果。

3.2 尾砂沉降、壓縮結(jié)果及分析

現(xiàn)場尾礦通過添加不同用量絮凝劑聚丙烯酰胺，沉降一定時(shí)間后，分析上層澄清液的離子含量，檢測不同絮凝劑用量對(duì)應(yīng)的水質(zhì)變化，結(jié)果見表3。隨著絮凝劑用量的增加，水中離子含量和懸浮物含量均隨之下降。清水試驗(yàn)、鈣離子條件試驗(yàn)、鎂離子條件試驗(yàn)、鈉離子條件試驗(yàn)及絮凝劑回水條件試驗(yàn)的結(jié)果見表4至表8。

在清水試驗(yàn)中，可知精礦產(chǎn)率為2.86%，Sb品位為48.79%，Sb回收率為92.34%；尾礦產(chǎn)率為97.14%，Sb品位為0.119%，分布率為7.66%。鈣離子、鎂離子、鈉離子條件試驗(yàn)的浮選結(jié)果與清水試驗(yàn)相比，發(fā)現(xiàn)以上離子對(duì)浮選指標(biāo)均無明顯的影響，這為回用選礦廢水提供了可靠的依據(jù)。

在添加絮凝劑的回水條件試驗(yàn)中，結(jié)果表明，在試驗(yàn)用量范圍內(nèi)添加絮凝劑的回水對(duì)浮選指標(biāo)無明顯影響。但是直接添加絮凝劑，浮選精礦品位和回收率呈下降趨勢，尾礦品位和分布率呈上升趨勢。當(dāng)絮凝劑用量為2.5g/t時(shí)，粗精礦產(chǎn)率為5.83%，品位為20.92%，回收率為80.77%。為解決直接添加絮凝劑對(duì)浮選指標(biāo)的影響，采用添加分散劑六偏磷酸鈉和適度提高活化劑用量，降低直接添加絮凝劑對(duì)浮選的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表9。結(jié)果表明，當(dāng)回水中絮凝劑含量超標(biāo)時(shí)，通過添加分散劑和適度提高活化劑用量，可以消除過量絮凝劑對(duì)后續(xù)浮選指標(biāo)的影響。

4、結(jié)論

（1）在沉降、壓縮試驗(yàn)中，30g/t的絮凝劑添加量為獲得高效率沉降和壓縮濃度的最佳添加比例。

（2）鈣離子、鎂離子、鈉離子和添加絮凝劑的回水均對(duì)浮選的指標(biāo)沒有影響。但直接添加絮凝劑會(huì)導(dǎo)致浮選指標(biāo)降低，可添加一定量的分散劑六偏磷酸鈉和適度提高活化劑用量，并可達(dá)到廢水回用綠色生產(chǎn)的目的。（來源：錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司，中南大學(xué)）