韓 婧 陳 勇 盧忠鼎

(西安有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司)

我國(guó)礦山廢水總體存在排放量大、持續(xù)性強(qiáng)、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的特點(diǎn)，各類(lèi)礦山廢水排放量占全國(guó)工業(yè)廢水總排放量的10%左右[1]，產(chǎn)生了一系列礦山廢水處理和回用等問(wèn)題，制約著礦山企業(yè)的發(fā)展。貴州某鉛鋅礦山排放大量浮選尾水，若與尾礦一起排入尾礦庫(kù)，再以回水形式返回選礦廠處理后再利用，能耗大；如果直接排放，又因藥劑和懸浮物含量較高而達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，也會(huì)造成水資源浪費(fèi)，尤其是在水源匱乏的礦區(qū)。為解決這一矛盾，探討選礦廠鉛鋅選礦廢水直接回用于鋅浮選工藝中的可行性，以實(shí)現(xiàn)在不過(guò)多影響現(xiàn)場(chǎng)目前選礦回收指標(biāo)的前提下，實(shí)現(xiàn)浮選尾水的最大資源化利用[2-5]，從而緩解礦區(qū)水源不足的壓力，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)礦山可持續(xù)發(fā)展。

1 礦石性質(zhì)

貴州某鉛鋅礦選礦廠礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，主要礦物組成見(jiàn)表2。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

注：Au、Ag的含量單位為g/t。

表2 主要礦物組成 %

從表1、表2可以看出，礦石中鉛、鋅、硫具有較高的回收價(jià)值，金、銀元素達(dá)到伴生組分回收要求，可隨鉛、鋅、硫產(chǎn)品的富集而回收；可供利用的金屬礦物主要為黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 浮選再現(xiàn)試驗(yàn)

本著不改變目前生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)鉛、鋅浮選流程結(jié)構(gòu)的原則，為解決生產(chǎn)中水源不足的問(wèn)題，合理利用鉛鋅浮選尾水，滿足選礦生產(chǎn)需要和環(huán)保要求，首先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的工藝流程，優(yōu)化調(diào)整藥劑制度后，進(jìn)行鉛、鋅、硫浮選再現(xiàn)試驗(yàn)。

現(xiàn)場(chǎng)采用1粗3精2掃優(yōu)先浮選鉛—1粗3精3掃鋅浮選—1粗2精2掃選硫流程進(jìn)行生產(chǎn)。浮選閃鋅礦時(shí)，在酸性礦漿條件下，鉛具有活化閃鋅礦的作用[6]，但由于需要抑制黃鐵礦而加入了石灰作抑制劑[7]，使得礦漿處于強(qiáng)堿( pH>11)環(huán)境下，因此采用CuSO4來(lái)活化閃鋅礦[8]，選鋅尾礦用硫酸活化黃鐵礦以回收硫。調(diào)整后開(kāi)路試驗(yàn)工藝流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)結(jié)果見(jiàn)表4。

圖1 浮選再現(xiàn)試驗(yàn)開(kāi)路流程

表3和表4試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表明，藥劑制度優(yōu)化調(diào)整后，各浮選指標(biāo)較現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)好，鉛、鋅、硫都得到了有效回收。

由于鋅浮選時(shí)加入大量石灰，礦漿氧化還原電位較低，黃鐵礦被有效抑制[9-10]，硫選別時(shí)為調(diào)整礦漿pH，使用較大用量的硫酸[11]，造成選硫成本高，同時(shí)硫酸存在易腐蝕設(shè)備、不易運(yùn)輸和儲(chǔ)存等問(wèn)題，選礦廠進(jìn)行硫浮選回收的積極性不高[12-13]，因此擬改用其他工藝進(jìn)行硫的回收，試驗(yàn)僅考察鉛鋅浮選尾水回用對(duì)鉛鋅回收指標(biāo)的影響。

2.2 尾水回用試驗(yàn)

2.2.1 尾水用量試驗(yàn)

分別選用鉛鋅浮選尾水占比為30%、50%、70%和85%按圖1進(jìn)行開(kāi)路浮選試驗(yàn)，考察不同比例的尾水對(duì)鉛鋅選礦指標(biāo)的影響，結(jié)果分別見(jiàn)圖2和圖3。

由圖2和圖3可以看出，尾水比例從30%增加到85 %的過(guò)程中，鉛精礦品位在33%～37%范圍內(nèi)變化，不僅明顯低于優(yōu)化調(diào)整后的開(kāi)路指標(biāo)(48.60%)，還造成鉛精礦質(zhì)量不合格；隨著尾水用量比例的增加，鉛精礦品位呈逐漸下降趨勢(shì)，鉛精礦回收率在68%～72%范圍內(nèi)變化，略高于開(kāi)路試驗(yàn)回收率(65.16%)，且隨尾水用量比例的增大，回收率呈上升趨勢(shì)。鋅精礦品位、回收率指標(biāo)均接近優(yōu)化調(diào)整后的開(kāi)路試驗(yàn)指標(biāo)。說(shuō)明鉛精礦品位對(duì)尾水用量比例十分敏感，對(duì)鉛精礦回收率和鋅精礦指標(biāo)則影響不大，因此生產(chǎn)上可在鋅浮選作業(yè)中添加一定比例的尾水。

表3 浮選再現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果 %

表4 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)結(jié)果%

圖2 尾水用量對(duì)鉛、鋅精礦品位的影響

圖3 尾水用量對(duì)鉛、鋅精礦回收率的影響

鉛精礦品位對(duì)尾水敏感，主要是由于鋅浮選時(shí)加入了CuSO4活化閃鋅礦，同時(shí)加入大量石灰抑制黃鐵礦，使得尾水含有Cu2+，呈堿性(pH約為12)。當(dāng)鉛浮選作業(yè)中加入一定量的尾水時(shí)，在堿性更強(qiáng)的礦漿中(pH=9.0～11.5)，閃鋅礦對(duì)Cu2+具有較強(qiáng)的吸附性，部分閃鋅礦被活化，可浮性增強(qiáng)，從而達(dá)不到理想的鉛鋅浮選分離效果[14]，鉛精礦品位下降，并且尾水用量比例越大，下降趨勢(shì)越明顯。另外，在鉛浮選過(guò)程中，鋅浮選尾水中殘留的捕收劑丁基黃藥對(duì)閃鋅礦具有較強(qiáng)的捕收能力，且廢水中除Cu2+以外，Pb2+也能對(duì)閃鋅礦起到一定的活化作用，從而導(dǎo)致鉛精礦中鋅含量過(guò)高[15]。

2.2.2 閉路試驗(yàn)

對(duì)比圖2與表3，不使用尾水，鉛精礦品位達(dá)到48.00%以上，使用一定比例的尾水后，品位降低10 個(gè)百分點(diǎn)以上。為確保鉛精礦質(zhì)量，決定鉛浮選作業(yè)使用新水，對(duì)鋅浮選作業(yè)進(jìn)行使用比例為85%尾水和不使用尾水的全流程閉路對(duì)比試驗(yàn)，流程見(jiàn)圖4，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5表明，鋅浮選作業(yè)添加85%尾水和不添加尾水的全流程閉路試驗(yàn)指標(biāo)相當(dāng)。不添加尾水，鉛精礦品位相比表3降低至46.13%，回收率提升到86.70%；添加85%尾水，鋅精礦品位稍有下降，回收率指標(biāo)較高，說(shuō)明使用尾水不僅可以保證企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，還可節(jié)省新水成本，同時(shí)降低尾水處理量。

圖4 閉路試驗(yàn)全流程

3 結(jié) 論

貴州某鉛鋅礦選礦廠采用鉛優(yōu)先浮選再選鋅原則流程進(jìn)行生產(chǎn)，鋅浮選尾水中殘留的丁基黃藥、Cu2+、Pb2+會(huì)對(duì)閃鋅礦起到一定的活化作用，回用于鉛浮選作業(yè)中導(dǎo)致鉛精礦含鋅過(guò)高，影響鉛精礦品位。

選礦廠通過(guò)將85%比例的尾水回用于鋅浮選作業(yè)，鉛浮選作業(yè)仍使用新水，在保證鉛精礦指標(biāo)的情況下，鋅精礦品位由54.67%下降到48.65%，回收率仍達(dá)到96.00%以上。因此將浮選尾水大量直接回用于鋅浮選作業(yè)中循環(huán)利用，既可保證現(xiàn)有選礦工藝流程結(jié)構(gòu)和回收指標(biāo)，降低回水產(chǎn)生量和處理成本，減少能耗，又能為企業(yè)節(jié)約新水用量，經(jīng)濟(jì)效益明顯，也響應(yīng)了“綠色礦山”的號(hào)召。