絮凝沉降法降低某铅锌选矿尾水中固体悬浮物试验

邱卫芬 张德文

(紫金矿业集团股份有限公司)

絮凝沉降法降低某铅锌选矿尾水中固体悬浮物试验

邱卫芬 张德文

(紫金矿业集团股份有限公司)

为探索降低有色金属矿山选矿尾水中细粒级矿泥、胶体颗粒及部分有害离子和COD方法，提高废水净化的效果，以某铅锌选矿尾水为研究对象，进行了絮凝沉降试验。试验结果表明：使用单一絮凝剂时，PAM沉降速度最快，聚合氯化铝铁沉降最彻底；使用组合絮凝剂时，能加快沉降速度，且当PAM与硫酸铝组合，用量为(0.8+0.2)mg/L时沉降效果最好，沉降时间为1 min。

絮凝剂 选矿尾水 聚丙烯酰胺 聚合氯化铝铁

某铅锌选矿厂原有生产用水约为2 400 m3/d，除去铅锌精矿和尾矿带走的部分水分，每天约有 2 300 m3的水经尾矿库自然净化后排入附近河中，造成了一定程度的水污染。为保护生态环境，节约宝贵的水资源，保证矿山长期生存和可持续发展，该厂决定尾矿废水全部循环利用。本文以该选厂铅锌尾矿水为研究对象，进行絮凝沉降试验，旨在除去尾矿水中的大部分固体悬浮物。

1 水质特性

试验水样取自某铅锌选矿厂尾矿库的出水，水中固体悬浮物含量高，且水的观感较差。水质分析检测结果见表1。

表1 原水样水质分析结果 mg/L

CODpHPb2+Cr6+Zn2+Cd2+Cu2+As3+85.0911.490.264<0.0020.1920.00080.046<0.001

注：pH值为无量纲单位。

由表1可知，原水样中除固体悬浮物含量高外，COD含量高，还不同程度地含有Cu2+、Pb2+、Zn2+等重金属离子，水质碱性强。

2 试验方法

2.1 絮凝剂作用机理

絮凝剂大致分为无机絮凝剂和高分子絮凝剂两大类，主要是通过静电中和、界面吸附、架桥等方式增大颗粒的团聚粒径，从而实现液固体系的快速分离[1-3]。无机絮凝剂主要通过降低表面电位等方式起到团聚颗粒的作用，价格较低廉，但用量较大，絮凝效果欠佳；高分子絮凝剂一般具有长链结构，在链上含有较多吸附能力较强的官能团，可分别吸附于不同颗粒表面，由此产生架桥效应，形成粗大的絮团，且絮凝剂聚合度越高，聚合效应越显著[2-5]。

2.2 絮凝剂配制

试验所用絮凝剂性质见表2。

表2 絮凝剂类型及性质

试验所用絮凝剂PAM、硫酸铝、聚合氯化铝铁均配置成浓度为0.1mg/L的溶液。试验时，将尾水样置于含毫米刻度的量筒中，加入一定量的絮凝剂后用玻璃棒搅拌，使尾矿水和絮凝剂充分混合均匀[6]。将量筒放置在平台上，用秒表记录尾矿水沉降时间，同时记录固体沉降层高度，并观察澄清液的透明度，每隔30s记录1次，每次测量时间为6min。

3 试验结果与讨论

3.1 絮凝剂种类和用量试验

取相同体积和浓度的尾水样，分别加入不同的絮凝剂，沉降结果见图1～图3。

图1 PAM不同用量下的尾水沉降曲线

由图1～图3可见，加入絮凝剂后，试验水样中不同程度形成絮团，而后发生沉降，且同一水样分别加入不同的絮凝剂，其絮凝沉降效果不同。PAM和聚合氯化铝铁前几分钟沉降速度很快，而后变化缓慢。当PAM用量为1 mg/L时，试验水样中固体物质沉降速度最快，1 min后基本完成沉降，且水样较清澈；同一用量的聚合氯化铝铁沉降速度比PAM稍慢，2.5 min后基本完成沉降，但沉降更为彻底，水样更为清澈；硫酸铝的沉降效果最差，试验水样变化不明显，沉降后水样仍较浑浊。

图2 硫酸铝不同用量下的尾水沉降曲线

图3 聚合氯化铝铁不同用量下的尾水沉降曲线

3.2 组合絮凝剂沉降试验

由上述试验结果可知，单纯添加一种絮凝剂对此尾矿水有一定的絮凝沉降作用，但效果不是很理想。在此基础上，利用组合药剂的协同效应进行了PAM+硫酸铝、聚合氯化铝铁+PAM+硫酸铝组合用药试验，试验结果见图4～图5。

由图4可见，当PAM与硫酸铝组合使用，且用量比值为4∶1时，沉降效果最佳，且用量大时沉降速度更快，效果更好；由图5可见，当聚合氯化铝铁、PAM及硫酸铝三者组合使用，且用量为(0.2+0.2+0.1)mg/L时，其沉降速度比PAM+硫酸铝用量为(0.4+0.1)mg/L时稍快，但比PAM+硫酸铝用量为(0.8+0.2)mg/L时稍慢，说明药剂总量相同的情况下，药剂组合不同，其沉降效果也不同。

3.3 絮凝剂最佳沉降效果对比

为了比较以上几种絮凝剂的絮凝效果，分别取其最佳沉降效果进行对比，结果见图6。

由图6可见，PAM与硫酸铝组合用量为(0.8+0.2)mg/L时，沉降速度最快，0.5 min左右基本完成沉降；单独使用PAM，其沉降效果次之；单独使用聚合氯化铝铁，其沉降速度最慢，需2.5 min完成沉降，但沉降最为彻底。综上所述，絮凝剂的组合使用能加快固体悬浮物的沉降速度，比单一的絮凝剂能获得更好的沉降指标。

图4 PAM+硫酸铝不同用量下的尾水沉降曲线

图5 聚合氯化铝铁+PAM+硫酸铝沉降曲线

图6 絮凝剂最佳结果对比

4 结 论

(1)单独添加某一絮凝剂，当PAM用量为1 mg/L时，沉降速度最快；聚合氯化铝铁为1 mg/L时，沉降最彻底，但沉降时间稍长；硫酸铝的沉降效果最差。由此可知，有机高分子絮凝剂的沉降效果比无机絮凝剂的沉降效果好，聚合度越高，其聚合效应越显著。

(2)絮凝剂的组合使用，当药剂用量大时，沉降效果好；当PAM与硫酸铝组合使用，且用量为(0.8+0.2)mg/L时，沉降速度最快，效果最明显。可见，药剂的组合使用能加快固体悬浮物的沉降速度，比单一的絮凝剂能获得更好的沉降指标。

[1] 张去飞.絮凝剂对金岭铁矿选矿厂尾矿絮凝沉降速度影响的研究[J].中国矿山工程，2004(2):20-24.

[2] 马文展，胡 建，刚典臣.絮凝剂CAS在选矿中的应用研究[J].化工矿物与加工，1998(3):21-23.

[3] 杨梅金，马少健，胡治流，等.萤石矿降硅浮选工艺研究[J].金属矿山，2002(1)：45-48.

[4] 陈洪松，邵明安.细颗粒泥沙的絮凝沉降特性[J].土壤通报，2002,33(5):356-359.

[5] 常 青.水处理絮凝学[M].北京：化学工业出版社，2002.

[6] 何哲祥，古德生，郭朝晖.柿竹园矿极细多金属尾矿絮凝沉降特性研究[J].矿冶工程，2006,26(5):20-23.

2015-01-16)

邱卫芬(1973—)，男，厂长，工程师，364200 福建省龙岩市上杭县。