新疆某铜锌多金属矿尾矿干排与废水直接回用方案

唐志新　王　兢　邓俊峰

(1.中色地科矿产勘查股份有限公司；2.哈密红石矿业有限公司)



新疆某铜锌多金属矿尾矿干排与废水直接回用方案

唐志新1,2王兢1,2邓俊峰1,2

(1.中色地科矿产勘查股份有限公司；2.哈密红石矿业有限公司)

现有的选矿废水处理方式多为集中处理，效率和经济性难以达到要求。为此，以新疆某铜锌多金属矿选厂为例，提出了废水分别回用方案，实践表明：该方案能够降低废水处理费用，减少清水用量，经济效益明显，可为类似矿山尾矿干排提供参考。

选矿废水尾矿干排直接回用

传统的尾矿排放方式为湿式排放，近年来，尾矿干排技术在我国部分矿山得到应用，随着安全、环保等要求的日渐提高，尾矿干排的优势得以显现。但尾矿干排也会引发新的问题，未经尾矿库自然降解的废水、悬浮物、选矿药剂等污染物含量非常高，尤其对于多金属矿的浮选流程，选矿废水的直接回用对选矿指标的影响较明显。本研究以新疆某铜锌多金属矿选矿厂为例，对该矿尾矿干排与废水直接回用方案进行分析。

1　尾矿干排与湿排方案比较

尾矿干排与湿排方案对比分析结果见表1。

表1　干排与湿排比较

尾矿干排与湿排方式的建设和运营费用差异较大，一般来说，两种方式的建设费用基本相当，但干排的运营费用高于湿排。尾矿干排的优点在于安全、环保效益，经济效益主要来源于废水的处理和使用。对尾矿库的安全、环保要求较高的地区，以及水资源匮乏、回水处理费用低的地区，经核算后可采用干排方式。

2　废水对选矿指标的影响

选矿废水中的污染物主要有固体悬浮物、酸碱、重金属离子和选矿药剂、化学耗氧物以及其他一些污染物(如油类、酚、铵、磷等)。选矿废水的直接回用会给浮选工作带来很多问题，选矿指标的影响因素主要有固体悬浮物、金属离子和选矿药剂残留等3类[1-2]。固体悬浮物主要来自选矿过程残留的不溶颗粒和选矿药剂的沉淀，悬浮物包裹于矿物表面，使得矿物对药剂的吸附量发生变化，提高或降低精矿的品位和回收率，同时，大量的固体悬浮物会对磨矿细度产生不利影响。金属离子吸附于矿物表面，使得矿物表面亲、疏水性发生变化，阻碍或加强药物的吸附，产生抑制或活化作用；形成胶体包裹于矿物表面，减少对矿物的抑制；与药剂产生反应，使其失效。选矿药剂主要对多金属的回收产生影响，使抑制和捕收效果发生变化。废水回用至选矿流程，清除上述污染物负面影响的方法见表2[3]。废水处理主要考虑效率和经济的平衡，尾矿湿排的自然降解法为最经济的方法，但效率低，极大的废水量的冲击对库容的可持续性和运行费用影响较大。

表2　选矿废水处理方法

3　废水回用方案

单金属矿浮选由于药剂简单，废水回用时对选矿指标的影响较小。对于多金属矿来讲，由于添加的药剂种类多，同时药剂的添加顺序对选矿指标的影响较大，导致回水直接利用困难。多金属选矿废水来源广，既有各种精矿的浓缩溢流水，又有尾矿回水，多股废水混合后，增加了处理费用和回用难度。选矿废水对选矿指标的影响主要为：①固体悬浮物的影响较大[4]，但处理较简单；②金属离子与残余药剂在某些流程中有害，但在适合的流程中可有效消除或降低金属离子、药剂对选矿流程的影响。因此，废水通过适度处理去除固体悬浮物，再分别回用，是较经济的方案。锌阳矿业将尾矿废水用于选硫作业，锌尾矿废水回用于选锌作业和精矿冲洗水，除尘废水回用至选铅作业，铅尾溢流水和铅精溢流水用于磨矿和选铅作业补加水，减少了药剂用量，节约了选锌药剂成本38万元，选铅药剂成本180万元，节约水处理费用300万元，经济效益显著[5]。云南某铅锌矿通过废水分段回用，将不同作业点产生的废水直接回用至生产流程，用水单耗下降了2.29m3/t，每月减少废水13万m3，节省处理费用27万元[6]。

4　应用实例

新疆某铜锌多金属矿选厂采用先抑锌浮铜再选锌工艺，日处理原矿1 500t，由于距水源地较远，清水成本较高。该矿前期采用尾矿库回水进行生产，由于处于调试阶段，且本地蒸发量非常大，回水量仅能达到约50%，回水质量难以保证，选矿回收率未达到预期效果。后采取尾矿压滤后干排工艺，滤液澄清后直接回用，但由于废水未经过处理，对选矿指标影响较大，特别是废水的pH值达到12以上，严重影响了铜锌的分离流程。经理论论证和试验室试验，决定采用酸中和法，即用硫酸将尾矿回水中和至pH值7左右，1a后，生产指标基本正常，但又出现了严重问题：加酸后的回水产生了大量的沉淀，堵塞了回水管道，导致管道直接报废，同时中和后的尾矿回水与精矿溢流水同时进入高位水池，导致对回水的总pH值难以控制，造成选矿指标不稳。虽然回水能够达到85%以上，但选矿仅能接受约60%的废水，若再增加则对选矿指标影响较大，余下的废水仅能排入库中存储，浪费严重。2015年，公司经过调研和论证，决定取消加酸工艺，采用回水分别回用方案。

(1)除尘水用于磨矿。尾矿水添加于磨矿流程中，对选矿指标的影响非常大[6]，因此将磨矿作为唯一的清水补加点，同时将滤筒式除尘机反吹下的细尘用清水制成浆后进入磨矿流程，既减少了金属流失，又使得除尘的清水得到有效利用。

(2)精矿溢流水作为各自精选作业流程的冲洗水。精矿溢流水含有选矿药剂，由于选铜和选锌的药剂各不相同，因此将铜精矿和锌精矿的浓缩溢流水分别收集后沉淀去除固体悬浮物，作为铜精选和锌精选的泡沫冲洗水，不但减少了药剂用量，而且确保选矿指标不受影响。

(3)尾矿回水作为各流程的补加水。尾矿回水经过沉淀处理去除固体悬浮物，返回至磨机出口作为分级机的补加水，经生产调试，节省了药剂用量，同时选矿指标变化较小。

(4)提高浮选浓度，改变药剂制度。通过技改，提高泡沫槽冲洗效率，结合严格的成本考核制度，控制清水和总水用量，提高浮选浓度，排尾浓度由18%提高至22%，从而节约了总用水量。同时在药剂的添加上采用低钙药剂制度，使尾矿回水的pH值保持在9左右，并每班进行监测，既保持了指标稳定，又减少了药剂用量。选矿水循环流程如图1所示。经过1a运行，公司选矿厂年节省清水约30万m3，节省水费500万元，同时实现了废水的零排放，取得了良好的经济效益和安全、环保效益(表3)。

图1　选矿水循环流程

5　结　语

尾矿干排与湿排方案各有优劣，由于尾矿干排方案无自然降解的过程，尾矿脱水后废水较低的处理费用和较好的使用效果导致该方案得以被广泛应用。以新疆某铜锌多金属矿选矿厂废水为例，采用适度处理分别回用方案，同时适当改进选矿药剂制度，有助于显著降低废水处理费用，最大化限度利用水资源，实现废水零排放，经济效益和社会效益显著。

表3　历年回水利用情况及选矿指标

[1]康婷.尾矿库采用不同排放方式的大气环境影响分析[J].环境与发展，2015，27(6)：37-42．

[2]李洪帅，刘殿文，宋凯伟，等.选矿废水对浮选的影响[J].矿冶，2012，21(2)：94-96．

[3]杨晓松，邵立南.选矿废水处理的研究现状和发展趋势[J].世界有色金属，2013(10)：20-22．

[4]胡立嵩，罗廉明.选矿废水中悬浮物对磨矿和浮选影响的研究[J].云南冶金，2005，34(3)：17-19．

[5]朱俊.选矿废水分别回用工艺的研究和应用[J].矿业快报，2006(6)：452-454．

[6]惠世和，张林友，高连启，等.某铅锌混合矿选矿废水分段回用研究与应用[J].有色金属：选矿部分，2011(5)：24-26．

2016-05-18)

唐志新(1981—)，男，高级工程师，博士，839011 新疆维吾尔自治区哈密市。