0引言随着磷矿资源的短缺,中低品位磷矿选矿厂将会大量出现,浮
选将会消耗大量清水并产生大量回水.回水如不经处理而直接循环
利用,随循环次数的增加,水中有害杂质会逐渐累积,最终将导致选
矿工艺指标波动,精矿质量下降.磷矿石的性质、选矿工艺和药剂决
定了磷矿选矿废水的复杂性.一般而言,磷矿浮选废水的pH值、
CODCr、SS(悬浮物含量)、P、S、F等均超出国家工业废水二级标
准(pH值:6~9,CODCr: 150 mg/L,SS:200 mg/L, TP:1.0
mg/L,S:1.0 mg/L,F:10 mg/L).由于在正反浮选中,添加了pH值调
整剂,导致选矿废水的pH值发生变化,会抑制细菌和微生物的生长,
妨碍水体自净,破坏正常的水环境.磷矿废水如果不加以处理而直接
排入水体,会对矿山地区的水质产生非常恶劣的影响,进而影响矿山
地区的社会效益和经济效益.为了创造资源节约型及绿色生态矿山,
选矿废水的循环利用是一个亟待解决的课题.1矿石性质及水质分析
1.1矿石性质本次试验矿样为安宁低镁风化矿,原矿多元素分析结果
如表1所示.表1原矿多元素分析结果
Table 1Multielement analysis of raw ore%
P2O5MgOSiO2CaOFe2O3Al2O3质量分数
22.521.4630.6634.132.072.101.2水质分析采用电感耦合等离子
发射光谱仪进行水质分析,结果如表2所示.表2水质分析结果
Table 2The analysis of water qualitymg·L-1
分析项目分析结果生产用水精矿回水尾矿回水TP(总磷)未检测出
505.2510.82氯化物(Cl-)4.4134.307.10氟化物(F-)
0.171.700.51硫酸盐(SO2-4)未检测出3 445.921 257.44悬浮物
未检测出59.1811.00总硬度(以CaCO3计)187.814 138.031
225.10Ca2+32.231
004.96243.06Mg2+26.07390.46148.33CODcr13.50105.0059.60B
OD5513.00-pH7.215.167.32色度0—55—105—10注:回水为正反
浮选工艺的精、尾矿回水.2试验研究2.1磨矿作业添加悬浮物试验
在磨矿作业中添加不同量的悬浮物,对磨矿产物进行粒度筛析,通过
分析磨矿产物粒级分布,找出影响磨矿作业的悬浮物添加量.悬浮物
粒度特性如表3所示.表3悬浮物粒度特性
Table 3Particle size feature of suspended solids
粒级/mm重量/g产率/%-0.045+0.0372512.56-
0.037+0.025147.04-0.02516080.40合计199.0100.00由表3可知,
悬浮物大部分分布在-0.025 mm粒级,粒度组成较细.在相同的磨矿
条件下,入磨矿样中直接加入不同量的干粉悬浮物进行磨矿,磨矿产
品采用WHⅡ型湿式标准筛振筛机进行筛分,试验结果如表4所示.
随着悬浮物加入量的变化,磨矿产物的粒级分布发生变化.磨矿细度
(由92.62%变为94.21%)增加了1.59%,入选物料中细粒级(-0.025
mm)含量增加了1.95%,悬浮物的加入对磨矿作业产生明显影响.第2
期赵凤婷:安宁磷矿浮选厂选矿回水试验研究
武汉工程大学学报第33卷
表4磨矿作业添加悬浮物筛析试验结果
Table 4Sieve analysis of grinding mill add suspened
solids
悬浮物添加量/mg·L-1粒级/mm产量/g-0.075 mm/%添加的悬浮
物/g实际产量/g实际产率/%累计产率/%0+0.0751892.627.387.38
-0.075+0.0454618.8526.23-0.045+0.037249.8436.07-
0.037+0.025187.3843.45-0.02513856.55100.00合计
244.0100.00100+0.0751793.00177.007.00-
0.075+0.045393916.0623.06-
0.045+0.037300.0125629.9874412.3535.41-
0.037+0.025150.0070414.992966.1741.58-
0.0251420.0804141.919658.42100.00合计
243.00.1242.9100.00200+0.0752191.73218.278.27-
0.075+0.045434316.9425.21-
0.045+0.037260.0251225.9748810.2335.44-
0.037+0.025120.0140811.985924.7240.16-
0.0251520.1608151.839259.84100.00合计
254.00.2253.8100.00300+0.0751892.53187.487.48-
0.075+0.045434317.8625.34-
0.045+0.037280.0376827.9623211.6236.96-
0.037+0.025170.0211216.978887.0544.01-
0.0251350.2412134.758855.99100.00合计
241.00.3240.7100.00400+0.0751892.53187.487.48-
0.075+0.045424217.4624.94-
0.045+0.037290.0502428.9497612.0336.97-
0.037+0.025170.0281616.971847.0544.02-
0.0251350.3216134.678455.98100.00合计
241.00.4240.6100.00500+0.0751793.15176.876.87-
0.075+0.045444417.7824.65-
0.045+0.037290.062828.937211.6936.34-
0.037+0.025160.035215.96486.4542.79-
0.0251420.402141.59857.21100.00合计
248.00.5247.5100.001000+0.0751892.62187.417.41-
0.075+0.045444418.1125.52-
0.045+0.037280.125627.874411.4736.99-
0.037+0.025160.070415.92966.5643.55-
0.0251380.8040137.19656.45100.00合计
244.01.0243.0100.002000+0.0751494.21145.835.83-
0.075+0.045404016.6722.50-
0.045+0.037320.251231.748813.2335.73-
0.037+0.025140.140813.85925.7741.50-
0.0251421.608140.39258.50100.00合计
242.02.0240.0100.003000+0.0751893.00187.097.09-
0.075+0.045434316.9324.02-
0.045+0.037330.376832.623212.8436.86-
0.037+0.025130.211212.78885.0341.89-
0.0251502.412147.58858.11100.00合计
257.03.0254.0100.002.2浮选试验尾矿回水中含有一定量的钙、
镁离子,由于矿物本身就含有一定量的氧化镁,本试验忽略镁离子对
浮选的影响,进行钙离子对正浮选的影响试验,在常温(约为20℃)下
进行.该试验依据安宁浮选厂现场生产工艺,进行无碱捕收剂多点加
药,试验流程如图1所示,结果如表5所示.图1正浮选试验流程图
Fig.1Flow diagrame of direct flotation tests表5钙离子用
量试验结果
Table 5Test results of Calcium ion dosage
Ca2+用量/
mg·L-1产品名称产量/g产率γ/%品位/%P2O5MgO回收率ε/%选矿
效率Ε/%0精矿17370.6127.252.0385.5514.94尾矿
7229.3911.060.2614.45总计245.0100.0022.491.51100.0050精
矿17671.5427.182.2187.6716.13尾矿7028.469.6112.33总计
246.0100.0022.18100.00100精矿16767.3426.712.3480.0312.69
尾矿8132.6613.740.5219.97总计
248.0100.0022.471.75100.00150精矿
16369.9626.732.0682.7212.76尾矿7030.0413.000.4217.28总计
233.0100.0022.61100.00200精矿14963.9525.822.1973.9710.02
尾矿8436.0516.120.3826.03总计
233.0100.0022.321.54100.00250精矿
15060.9825.552.1169.538.55尾矿9639.0217.500.5030.47总计
246.0100.0022.411.48100.00300精矿
13353.6324.942.2959.475.84尾矿11546.3719.660.536.10总计
248.0100.0022.491.47100.00图2钙离子对正浮选的影响
Fig.2The influence of Calcium ion for direct flotation
由图2可知,当钙离子的添加量>150 mg/L时,精矿产率及精矿回收
率明显下降,精矿P2O5品位没有明显变化.应控制回水中钙离子的浓
度,并对返回正浮选循环使用的回水进行相应处理.2.3回水处理本
次处理的回水有精、尾矿回水,采用相同的方法处理:先用石灰水中
和SO2-4、PO3-4等杂质离子,基本上石灰水的添加量以以上有害离
子完全中和为原则,但是实际操作很难达到,故采用石灰水略过量,
以确保有害离子完全中和,过量的石灰水带入少量的Ca2+则用
Na2CO3来中和,用这种方法消除尾矿回水中的SO2-4、PO3-4、脂肪
酸根及钙离子,使回水符合循环利用的用水标准.
2.3.1精矿回水处理试验由精矿回水水质分析得:该水质呈酸性,钙
离子含量较高.先在回水里加入10%的石灰乳(原始浓度为45.49%)
中和回水中的酸根杂质离子,取上层澄清水进行钙离子含量分析.经
过石灰处理的回水,取其上清液每份为100 mL,加入Na2CO3中和钙
离子,试验结果如表6所示.当石灰用量为1.64 g/L、碳酸钠用量为
3.0 g/L时,pH=10.10,处理后回水中钙离子含量接近清水指标.
2.3.2尾矿回水处理试验尾矿回水水质呈中性,处理方法同上,试验
结果如表7所示.综合考虑处理后回水水质及药剂用量,当石灰用量
为0.55 g/L、碳酸钠用量为1.5 g/L时,pH=9.53,处理后回水中钙
离子的含量接近清水指标.
表6石灰与碳酸钠用量对比试验结果
Table 6The dosageks comarison results of lime and
sodium carbonate
石灰用量/g·L-1碳酸钠用量/g·L-11.02.03.0钙离子/mg·L-1钙
离子减少量pH值钙离子/mg·L-1钙离子减少量pH值钙离子/mg·L
-1钙离子减少量pH值1.52
432.96313.509.05167.76578.709.3572.87673.599.901.64
385.52313.509.44149.12549.909.7939.82659.2010.101.77
432.12303.369.36152.51582.979.6646.60688.8810.051.91
445.68323.669.30203.35565.999.4340.67728.679.99表7尾矿回
水处理后钙离子含量表
Table 7Calcium ion table of after processing tailings
recycling water
石灰用量碳酸钠用量/g·L-10.070.110.200.270.550.5钙离子/mg
·L-194.90213.52136.41155.90162.68Ca2+减少量/mg·L-
1155.0937.28122.01118.62208.43pH值
9.499.779.889.009.231.0钙离子/mg·L-
1186.40160.98194.03199.9654.23Ca2+减少量(mg/L)
63.5989.8264.3974.56316.88pH值9.789.8910.109.389.381.5钙
离子/mg·L-1151.67142.34139.80129.2133.04Ca2+减少量/mg·
L-198.32108.46118.62145.31284.07pH值
9.9210.0910.179.649.532.0钙离子/mg·L-
1132.18117.77125.40127.9443.21Ca2+减少量/mg·L-
1117.81133.03133.02146.58327.90pH值
10.0110.1910.219.879.772.5钙离子/mg·L-
1105.06114.38110.15122.8627.96Ca2+减少量/mg·L-
1144.93136.42148.27151.66343.15pH值
10.1010.2610.2710.0210.003结语a. 磨矿过程中添加原矿悬浮物
,对磨矿产物进行粒度筛析,相同的磨矿条件下,与无悬浮物添加比
较,当悬浮物添加量达到2 000 mg/L时,磨矿产物粒度特性发生变
化.b. 回水中钙离子达到一定程度时会对正浮选产生影响,当钙离
子的量大于150 mg/L时,精矿产率及精矿回收率明显下降,精矿
P2O5品位没有明显变化,因此应该控制回水中钙离子的量,并对返回
正浮选循环使用的水进行相应的水质处理.c. 处理过的精、尾矿回
水作为磨矿水和补加水进行浮选试验,均达到了与清水浮选结果相
近的选别指标,但捕收剂用量明显增加.