《武汉工程大学学报》 2011年03期
33-35
出版日期：2011-03-31
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
磷矿浮选尾矿水污染物释放的实验
0引言磷矿浮选产生的尾矿存放于尾矿库中,受降雨淋滤的作用,尾矿中的磷及捕收剂会释放进入水环境中,是水体产生富营养化的因素之一.磷矿开采开发所带来的环境问题已引起国内外学者的广泛关注［12］,但大多研究主要针对磷在环境中的吸附性能［3］或模拟磷矿区磷的动态流失过程［4］,对不同磷浮选工艺尾矿水污染物释放的研究鲜有文献报道.本文利用两种典型的磷矿浮选工艺产生的尾矿,采用静态的批平衡实验,研究磷、有机物(以TOC表示)的释放特性和浸出液pH值的变化趋势,分析几种水污染物对环境造成的潜在影响.1样品与实验方法1.1实验样品磷矿石采自宜昌某磷矿,其化学组成分析结果见表1.矿石破碎至1 mm,分样、装袋备用,每袋1 kg.表1磷矿样品的化学组成(%)
Table 1Chemical composition of phosphorus ore samples
组分P2O5SiO2R2O3CaOMgOCO2w/%26.219.33.836.13.35.9矿样在棒磨机中磨至-0.074 mm（85%）,采用单一反浮选或正反浮选开路实验获得浮选尾矿,工艺条件分别为:单一反浮选:H2SO4 15 kg/t+TMG捕收剂1.2 kg/t,尾矿产率20.97%、含P2O5 9.99%.正反浮选:Na2CO3 6 kg/t+水玻璃2 kg/t+TMG1.2 kg/t、H2SO4 12 kg/t+TMG捕收剂0.6 kg/t,尾矿产率27.95%、含P2O5 11.25%.1.2释放实验采用翻转振荡器进行分批浸出实验.取1 L去离子水预先调好初始pH,分别加入100 g矿样,振荡频率为（110±10）次/min.到达预定的浸出时间时,取样用0.45 μm微孔滤膜过滤,收集滤液后立即进行各种分析.1.3测试方法溶液中磷含量的测定采用钼锑抗分光光度法.TOC的测定采用NPOC法,仪器为multiN/C2100/2100s型TOC分析仪.pH值用pH计(pHS3C型)直接读数.2结果与讨论2.1磷的释放特征对比两种工艺尾矿和原矿在不同的初始pH下磷的释放,结果如表2.液相中磷浓度随时间的延长缓慢增长,当达到一定时间后,磷的溶出浓度趋于稳定,介于0.6～0.65 mg/L,表明磷的释放和吸附已达到动态平衡.根据《污水综合排放标准》(GB89781996),磷的平衡释放溶度已对水环境造成潜在污染.而且磷的平衡浓度受初始pH、样品中磷含量和浸出次数的影响较小,说明含磷物料对水环境影响是持久的.
表2不同条件下磷矿原矿和尾矿中磷的平衡释放浓度
Table 2Equlibrium phosphate concentration of phosphorus ore and tailings at varying pH and leaching times
初始 pH磷平衡释放质量浓度/(mg·L-1)原矿单一反浮选尾矿正反浮选尾矿3.0第一次浸出0.610.610.61第二次浸出0.540.610.57第三次浸出0.500.590.59第四次浸出g0.66—0.615.6第一次浸出0.600.590.63第二次浸出0.630.630.59第三次浸出0.560.610.56第四次浸出0.53—0.597.0第一次浸出0.630.570.60第二次浸出0.600.560.54第三次浸出0.640.570.54第四次浸出0.63—0.522.2有机物的释放特征磷矿的基本组成为无机矿物,尾矿中的有机物来自浮选过程中所加入的捕收剂,尾矿在浸出过程中有机物会发生解吸,不同条件下浸出液中的TOC浓度见图1.图1不同pH值条件下尾矿中的TOC释放浓度
Fig.1TOC release concentration from phosphate tailings at varing pH对于两种浮选工艺尾矿,初始pH值越低,初次浸出液中TOC浓度越高.这是由于吸附于尾矿上的捕收剂在酸性条件下溶解度较大,溶液酸性增强有利于尾矿中捕收剂的解吸释放,导致有机物溶出浓度增高.单一反浮选尾矿经过三次浸出后,液相中的TOC浓度已与溶液的背景浓度(6.61 mg/L)大体一致,这表明,磷矿单一反浮选工艺产生的尾矿经三次淋滤后,吸附的有机物可以完全释放.正反浮选工艺尾矿中TOC的初次浸出浓度与单一反浮选相似,只是须经过四次浸出后,液相中的TOC才达到背景值.由于正反浮选工艺中捕收剂的加入量大于单一反浮选工艺,尾矿中的残余量也较多,因此需要更多的淋滤次数才能将其中的有机物全部溶出.第3期汤亚飞,等:磷矿浮选尾矿水污染物释放的实验
武汉工程大学学报第33卷
2.3淋滤液pH值的变化特征图2磷矿浮选尾矿淋滤液pH值随时间的变化
Fig.2Final leachate pH as a function of leaching time对淋滤液pH值的分析表明(图2),无论溶液的初始pH值是酸性、碱性或是中性,达到平衡时的淋滤液pH值稳定在中性至弱碱性区间(pH 7.7～8.6),符合《污水综合排放标准》对pH值的规定限值（6~9）,不会对水环境构成污染.该实验现象表明,在水溶液体系中,由于尾矿中碳酸盐、磷酸盐溶解于水后,离解产生的HCO-3、CO2-3、磷酸根对体系的pH值提供良好的缓冲性能,使得酸碱度不同的溶液能维持在中性到弱碱性水平.3结语a. 由于尾矿中所含的磷酸盐、碳酸盐对pH具有缓冲作用,淋滤液的pH值能够稳定在中性至弱碱性水平,不会对水环境造成影响.b. 尾矿中的磷释放后会对水环境产生影响,且这种影响是持久的.c. 尾矿吸附的捕收剂在浸出过程中会释放,且溶液酸性越强,释放浓度越高;与单一反浮选工艺相比,正反浮选工艺尾矿需要更多的淋滤次数才能将其中的有机物全部溶出.两种浮选工艺尾矿中的有机物对当地环境产生短期的影响.