在白鎢礦浮選的過程中，常加入水玻璃等脈石礦物抑制劑，但這些藥劑在生產(chǎn)過程中會進入到選礦廢水中。若該廢水直接外排，則會嚴重污染礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境；若直接回用，會對選礦指標產(chǎn)生不利影響。因此，從珍惜水資源和保護環(huán)境的角度出發(fā)，實現(xiàn)選礦廢水無害化和資源化處理，將產(chǎn)生良好的社會效益和經(jīng)濟效益。
甘肅某白鎢礦采用優(yōu)先浮硫再浮選白鎢礦的原則流程進行生產(chǎn)，處理量為2000t/d，礦漿濃度約27%，廢水主要來源于尾礦濃密溢流、尾礦庫回水以及精礦濃密溢流。在白鎢浮選作業(yè)過程中，添加了硫酸銅、丁銨黑藥、碳酸鈉、松醇油、水玻璃、GYW等藥劑，其中抑制劑水玻璃的用量達15kg/t，使選礦廢水含有大量難以沉降的懸浮物，具有膠體相間界面和自由能大的特性，使廢水呈膠體懸濁液。當(dāng)直接回用廢水進行生產(chǎn)時，會造成浮選跑槽、難以進行浮選作業(yè)等問題。對該類選礦廢水進行處理，最有效的方法是，先破壞膠團的穩(wěn)定性，通過加酸、加堿或加強電解質(zhì)使廢水中的懸浮物從液態(tài)中解脫，促使微細顆粒趨向于結(jié)合為粗顆粒聚合體，再加入絮凝劑，加速粗顆粒聚合體的形成和沉降。目前國內(nèi)外處理礦業(yè)廢水的主要方法有混凝沉降法、吸附法、氧化法、生物法等，而混凝沉降法因流程簡單、成本低而得到廣泛的應(yīng)用。以該白鎢選礦廢水為研究對象，采用混凝沉降法，研究不同種類的助凝劑及絮凝劑對選礦廢水的沉降效果，并使用加砂助沉技術(shù)，查明對廢水的凈化效果，同時應(yīng)用處理后的廢水對該白鎢礦礦石進行了選礦試驗研究。
1、試樣及試驗方法
1.1 試樣
試驗研究所用廢水取自該白鎢選礦廠尾礦濃密機和精礦濃密機溢流混合廢水，廢水水質(zhì)分析結(jié)果如表1所列。
從表1可知，廢水具有堿性強、懸浮物和金屬離子含量高的特點，其中pH值、固體懸浮物、CODCr、離子濃度等是影響白鎢浮選指標的主要因素。
1.2 試驗儀器與試劑
試驗主要儀器設(shè)備包括pHS-3型pH計、電子分析天平、WGZ-200型光電濁度儀、AAS-5000原子吸收分光光度計、XFD系列掛槽浮選機、XMQφ240×90錐形球磨機、量筒、秒表等。試驗試劑有氧化鈣(工業(yè)級)、陽離子聚丙烯酰胺(PAM，工業(yè)級)、聚合硫酸鐵(PFS，工業(yè)級)、聚合氯化鋁(PAC，鹽基度：55%~60%；工業(yè)級)、三氯化鐵(工業(yè)級)、砂(來自該白鎢礦開采廢石，細度為-0.074mm)。
1.3 試驗方法
1.3.1 混凝沉降試驗
將一定量的廢水水樣裝在500mL的量筒中，先加入一定量助凝劑氧化鈣，用玻璃棒攪拌均勻后，再分別加入不同用量的絮凝劑，再次用玻璃棒攪拌均勻，靜置于試驗臺上，用秒表計時，記錄沉淀數(shù)據(jù)，并按照此數(shù)據(jù)繪制沉降層高度隨時間變化的曲線。
1.3.2 加砂助沉試驗
選取最佳絮凝劑及其用量條件下處理后的廢水，同混凝沉降試驗操作步驟相同，加入一定量的廢石細砂做助沉劑，用秒表計時，觀察沉降效果并記錄數(shù)據(jù)，按此數(shù)據(jù)繪制沉降層高度隨時間變化的曲線。
1.3.3 處理后廢水浮選試驗
使用加砂助沉法處理后的廢水按照現(xiàn)場的工藝流程，對該白鎢礦原礦進行浮選試驗，并與自來水浮選試驗指標作對比。
2、試驗結(jié)果與討論
2.1 助凝劑氧化鈣用量試驗
水玻璃是實現(xiàn)白鎢礦與方解石、螢石、石英石等脈石礦物分離的有效抑制劑，水玻璃的大量存在是導(dǎo)致白鎢礦選礦廢水懸浮物大量存在的主要原因。白鎢選礦廢水大多偏堿性，在此pH值條件下水玻璃主要以Si(OH)3-及硅酸膠粒等成分存在，其吸附在固體懸浮物表面使得顆粒表面帶負電，同時形成較厚的水化層，靜電斥力及水化層斥力使得固體顆粒呈高度分散狀態(tài)，導(dǎo)致鎢礦廢水固體懸浮物難以沉降。氧化鈣具有特殊的電解質(zhì)性質(zhì)，具有較高的電離性，在水解過程中電解出大量的Ca2+，強烈吸附在廢水中固體懸浮物膠體表面，從而形成沉淀，消除懸浮物膠體的高度分散狀態(tài)。因此，試驗以氧化鈣為助凝劑，并研究了氧化鈣的用量對廢水沉降效果的影響，試驗結(jié)果如圖1所示。
由圖1可以看出：加入不同量的氧化鈣后，沉淀層的高度隨著時間的增加而逐漸降低；當(dāng)氧化鈣用量為0.6g/L時，在相同的時間內(nèi)沉降層高度降低最快。因此，在使用氧化鈣作為白鎢選礦廢水助凝劑時，適宜用量為0.6g/L。
2.2 絮凝劑用量試驗
此次試驗絮凝劑選用PAM、PAC、PFS和三氯化鐵，分別處理白鎢礦選礦廢水。試驗時，先將0.6g/L用量的氧化鈣加入廢水后，再分別加入不同用量的絮凝劑，攪拌均勻后，靜置觀察，按照時間記錄沉淀層高度。試驗結(jié)果如圖2~5所示。
由圖2～5可知，4種絮凝劑對該白鎢選礦廢水都具有較好的絮凝效果，在一定的時間內(nèi)對廢水中的懸浮物可實現(xiàn)沉淀，有較為明顯的沉清層。對比4種絮凝劑的試驗結(jié)果可知：PAM、PAC、PFS和三氯化鐵分別在120、180、180和150s的時間內(nèi)即可實現(xiàn)廢水完全沉淀；對于同一種絮凝劑在不同用量時，沉淀層的高度都隨沉降時間的延長而減小，將沉降速度最快的用量確定為最佳用量，對于上述試驗條件，4種絮凝劑獲得最佳沉淀效果的用量分別為6、60、40和60mg/L。在試驗過程中觀察發(fā)現(xiàn)：PAM上清液稍顯渾濁，仍有大量的微細顆粒懸浮在澄清層中；PAC上清液中形成的大量絮體下沉速度較為緩慢，所形成致密的絮體量較少；PFS上清液由于鐵離子的存在而呈淡紅褐色，且上清液中也存在微細顆粒，略顯渾濁；三氯化鐵形成的絮團雖較大，但沉淀速度緩慢且沉降層疏松，上清液中仍存在大量的微細顆粒。
2.3 加砂助沉試驗
采用常規(guī)氧化鈣脫穩(wěn)后絮凝效果不太理想，在使用常規(guī)的絮凝劑對廢水絮凝沉降時，表現(xiàn)為沉降速度慢，上清液中仍存在大量的微細顆粒，導(dǎo)致處理后的水質(zhì)較為渾濁，難以返回浮選作業(yè)區(qū)利用，因此將加砂助沉技術(shù)引入白鎢選礦廢水的處理工藝中。在助凝劑氧化鈣用量為0.6g/L的情況下，考察沉砂(-0.074mm粒級礦山廢石)用量分別為2、4、6、8、10和12g/L時對沉淀效果的影響，試驗結(jié)果如圖6所示。
從圖6可知：加入沉砂后廢水沉降的時間明顯減少；隨著沉砂用量的增加，沉降時間呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢；當(dāng)沉砂用量為10g/L時沉降時間最短。因此，該白鎢廢水采用加砂助沉工藝處理時適宜的沉砂用量為10g/L。
為了考察絮凝劑在加砂情況下對該白鎢選礦廢水的絮凝沉降效果，又對加砂后的廢水進行了4種絮凝劑沉降試驗。取一定量的廢水置于4個量筒中，先加入0.6g/L的助凝劑氧化鈣，攪拌均勻后再分別加入6mg/L的PAM、60mg/L的PAC、40mg/L的PFS和60mg/L的三氯化鐵，再次攪拌均勻后，分別加入10g/L的沉砂，攪拌均勻后，放在實驗臺上靜置并用秒表計時，觀察混凝效果，記錄沉降數(shù)據(jù)。試驗結(jié)果如圖7所示。
從圖7可以看出，在加砂助沉的情況下，在使用PAM作為絮凝劑時，白鎢選礦廢水在90s的時間內(nèi)，上清液的高度達到了最大值，沉降速度最快。取廢水沉降后上清液水樣進行水質(zhì)檢測，檢測結(jié)果如表2所列。
由表2可知，該白鎢礦廢水經(jīng)加砂助沉-絮凝沉降處理后其濁度降到10NUT(接近自來水)以下，且CODcr和重金屬離子含量較低。文獻中所述加砂助沉-絮凝沉降工藝主要應(yīng)用的是以白鎢礦原礦石為原料的細砂，而筆者研究所選用的則是礦山開采廢石為原料的細砂，在沉降效果上差別較小，但以廢石為原料的細砂成本較低，可以廢物再利用，從工業(yè)應(yīng)用的角度，該研究更具有實際應(yīng)用意義。
2.4 廢水回用試驗
白鎢選礦廢水處理的目的是實現(xiàn)選廠能夠利用處理后的廢水進行正常的選礦生產(chǎn)，上述試驗結(jié)果表明：該白鎢選礦廠的廢水以石灰(氧化鈣)作為助凝劑，PAC為絮凝劑，且應(yīng)用加砂沉淀技術(shù)處理后，廢水指標最為優(yōu)異。以該工藝處理后的廢水和實驗室自來水作對照，按照圖8所示的浮選工藝流程進行對比浮選試驗研究，試驗結(jié)果如表3所列。
從表3可知，使用處理后的廢水與自來水的浮選指標差異不大，表明采用絮凝-加砂助沉工藝處理后的選礦廢水可在白鎢浮選作業(yè)中回用。
3、結(jié)論
(1)甘肅某白鎢礦由于在浮選過程中添加了大量的水玻璃，導(dǎo)致選礦廢水含有大量難以沉降的懸浮物，分析結(jié)果表明，該廢水中的CODcr、SS和濁度指標分別為2043、5276mg/L和71NTU，如直接回用則引起浮選指標波動較大，在浮選作業(yè)中造成浮選操作困難等問題。
(2)以氧化鈣作為助凝劑，添加絮凝劑PAM、PAC、PFS和三氯化鐵后處理該白鎢選礦廢水具有一定的效果，但沉淀效率較低，且上清液中的懸浮微細顆粒仍較多，效果不夠理想。
(3)將加砂沉淀技術(shù)引入到該白鎢選礦廢水的絮凝沉淀過程中后，沉淀效率顯著提高。試驗結(jié)果表明，以0.60g/L氧化鈣為助凝劑、6mg/LPAM為絮凝劑且加入10g/L的沉砂后，在90s的時間內(nèi)即可實現(xiàn)完全沉淀，且沉淀后的廢水中懸浮顆粒物含量較低。分析結(jié)果表明，采用該工藝處理后的廢水中的CODcr、SS和濁度指標分別為432、9mg/L和6NTU。
(4)通過對比浮選試驗結(jié)果可知，使用處理后的廢水與自來水的浮選指標差異不大，表明采用絮凝加砂助沉工藝處理后的選礦廢水可在白鎢浮選作業(yè)中回用。（來源：西北礦冶研究院，江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院）
