德兴铜矿二期矿山酸性废水处理站的设计经验.pdf

囝 屈牡 一 侈德兴铜矿二期矿山 酸性废水 处理站 的设计经验 ， 北 京有色 冶金设计研 究总 院徐文芳 _ _- 一 【 摘蓦} 】 德 铜矿剥甩选矿厂的碱性废水中帮矿山酸性度永． 使之达标后回收利用或 悱放， 剥 用铜 钼分选 排出 的 含S 的直 木 ，晒 收矿 山酸性 水中 的锭 盎属 ，做到 度治 虞 ．综 台利 用 ．取 得较 为昵 显的环境效益、经济效益和社台效益． 关键词矿 山酸性 水选 厂碱性 水 中心传 动浓密池 德 兴铜矿二期 矿山废 水的处理是 以废治 废工程。1 9 8 3 年底完成设计，1 9 8 8 年 5月建 成。经过运行，收到了以废治废的效果，降 低了处理酸性废水的费用，改善 了矿山排水 质量 。现将主要设计 经验及运行 中出现 的问 题及辑决方法论述如下。 1 情况概述 1 ． 1 废 水的 来源 、水质 、水 量 采矿剥离的含硫铁矿的废石，经氧化、 水淋及微生物的作用，产生p Hi2 ． 5 ，并含 有铜铁等金属离子的褐色酸性水。 由于产生酸性水的地点多，且水质也不 同， 故设 计所用的水质是 按各 点水量所 占比 例的混 合水质 ，见表 1 、表2 。 选矿厂碱性 水来 自一 、 选厂 的各种溢 流水及铜钼分选含S 碱性水，其p H 值均 犬 于 n． 5 。铜钼分 选含 硫碱性 水S 含量 一 般 裹1 酸性水水质 g ／ L 高 4 0 0 mg ／ L ，有时高 达1 2 0 0 m g ／ L ，其水 量见 表3 。 1 ． 2 工艺 流程 与综 合治 理能力 1 ． 2 ． 1 流程选 择 对 于德兴 铜矿 的酸 性废水 曾傲 过大量的 试验研究工作，其流程有两段中和法J 中和 流化法，铁粉沸腾置换中和 法J离 子 交 换 法J酸碱 废水综合治理法 。经 全面 技术 经济 德 铜矿期矿山酸性废承曼 j 理站的设计经睦僚交芳 邮编 t 0 1 0 3 8 一 3 9 一 一 生 妒 ， ， 谈 维普资讯 比较，设计采用了酸碱废水综合 治 理 的 流 程 。该 流程的 优点是 以选矿厂 的 碱 性 废 水 古硫中和酸性水 }节省石灰消 耗量J 回 收了酸性 水中的铜’ 降低了处理费用 。设计 的工艺流程见下 图。 表3 选矿厂碱性 水量表m 。 ／ a 一 选厂二 选厂台 计 选矿厂 铜铝分 选前溢 流承 两选 厂 铜铝分 选含S 碱性 球 两 选厂 总计 l 0 6 0 83 7 3 l 8 83 9 2i 7 5 2 5 4 5 3 r Am I 基 司 腔 一 锕 f 面 * ． 工 J r性m 系 { 废 水处理站工艺 流程 图 注本流程由提升泵房至混台槽有一条线 1 ． 2 ． 2 综合治理 能力 雨 季 最 大 处 理 矿 山 酸 性 水 量 为 1 2 3 7 0 m 。 ／ d ， 扣除选矿用水后， 为9 4 7 0 m 。 ／ d } 含硫离子的铜钼分离水4 4 3 9 m ／ a j 选 矿 碱 性水2 1 0 1 4 m。 ／ d 。 总计，雨季最大治理能力 3 7 8 2 3 m ／ a ， 扣除选矿用水后，共计3 4 9 2 3 m ／ a 。 2 运行效果 该工程 白1 9 8 8 年 5月投产 后，其处理 效 果及技术经 济指 标见表 4和表 5。 从表 4、表 5看 出各段处 理的水质基本 上符 合要求，第 三段 溢流水水 质基 本上 达到 了 国家废水排放 标准，并 且用 于选矿生产， 提高了水的 回收率， 充分 利用 了水资源I 回 收的硫化铜 品位 达1 7 以上， 回收了矿产资 源 降低 了处理废 水的费用 ，具 有明显的环 境效益 。 3 存在 的问题 3 ． 1 矿 山酸性 水水 量、水质变化 大 矿山酸性水水量及水质 受 降 雨 量，气 温 、矿 石性 质 、废石堆 积量 、堆积 方式 等多 种因素影响，其变化很大。如杨桃坞废石场 下边虽设有调节水库，但调节后的酸性水量 仍有2 3 ％的波动，没有进行流量调节的酸 性 水量变化更大。 矿 山酸性水水质脒随年内季节变亿外， 还随废石堆存量的增加以及其它人为因素的 影响而 逐年变化， 见表 6。 从表 6看出酸 性 水 中s 0 。 和 F e “增加 裹4 综合治理效果 m g ／ L pH Cu回收率 ．嘶 C u Fe0 S S 1 9 8 9 年l 原 水 一 段 溢 流 段谥 流 三段谥 流 l 9 9 0 年 L ～6 月 原 水 一 段褴 流 二段溢 流 三 段溢 赢 2． 3 8 3 3 7 3 8 3 B． 5 8 2 5 4 3． 4 7 3． 9 6 6．8 7 81 ． 28 i 7 9 0 9 5． 83 化 ． 51 1 ． 2 9 l 2． 4 8 95． 5 2 il -9 3 l 48 0 90 l 2 9． 3【 5． 2 6 7 9． 94 素 注 表中数据 为 年平均 指标 4 0一 m一】 0 9 6 ． 6 焉 一 中军 一 库 维普资讯 寰5 技术经济指标 较快，主要原因是废石堆存量增加和 酸性水 调节库周围甩铁屑置换装置回收锕的结果。 由于酸性水酸度增加，相应引起投加石 灰量的增加，使一段除铁沉降速度减小，增 加产 渣量和l所需渣浓 缩面 积及贮渣容积 。 根据试验资料，石灰甩量增加，沉降速 度减慢，渣量增加，见表 7。 表7 沉降速度 3 ． 2 石 灰质量影响 原设计工 业石 获 C a O含 量 ≥6 0 ， 石灰甩量按3 g ／ L 设计，而实际供应 的 石 灰 质量粮差，有效C a O 含量介 于4 0 ％～5 0 之 闯，有时甚至低3 0 ％。相应石灰用量比原设 计增； I1 2 O ～5 0 ，渣量也相应增加，影响 沉降效果 。又 由于石灰 乳供应得不到保 证， 使一段除铁无法连续运行。 ． 3 ． 3 除铁浓密池溢 流堰施工水 平度 差 设计依据试验报告计算一段 除 铁 条 件 为{ 处理酸性水量，雨季最太9 4 ／ d ． 工业 石 灰C a O6 0 甩 量2 ． ． 6 3 ． 0 g ／ L ， 计算产 渣量7 g ／ L 渣含水9 5 ， 渣体积 按处理水量的 8％计算 。 根据沉降曲线． ， 甘算 出澄清面积9 3 m ， 渣 浓缩面积 1 0 2 O m。 。 由． 子地形及设备条件 限 制，设计采用2 台 0 丑的巾心传动浓密 池， 有效澄清面6 0 0 m d 再加上浓密 池溢 流堰施 工 水吊 度 差 ，2 座浓密池几乎都有1 ／蜩 长的溢流堰不能溢 流，严 重影响浓 密池婚 沉降效果 及． 处 理 能 力。为加快 沉降速度，虽然设计了 投加 聚丙 烯酰胺构设捕 但生产 中未加以利用。根据 试验投加l m g ／ L 聚丙烯酰胺非离子 型 絮． 凝剂，可以提高祝降速度 6 倍 以上。1 9 g 4 每 日本国际坼力事 业团在德 锦矿进行试验， 也证 实了投加非离子型 高分子 絮 凝 剂0 ． 4 ～ 1 ． O mg ／ L ，可提高l沉降速度3 倍以上。 傅 锶矿瓤矿山酸性匿水处理站柏设计经验待文芳 邮犏l o o o 8 一 姐 一 维普资讯 3 ． 4 H S 气体 污染环 境问题 ～ _ 在 段沉铜过程 中，需 投加 含s 离子 的碱性 水， 而s 离子的 浓 度 在 4 0 0 1 2 9 n rag ／ L 2问波动 ， 当s 浓度4 0 0 mg ／ L l t ， 述 要 ] , J l [ t Na 。 S 。试验要 求废水 巾铜硫 比保 持在 0 ． 7 ～ 1 ． 1 ，p H3 ． 8 ～ 4 ． 2 。 山于设 计 中 只 能用p H 计 进行监测，人工调节含s 离子 碱 性水量及N a S 溶液量，很难及时、准确，加 入量不足会降低铜的回收率，过 量 则 产 生 H s 气体。虽然设计 中采用 了I { s 气 休 回 收 措施，由于设备密封不严仍会污染环境。为 解决上述 问题 ， 日本 国际协 力事业团在德兴 铜 矿考察后，建议Na S 添加量 由废水的氧 化 还原 电位 DRP 自动 控制， 以保持鹰 水中 最佳的铜硫 比，避 免产 生H s 气体 。 3 5 沉 铜上清液的排放 沉铜上清 液p l t 在 3 ． 8 ～4 ． 2 之 间，不 能 满足排敢标准要求，利用氇 厂排放的碱性水 与之l中和，控 制p i t 7 ～9 溢流水 供 选 厂 使用或外排 。根据 小型静态试验 ，浊液面沉 速只有0 l l 2 0 ， 1 3 m m ／ s ，如按此沉逮计算， 沉 淀面 积很大 绮8 5 0 0 m 。设计时考虑到 三段 溢流水主要供选厂 生产 使用 ，对 悬浮物 含量要求不严辂，因此选用2 台C s o m中心传 动浓密池 ，总面积 1 4 1 3 m。 。在生产 运 行 后 澍定浊液面的沉速达到0 ． 2 0 ～0 ． 2 8 m m／ s ， 比 小墅试验效果提高l 倍，出水可基本上 满 足 排 放 要 求 ， 这可 能 是 小型 量 筒 高度太小 3 0 D ram，不能反 应实际沉 淀l池中絮凝 压缩 沉降作用 所致 、 ．6 分 配槽 、反应槽及管道结蒹 原因 、 分配槽、反应槽及管道结垢严重，分析 其 原因_如下t ⋯ 1矿 山酸 性 水 中Fe 和 s 0 。 含量 高，l中和 反应产生 大 量C a S O 和Fe c OH 。 ， 超过其溶解魔而沉淀，粘附在设备 及管道壁 上，堵 塞系统，影响正 常运行 ， 2石 灰乳质量差， 浓 度 变 亿 大， p H- , - ] ’ 失灵 ，过量投加石荻乳，赴 理 系 统 中 一 4 0 一 杂质大量增加，沉积在设备中，经常需要人 工 清理 。 为 解决上述 问题 ，1 9 8 8 年底又进行 了设 计改造，将混合、反甫一直到除铁浓密池的 管道改用明槽，反应槽改成敞开式，便于定 期清理沉积物。 3 ． 7 监测仪表 由于设计的监测，监控仪表没有变工验 收，所安装的p H i t ‘ 又很快失灵，运 行 时 操 作人员只能用试纸测试，人工控制加药量， 根本不能准 确控 制系 统在 最佳状 况下 运行 。 因此只有安装可靠的 、灵敏度高的监检仪表 和 自控装置，才 能在 水质多变 的状 况下 ，保 证系统在最佳工 况下 运行 。 4 经验 与体会 德兴铜矿期矿 山酸性废水处理站设计 的经验与体会如下。 1 由于矿山礅性废水属l予非点源污 染 ， 受 自然条件和凡为因素影响多 ， 水量水质 变化大，设计不仅要依靠长期的观测资料， 而且还应建立瓤测水质水量变化的模型，推 算未来的变化，使设计的处理设施能适应将 来的变化，方能般至 稳定的治理效果。 2 矿山酸性水和选厂碱性水的三段 综合治理流程，酸碱水量水质有变化，还要 投加石灰，硫化钠、高分子絮凝剂，处理时 互相影响制约的可变因素多，因此，设计前 必须进行充分的试验研究，考虑各种不利组 合条件，进行动态全流程试验，使之符台生 产实际，并建议建设小型试验系统。根据水 质水量变化条件，进行探索性试验，指导和 提高生产处理系统处理效果 。 3根据文献 资料介 绍， 般 加石 灰 豫铁产生的渣浓度低，沉降困难。 日本栅原矿山_加石灰处理矿山酸性水， 沉渣重量浓度与出现的频率关系为 渣重量浓度， 3 6 出现 百分比， 9 5 4 7 ～5 I 有色 1 9 9 6 1 9 维普资讯 ∞ m ∞ i 动态与文摘 l 四 r 郅 q 啊 I 观 4 m。 电铲回转直流发电机 整流子现场车削 ＼ ／ L ／ 江西铜 业公 司银山矿嚣采 1 台4 m。 电铲从 1 9 9 3 年 6月大修后开始投入使用，运行状况 一 直 良好，到1 9 9 4 年l 2 月，由于经过两个露 天生产 的黄金 季节 ，回转发 电机 碳 刷 耗 量 太，加上后期有1 级火花，整流子裘 而 有 较严重的黑痕和灼痕，碳别上也有灼痕，按 要求不能连续运行。 在一无备件，二不能长对间停产的情况 下，该公司只能进行 愉 时 处 理，至1 9 9 5 年 3 月，园多次临时处理 ， 导致整流子表面呈椭 圆形，临时处理 已不能解决问题，转子随时 有烧坏的危险，一旦事故发生，短时间内很 堆修复，影响正常生产 。根据现场情况，为 尽快恢复生产，决定现场车削。 现场车削过程如下t制做一 简 易 车 削 架，如图所示，然后用两块铁夹板和长螺栓 固定在发电机的弯梁上，刀架通过一根丝杆 做轴向进给，径 向进给通过调整硬质合金刀 具的紧固螺丝来实现。 由于回 转 发 电 机 运 转 是 由6 0 0 0 V、 2 5 0 k W主电机带动的，运转耐整流子表面带 电， 因此须将发电机主线全部拆除。 为节 省时 间，利用主电机1 4 8 0 r ／ m i n的转速，采用每 现 场车削示意 图 敬少 弪 向进给 0 ． 1 0 ～0 ． 3 0 ram进 行 车 削 。 按上述方浊，车削架安装，校正和车削 只用一个工班就完成了现场车削任务。 试铲结果，因现场车削转子运转平稳， 整流予表面光洁 ， 无跳动，无火花 1 级。 实践证 明，上述 方法切实可行，这不 仅 大大地减少 了维 修工 作量， 同时还节 省了时 闻，使 电铲 旱 B投 入生产使用 。 李子 半王积青供稿 新型充气器浮选柱 l 乙 ／ 新型不停产可换充气器浮选拄两套互为 备用的充气器，在碱性矿浆中充气器微孔虽 依然结垢堵塞，但 由于可以在不停顿生产的 情况下进行更换，这样就可以在堵塞尚不严 重时更换充气器。其操作简单，更换下来的 充气器经处理后又可 以重新使用 ，这就解决 搬 X搬 。【 搬 冰 XX} 而和 』 甩渣预碱化回流对，可明显提高渣 浓度，加快沉速 ， 因此， 如能增加上述系统， 可明显地提高三段流程的沉降效果。 4设计时为了防止排渣困难，采用 了中心传动式浓密池，但这种池型固液分离 医的高度太小，不利于渣的沉降与浓缩，池 子的容积利用率也较低。因此，用于酸碱废 水中和的沉淀池应该增加其深度，这有利于 提高处理效果。 - C 5由于酸碱废水的水量 水 质 变 化 大，人工操作很难符合实际情况，达不到预 期处理效果。因此，处理过程的关键环节， 应设置灵敏度高的监测仪表与 自动连锁控制 系统 可确保处理系统在最佳工况下运行。 参考文献 略 动吝与文镄 一 4 一 维普资讯