金岭铁矿选矿厂废水处理与综合利用.pdf

5 2 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 3 ．0 1 ．0 1 3 金岭铁矿选矿厂废水处理与综合利用 房启家，钟鸣，韩西鹏，吕丽华 金岭铁矿选矿厂，山东淄博2 5 5 0 8 1 摘要根据现有工艺流程特点，对整个厂区的废水进行了处理和综合利用，整个过程回收废水7 3 0 万m 3 ／a ，回收利 用率为9 3 ％以上，解决了淡水资源缺乏的问题，同时还避免了环境污染，具有广泛的社会和经济效益。 关键词废水处理；综合利用；经济效益；社会效益 中图分类号X 7 5 1 ．0 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 3 0 1 0 0 5 2 - 0 4 T r e a t m e n ta n dU t i l i z a t i o no ft h eW a s t e w a t e ro fJ i n l i n gI r o nC o n c e n t r a t o r F A N GQ i j i a ，Z H O N GM i n g ，H A NX i p e n g ，L VL i h u a J i n l i n gI r o nM i n eC o n c e n t r a t o r ，Z i b oS h a n d o n g2 5 5 0 8 1 ，C h i n a A b s t r a c t A c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i co ft h ee x i s t i n gp r o c e s s ，t h et r e a t m e n ta n du t i l i z a t i o no fw a s t e w a t e rw a sc o n d u c t e d ．O v e r7 ．3m i l l i o nm 3 ／aw a s t ew a t e rw a st r e a t e do rr e c y c l e d ，w i t ht h er e c o v e r ya b o v e9 3 ％， S Ot h ep r o b l e mo fl a c k i n gw a t e rr e s o u r c ew a sr e s o l v e d ，a tt h es a m et i m e ，a v o i d i n gt h ee n v i r o n m e n t p o l l u t i o n ，p r o v i d i n gaw i d er a n g eo fs o c i a la n de c o n o m i cp r o f i t ． K e yw o r d s w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ；u t i l i z a t i o n ；e c o n o m i cp r o f i tb e n e f i t ；s o c i a lp r o f i t 选矿厂一般为湿式作业，7 1 7 的消耗量巨大，据 2 0 0 0 年全国矿山开发与生态环境凋查报止统 计表明，全国矿山废水年排放总量约为3 ．6 亿t ， 日平均排放量高达1 0 0 万t ，矿山废水排放最多的 是选矿厂，这些废水有三分之一是由浮选厂排出[ 5 ] 。 选矿废水中不仅有大量的重金属离子污染，也有选 矿药剂对水体的污染，当前，选矿厂废水的处理与 综合利用不仅关系正常生产和经济效益，更重要的 是对整个矿山行业的环境保护具有积极意义。山东 金岭铁矿选矿厂立足用有限的水源获得最大的效 益，科学分析现有工艺流程的特点和浮选药剂对选 矿流程的影响，实施了科学的废水处理与利用方 案，取得了较大的经济效益和社会效益。 1 选矿流程及药剂制度 山东金岭铁矿是山东省钢铁工业重要的原料基 地之一，除生产主要产品铁精矿外，还综合回收 铜、钴金属。选矿厂始建于1 9 6 7 年，后经扩建， 收稿日期2 0 1 1 - 1 1 - 1 7修回日期2 0 1 2 1 1 2 0 作者简介房启家 1 9 8 6 一 ，男，山东淄博人，助理工程师。 现已形成磨矿能力1 5 0 余万t 、年产铁精矿1 2 0 余 万t 的大型矿山企业。 山东金岭铁矿矿石为高温热液接触交代矽卡岩 型含铜磁铁矿。矿石以磁铁矿为主，其次为假象赤 铁矿。金属矿物主要为磁铁矿，其次为黄铁矿 含 钴 、黄铜矿及微量磁黄铁矿。脉石矿物主要为透 辉石、透闪石，其次为绿泥石、方解石、石榴子石 及微量金云母、绢云母等。 选矿采用预先磁选一浮选一磁选联合流程 一1 4m i n 粉矿经湿式预选抛废后进入一段闭路磨 矿，分级溢流浓度为2 3 ％左右，分级溢流细度为 7 0 ％ 一7 4 斗m 左右；分级溢流先混合浮选回收 硫化矿物，混合浮选精矿经分离浮选抑硫浮铜，得 铜精矿和钴精矿，混合浮选尾矿经磁选机连续三次 磁选后，精矿给人永磁圆筒真空过滤机，滤饼为铁 精矿。浮选过程采用的捕收剂为黄药，起泡剂为松 醇油，矿浆p H 调整剂为石灰，混合浮选作业的 p H 值为8 - 9 ，分离浮选作业的p H 1 2 具体流程 万方数据 2 0 1 3 年第1 期房启家等金岭铁矿选矿厂废水处理与综合利用5 3 见图1 。 原矿 铜精矿钴精矿铁精矿总尾矿回水废石 图1 选矿厂工艺流程 F i g ．1 P r o c e s sf l o w s h e e to ft h ep l a n t 2 废水的来源及其危害 2 ．1 废水来源 金岭铁矿选矿厂废水主要有三部分一是湿式 预选废水，预选细石尾矿中含有大量废水；二是生 产过程中的清洁废水，其中主要包括碎矿除尘器废 水和清理地面和设备时所产生的废水；三是总尾矿 中的废水。这些废水中都含有大量的金属离子或浮 选药剂，随意排放不仅造成水资源浪费和金属流 失，更重要的是严重污染环境。废水的处理和利用 成为选矿厂节能降耗的关键，需要针对每部分废水 的特点集中处理，充分提高水资源利用率。 2 ．2 选矿废水的危害 选矿废水具有量大、悬浮物浓度高、重金属浓 度高、p H 值高、有机浮选药剂浓度高和起泡性强 等特点。该类废水若直接排放，不仅会造成金属资 源的流失，而且会对周围的生态环境造成严重污 染，通过各种途径污染土壤和水源，可以直接或问 接进入植物体和人体，通过不断积累带来危害。 3目前国内选矿厂废水处理和综合利 用方法 3 ．1 废水处理 废水的处理方法很多，随着科学技术的发展和进 步，必将还有新的处理方法不断出现。目前，一般将 废水处理方法归纳为物理法、化学法、生物法等。 物理法是利用物理作用处理废水的方法。例 如，采用重力沉降法和混凝沉淀法可除去选矿厂废 水中的悬浮颗粒。 化学法是利用化学反应的作用处理废水。例 如，采用中和法处理矿山和选矿厂的酸碱废水，采 用化学沉淀法处理选矿厂废水的重金属离子。 ．生物法是利用微生物作用处理废水。例如，我 国某选矿厂的废水在尾矿库进行自然净化，取得了 较好效果。 3 ．2 尾矿水综合利用 尾矿水作为选矿厂最大的废水源，回收利用程 度直接制约着整个选矿生产，尽可能提高尾矿循环 水的利用率，以达到闭路循环，是目前国内外废水 治理技术的重点。尾矿废水经过净化处理后回水再 用，既可以解决水源短缺，减少动力消耗，又解决 了对环境的污染。常用方法主要有以下三种。 1 浓缩池回水。由于选矿厂排出的尾矿浓度 一般较低，为节省新水耗，常在选厂内或选厂附近 修建尾矿浓缩池或倾斜板浓缩池等回水设施进行尾 矿脱水。 2 尾矿库回水。将尾矿排人尾矿库后，尾矿 矿浆中所含水分一部分残留在沉积尾矿的空隙中， 一部分聚集在尾矿库内自然澄清、降解有毒有害物 质，部分在库内蒸发。尾矿库回水就是把剩余的这 部分澄清水回收，供选矿厂使用。 3 尾矿压滤回水。将磨浮车间排出的尾矿经 浓密池后，溢流水返回回水池经处理后循环使用， 底流加压输送到压滤车间通过压滤，形成含水量 2 0 ％左右的尾矿干饼，经运输皮带送到尾矿干堆场 堆放，压滤水返回到回水池经处理后循环使用，尾 矿水不外排。 4 金岭铁矿废水处理与综合利用情况 金岭铁矿选矿厂结合自身流程特点认真分析各 万方数据 5 4 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第1 期 废水源，针对每段废水制定出了科学的处理方案， 并通过有效地实施，实现了整个厂区用水的全闭 路循环，不仅节约了水资源，保护了环境，而且进 一步提高了金属回收率，具有较大的经济和社会 效益。 4 ．1 湿式预选废水综合利用 为节约能耗，逐步实现生产系统的稳定化、高 效化，选矿厂通过试验室试验、半工业试验结果， 在磨矿前增设了粉矿湿式预选工艺，选矿厂针对问 题不断进行改进，实现了粉矿经C T S 一1 0 5 0 x 1 0 0 0 磁选机预选，精矿直接进入球磨机的给料过程，这 样既提高了处理量，又节约了能耗。但预选尾矿细 石中含有大量废水，废水中夹杂着很多细颗粒矿 物，若直接作为尾矿排放会造成水资源的浪费和金 属流失，而且输送成本较高。 对湿式预选尾矿进行了实验室试验，各项化验 指标见表1 。通过分析可知， 2m m 以上各粒级预 选尾矿品位均低于或接近本矿湿选尾矿品位 铜 0 ．0 3 8 ％，钴0 ．0 0 8 2 ％ ，金属分布率很低，可作为 合格尾矿抛出，而一2m m 以下粒级磁选尾矿铜、 硫、钴品位均明显高于原矿 铜0 ．9 8 ％，硫0 ．7 5 ％， 钴0 ．0 1 8 ％ ，说明此粒级有必要回收利用。根据本 单位工艺流程特点，结合设备运行情况，预选尾矿 自流到D S 2 P 一1 2 2 4 振动筛筛分，其中筛上2 ～1 4 m m 粒级作为废石抛掉，筛下一2m m 粒级的预选尾 矿进入分级机预先分级，完成水的闭路循环，既实 现抛弃废水的合理利用，所含金属又返回到流程中 得以回收 流程如图2 。 表1预选尾矿筛分结果 T a b l e1T h es i e v i n gr e s u l to fp r e s e l e c t e dt a i l i n g s ／％ 粒级，m m 产率 品位金属分布率 F bSC uC oF eSC uC o 81 6 ．2 94 ．5 l0 ．3 2 4 0 ．0 5 60 ．0 1 3 29 ．1 43 ．4 45 ．8 58 ．7 1 8 46 ．2 1 3 ．7 90 ．1 9 9 0 ．0 1 8O ．0 0 6 73 ．0 51 ．1 l0 ．7 0 21 ．7 0 - 4 21 3 ．6 94 ．5 10 ．2 4 6 0 ．0 2 50 ．0 0 8 57 ．6 13 ．0 42 ．1 84 ．6 6 26 3 ．8 19 ．9 41 ．6 00 ．2 2 80 ．0 3 2 98 0 ．29 2 ．4 l9 1 ．2 78 4 ．9 3 总尾矿1 1 2 0 ．07 ．9 31 ．1 2 0 ．1 5 9O ．0 2 4 71 0 0 ．01 0 0 ．01 0 0 ．01 0 0 ．0 4 ．2 生产过程中清洁废水综合利用 水的利用贯穿整个选矿生产过程中，清洁废水 主要包括碎矿除尘器废水和清理地面和设备时所产 生的废水。除尘器废水中含有大量粉尘，而这些粉 尘正是含有大量可回收金属矿物的矿粉，设备运行 过程中难免会发生跑冒滴漏的情况，设备和地面也 经常被矿泥污染，工人每班都会清洁设备和地面， 粉矿 溢流 废石 图2 湿式预选流程 F i g ．2 F l o w s h e e to fw e tp r e - s e l e c t i o np r o c e s s 这些废水中也含有大量的金属矿物，清洁废水亟需 处理。 为进一步减少环境污染，同时提高金属回收 率，选矿厂结合自身流程特点，采取两种废水集中 处理的方式，废水统一自流人预先设定的沉淀池 中。沉淀池设溢流口，沉淀过程的溢流通过泵打人 T N B 一5 0 浓缩机，进行浓缩分级，然后返回选厂各 个作业点，沉砂定期打人三段磁选回收铁，同时铜 钴金属也返回流程闭路循环，不会对环境造成污染 具体流程见图3 。 襟lb 磁选废水lI 一“““ 鬻H 沉淀地黼粥渺忙矿压滤 l 冲洗地面和II 三段l 溢流返回厂、 l 设备的废水If 沉淀地陌西鬲忑鬲綦 图3 生产废水与尾矿水处理流程 F i g ．3 T h et r e a t m e n tf l o w s h e e to fw a s t e w a t e ra n d t a i l i n g sw a t e r 4 ．3 尾矿废水回水利用 尾矿是整个选矿厂最大的废水源，这些废水包 括各段磁选的尾矿和沉淀池的溢流水，这些废水含 有大量金属离子，碱性大，且具有浓度稀、粒度细 的特点，给处理带来很大困难，尾矿的粒度组成如 表2 所示。鉴于三、四矿坑尾矿坑库容量有限，为 进一步提高选矿厂的回水率，同时防止井下透水， 金岭铁矿于2 0 0 3 年初正式投产尾矿压滤工程，整 个回水过程实现了“两段浓密、三段沉淀、一段压 滤”的分段回水的废水处理方式，各段作业的澄清 万方数据 2 0 1 3 年第1 期房启家等金岭铁矿选矿厂废水处理与综合利用 5 5 水汇集返回厂内各用水节点，大大提高了废水的利 用率，整个选矿厂的回水率达到9 3 ％以上，具体流 程图见图3 。 表2尾矿粒度分布 T a b l e2S i z ed i s t r i b u t i o no ft a i l i n g s／％ 粒级／p a n 2 0 0 - 2 0 0 1 5 0 - 1 5 0 1 0 0 - 1 0 0 7 4 - 7 4 6 0 - 6 0 4 2 - 4 2 分布率6 ．0 4 5 ．6 61 3 ．1 76 ．8 47 ．8 41 0 ．4 45 0 ．0 1 主要过程为总尾矿浓度为6 ％，集中通过设 在主厂房砂泵坑和污水泵房内的尾矿泵扬送至 T N B 一5 0 浓缩机进行浓缩，浓缩溢流就近自流人附 近的沉淀池，浓缩底流 浓度为2 8 ％ 通过泵给入 ①1 8n l 浓密机二次浓缩，二次浓缩底流 浓度为 3 2 ％ 通过渣浆泵，分别扬人X M Z 5 0 0 ／15 0 0 一U A 压 滤机进行压滤，滤饼 水分2 1 ％ 卸入配置在压滤 机下的皮带运输机，滤饼储存于露天采矿坑或用于 采空区充填。压滤机滤液与①1 8m 浓缩机溢流自 流至水箱，由泵扬送回选矿厂T N B 一5 0 浓缩机附近 的沉淀池，通过三级沉淀扬送回厂区作* 生产用 水，而沉淀池的沉砂会定期扬送至0 1 8m 浓缩机， 来循环处理。 5 经济与社会效益分析 为了验证选矿厂废水处理与应用的效果，对各 段废水的处理情况作了经济与社会效益分析。 1 湿式预选废水处理与应用主要是针对废水 中金属矿物的分布情况，对废水以及一2m m 以下 的尾矿进行回收利用，通过对尾矿、废水的处理， 保护了环境，节约了排放空间。经济效益主要包括 废水以及其中的金属矿物，选矿厂每年抛尾量约为 1 5 万t ，每吨尾矿约含水量为1 3t ，尾矿中一2m m 的含量为3 0 ％，经过2m m 振动筛以后的筛上物水 分为1 0 ％左右。这样有大于9 8 ％的废水被回收， 其中一2m m 的尾矿中主要是回收铜和钴。以此来 计算回收利用的水量约为1 9 0 万m 3 ／a ，筛下物的 铜钴品位按原矿计算，铜精矿2 0 3t 铜金属4 1 ．5 t ，钴精矿5 4 0t 钴金属1 ．8t 。整个废水回收直 接经济效益4 0 0 余万元。 2 生产过程中废水的处理主要是把废水中的 水和矿物再返回生产中去，沉淀池不断排出的溢流 以及定期返回生产的底流，避免了废水对工作环境 的污染，净化了作业环境。生产过程中每天产生废 水约7 0t ，浓度为1 2 ％左右。回收利用的废水为2 2 4 8 4m 3 ／a ，底流按原矿计算，铁精矿2 2 7 5t ，铜精 矿1 3 ．8t 铜金属2 ．8t ，钻精矿3 5t 钴金属 o ．11 5t 。生产过程废水综合利用经济效益可达 2 5 0 余万元。 3 尾矿废水处理通常是采用压滤回水，主要 是通过“两段浓密、三段沉淀、一段压滤”的分段 回水的废水处理方式，实现废水的闭路循环利用， 提高了水资源利用率，有利于保护地下水资源，提 高了土地资源的利用率，减少了对土地的占用，滤 饼用作充填，有效解决了井下采空区潜在的威胁， 同时延长了三、四矿坑尾矿库的使用寿命。尾矿未 经浓缩前浓度为6 ．0 ％，经二次浓缩后浓度约为 3 2 ％，经过压滤后尾矿浓度从3 2 ％提高至7 9 ％以 上，按年产4 0 万t 尾矿计，回水量6 1 6 万m 3 ／a ， 抛出生产过程中回收的废水，直接经济效益6 0 0 多 万元。 6 结语 1 针对山东金岭铁矿选矿厂的流程特点，进 行反复研究讨论，制定出了整个选矿厂的废水利用 方案，整个选矿厂水循环率达到9 3 ％以上，直接经 济效益1 2 0 0 多万元。 2 该选矿厂废水处理与综合利用在各方面起 到了积极的作用。对内，减少了厂内废水的排放， 既节约了空间，又净化了工人的作业环境；对外， 减少了地下水的污染和井下排水费用，有利于保护 地下水资源，提高了土地资源的利用率，减少了对 土地的占用。 3 该废水的处理与综合利用方案，实现了整 个厂区水的闭路循环，符合国家能源领域循环经济 发展模式。在取得巨大经济效益的同时，也取得了 非常显著的社会效益和安全效益。 参考文献 [ 1 ] 张国平，贺金刚．金堆城选矿厂废水治理与回收利用[ J ] ． 中国钼业，2 0 1 0 6 9 一1 1 ． [ 2 ] 沈军海，顾华敏．选矿厂尾矿处理水零排放技术改造实 践[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 9 3 5 1 5 3 ． [ 3 ] 李海令，付鑫．内蒙古获各琦铅锌选矿厂废水利用[ J ] ． 有色金属 选矿部分 ，2 0 0 9 1 2 0 一2 2 ． [ 4 ] 王博，张伟，林乐谊．山东金岭铁矿粉矿湿式预选工艺 改进[ J ] ．金属矿山，2 0 0 9 4 1 8 0 1 8 1 ． [ 5 ] 王国文，周平，张宏伟，等．含黄药、脂肪酸选矿废水治 理进展[ J ] ．云南冶金，2 0 0 8 6 2 0 - 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