城市中水用于乌努格吐山铜钼矿浮选过程的研究.pdf

5 6 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第1 期 d o i 1 0 3 9 6 9 0 ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 4 ．0 1 ．0 1 5 城市中水用于乌努格吐山铜钼矿浮选过程的研究 刘洪均1 一，徐涛1 ，孙春宝1 1 ．北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京1 0 0 0 8 3 ； 2 。中国铜业有限公司，北京1 0 0 0 8 2 摘要迫于地区水资源严重缺乏的严峻形势，乌努格吐山铜钼矿创造性地提出使用城市中水作为新水补加到选矿生 产过程中这一新思想。本研究按照原有药剂制度，分别使用来达一级B 标准的满洲里中水、达到一级B 标准的海拉尔中水和 经过臭氧氧化处理后的满洲里中水进行浮选试验，试验结果表明使用未达标满洲里中水得到的浮选指标不理想，铜钼分离 困难；使用海拉尔中水和经过臭氧氧化处理后的满洲里中水，无论是铜钼混合浮选，还是铜钼分离浮选，浮选指标均良好。 说明使用达到一级B 水质标准的中水完全可以回用到乌努格吐山铜钼矿浮选流程中。该研究的成功具有巨大的综合效益和广 泛的示范意义。 关键词铜钼矿；浮选；中水；铜钼分离；回用 中图分类号T D 9 5 2 ；T D 9 5 4 ；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 4 0 1 - 0 0 5 6 - 0 5 T h eA p p l i c a t i o no fU r b a nR e c l a i m e dW a t e ri nF l o t a t i o no fC o p p e r - M o l y b d e n u mO r eo fW u s h a n L ／UH o n t 万u n l 一，X UT a 0 1 ，S U NC h u n b a 0 1 1 ．K e yL a b o r a t o r yo ft h eM i n i s t r yo fE d u c a t i o no fC h i n af o rH i g h - E l 篼c i e n tM i n i n ga n d S a f e t Ⅳo fM e t a lM i n e s ，U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB a j z n a ，B e i j i n a10 0 0 8 3 ， C h i n a ；2 ．C h i n aC o p p e rC o ．，L t d ．，B e i j i n g1 0 0 0 8 2 ，C h i n a A b s t r a c t F o r c e db yas e r i o u sl a c ko fw a t e rr e s o u r c e si nW u s h a n ，t h et h o u g h to fu s i n gu r b a n r e c l a i m e dw a t e ra s an e ww a t e rr e s o u r c ef o rf l o t a t i o no p e r a t i o n sw a sc r e a t i v e l yp u tf o r w a r db yW u s h a n c o p p e r - m o l y b d e n u mo r e sd r e s s i n gp l a n t ．W i t h o u tc h a n g i n g t h e o r i g i n a lr e a g e n ts y s t e m ，f l o t a t i o ne x p e r i m e n t s w e r ec a r r i e do u tb yu s i n gt h r e ed i f f e r e n tl e v e l so fw a t e r M a n z h o u l ir e c l a i m e dw a t e r ．q u a l i t ys t a n d a r dl e s s t h a nL e v e llB ；H a i l a e rr e c l a i r e e dw a t e r ，q u a l i t ys t a n d a r dL e v e llB ；M a n z h o u l ir e c l a i m e dw a t e rt r e a t e d b yo z o n e ．E x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a tc o p p e ra n dm o l y b d e n u mw a sd i f f i c u l tt ob es e p a r a t e db yu s i n g M a n z h o u l ir e c l a i r e e dw a t e rw h i c hq u a l i t ys t a n d a r dd i d n ’tm e e tL e v e l1Bs t a n d a r d ．b u tg o o dr e s u l t sw e r e a c h i e v e dn o t o n l y i n c o p p e r m o l y b d e n u m b u l kf l o t a t i o nb u ta l s oi nt h e s e p a r a t i o n o f c o p p e r a n d m o l y b d e n u mb yu s i n gt h e o t h e rt w ok i n d so fw a t e r ．S ot h ew a t e rw h i c hm e e t st h eq u a l i t yo fL e v e l1B c o u l db es u c c e s s f u l l yu s e di nt h ef l o t a t i o nc i r c u i to fW u s h a nc o p p e r m o l y b d e n u mp l a n t ．T h e s es t u d i e sh a v e ag r e a tc o m p r e h e n s i v eb e n e f i t sa n de x t e n s i v ed e m o n s t r a t i o ns i g n i f i c a n c e ． K e yw o r d s c o p p e r - m o l y b d e n u m o r e ；f l o t a t i o n ；r e c l a i m e dw a t e r ；s e p a r a t i o no fc o p p e ra n d m o l y b d e n u m ；r e c y c l i n g 内蒙古乌努格吐山铜钼矿地处呼伦贝尔大草 原，每年降雨量只有3 0 0m m ，蒸发量在10 0 0 m m 以上，属极度缺水地区。乌山铜钼矿遵循循环 经济的发展模式，以绿色矿山作为发展目标，把节 水放在企业发展的首位。因此，该工程可行性试验 研究中尾矿处理采用尾矿膏体[ t - 3 ] 工艺，在生产 过程中直接将浮选废水旧] 回收并循环用于生产 收稿日期2 0 1 3 - 0 3 2 2修回日期2 0 1 3 - l l 一2 9 作者简介刘洪均 1 9 6 3 一 ，男，山东夏津人，教授级高级工程师。 取得了成功，这极大程度节约了选矿用水量，最大 限度减少了废水外排量，既保证了尾矿库安全，又 降低了选矿用水成本。但是，选厂每天还需l 万多 吨的新水补加以满足生产用水要求。原设计取用海 拉尔河水，但由于该河流冬季最低气温达一4 7q C ， 冰冻会造成断流，加之施工区经过自然保护区，短 期内难以解决。鉴于此，寻找新水水源是乌山必须 万方数据 2 0 1 4 年第l 期刘洪均等城市中水用于乌努格吐山铜钼矿浮选过程的研究 5 7 面临的一项艰巨任务。为此，乌山创造性地提出 使用城市中水作为新水补加到选矿生产过程中这一 新思想，并且付诸于实践，取得了突破性进展。中 水[ o ] 主要是指城市污水或生活污水经处理后达 到一定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非 饮用水，其水质指标低于饮用水标准，高于污水允 许排入地面水体排放标准。中水的应用将不仅可以 解决乌山发展的水资源难题，而且可以实现污水资 源化目标，大大削减水污染排放量，实现对区域生 态环境的保护，有利于人民群众的身心健康，大大 提升城市基础设施的保障水平，具有极高的社会效 益和环境效益⋯] 。 1中水的产生、试验物料与试验方法 1 ．1 中水的产生及其性质 满洲里市城市污水处理厂废水处理工艺如图1 所示。 满洲里市污水处理厂中水的生产工艺为污水 经格栅过滤进入集水池，集水池污水由提升泵提升 至曝气沉砂池，在曝气沉砂池去除大部分泥沙及杂 物；这些杂物经压榨机脱水后外运填埋；曝气沉砂 池出水自流进入综合生化池，在综合生化池的曝气 池内生化反应后进入沉淀池，沉淀池产生的污泥由 污泥抽取系统送回综合生化池的混合池，从而实现 活性污泥回流；沉淀池出水经稳定塘进一步处理后 排人中水池中备用。所得中水要求达到一级B 水 质标准。 该区域年气温很低，严寒时期较长，年平均温 度只有一1 ．3 ℃。值得注意的是城市污水中大部分 B O D ，是胶体或悬浮有机物，污水的温度影响系数 为1 ．0 1 5 。但是当工业废水排入城市污水系统时， 溶解性有机物含量将提高，因而温度影响系数必然 增大，分散的悬浮固体随曝气池温度降低而升高， 二者相差可以达1 倍以上，对污水水处理效果影响 较大。因此，该工艺所得中水水质波动较大，目前 还不能完全达到一级B 水质标准。 满洲里污水处理厂工艺升级改造前生产的中水 与海拉尔中水的化验指标如表1 所示。 表1中水水质指标 T a b l e1T h eq u M i t yi n d i c a t o r so fr e c l a i m e dw a t e r 从表1 中数据可以看出，工艺升级改造前的满 洲里中水远没有达到一级B 水质标准，而海拉尔中 水已达到一级B 水质标准。 1 ．2 试验物料 试验所用矿样由中国黄金集团内蒙古矿业公司 铜钼矿提供。原矿的铜、钼品位分别为0 ．5 1 ％、 0 ．0 4 5 ％，铜、钼氧化率分别为4 ％和1 4 ％。该矿石 中的矿物组成较复杂，其中铜、钼、硫元素等主要 超越外排 污泥浓缩脱水 图1满洲里市污水处理厂工艺流程图 F i g ．1 T h ep r o c e s sf l o wd i a g r a mo fM a n z h o u l ic i t y s e w a g et r e a t m e n tp l a n t 出水回用 万方数据 5 8 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第1 期 以独立矿物存在。铜的独立矿物较多，有黄铜矿、 斑铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝、砷黝铜矿；钼的独立矿 物主要为辉钼矿；硫的独立矿物为黄铁矿。脉石矿 物主要为石英、白云母、长石、伊利石、高岭石 等，石英是含量最高的脉石矿物。 1 ．3 试验方法 按照原有药剂制度，分别选取未达一级B 排放 标准的满洲里中水、达标的海拉尔中水、自来水以 及经过处理后达到一级B 排放标准的满洲里中水 进行浮选试验，通过对比分析混合浮选指标和分离 浮选指标，得出不同水质对浮选过程的影啊隋况。 2 试验结果及分析 2 ．1 浮选试验流程、药剂制度 采用的混合浮选闭路试验流程为优化后的试验 流程和药剂制度 试验选用自来水 ，如图2 所示。 浮选药剂中，P j 一0 5 3 主要为黄铜矿的捕收剂。 尾矿 图2 铜钼混合浮选闭路试验流程 F i g ．2 C l o s e d - c i r c u i tt e s tp r o c e s so fc o p p e r m o l y b d e n u mb u l kf l o t a t i o n 采用的铜钼分离浮选试验流程为用自来水优化 后的试验流程和药剂制度，如图3 所示。 铜钼混合精矿 T _ 瓦璃6 0 ，高锰酸钾1 0 水 再磨 细度8 8 ％ - 4 3 斗m 含量 2 | 硫化钠2 0 0 2 半煤油4 。松醇油0 ．7 5 分离l 粗选 水玻璃4 0 木2 7 lb 煤油1 ．2 皋2 钼精l 选I 2 i 2 卿0 25 2 ￡璃 l ‘ 兰 来1 分7 硫化钠6 0 煤油O ．4 7 翳11～I岬芒20 2 L 。} l 钼精选 5 L } 尸号2 气 钠 I 1 u I V 铜精矿 J 水玻璃2 0 ．高锰酸钾2 ．5 ◇磊i i F 甯 钼精矿 图3 铜钼分离闭路试验流程 F i g ．3 C l o s e d - c i r c u i tt e s tp r o c e s so fc o p p e 卜 m o l y b d e n u ms e p a r a t i o nf l o t a t i o n 2 ．2 满洲里中水对浮选效果的影响 按照原药剂制度，使用未达标的满洲里中水， 分别进行了铜钼混合浮选闭路试验和铜钼分离浮选 闭路试验，并与自来水浮选指标进行对比。 Z 4钠O 化油硫煤，丑 奢 2 一目 h簧 万方数据 2 0 1 4 年第l 期刘洪均等城市中水用于乌努格吐山铜钼矿浮选过程的研究 ’5 9 满洲里中水铜钼混合浮选闭路试验结果如表2 所示。 表2满洲里中水铜钼混合浮选闭路试验结果 T a b l e2R e s u l t so fc l o s e d - c i r c u i tt e s to fc o p p e r - m o l y b d e n u m b u l kf l o t a t i o no fM a n z h o u l i r e c l a i m e dw a t e r／％ 从铜钼混合浮选闭路试验结果可知，铜钼混合 浮选药剂制度对未达标的满洲里中水具有一定的适 应性，铜的品位可达2 0 ％以上，铜的回收率达到 8 3 ．7 1 ％。但铜钼混合精矿中，无论是铜、钼品位， 还是铜、钼回收率，均明显低于使用自来水得到的 混合浮选指标，因此，使用满洲里中水得到的混合 浮选指标不理想。 满洲里中水铜钼分离闭路试验结果如表3 所示。 表3满洲里中水铜钼分离闭路试验结果 T a b l e3R e s u l t so fd o s e d - c i r c u i tt e s to fc o p p e r - m o l y b d e n u ms e p a r a t i o n f l o t a t i o no fM a n z h o u l i r e c l a i m e dw a t e r／％ 水质种类产品名称羔t i 葙爵原暑笋‰ 从铜钼分离闭路试验结果可知，满洲里中水浮 选得到的钼精矿品位仅为1 6 ．6 9 ％，并且钼精矿中 含铜2 ．6 8 ％，已超标；铜、钼回收率均较低，钼金 属大部分流失到铜精矿中。整体上来看，满洲里中 水铜钼分离浮选指标与自来水相差甚远，铜钼分离 效果差。 使用未达标的满洲里中水进行浮选试验过程 中，发现铜钼混合浮选药剂制度对于该水样具有一 定的适应性。但是，在分离浮选时，泡沫层为白色 泡沫，泡沫不稳定易碎，不能形成良好的矿化泡沫 层，有用矿物不易上浮，特别是钼矿物很难上浮， 钼矿物损失多，铜钼分离困难。 2 ．3 海拉尔中水对浮选效果的影响 按照原药剂制度，使用海拉尔中水，分别进行 了铜钼混合浮选闭路试验和铜钼分离浮选闭路试 验，并与自来水浮选指标进行对比。 海拉尔中水铜钼混合浮选闭路试验结果如表4 所示。 表4海拉尔中水铜钼混合浮选闭路试验结果 T a b l e4R e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s to fc o p p e r m o l y b d e n u mb u l k f l o t a t i o no fH a i l a e r r e c l a i m e dwater|％ 通过海拉尔中水与自来水铜钼混合浮选闭路试 验结果对比可知，对于铜的回收率，海拉尔中水比 自来水高出2 个百分点；对于钼回收率，自来水比 海拉尔中水高4 个百分点；铜品位均可以达到 3 8 ％。总体上来说，海拉尔中水铜钼混合浮选指标 良好，与自来水混合浮选指标基本相同。 海拉尔中水铜钼分离浮选闭路试验结果如表5 所示。 表5海拉尔中水铜钼分离浮选闭路试验结果 T a b l e5R e s u l t so fc l o s e d - c i r c u i tt e s to fc o p p e r - m o l y b d e n u ms e p a r a t i o nf l o t a t i o no f H a i l a e r r e c l a i m e dw a t e r ／％ 水质种类产品名称羔百i 面丽翥掣笔‰ 从海拉尔中水铜钼分离浮选闭路试验结果可 知，铜精矿无论是品位，还是回收率，指标均良 好；钼精矿品位达到5 1 ．8 1 ％，钼精矿中含铜 0 ．2 9 ％，已达标，铜钼分离试验成功。但是，钼的 回收率均较低，经分析，这是由于原矿钼的氧化率 1 4 ％ 过高造成的。 综上所述，使用达到一级B 水质标准的海拉尔 中水得到的浮选指标均高于使用未达标的满洲里中 水得到的浮选指标，并且浮选指标良好。 3满洲里中水的处理与回用 3 ．I 中水的处理 采用臭氧氧化技术处理满洲里中水。臭氧主要 起两个作用一是臭氧是已知氧化能力仅次于氟的 强氧化剂，它能将中水中的有机物 其含量可用 C O D Q 表征 氧化分解成小分子物质，从而消除中 万方数据 6 0 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第1 期 水中有机物对浮选过程的负面影响；二是从工业卫 生安全的角度考虑，中水中粪大肠杆菌数量很高 ≥24 0 0 0 个／L ，如果长期回用会使一些微生物 细菌、病毒 在选矿系统中累积、繁殖、滋生， 最终会影响选矿系统设备的正常运行和工人的身心 健康，而臭氧可对中水进行有效消毒处理。臭氧氧 化处理工艺如图4 所示。 中水呕匦画卜吨画蛩一浮选 图4 中水臭氧氧化处理工艺流程图 F i g ．4 T h eo x i d a t i o nt r e a t m e n tp r o c e s sf l o wd i a g r a m o fr e c l a i m e dw a t e rb yo z o n e 中水经臭氧氧化后出水中C O D o ≤6 0m g ／L 达到中水一级B 排放标准 ，粪大肠杆菌≤20 0 0 个几。 臭氧氧化处理工艺简单实用，出水指标良好， 整个工艺耐冲击负荷能力强，对水质、水量的变化 有较强的适应能力；水处理工艺流程简单，投资 小；操作管理方便，日常运转费用低；系统运转稳 定，出水稳定达标。 3 ．2 中水的回用试验 对臭氧氧化后的中水进行浮选试验，以检验处 理后的中水是否对浮选过程产生负面影响。试验结 果如表6 ～7 所示。 表6处理后的满洲里中水铜钼混合浮选闭路试 验结果 T a b l e6R e s u l t so fc l o s e d - c i r c u i tt e s to fc o p p e r - m o l y b d e n u mb u l kf l o t a t i o no ft r e a t e dM a n z h o u l i r e c l a i m e dw a t e r／％ 表7 处理后的满洲里中水铜钼分离闭路试验结果 T a b l e7R e s u l t so fc l o s e d ．c i r c u i tt e s to fc o p p e r - m o l y b d e n u ms e p a r a t i o nf l o t a t i o no ft r e a t e d M a n z h o u l ir e c l a i m e dw a t e r／％ 水质种类产品名称羔M 0i i 两甭原暑笋‰L uU 工l 相刖尿佃J皿O t 4 曰川爆口， 从表6 ～7 中数据可以看到，中水经过臭氧氧化 处理后用于浮选试验所得浮选指标基本与自来水相 当，完全可以作为新水补加到浮选流程中。因此， 使用达到一级B 水质标准的中水完全可以回用于浮 选流程中。 4 结论 1 海拉尔中水浮选试验表明，使用达到一级 B 水质标准的中水完全可以回用到乌山铜钼矿浮选 流程中。 2 使用未达到一级B 排放标准的满洲里中水 对浮选过程有害。而经过臭氧氧化处理后的中水， 其C O D G 指标达到中水一级B 排放标准，对浮选过 程影响微小，完全可以作为新水补加到浮选流程中。 3 从工业卫生安全的角度考虑，鉴于中水中 含有大量的细菌、病毒等微生物，为避免危害职工 的身心健康，使用臭氧对中水进行消毒处理也是很 有必要的。 乌山铜钼矿创造性地提出使用城市中水作为新 水补加到选矿生产过程中，不仅可以解决乌山发展 的水资源难题，而且可以实现污水资源化目标，具 有巨大的综合效益和广泛的示范意义。 参考文献 [ I ] 刘洪均，徐涛，孙春宝，等。膏体与尾矿膏体排放技术 [ J ] ．现代矿业，2 0 1 0 z 1 1 1 4 1 2 1 ． [ 2 ] 张德洲．尾矿膏体堆存技术的发展和应用[ J ] ．中国矿山 工程，2 0 1 0 ，3 9 2 4 9 5 3 ． [ 3 ] 冯满．尾矿浓缩和膏体尾矿的地面堆放[ J ] ．现代矿 业．2 0 0 9 1 0 8 2 8 6 ． [ 4 ] 徐涛，孙春宝，米丽平，等．臭氧氧化法处理某大型铜 钼矿浮选尾矿废水的研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 0 ，3 0 8 9 4 - 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