鉛鋅礦選礦廢水的處理及循環(huán)利用

1、第38港第3期2007年6丿JV6138 No.3Jun. 2007中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)J. Cent. South Univ. (Science and Technology )鉛鋅礦選礦廢水的處理及循環(huán)利用鄭雅杰，彭振華(中南大學(xué)冶金科學(xué)與工租學(xué)院，湖南長沙，410083)摘 要：采用聚介磺酸鐵(PFS)和PFS-FeSO。奴介混凝劑處理鉛鋅礦選礦廢水.結(jié)果表明：采用PFS處理選礦廢水，當(dāng)劑呈(以鐵計)為56mg L】時，Cu. Pb和濁度去除率分別可達90.63%, 99.97%和100%,但Cr去除率僅為24.98%：采用PFS-FeSO4混凝劑處理選礦廢水，十劑邑(以鐵計)分別

2、為42和780 mg-L_l Rj . Cu和Pb去除率分別為81.25%和99 97%, Cr去除率達到88.74%,但濁度去除率下降金86 06%：當(dāng)劑斌(以鐵計)為84 mg-L-1, 并在0.5L廢水中加入0 5 gNa2S時，Cu. Pb, Cr和濁度云除率分別為84.69%, 99 97%. 98 9%和99.14%. 除 Cr效果顯著熠加,處理后選礦廢水中的Cu, Pb. Zn和Cr育雖低于國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)工 業(yè)放大實驗結(jié)果表明，處理后廢水可循環(huán)利用.關(guān)鍵詞：選礦廢水：鉆：聚合陡酸浹：疏酸亞鐵；銘化鈉中圖分類號：X7O3文獻標(biāo)識碼：A文章編號：167

3、27207(2007)03-046S-06Treating and recycling of wastewater fromlead-zinc mineral processing plantZHENG Ya-jie, PENG Zhen-hua(School of Metallurgical Science and Engineering, Central South University. Changsha 4100S3. China)Abstract: Lead-zinc mineral processing wastewater was treated by polymeric fem

4、e sulfate (PFS) and a complex coagulant of PFS-FeSO4. The results show that after the wastewater is treated by PFS and the dosage of total iron is 56 mg-L1. the removal rates of Cu, Pb and turbidity are up to 90.63%、99 97% and 100%, respectively、while the remox al rate of Cr is only 24.98% After the

5、 wastewater is treated by PFS-FeSO4 and the dosages of total iron of PFS and FeSO4 are separately 42 and 780 mg-L1, the removal rates of Cu and Pb are 81.25% and 99 97%. and the wmoval rate of Cr is up to 88 74%, but the remox*al rate of turbidity is down to 86 06%. After the wastewater is treated b

6、y PFS-FeSO4. and 0.5 g sodium sulfideCNaiS) is added into 0.5 L wastewater and the dosage of total non is 84 mg L-1, the remox-al rates of Cu, Pb. Cr and turbidity are up to 84 69%, 99 97%, 98 9% and 99 14%. respecti-ely The surplus concentrations of Cu. Pb, Zn and Cr of the wastewater treated by th

7、e complex coagulant of PFS FeSO4 and Na：S are under the Cliinese standards of wastewater discharge (GB89781996). The industrial experimental prox*es that the treated wastewater can be recycledKey words: mineral processing wastewater; chromium; polyfemc sulfate; copperas; sodium sulphide 1994-2011 Ch

8、ina Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第38港第3期2007年6丿JV6138 No.3Jun. 2007 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第38港第3期2007年6丿JV6138 No.3Jun. 2007西部礦業(yè)內(nèi)蒙占分公訶某鉛鋅礦采川乙硫氮、黃 藥為捕收劑KCrO為鉛抑制劑,CuSOj為鋅活化劑, 對Pb和Zn進行浮選分離，得到鉛粘礦和鋅粘礦。其選礦廢水

9、中,重金屬Cr的含量達到13846 mg lAPb含量為3.91 mg-L-1,濁度達139.2 mg lA 顏色深, 氣味大.H接排放將嚴重污染水體。該礦山缺水.所 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第38港第3期2007年6丿JV6138 No.3Jun. 2007 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第38港第3期2007年6丿J

10、V6138 No.3Jun. 2007收稿日期：2006-08-31基金項目：西部礦業(yè)右限公討資助項H作者簡介：鄭Jt態(tài)(1959-).湖南常徳人.教授.從事濕法冶金、電化學(xué)及環(huán)疑保護研究I：作通訊作者：鄭惟杰.W.教授：電氐EmaiL zzyyjj01yahoo 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第3期邸雅杰，等：鉗鋅礦選礦廢水的處埋及楠壞利用469以，對其廢水進行處理和循環(huán)利用貝有眾要意義。II 詢，國內(nèi)外處理含巫金屬廢水的方法主要

11、何化學(xué)沉淀 法【一2】、氣浮法X】、離子交換法、吸附法【刊、混凝 法【I叭生物法【山等。其中，混凝法與其他方法相 比，具有流程簡單、操作方便、運行費用較低等優(yōu)點。 本文作者采HJ聚合硫酸鐵（PFS）和PFS-FeSO4復(fù)合混 凝劑對會重金屈選礦廢水進行混凝處理。處理后的選 礦廢水無色、無刺激性氣味，Cr和Pb的含戢分別降 至0 42 mg-r1和0 001 Omg Lo浮選實驗結(jié)果表明, 處理后廢水可循環(huán)利用。就比為1:1。1.2.4混凝實臉取500 mL選礦廢水任六聯(lián)攪拌器上進行混凝實 驗，加入混凝劑Ji7,以200 r/inin快攪3 nim,加入聚 丙烯酰胺（PAKI）.以60 r. m

12、in慢攪6 min.靜爲(wèi)21 min , 觀察水樣顏色變化，取液Ihi以F 2 cm處水的渚液測其 濁度、pH值、重金屬含量。1.3分析方法用光電式渾濁度儀測定濁度，原子吸收光譜法測 定重金屬含量,用pH計測定廢水pH值。 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第3期邸雅杰，等：鉗鋅礦選礦廢水的處埋及楠壞利用469 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights rese

13、rved, 第3期邸雅杰，等：鉗鋅礦選礦廢水的處埋及楠壞利用4691實驗1.1主要儀器與試劑實驗所用主要儀器有：JJ-4六聯(lián)電動攪樣機（金壇 市富華電器有限公司制造）,微量取樣器（200 GDS-3B光電式渾濁度儀（無錫科達儀器廠制造）， pHS-25型pH計（上海輔密科學(xué)儀器冇限公司制造）， 原子吸收分光光度計（WXY-402C.武漢制造）。實驗所用主要試劑有：液體聚合硫酸鐵（總鐵質(zhì)戢 濃度為167.55 g-L-1,鹽基度為12.24%,廣東云浮硫 鐵礦企業(yè)集團公司生產(chǎn)），綠磯（工業(yè)級，廣東云浮硫 鐵礦企業(yè)集團公司生產(chǎn)），硫化鈉（丁業(yè)級），聚丙烯酰 胺（工業(yè)品）,選礦廢水（西部礦業(yè)內(nèi)蒙分公

14、司生 產(chǎn)）。1.2實驗步驟1.2.1 PFS的制粉在硫鐵礦燒渣與硫酸反血過濾后所得酸浸液中加 入綠磯，經(jīng)氯酸鈉氧化制得PFS【lf1.2.2 綠磯的制備心硫鐵礦燒洽與硫酸反應(yīng)后酸浸液中加入機械 活化硫粘礦還原，經(jīng)冷卻結(jié)晶、過濾、甩干、烘干得 到綠磯11.2.3 PFS-FeSO4復(fù)合混凝劑的制備取一定最綠磯加入總鐵質(zhì)就濃度為167.55 g-r 鹽叢度為12-24%的液體PFS中，加熱溶解定容制得 PFS-FeSO4Ml混凝劑，其 PFS l j FeSO4lX配物質(zhì)的2結(jié)果與討論2.1 PFS對鉛鋅礦選礦廢水處理效果的影響實際所用選礦廢水水質(zhì)如表1所示。PFS對選礦廢水進行混凝處理，當(dāng)廢水p

15、H值為 9.32時，PFS劑雖對巫金屬離公除率和濁度公除率 的影響分別如圖1和2所示。PFS劑量以廢水中總鐵 濃度計，半廢水中總鐵為1.0 mg-L-1時，即心1L廢 水中加入5.97xl0_3mL液體PFS。由圖1可知,Cu和Pb去除率隨PFS劑量增加而 増加，但劑量達到56 mg L-1時，繼續(xù)增加PFS劑量, Cu和Pb去除率荃本不變，其Cu和Pb最大去除率分 別為90.63%和99.97%,其殘余濃度分別為0.06和 0.001 0 mg-Lo而Cr左除率隨PFS劑雖增加而緩慢 増加，當(dāng)PFS劑量為56 mgL時，Cr去除率為11%； 當(dāng)PFS劑呆為84 mg L-1時,Cr去除率才達

16、到24.98%, 殘余濃度高達28.85 mg lA由圖2可知，處理后廢水pH值即終點pH值隨 PFS劑就覽加而降低，濁度隨PFS劑就増加而增加， 但肖劑量為56mg-L-1 Ibj濁度去除率達到100%,此時 廢水呈透明淡黃色?；炷^程中多鐵核膠體以及產(chǎn)生的氫氧化鐵沉淀 物對Cu和Pb 11冇較強的吸附作用,PFS劑昴:増加時, 廢水中多鐵孩膠體和包氧化鐵沉淀物増加1, Cu和Pb 去除率増人。除吸附作用外，混凝劑產(chǎn)生的氮氧化泱 對重金屬離子還具有包裹、夾帶、共晶等作用.由于 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing Hou

17、se. All rights reserved, 第3期邸雅杰，等：鉗鋅礦選礦廢水的處埋及楠壞利用469 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第3期邸雅杰，等：鉗鋅礦選礦廢水的處埋及楠壞利用469表1 選驢廢水水質(zhì)Table 1 The quality of mineral processing wastewaterpH值P(Cu)/(mg-f1)“(Pb)/(mg-L1)P3(mgL-1)p(ciy (mgL)濁度頗色氣味9320.643.910.3238.461

18、39.2貢綠色剌鼻 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 弟3期邸雅杰，籌：鉛鋅曠選礦廢水的辻坪儀術(shù)壞利用471 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 弟3期邸雅杰，籌：鉛鋅曠選礦廢水的辻坪儀術(shù)壞利用4710080604020203040506070809()0203040506()70809()Q(Fc)/(mgI)0080I4020 19

19、94-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 弟3期邸雅杰，籌：鉛鋅曠選礦廢水的辻坪儀術(shù)壞利用4711Cu; 2Pb; 3Cr圖1 PFS劑嵐對飛金屈離子丈除率的影響Fig.l Influence of PFS dosage on remox al rates of heavy metal1濁度公除率:2pH值圖2 PFS 11對濁度去除率和終A pH值的彭響Fig.2 Influence of PFS dosage on removal rate of nvrbidity an

20、d pH value%/芽進來私丹該選礦廢水釆用K:Cr2O7為捕收劑，C在廢水中以 50亍形式存在，而不形成氫氧化物沉淀，PFS產(chǎn)生 的絮凝體對Cr的吸附能力弱，9致公除率較低。PFS劑雖増加，廢水酸性増強。因此，pH值隨 PFS劑昴:増加I而下降。廢水中膠體粒子和懸浮物去除 效果隨著PFS劑最的增加而增加，I人I此，廢水濁度隨 PFS劑量增加而降低。2.2 PFS-FeSO4復(fù)合混凝劑對選礦廢水處理效果的 影響采用PFS-FeSO4父合混凝劑對選礦廢水進行處理 時，所用PFS-FeSO4箜介混凝劑按Fe和Fe2*物質(zhì)的 量比為1:1更配。PFS-FeSO4 混凝劑劑量對重金 屬離子去除率和

21、濁度去除率的彩響如圖3和圖4所示。1Cu; 2Pb; 3Cr圖3 PFSFeSO4刑量對重金舄去徐率的影響Fig.3 Influence of PFS-FeSO4 dosage on removal rates of heavy metal1濁度上除率;2pH值圖4 PFS-FeSO4刑量對濁度去除率和終點pH值的影響Fig.4 Influence of PFS-FeSO4 dosage on removal rate of turbidity and pH x alue由圖3和圖4可知,PFSFeSO4父介混凝劑和PFS 處理鉛鋅礦選礦廢水規(guī)律尿本一致，Cr去除率冇所増 加。復(fù)合混厳劑劑量為

22、56 mg-L-1時，Cu, Pb, Cr和 濁度去除率分別為91.09%. 99.97%, 22.49%和99.07%, Cu.Pb和Cr殘余濃度分別為0 057, W0 001 0和29.81 mg l/】。逐合混凝劑劑雖為84 mg-L-1時，Cr去除率 為4249%,殘余濃度為22.12 mg-L-1,處理后廢水呈 透明浚黃色.由于PFS-FeSO4Sl混凝劑中的FeSO4還原性較 強，使廢水中一部分C產(chǎn)還原為Cr匕 肖Cr還原為 C產(chǎn)后,C產(chǎn)發(fā)生水解生成Cr(OH)3沉淀，其反應(yīng)式為:6Fe24 + Cr2O? = 2C?*+6Fe+7H2O；C產(chǎn)+3H：0 = Cr（OHh I +

23、 3H因此，PFS-FeSO4復(fù)合混凝劑去除C產(chǎn)的效果好 于 PFS。實驗結(jié)果表明，F(xiàn)eSO4冇利于Cr的去除，使用 PFS-FeSOj復(fù)合混凝劑處理廢水時，可適當(dāng)増加FeSO4 用量。當(dāng)廢水pH值為9.32時，PFS用量為42mg f1, FeSO4用量（以鐵計）對Cr、濁度去除率的影響分別如 圖5和圖6所示.由圖5可知,在使用PFS-FeSO4處理廢水過程中, 當(dāng)FeSO4劑雖（以Fe計）增加到780 mg L時,Cr去除 率達到88-74%：繼續(xù)增加FeSO4劑量,Cr去除率反 而下陸。由圖6可知，濁度去除率和pH值均隨FeSO4 劑最増加而降低。因此，使用PFS-FeSO4處理廢水時,

24、 增加FeSOq用量有利于Cr的去除,但濁度去除率降 低。單獨使用綠磯處理廢水,當(dāng)廢水pH值為9.32, 綠磯劑戢（以Fe計）為84 mgL 時,處理后廢水水質(zhì) 如表2所示。山表2可知，單獨使用綠磯處理鉗鋅礦選礦廢水 效果差。對于PFS-FeSO4復(fù)合混凝劑，加大FeSO4的劑戢,圖5 FeSO#和量對Cr去除率的彭響Fig.5 Influence of FeSO4 dosage on “inoval rate of Cr5.55.04.54.03.53.01濁度去除率：2pH值圖6 FeSO4劑量對濁度去除半和終點pH值的影響Fig.6 Influence of FeSO4 dosage o

25、n removal rate of nirbidity and pH value有利于Cr的去除。但由于FeSOj為偏酸性物質(zhì)，加 入后使廢水pH值卜降，使（電位逐漸升高，膠體變 得穩(wěn)定而分散，余濁逐漸升高，Cr去除率下降。2.3 Na,S作用下PFS-FeSO4復(fù)合混凝劑對選礦廢水 的處理效果的影響市于PFS-FeSO4復(fù)合混凝劑去除Cr的效果冇限, 為了増加除Cr效果，在加入PFS-FeSO4復(fù)合混凝劑后 再加入Na2S進行混凝處理。當(dāng)廢水pH值為9.32, PFS FeSOq中Fe”和Fe2*的物質(zhì)的量比為1:1, PFS-FeSO4 Jin*混凝劑劑量（以鐵計）為56 mg-L-1時，

26、 在500 iiiL廢水中加入硫化鈉（NgS）進行混凝處理， Na2S用就對Cr去除率的影響如表3所示。由表3可知,Na2S用量為0.25 g L“時，Cr去除 率為82 6%,其殘余濃度達6.69 mg-L-1： Na?S用量達 到0.5 g-L-1時，Cr去除率達到98.9%,殘余濃度僅為 0.42 ing f1,低丁國家污水綜介排放標(biāo)準(zhǔn)0.5 mg-L-o 繼續(xù)増加Na?S用量，除Cr效果變化不大。考慮處理 成本和結(jié)合國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，確定Na：S的適 宜用屋為0.5此劑就卜處理后廢水水質(zhì)如表4所示。 1994-2011 China Academic Journal Electron

27、ic Publishing House. All rights reserved, 弟3期邸雅杰，籌：鉛鋅曠選礦廢水的辻坪儀術(shù)壞利用471 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 弟3期邸雅杰，籌：鉛鋅曠選礦廢水的辻坪儀術(shù)壞利用471表2綠磯處理溶選礦廢水水質(zhì)Table 2 Quality of mineral processing wastewater treated by copperas水質(zhì)參數(shù)Q（Cu）P（Pb）P（Zn）P（Cr）濁度錢余濃度/（mgLj0.2

28、92.570.2838.4666.4除率/%54.6934.2715.164.4652.51注:選礦廢水呈黃色pH=7.4c 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 弟3期炸推黑.等：鉗鋅曠選曠廢水的過坪及循壞利用473表3 500 mL廢水中NS用量對Cr去除率的影響Table 3 Influence of dosage of sodium sulfide on remox al rate of Cr in 0.5 L wastewaterNa2S用雖/g0.250.

29、501.001.50殘余濃 /(mg-L-1)6 690.42027038Cr去除率/%82.6989993990表4 N亦S作用下PFS-FeSO4處理后選礦廢水水質(zhì)Table 4 Quality of mineral processing wastewater treated by PFS-FeSO4 and Na2S水質(zhì)參數(shù)P(Cu)P(Pb)P(Zn)p(Cr)濁度去除率/%84 6999979.38989099 14殘余濃 /(mg-L-1)0 0980 0010.290.421.2排放標(biāo)準(zhǔn)（-級）0.51.02.00.5注:選礦廢水無色、無味.pH=7.2o 1994-2011 C

30、hina Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 弟3期炸推黑.等：鉗鋅曠選曠廢水的過坪及循壞利用473 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 弟3期炸推黑.等：鉗鋅曠選曠廢水的過坪及循壞利用473由表4可知.由于Na2S的作用，Cr去除率達到 98 9%,廢水水質(zhì)Cu, Pb, Zn和Cr達到國家污水綜 介排放標(biāo)準(zhǔn)（GB89781996）. Na2S為強還原劑，易與 Cr2

31、O-反應(yīng)，使Cr2O?-還原為C占:3S2 + 4Cr2O? + 32H+ = 8Cr* + 3SO亍 + 16H2O ；Cr* +3H2O = Cr（OH）3 l+3H*Cr*水解生成Cr（OH）3沉淀易與PFS-FeSO4絮凝 體發(fā)生吸附共沉淀，使選礦廢水tCr2O7-得到有效去 除。其1-業(yè)放人實驗處理結(jié)果與實驗室結(jié)果皋本一致, 由于處理后選礦廢水屮巫金屬Cu, Pb, Zn和Cr lLU 效去除，處理后廢水用于生產(chǎn)時Cu. Pb, Zn和Cr 未發(fā)生富集，說明處理后廢水可循環(huán)利用。3結(jié)論a. 采用PFS處理鉛鋅礦選礦廢水時,Cu, Pb和 濁度上除率隨著PFS劑雖:的增加而増加，處理后

32、廢水 pH值隨著PFS劑屋的増加而降低。當(dāng)PFS劑量為56 mg-L_1（以鐵計）時，Cu, Pb, Cr和濁度去除率分別高 達 90.63%, 99.97%和 100%。當(dāng) PFS 劑最為 84mg-L4 時，Cr去除率僅為24.98%.b. 采用PFS-FeSO4復(fù)介混凝劑處理鉛鋅礦選礦 廢水時，其規(guī)律與PFS處理規(guī)徉相似。當(dāng)復(fù)合混凝劑 劑呈為56mg L】（以鐵計）時，Cu, Pb. Cr和濁度公除 率分別為 91.09%, 99.97%, 22.49%和 99.07%。當(dāng)復(fù) 合混凝劑劑就達84 mg l時,Cr去除率達到42.49%。c. PFS-FeSO4復(fù)合混凝劑處理鉛鋅礦選礦廢水

33、過程中，當(dāng)500 rnL廢水中加入0.5gNa2S, PFS-FeSO4 劑雖為56 mg-L-1時，Cr去除率顯著提島，Cu, Pb, Cr和濁度去除率分別為84.69%, 99.97%, 98 90%和 99.14%, Cu, Pb和Cr殘余濃度分別為0 098. 0 001 0 和042 mg-L-1,殘余濁度為1.2。d工業(yè)放大實驗處理結(jié)果與實驗室結(jié)果基本一 致，處理后廢水可循環(huán)利用.參考文獻：1 /建水.前蘆島鋅廠匝僉屆廢水的淪刃勺冋用JJ.冇色僉風(fēng)2002, 54(4): 117-119.LI Jian-yong. Disposal and rmse of heavy metal

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