萤石选矿尾矿泥用聚丙烯酰胺絮凝沉降对比试验

摘要:

    萤石的成分是氟化钙，又称氟石、砩石等。萤石(CaF2)是一种广泛应用于冶金、化工、建材、陶瓷工业及其它有关工业部门的重要非金属矿物原料。其生产工艺先将原矿破碎成适当粒度，再进入到球磨机细磨，分级后加入浮选药剂进行粗选和精选，再经浓缩过滤后根据用户要求可分别制得湿精矿和干精矿。萤石矿在生产过程中，特别是其浮选过程，会产生大量高氟废水、工业固体废物等。莹石质脆，在磨矿过程中极易泥化，因此尾矿水中含有大量呈胶体状的悬浮物。由于选矿过程中加入了油酸、纯石等选矿药剂，在水中起分散剂的作用，使胶体悬浮物更难沉降，造成尾矿水中的氟和悬浮物严重超标，直接排放会对周围水域造成严重污染。

   结果表明，同时添加聚合氯化铝（聚合氯化铝)与聚丙烯酰胺H102组成的组合药剂较为有效,H102的用量为50 g/t,聚合氯化铝的用量是200g/t,尾矿中SS含量对沉降 效果存在影响,SS含量越低，沉降越快，且药剂用量较少，效果较好。

关键词：萤石;尾矿水;絮凝剂；沉降

河北某萤石矿是一典型的石英型萤石矿，矿石品位低,氧化程度大,矿石中含硅铝酸盐（高岭土 等)较多。经浮选之后，由于选矿尾矿水碱度高,含 泥量大，选矿中又加硅酸盐分散剂等原因,致使尾矿 坝中尾矿水悬浮物含量高达4800 mg/L，尾矿水中细颗粒长时间处于悬浮状态，造成尾矿脱水 困难，因此很难在选矿中直接重复利用，如果外排，则会对受纳水体造成严重污染。尾矿的脱水成为该 矿需要优先解决的技术难题。

本研究以萤石选矿多泥尾矿水为研究对象，进 行了脱稳和混凝试验,为尾矿絮凝沉降脱水筛选最 有效的絮凝剂及其剂量。该试验以去除尾矿水 中SS为目的，用沉降量作为尾矿絮凝沉降性能的评 价指标。

1尾矿水絮凝沉降试验

絮凝剂大致分为无机絮凝剂和高分子絮凝剂2大类,主要是通过静电中和界面吸附架桥等方式增 大颗粒的团聚粒径，从而实现液固体系的快速分离。无机絮凝剂主要通过降低表面电位等方式 起到团聚颗粒的作用，价格较低廉，但用量较大，絮 凝效果欠佳;高分子絮凝剂一般具有长链结构,在链上含有较多吸附能力较强的官能团，可分别吸附于不同颗粒表面，由此产生架桥效应，形成粗大的絮 团。絮凝剂聚合度越高，聚合效应越显著。试 验选用、聚合氯化铝（聚合氯化铝)、明矶、聚丙烯酰胺H101(阳离子）、H102(阴离子）、和H103(非离 子)等多种絮凝剂进行试验，分别测试相同浓度尾 矿水在不同计量絮凝剂下的综合沉降特性。

2试验水样及试验方法

2.1试验水样

本试验研究用水取自萤石选厂尾矿库的出水。 尾矿水SS中主要矿物有长石、高岭土、萤石、角闪 石。尾矿水外观呈深红色,感观效果极差。如果废水直接排人水体将会造成极大污染。由于选矿工艺 中大量使用了水玻璃等起分散作用的选矿药剂,使 矿浆中的微细泥尘形成一个很稳定的胶体分散系，在自然状态下即使静置1个月，该废水也不会澄清。

2.2絮凝剂及其配制

所用聚内烯酰胺均为粉状固体颗粒。使用前将3种粉状聚丙烯酰胺分别溶解。溶解方法是：向烧杯中注人1000 mL自来水（保持水温在30T )，然后 向烧杯中缓慢添加2 g聚丙烯酰胺，边加边用玻璃棒进行搅拌,直至溶解均勻,之后放置12 h，得到浓 度为0.2%的聚丙烯酰胺溶剂。

、聚合氯化招（聚合氯化铝 )、明矾均为粉状固体，在使用前，均将其配制成质量巨分比浓度为5% 的溶液备用。

2.3试验方法

根据该矿山尾矿水水质特性,实验室研究表明, 采用混凝沉降技术有利于SS的去除，经处理的尾矿 水可直接回选厂或达标外排。首*行单一絮凝剂 试验，然后使用组合药剂进行试验。通过不同絮凝 剂及不同用量的沉降试验得出絮凝剂及用量。

具体试验方法如下:将取自选厂尾矿坝的尾矿水用抽滤机进行抽滤，将尾砂滤掉，取过滤后的尾矿水1000mL置于量筒中,根据试验尾矿水量计算不 同絮凝剂用量，然后向量筒中加人不同的絮凝剂，用 手将量筒顶部封住，上下反复颠倒8 ~ 10次,使尾矿水与絮凝剂混合均勻。然后，将鼂筒放置在平台 上，用秒表记录尾矿水沉降时间，同时记录沉降面高 度并换算成沉降体积，并观察澄清液的透明度，每隔10 s记录1次。每次试验测量时间为25min。

3试验结果及分析

3.1不同絮凝剂对沉降效果的影响

取一组过滤过的体积为1000mL的尾矿水,在相同矿浆浓度（6%)的条件下,分别加入6种不同的絮凝剂，剂量为形成矶花的近似最小剂量，按上述试验方法将其混匀，然后静置。加人絮凝剂后，6组试验水样表现了各不相同的试验现象，加人、明矾的试验水样没有明显的变化，水样仍较为混 浊，而加人聚合氯化铝、聚丙烯酰胺的水样均有不同 程度的沉降。实验测量的沉降曲线见图1。沉降试 验现象见表2。从图1和表2可看出,聚合氯化铝与聚丙烯酰胺 (H101)与聚丙烯酰胺( H102)等絮凝剂在沉降速度和沉降 体积上优于其它几种絮凝剂，在9 ~ 12 m1n内即完 成不同程度的沉降。但上部清液层溶液较为浑浊。

表2 6种絮凝剂沉降试验情况

3.2 聚合氯化铝与聚丙烯酰胺协同作用对沉降效果的影响

由图1和表2可明显地看出，单纯添加聚丙稀 酰胺类絮凝剂或无机类絮凝剂对此尾矿水有一定的絮凝沉降作用，但效果不是很理想。在以往的工作 基础上,进行了聚丙烯酰胺与聚合氯化铝组合药剂 的协同作用对尾矿沉降的影响评价。3种聚丙烯酰胺用量均为40 g/t，聚合氯化铝用量为150g/t,试验 的尾矿水质量浓度为7% ,尾矿水沉降曲线见图2。 从图2可以看出，同时加入聚丙烯酰胺和聚合氯化 铝后，尾矿水的沉降速度显著加快,而且絮凝沉降效 果较好,尤其是在开始的约10 min内沉降,随后的沉降逐渐变缓。其中添加聚丙烯酰胺(H102)和聚合 氯化铝在相同时间内的沉降量达到600ml以上。 由此看出，在加人聚合氯化铝后，再添加聚丙烯酰胺 能显著提高尾矿水中悬浮物的沉降速度，并能适当 增加沉降量。

图2 聚合氯化铝与聚丙烯酰胺协同作用沉降曲线

3.3絮凝剂聚丙烯酰胺(H102)用量调整试验

为了确定的聚丙烯酰胺(H102)试验用量，在聚合氯化铝用量为150g/t的条件下，进行了聚丙烯酰胺(H102) 用量分别为20,40,50，70 g/t的絮凝沉降试验，絮凝沉降曲线如图3所示，在试验开始后的13 m1n内，H102用最越大，尾矿水中絮团量越大，且沉降速度 越快。但当试验开始至约16 m1n时，H102用量为70 g/t的沉降总量与用量为50g/t的沉降总量已相 当接近，没有太大差别。并且,考虑到用量为70 g/t的药剂成本比用量为50 gA的成本的高很多，因此 推荐在聚合氯化铝用量150 g/t条件下，絮凝剂聚丙烯酰胺 (H102)的用量为50 g/t。

图3 H102不同用量的沉降曲线

3.4 聚合氯化铝用量确定

为了优化聚合氯化铝的试验用量，在聚丙烯酰胺(H102)用 量为50 g/t的条件下,进行了聚合氯化铝用量分别为50，100,150,200,250 g/t条件下的沉降试验，絮凝沉降 曲线如图4所示,随着聚合氯化铝用童的增大，沉降速度 逐渐增大。聚合氯化铝在200 g/t用量时,沉降速度， 在开始沉降后的9 m1n时，沉降已基本完成，且沉降 量，达750 ml。聚合氯化铝用量为250 g/t时，由于用 量过大,尾矿水没有发生絮团沉降，试验水样成浆糊 状,分析原因:聚合氯化铝用量已大大超过此水样的极限 用量。因此推荐在聚合氯化铝用量200 g/t，絮凝剂聚丙烯酰胺 (H102)用量50 g/t，此时组合药剂的沉降效果最 佳,且药剂成本较理想。

图4 聚合氯化铝不同用量的沉降曲线

3.5尾矿水中泥含黌对沉降效果的影响

此矿石中含有的原生矿泥与次生矿泥都较多，

因此必须对尾矿水中的泥含量进行充分的考虑和分 析。以上试验都是在尾矿水SS含量_ mg/L的 条件下进行的,确定聚合氯化铝用量200g/t、H102用量50 g/t时沉降。但试验中发现,经过选厂 反复使用过的尾矿水中SS含量高达30000 mg/L, 此时，尾矿水已大大超过了聚合氯化铝与聚丙烯酰胺的絮凝沉 降作用范围,不仅药剂用量巨大,而且效果不佳，所 以选厂在处理此种萤石矿时,尾矿水要经常处理,使 其中大量SS沉降下来之后再回用，否则尾矿水中SS过高，不仅严重影响生产指标，而且，再处理时难 度也较大，成本较高。

4结论

(1)单独添加、明矾对尾矿水无明显 作用，而添加聚合氯化铝或聚丙烯酰胺,尾矿水会产 生少量沉降。

(2)同时添加聚丙烯酰胺与聚合氯化铝,对尾 矿沉降作用明显。在聚合氯化铝用量为200 g/t,聚丙烯酰胺 (H102)用量为50 g/t时的组合药剂作用，能产生75%的上清液，且成本较低。

(3)尾矿水中SS浓度对沉降效果有较大影响, 在SS含量小于6000 mg/L时，结论（2)中所述条 件，尾矿水沉降效果较好，而当SS含量大于6000 mg/L时,组合药剂对尾矿水的沉降效果较差，且药量消耗大。