高 Mg2+ 采矿废水利用技术研究一 - 新闻资讯 - 破乳剂|COD去除剂|乳化液|含油|煤化工废水处理|济南乾来环保

摘要: 对含 Mg2+ 156. 83 mg / L 的采矿废水,采用“碱-酸”工艺处理,添加 NaOH 1. 5 g / L(pH= 11. 5),沉淀反应 2 min、搅拌陈化 1 h、自然沉降 2 h 后过滤,滤液再用 H2 SO4 回调 pH~ 7,中水残余 Mg2+和 Ca2+浓度小于 10 mg / L, 去除率均在 85%以上。中水用于含稀土磷矿浮选,浮选闭路试验取得了与自来水相近的指标,精矿含 33. 20% P2O5 和 2. 63% REO,回收率分别为 87. 52%和 57. 88%,含杂质 Fe 3. 95%。通过“碱-酸”工艺处理,废水可用于稀土磷矿浮选,实现了废水的资源化利用。

关键词:废水处理;镁离子;钙离子;含稀土磷矿;浮选

某含稀土磷矿存在大量的采矿废水( 以下简称废水) ,经过几十年采矿活动,盐分充分溶解导致 Ca2+和 Mg2+偏高。在含稀土磷矿浮选过程中, 矿浆存在过量的 Ca2+和 Mg2+ ,会消耗脂肪酸类捕收剂,或在矿物表面生成沉淀,从而影响磷矿的浮选。此外, 在脂肪酸捕收剂体系下, Ca2+和 Mg2+会活化白云石和石英浮选,导致对含铁和含硅矿物选择性变差。因此该废水无法直接用于含稀土磷矿的浮选,而矿区水资源匮乏,为保障浮选用水,对废水进行处理以实现资源化利用。

目前处理磷矿废水的方法有双碱法、化学混凝法、电化学法、生物法和其他方法,其中,工业化应用仅有双碱法和化学沉淀法。针对废水中的 Ca2+和 Mg2+ ,双碱法/ 混凝法可有效去除,但使用石灰会增加水中 Ca2+含量,而 Ca2+因其沉淀颗粒微细,难以去除。黎新研究了草酸、碳酸氢铵分步沉淀钙镁的最佳条件,取得了良好的效果,但其工艺复杂且试剂成本高。本研究以高 Mg2+废水为研究对象,运用化学沉淀与浮选结合的方法,开发简单经济的废水处理工艺,以实现废水的资源化利用。

1 材料和方法

1. 1 含稀土磷矿

矿石主要元素分析结果见表 1。由表 1 可知,该含稀土磷灰石的主要有价元素为 P2O5 ,其次为 REO 和 Nb2O5 。

1. 2 废水

废水取自含稀土磷矿矿区,废水和广州自来水 (以下简称自来水)的水质分析结果见表 2。

由表 2 可知,相比自来水,废水中 Mg2+ 、COD、Na+ 、 K+偏高,尤其是 Mg2+和 COD,达到了 155 mg / L 以上。 COD、SO2-4 、PO3-4 、Cl- 、F-和固体悬浮物等因素对浮选几乎无不良影响,回水中的 Ca2+和 Mg2+浓度低于 45 mg / L 时基本不影响浮选,当浓度大于100 mg / L 时,需处理后才能用于浮选。由此可知,废水中 Mg2+明显偏高,需要处理以满足含稀土磷矿的浮选。

1. 2. 1 试剂

化学沉淀和浮选过程中使用的试剂见表 3。

1. 3 研究方法

采用化学沉淀法对废水进行处理,以降低有害离子或组分的含量。废水通过适度处理后,用作含稀土磷矿的磨矿和浮选作业的补加水,以实现其资源化利用。

2 试验与讨论

2. 1 废水处理

2. 1. 1 浮选试验

对废水和自来水按图 1 所示流程进行浮选对比试验,结果见表 4。

由表 4 可知:废水直接用于含稀土磷矿的浮选,粗精矿的产率、P2O5 品位和回收率均比自来水要低,P2O5 回收率<30%,P2O5 在尾矿中损失率偏高。这与李冬莲和张亚东的研究结果一致,因此废水需经过适度处理再用于浮选。

2. 1. 2 沉淀剂试验

Ca2+和 Mg2+沉淀通常采用 CaO、NaOH、Na2CO3 及其组合的双碱[18~ 20] ,由于废水清澈不存在脱稳沉降问题,且 Ca2+ 难以去除,本研究选择不含钙的沉淀剂,即 NaOH 和 Na2CO3 。按图 2 流程进行对不同沉淀剂的用量试验,结果见图 3 至图 5。

由图 3 可知,随着 NaOH 用量升高,Ca2+和 Mg2+ 沉淀效果越好,当用量为 1. 5 g / L(溶液 pH = 11. 5), Ca2+ 和 Mg2+ 残余浓度分别为 5. 80 mg / L 和 9. 20 mg / L,去除率分别为 85. 37%和 94. 13%。由图 4 可知,与 NaOH 相比,Na2CO3 沉淀 Ca2+ 和 Mg2+效果差,在沉淀 pH = 11. 2,用量是 NaOH 的 2 倍,Ca2+ 和 Mg2+ 残余浓度分别为 25. 30 mg / L 和 118. 10 mg / L,去除率分别为 30. 50%和 24. 69%。由图 5 可知, 与 NaOH 相比, 双碱除 Ca2+ 和 Mg2+效果改善不明显,在 NaOH 用量同为 1. 5 g / L、Na2CO3 用量为 3 g / L 时,Ca2+ 和 Mg2+ 残余浓度为 3. 83 mg / L 和 5. 49 mg / L,去除率分别为 89. 50%和 96. 50%。

综合对比 NaOH、Na2CO3 及双碱,NaOH 沉淀 Ca2+和 Mg2+效果最好,具有用量小、调节 pH 快、综合成本低的优点,因此确定使用 NaOH 作为沉淀剂。

原标题：高 Mg2+ 采矿废水利用技术研究

原作者：饶金山，刘超，胡红喜，吕昊子，陈志强，何晓娟

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