在分离含砷有色金属和贵金属矿石的过程中,排放到尾矿库的尾矿浆受到砷的污染。这是因为在选矿过程中,砷是从砷矿物(如臭葱石、毒砂等)中浸出的。)和砷在尾矿场中进一步洗涤。为了防止含砷污水及其下渗污染水系,需要通过将砷转化为易于保存的稳定沉淀物,并对矿浆进行固相脱砷,降低排入尾矿库的矿浆中的砷含量,使其达到规定的排放标准。苏联国家有色金属研究所制定的尾矿浆脱砷工艺流程是基于用一硫化铁从溶液中沉淀砷的方法。该方法的特征在于使用一硫化铁和硫酸亚铁的混合物。硫酸亚铁的加入必须保证尾矿浆的PH值降至6.7~7.2。远东多金属联合公司选矿厂采用了这一工艺,并对其他矿床的矿石进行了试验。在所有情况下,砷的浓度通过净化低于规定的排放标准(即低于0.05毫克/升)。硫化-硫酸法选矿厂尾矿浆的工艺流程为:配制硫酸铁和硫化钠溶液,用硫化钠和硫酸亚铁溶液混合过程中产生的硫酸亚铁和一硫化铁的混合物处理矿浆,在尾矿场内沉淀矿浆,矿浆的澄清水循环使用(见图)。
上述方法仍然不能保证矿浆在尾矿库中得到很好的澄清。因此,在工艺流程中,规定使用硫酸铝作为混凝剂来补充浆液。为了确定生产过程中选矿厂的净化质量,每隔十天对尾矿浆和污水的净化点进行取样分析。从表1可以看出,尾矿浆相中砷含量达到卫生标准。
表1 尾矿浆和循环水的水相试样分析结果和溶液纸浆。 | pH值 | 化学文摘社毫克/升 | 78年十月十七日。循环水 | 7.00 | 0.04 | 预净化纸浆9.80 | 0.80 | 纯化纸浆8.00 | 0.07 | 一九七八年十月十六日循环水 | 7.50 | 0.07 | 预净化纸浆8.50 | 0.30 | 纯化纸浆7.30 | 0.07 | 78年12月14日。循环水 | 6.90 | 0.09 | 预净化纸浆9.30 | 1.11 | 纯化纸浆7.50 | 0.05 | 1979年1月15日循环水 | 未确定的 | 未确定的 | 预净化纸浆9.10 | 0.56 | 纯化纸浆7.00 | 0.05 | 1979年3月14日循环水 | 6.50 | 0.08 | 预净化纸浆9.40 | 1.80 | 纯化纸浆8.50 | 1.10 |
注:药剂消耗:kg/吨矿石:硫酸铁5.4 ~ 7.1;硫酸铝2.9-4.3份;硫化钠1.4。对选矿厂尾矿库进行调查,对比未进行尾矿浆脱砷的尾矿库取样分析结果(表2),具有特殊的意义。这个选矿厂的尾矿浆含有石灰,呈碱性。
表2 尾矿场考察结果的对比无砷的 | 除砷后 | pH值化学文摘社毫克/升 | 病历(Patient History) | 化学文摘社毫克/升 | 溢流井在其表面上 | 11.30 | 0.10 | 8.90 | 0.90 | 在1米深的地方11.30 | 0.23 | 8.50 | 0.50 | 在3米深的地方11.10 | 0.50 | 8.10 | 0.36 | 排水竖井4.80 | 2.710 | 6.20 | 0.05 |
该选矿厂不除砷时,尾矿场中砷含量随深度增加而增加,而远东多金属联合公司选矿厂尾矿场中砷含量随深度增加而减少。排水井排出的水中砷含量最低。这说明硫化物-硫酸盐法除砷后的尾矿浆在自然条件下存放后,逐渐自行脱氧,其pH值稳定在6.0左右。在这些条件下,纸浆对周围环境无害。这是因为水相中砷的浓度没有超过最大允许浓度,砷不会从固相中洗去。无砷矿浆也能在自然条件下自动脱氧。但这样会导致相反的结果,因为砷会在这个时候从果肉中猛烈的冲下来。这证明了用硫化物-硫酸盐法从含砷尾矿浆中脱砷是合理的、可行的和必要的。在实验室条件下,用该脱砷方法对选矿厂矿浆进行了试验。矿浆经处理澄清一个月后,砷含量不超过0.05毫克/升..因此,采用硫化物-硫酸盐法脱除尾矿浆中的砷,可以将污水中的砷含量降低到最大允许浓度,并获得可以保存两年的稳定废料。在钨矿选矿生产实践中,首次实现了尾矿浆的净化和循环水的利用。所有选矿工艺指标都没有下降。分离硫化矿时,由于尾矿浆固相中有磁黄铁矿等天然硫化物,可降低一硫化铁的消耗。因为磁黄铁矿能使溶液脱砷。结果,获得一硫化铁所需的硫化钠消耗比选矿厂的初始消耗降低了75%。这不会降低除砷的效果(见表3)。在实施重新提出的净化系统的条件下,净化后的循环水和尾矿浆中的砷含量没有超过最高允许浓度。如果净化系统被破坏,硫酸亚铁的消耗减少,那么净化后的尾矿浆的pH值仍然是碱性的,净化将不会发生。随着硫化钠消耗的减少,预计可获得约70,000卢布的经济效益。
表3 在减少硫化钠耗量(1.41公斤/吨矿石)条件下,对尾矿浆和循环水试样的分析结果和溶液纸浆。 | pH值 | 化学文摘社毫克/升 | 1979年4月5日循环水 | 7.00 | 0.02 | 预净化纸浆8.20 | 0.32 | 纯化纸浆6.70 | 0.00 | 1979年5月3日循环水 | 6.80 | 0.00 | 预净化纸浆9.40 | 0.47 | 纯化纸浆7.80 | 0.00 | 1979年5月23日循环水 | 7.10 | 0.00 | 预净化纸浆9.00 | 0.30 | 纯化纸浆6.50 | 0.00 | 1979年6月5日循环水 | 7.00 | 0.00 | 预净化纸浆9.30 | 1.30 | 纯化纸浆6.70 | 0.00 | 1979年6月18日循环水 | 6.50 | 0.08 | 预净化纸浆9.40 | 1.80 | 纯化纸浆8.50 | 1.10 |
苏联国家有色金属研究院对某矿床氧化钨和原生钨矿选矿工艺进行工业试验时,采用硫化物-硫酸盐法对尾矿浆进行脱砷试验。需要指出的是,在对这些矿石采用不同工艺流程(氧化矿采用浮选-重选流程,硫化矿采用浮选流程)的情况下,用硫化物-硫酸盐法处理尾矿浆,液相中砷含量可降至0.05 mg/L。在自然条件下,即使果肉存放一年半,其浓度也不会增加。在合并后的尾矿浆中加入白钨矿精矿,选矿时得到的盐酸溶液是这种选矿工艺的特点之一。这将导致泥浆水相中的钙含量急剧增加。为了避免对白钨矿浮选有害的钙使净化过程复杂化,建议在与尾矿浆混合前用纯碱中和盐酸溶液。根据试验结果,采用以下脱砷方法:盐酸溶液在与所有废尾矿混合前,用10%苏打溶液处理(其用量为7.2~7.5公斤/吨矿石)。用一硫化铁和硫酸亚铁的混合物处理合并的尾矿浆。配制这种混合料时,硫化钠和硫酸铁的用量分别为0.7~0.8公斤/吨和24~26公斤/吨矿石。通过硫化物-硫酸盐法净化后,水被循环使用。新鲜水和循环水的对比表明,循环水的使用并没有降低精矿质量和转移精矿的WO3回收率。根据选矿、硫化-硫酸盐法净化尾矿浆、循环水流利用的工业试验结果,建议设计部门设计。根据药品消耗的对比数据,在很多情况下,这些药品的消耗量是很大的,因此要采取有效措施降低消耗量。如果采用硫化物-硫酸盐法,循环水将受到so42-和Na+离子的污染,这将大大提高循环水的矿化度。为了防止河水被这些超过卫生标准的成分污染,需要尽可能用河水稀释废弃的污水。由于净化过程中化学药品的大量消耗,这种方法的推广应用受到限制。为了降低化学药剂的消耗和循环水的矿化度,需要采取一些辅助措施。
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