山东金岭铁矿选矿厂废水处理与综合利用

山东金岭铁矿选矿厂废水处理与综合利用

房启家钟鸣张伟夏军

(山东金岭铁矿)

摘要山东金岭铁矿选矿厂根据现有工艺流程特点，对整个厂区的废水进行了处理和综合利用整个过程回收废水730多万m3／a。回收利用率为93％以上，解决了淡水资源缺乏的问题。同时还避免了环境污染，具有广泛的社会和经济效益。

关键词废水处理综合利用经济效益社会效益

中国是一个淡水资源短缺的国家。人均水资源仅为世界平均水平的l／4、美国的l／5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。近年来，全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染。且有逐年加重的趋势。如此严峻的形势对工业用水有了更高的要求，选矿厂一般为湿式作业，水的消耗量很大。大约每吨入选原矿的耗水量为5～15m3，而选矿废水中不仅有大量的重金属离子污染，也有选矿药剂对水体的污染。当前，选矿厂废水的处理与综合利用不仅关系正常生产和经济效益，更重要的是对整个矿山行业的环境保护具有积极意义。山东金岭铁矿选矿厂立足用有限的水源获得最大的效益，科学分析现有工艺流程的特点和浮选药剂对选矿流程的影响，实施了科学的废水处理与利用方案，取得了较大的经济效益和社会效益。

1选矿流程及药剂制度

山东金岭铁矿是山东省钢铁工业重要的原料基地之一，除生产主要产品铁精矿外，还综合回收铜、钴金属。选矿厂始建于1967年，后经扩建，现已形成磨矿能力150余万吨，年产铁精矿120余万吨的大型矿山企业。

山东金岭铁矿矿石为高温热液接触交代矽卡岩型含铜磁铁矿。矿石以磁铁矿为主，其次为假象赤铁矿。金属矿物主要为磁铁矿，其次为黄铁矿(含钴)、黄铜矿及微量磁黄铁矿。脉石矿物主要为透辉石、透闪石．其次为绿泥石、方解石、石榴子石及微量金云母、绢云母等。

选矿原则流程为：预先磁选一浮选一磁选联合流程：-14mm粉矿经湿式预选抛废后进入一段闭路磨矿，分级溢流浓度为23％左右，分级溢流细度为70％(-200目)左右；分级溢流先混合浮选回收硫化矿物，混合浮选精矿经分离浮选抑硫浮铜，得铜精矿和钴精矿．混合浮选尾矿经磁选机连续三次磁选后，三磁精矿给入永磁圆筒真空过滤机，滤饼为铁精矿基本药剂制度：捕收剂为黄药(约60g／t)，起泡剂为二号油(约20g/t)。有2／3的油药加入混合粗选，1／3的油药加入混合扫选，PH调整剂为石灰(PH为8—9)，黄铁矿(含钴)抑制剂为石灰(PH>12)。

2废水的来源及其危害

2．1废水来源

山东金岭铁矿选矿厂废水主要有三部分，一是湿式预选细石中的大量废水，二是生产过程中的废水。其中主要包括碎矿除尘器废水和清理地面和设备时所产生的废水，三是尾矿中的废水。这些废水中都含有大量的金属离子和浮选药剂，随意排放不仅造成水资源浪费和金属流失，更重要的是严重污染环境。废水的处理和利用成为选矿厂节能降耗的关键，需要针对每部分废水的特点集中处理，充分提高水资源利用率。

选矿废水具有量大、悬浮物浓度高、重金属浓度高、PH高、有机浮选药剂浓度高和起泡性强等特征。该类废水若直接排放，会对周围的生态环境造成严重污染，而且会通过各种途径污染土壤和水源。可以直接或间接进入植物体和人体，通过不断积累带来危害。

2．2选矿废水的危害

山东金岭铁矿选矿厂废水主要富含铁、铜和钴等等金属离子。其中最多的金属离子就是铁离子，水中含铁量过高时，饮用时有发腥发涩的感觉，用于洗涤衣物和瓷器会染上黄色，人长期食用含铁量高的水，会患胆结石肾结石、牙齿发黄等疾病。废水中的重金属离子铜离

子会在人体中富集，当人体内残存了大量的重金属之后，急易对身体内的脏器造成负担，特别是肝和胆，会使人体内新陈代谢出现紊乱，肝硬化，肝腹水甚至更为严重。钴对农作物有毒害作用，钴浓度为10毫克／升时，可使农作物死亡，可以使人脸及耳朵的血管扩张，轻度的低血压，皮疹，耳鸣及神经性耳聋。

选矿药剂会污染水体，黄药对动物和人的毒性主要表现在神经系统和肝脏等器官的侵害，对造血系统也有不良影响，被黄药污染的水体中的鱼虾等有难闻的黄药味。黄药易溶于水，在水中不稳定，尤其是在酸性条件下易分解，其分解物CS可以是硫污染物。2#浮选油(松醇油)，黄棕色油状透明液体，不溶于水，属无毒选矿药剂，但能使水面产生令人不快的泡沫。

3目前国内选矿广废水处理和综合利用方法

3．1废水处理

废水的处理的方法很多，随着科学技术的发展和进步，必将还有新的处理方法不断出现。目前，一般将废水处理方法归纳为物理法、化学法、生物法等。

物理法是利用物理作用处理废水的方法。例如，采用重力沉降法和混牛沉淀法可除去选矿厂废水中的宣读颗粒。

化学法是利用化学反应的作用处理废水。例如，采用中和法处理矿山和选矿厂的酸碱废水；采用化学沉淀法处理选矿厂废水的重金属离子。

生物法是利用微生物作用处理废水。例如，我国某选矿厂的废水在尾矿库进行自然净化，取得了较好效果。

3．2尾矿水综合利用

尾矿水作为选矿厂最大的废水源，回收利用程度直接制约着整个选矿生产，尽可能提高尾矿循环水的利用率，以达到闭路循环，是目前国内外废水治理技术的重点。尾矿废水经过净化处理后回水再用，既可以解决水源短缺，减少动力消耗，又解决了对环境的污染。常用方法主要有：

(1)浓缩池回水。由于选矿厂排出的尾矿浓度一般较低，为节省新水耗，常在选厂内或选厂附近修建尾矿浓缩池或倾斜板浓缩池等回水设施进行尾矿脱水，尾矿砂沉在浓缩池底部，澄清水由池中溢出，并送回选厂再用。浓缩池的回水率一般可达40％—70％，大型选矿厂或重力选矿厂采用浓缩池回水。一方面可以在浓缩池中获得大量回水。减小供水源的负担；另一方面，由于提高了尾矿浓度而使矿浆量减小，因此可降低尾矿输送费用。

(2)尾矿库回水。传统的尾矿排放方式采用的是全尾排放(也叫湿排)：将尾矿排入尾矿库后，尾矿矿浆中所含水分一部分残留在沉积尾矿的空隙中，一部分聚集在尾矿库内自然澄清、降解有毒有害物质，部分在库内蒸发。尾矿库回水就是把剩余的这部分澄清水回收，供选矿厂使用。

(3)尾矿压滤干堆技术。尾矿压滤干堆技术是近年来发展起来的尾矿处理新技术，于1994年首先在山东平邑归来庄金矿得以应用，并由国家黄金局作为新技术在全国黄金矿山推广，但在铁矿的应用尚不多见。近年来，由于征购土地和搬迁农户越发困难，建设尾矿设施的费用也会更高，因此，尾矿压滤干堆技术也越来越得到矿山企业的高度重视。具体过程是：磨浮车间排出的尾矿经浓密池后，溢流水返回回水池经处理后循环使用，底流加压输送到压滤车间通过压滤，形成含水量20％左右的尾矿干饼，经运输皮带送到尾矿干堆场堆放，压滤水返回到回水池经处理后循环使用，尾矿水不外排。实现了尾矿干堆场污水的“零排放”。采用该种尾矿排放方式，有二个好处，一是尾矿干堆场稳定性好，有利于安全；二是实现了零排放，不污染环境，有利于环保。

4废水处理与综合利用情况

山东金岭铁矿选矿厂结合自身流程特点认真分析各废水源，针对每段废水制定出了科学

的处理方案，并通过了有效地实施，实现了整个厂区用水的全闭路循环，不仅节约了水资源，保护了环境，而且进一步提高了金属回收率，具有较大的经济和社会效益。

4．1湿式预选废水处理与应用

为节约能耗，逐步实现生产系统的稳定化、高效化，选矿厂通过试验室试验、半工业试验结果，在磨矿前增设了粉矿湿式预选工艺，选矿厂针对问题不断进行改进，实现了粉矿经CTS－1050×1000磁选机预选，精矿直接进入球磨机的给料过程，这样既提高了处理量，又节约了能耗。但预选尾矿细石中含有大量废水，如果直接作为尾矿排放会造成大量水资源的浪费，而且输送成本较高。

分析表1可知，+2mm以上各粒级预选尾矿品位均低于或接近我矿湿选尾矿品位(Cu：0．038％，Co：0．0082％)，金属分布率很低，可作为合格尾矿抛出，而-2mm以下粒级磁选尾矿铜、硫、钴品位均明显高于原矿(Cu：0．98,S：0．75，Co：0．018)，说明此粒级必须回收利用。根据本单位工艺流程特点，结合设备运行情况，预选尾矿自流到DS2P—1224振动筛筛分，其中筛上2～14mm粒级作为废石抛掉，筛下0～2mm粒级的预选尾矿代替球磨机排矿水，进入分级机预先分级，完成水的闭路循环，即实现了抛废水的处理，又充分利用其排矿，所含金属又返回到流程中得以回收(流程如图一)。

4．2生产过程中废水的处理

水的利用贯穿整个选矿生产过程中，除尘器废水中含有大量粉尘，而这些粉尘正是含有大量可回收金属矿物的矿粉，亟需处理；整个设备运行过程中难免会发生跑冒滴漏的情况，设备和地面也经常被矿泥污染，每班工人都会清洗设备和地面，这些废水中含有大量的金属离子，为进一步减少环境污染，同时提高金属回收率，结合自身流程特点集中处理，废水统一自流入预先设定的沉淀池中。溢流通过泵打人总尾矿，沉砂定期打入磁选回收铁，同时铜钴离子也返回流程闭路循环，不会对环境造成污染。

4．3尾矿废水处理

尾矿是整个选矿厂最大的废水源，这些废水包括各段磁选的尾矿和沉淀池的溢流水，这些废水含有大量金属离子，碱性大，且具有浓度稀、粒度细的特点，给处理带来很大困难(尾

矿的粒度组成如表2所示)。鉴于三、四矿坑尾矿坑库容量有限，为进一步提高选矿厂的回水率，同时防止铁山矿井下透水危险，山东金岭铁矿于2003年初正式投产尾矿压滤工程，整个回水过程实现了“两段浓密、三段沉淀、一段压滤”的废水处理方式，大大提高了废水的利用率，整个选矿厂的回水率达到93％以上。

总尾矿浓度为6％，集中通过设在主厂房砂泵坑和污水泵房内的尾矿泵扬送至TNB-50浓缩机进行浓缩，浓缩溢流就进自流入附近的沉淀池，浓缩底流(浓度为28％)通过泵给入Φ18m浓密机二次浓缩，二次浓缩底流(浓度为32％)通过渣浆泵，分别扬入XMZ500／1500一UA压滤机进行压滤，滤饼(水分21％)卸入配置在压滤机下的皮带运输机，滤饼储存于露天采矿坑或用于采空区充填。压滤机滤液与Φ18m浓缩机溢流自流到至水箱，由泵扬送回选矿厂TNB一50浓缩机附近的沉淀池，通过三级沉淀扬送回厂区作为生产用水，而沉淀池的沉砂会定期扬送至Φ18m浓缩机，来循环处理。

5经济与社会效益分析

为了验证选矿厂废水处理与应用的效果，对各段废水的处理情况作了经济与社会效益分析。

(1)湿式预选废水处理与应用主要是针对废水中金属矿物的粒度分布情况，对废水以及-2mm以下的尾矿进行回收利用，通过对废石水的处理，保护了环境，节约了排放空间。主要经济效益主要包括废水以及其中的金属矿物，选矿厂每年抛尾量约为15万吨，每吨尾矿约含水量为13吨，尾矿中-2mm的含量为30％，经过2mm振动筛以后的筛上物水分为10％左右。这样有大于98％的废水被回收，其中-2mm的尾矿中主要是回收铜和钴。以此来计算：回收利用的水量为约为190万m3／a，筛下物的铜钴品位按原矿计算，铜精矿203吨(铜金属41．5吨)，钴精矿540吨(钴金属1．8吨)。整个抛废水回收直接经济效益400余万元。

(2)生产过程中废水的处理主要是把废水中的水和矿物再返回生产中去，主要经济效益是沉淀池不断排出的溢流以及定期返回生产的底流，主要社会效益是避免了废水对工作环境的污染，净化了作业环境。生产过程中每天产生废水约70吨，浓度为12％左右。回收利用的废水为22484m3／a，底流按原矿计算，铁精矿2275吨，铜精矿13．8吨(铜金属2．8吨)，钴精矿35吨(钴金属0.115吨)。生产过程废水综合利用经济效益可达250余万元。

(3)尾矿废水处理主要是采用压滤干堆技术，主要是通过“浓缩、压滤一回水”的过程

实现废水的闭路循环利用，提高了水资源利用率，有利于保护地下水资源，提高了土地资源的利用率，减少了对土地的占用，滤饼作为充填，有效解决了井下采空区潜在的威胁，同时延长了三、四矿坑尾矿库的使用寿命。尾矿未经浓缩前浓度为6．0％，经二次浓缩后浓度约为32％，经过压滤后尾矿浓度从32％提高至79％以上，按年产40万吨尾矿计，回水量W=40／0．06－40／0．79=616万m3／a，抛出生产过程中回收的废水，直接经济效益600多万元。

6结语

(1)针对山东金岭铁矿选矿厂的流程特点，进行反复研究讨论，制定出了整个选矿厂的废水利用方案，整个选矿厂水循环率达到93％以上，直接经济效益1200多万元。

(2)该选矿厂废水处理与综合利用在各方面起到了积极的作用。对内，减少了厂内废水的排放，既节约了空间，又净化了工人的作业环境；对外，减少了地下水的污染和井下排水费用，有利于保护地下水资源，提高了土地资源的利用率，减少了对土地的占用。

(3)该废水的处理与综合利用方案，实现了整个厂区水的闭路循环，符合国家能源领域循环经济发展模式。在取得巨大经济效益的同时，也取得了非常显著的社会效益和安全效益。参考文献

[1]选矿设计手册》编委会．选矿设计手册[M]．北京：冶金工业出版社，2005．

[2]《山东金岭铁矿志》编委会．山东金岭铁矿志[M]．山东，2004．

[3]李海令，付鑫．内蒙古获各琦铅锌选矿厂废水利用[J]．有色金属，2009．