凡口选矿回水中铅锌硫化矿浮选基础研究与工业实践

论文摘要

水资源与环境密切相关，也与人类发展密切相关，因此水资源问题已成为举世瞩目的重要问题之一。矿山是金属资源的重要来源地，在开采和选别过程中需要消耗大量的水，使用后形成废水，选矿废水是其重要的组成部分。根据资料统计，全国矿山选矿厂，每年排放的废水总量大约占全国工业废水总量的十分之一，选矿废水含有大量诸如重金属离子、悬浮物、药剂等污染物，排放废水引起水资源浪费和环境污染，开展废水循环利用具有重要的理论意义和实践意义。早在70年代，凡口铅锌矿对选矿废水进行过回收利用，并将回水应用于选矿生产过程的试验，但结果表明，选矿废水严重影响生产指标，因此凡口铅锌矿选矿厂自建成投产以来，一直采用新水生产，每年消耗新水750万m~3，排出相应量的选矿废水，造成了极大的资源浪费，污染周边的生态环境。本文以凡口复杂铅锌硫化矿选厂为对象，研究选矿废水的处理，回水对硫化矿浮选行为的影响，回水中浮选剂作用机理及表面产物生成机制，回水中金属离子及起泡剂的影响，回水利用的工艺条件等，最终实现选矿废水回用工业化生产。通过沉降试验研究了固体浓度，稀释程度以及絮凝剂种类和用量对选矿回水沉降特性的影响，结果表明回水沉降时间随固体浓度增大而增大，稀释回水可以减小沉降时间；添加絮凝剂可以显著影响回水的沉降时间，絮凝剂的添加要控制在5g／t以内；模拟了高效浓密机处理凡口选矿回水的处理过程，并得出了最佳的处理参数，这些参数是工业生产的参考。进行了选矿回水对方铅矿，闪锌矿以及黄铁矿三种矿物浮选行为的影响规律研究；模拟了不同水化学环境因素包括硬度，离子强度，残余药剂对硫化矿浮选分离行为的影响；考察了回水对硫化矿浮选速度的影响，为设计合理的回水循环利用流程确定了基本的理论数据。运用电化学测试手段和红外光谱分析研究了不同选矿回水与矿物表面相互作用的机理，揭示了回水中残留捕收剂，金属离子与方铅矿、闪锌矿、黄铁矿不同的反应机理和表面产物的生成机制，对浮选行为影响不同的规律，创新性的提出回水循环要实行分支处理、区别对待的原则。运用量子化学计算研究了不同金属离子对闪锌矿能带结构的影响，从分子层面探讨了回水中残余重金属离子影响浮选分离效率的机制。运用高速摄影技术研究了表面活性剂浓度与气泡粒度分布的关系，探讨了回水中残余起泡剂对矿物富集分离的影响。根据理论研究的结果，进行了回水实际矿石分选试验，在此基础上进行了工业试验，并取得技术上和经济上的成功，废水治理与回用系统已正式投入工业化运行，首次解决了凡口矿选厂建厂近四十年来未能解决的废水回用难题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 选矿废水资源化利用的重要意义
• 1.1.1 水资源与水污染概况
• 1.1.2 选矿废水治理与回用重要性
• 1.2 浮选工艺过程与浮选厂废水的形成
• 1.2.1 浮选厂废水形成的主要方式
• 1.2.2 浮选厂废水水质对浮选的影响浅析
• 1.3 凡口铅锌选矿工艺与选矿废水现状
• 1.3.1 凡口铅锌选矿工艺技术简况
• 1.3.2 选矿厂供水与用水简况
• 1.3.3 选矿废水的分布
• 1.3.4 小结
• 1.4 选矿废水治理与回用技术现状
• 1.5 铅锌硫化矿浮选基础研究现状
• 1.5.2 铅锌硫化矿浮选行为
• 1.5.3 铅锌硫化矿浮选电化学作用机理
• 1.6 本文研究的目的与内容
• 第二章 试样、药剂与研究方法
• 2.1 试验矿样
• 2.1.1 纯矿物样
• 2.1.2 矿石样
• 2.1.3 电极
• 2.2 试验水样
• 2.3 试验设备与药剂
• 2.4 研究方法
• 2.4.1 浮选试验
• 2.4.2 废水净化与水质分析
• 2.4.3 电化学测试
• 2.4.4 红外光谱分析
• 2.4.5 量子化学计算
• 第三章 凡口矿选矿废水水质分析与净化研究
• 3.1 选矿废水水质特征分析
• 3.2 回水对铅锌硫化矿浮选分离的影响
• 3.3 影响选矿废水净化的因素探索
• 3.3.1 固体浓度对废水沉降的影响
• 3.3.2 稀释净化对废水沉降的影响
• 3.3.3 絮凝剂对废水沉降的影响
• 3.4 高效浓密机处理凡口矿选矿废水探索
• 3.4.1 高效浓密机基本结构及特点
• 3.4.2 不同废水模拟高效浓密试验
• 3.5 凡口矿选厂废水处理工艺
• 3.5.1 凡口矿选厂废水处理工艺流程
• 3.5.2 回水生产实践中的几点经验
• 3.6 本章小结
• 第四章 回水对铅锌硫化矿可浮性的影响
• 4.1 选矿回水对方铅矿、黄铁矿及闪锌矿可浮性的影响
• 4.1.1 回水对方铅矿可浮性的影响
• 4.1.2 回水对黄铁矿可浮性的影响
• 4.1.3 不同选矿回水对铜活化闪锌矿可浮性的影响
• 4.2 模拟水硬度对硫化矿物可浮性的影响
• 4.3 模拟离子强度对硫化矿物可浮性的影响
• 4.4 难免离子对硫化矿物可浮性的影响
• 4.5 残余药剂用量对方铅矿、闪锌矿、黄铁矿浮选的影响
• 4.6 不同选矿回水对三种硫化矿浮选速率的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 回水对凡口铅锌硫化矿表面电化学反应的影响
• 5.1 腐蚀电化学基础
• 5.2 方铅矿在不同选矿回水中表面氧化还原反应的腐蚀动力学研究
• 5.3 回水对方铅矿表面电化学反应的影响机制
• 5.3.1 方铅矿在无捕收剂和有捕收剂存在状态下表面电化学反应机制
• 5.3.2 方铅矿在回水中的电化学反应机制
• 5.4 不同选矿回水对闪锌矿表面氧化还原反应的影响机制
• 5.5 不同选矿回水对硫化矿表面反应产物影响的红外光谱研究
• 5.5.1 方铅矿在回水中表面反应产物的红外光谱分析
• 5.5.2 黄铁矿在回水中表面反应产物的红外光谱分析
• 5.5.3 闪锌矿在回水中表面反应产物的红外光谱分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 铜、铁离子对闪锌矿电子结构和表面结构的影响
• 6.1 计算方法与模型
• 6.2 铜、铁离子取代锌后闪锌矿能带结构与态密度
• 6.3 铜、铁离子取代的闪锌矿与药剂作用活性
• 6.3.1 最高占据轨道的影响
• 6.3.2 混合电位的影响
• 6.4 本章小结
• 第七章 选矿回水起泡能力对气泡性质的影响
• 7.1 起泡行为观测系统
• 7.1.1 起泡行为观测装置
• 7.1.2 样品
• 7.1.3 气泡观察程序
• 7.1.4 图像处理和分析
• 7.2 起泡剂浓度与气泡粒度分布的关系
• 7.3 本章小结
• 第八章 选矿废水对铅锌浮选分离影响试验研究
• 8.1 各点选矿废水对铅锌浮选影响试验
• 8.2 选矿回水对铅、锌浮选速度的影响
• 8.3 提高选矿回水浮选效果试验研究
• 8.3.1 配比使用选矿回水试验研究
• 8.3.2 浮选药剂制度的调整
• 8.4 选矿回水闭路试验
• 8.5 本章小结
• 第九章 凡口矿废水回用工业试验与应用
• 9.1 选矿废水回用工业试验
• 9.1.1 选矿废水回用工业试验参数设计
• 9.1.2 选矿废水回用工业试验结果与分析
• 9.2 选矿废水综合利用技术措施研究
• 9.2.1 合理安排和使用选矿废水
• 9.2.2 综合利用关键技术措施
• 9.3 选矿废水综合利用技术经济分析
• 9.4 本章小结
• 第十章 结论
• 参考文献
• 作者在学期间的研究成果与论文
• 致谢