去除水中黄药的试验研究

Series No．360 June 2oo6 金 属 矿 山 METAL MINE 总第360期 2006年第6期 去除水中黄药的试验研究木 赵永红 谢明辉 罗仙平 (江西理工大学) 摘 要 为给选矿废水中残余黄药的去除提供依据，分别采用自然曝晒法、漂白粉氧化法、酸化分解法、亚铁 沉淀法、活性炭吸附法对配制的黄药水溶液进行了黄药降解试验，结果明，以上诸方法均能较彻底地去除溶液中 的黄药，使水中的黄原酸盐浓度达到国家排放。其中亚铁沉淀法、漂白粉氧化法药剂来源容易，价格便宜，T 艺简单，效果好，较适合处理含黄药选矿废水。 关键词 黄药 选矿废水 自然曝晒 漂白粉氧化 酸化 亚铁沉淀 活性炭吸附 Investigation on Removal of Xanthate in Flotation Effl uent Zhao Yonghong Xie Minghui Luo Xianping (Jiangxi University of Science and Technology) Abstract To provide the basis for the removal of the residual xanthate in the flotation effluent，xanthate degradation tests were made on the prepared xanthate solution using methods of natural exposure，oxidation by bleaching powder，acidi— fication，settlement by ferrous sulfate and adsorption by active carbon．The results show that all the above methods can thor- oughly remove the xanthate in the solution and make the concentration of xanthate in the effluent reach the state discharge standards．Of these methods，settlement by fe~ous sulfate and oxidation by bleaching powder are more suitable for treating the xanthate—containing flotation effluent due to their easy—to—find agent sources，cheap price，simple technology and good effeet． Keywords Xanthate，Flotation effluent，Natural exposure，Oxidization by bleaching powder，Acidification，Settle— ment by ferrous SUlfate．Adsorption by active carbon 黄药是硫铁矿和有色金属矿浮选生产中最为有 效和常用的捕收剂，该类矿山选矿废水中往往含有 大量的黄药。如该类废水直接排放，会对矿山周围 的生态环境造成较严重的污染。所以在考虑去除选 矿废水中重金属污染物的同时，还应对其中的黄药 进行处理，使其达标排放，以保护矿山生态环 境 叫 。 黄药(黄原酸盐)的化学名称为烃基二硫代碳 酸盐，化学式为ROCSSMe，目前应用最广泛的是丁 基黄药。丁基黄药为淡黄色粉状，有刺激性臭味，易 分解，易溶于水，嗅觉阀为0．005 mg／L，味觉阀为0．1 mg／L。浮选过程中，一部分黄药残余在选矿废水 中，使水体呈现异嗅。被黄药污染的水体，所生鱼虾 等有难闻的黄药味，同时在酸性条件下分解产生的 CS2易造成硫污染。我国地面水中黄原酸盐的最高 容许浓度为0．005 mg／L。因此，研究黄药降解规律 对选矿废水的有效处理及整个矿山的环境保护具有 积极意义 。 1 黄药的自然曝晒降解试验 用电子天平称取每份4O mg的丁基黄药3份， 分别放于3个直径36 cm的脸盆中，各加入体积为4 L的蒸馏水，使黄药浓度为10 mg／L，用玻璃棒搅拌 均匀。在第 1个脸盆中加浓H s0 ，调节pH=4．5； 在第3个脸盆中加入 Na CO ，调节pH=9．5；第2 个脸盆中保持自然 pH值7．0。将 3个脸盆同置于 楼顶平台露天曝晒，夜间及雨天用玻璃覆盖。每隔 1 d定时取样监测黄药浓度和pH值1次，共监测5 d，并监测数据。试验过程中用蒸馏水补充因蒸 发而减少的水分。 不同pH下黄药的降解结果如表1所示。 由表 1可知 ： (1)水溶液pH值越低越有利于黄药的降解， 江西省自然科学基金项目(编号：0450068)。 赵永红(1977一)，男，江西理工大学人事处，讲帅，硕士，341000江西 省赣州市。 维普资讯 http://www.cqvip.com 总第360期 金 属 矿 山 2006年第6期 O．O3l 5 4．71 O．Ol2 O O．16 O．0o1 7 O．0o 52．8 0．037 5 6，l1 98．4 0．0l7 5 l，43 l0o O．0o2 l 0．00 39．O 0．047 8 85．7 0．026 6 l0o O．Ol2 8 O．(xx】8 8．51 3．74 0．34 O．0o l5．O 62．6 96．6 l0o．0o 当pH值为4．5时，3 d内即可使黄药的浓度由1O mg／L降至O．05 mg／L以下，达到国家的排放标准； (2)对同一黄药溶液来说，曝晒时间越长，黄药 的降解率越高。 试验过程中发现，溶液的pH值随着时间的变 化也在发生变化，其变化情况见表 2。 表2 黄药降解过程中pI-I值的变化 黄药起始浓度 起始 放置后pH值 ／(mg．L ) pH值 1 d 2 d 3 d d d 5 d 表2中数据表明：不同起始pH值的黄药水溶 液在曝晒过程中pH值变化明显，5 d后最终pH值 均近于中性，符合排放标准。 2 黄药的漂白粉氧化降解试验 取浓度为10 mg／L的l L丁基黄药溶液装入烧 杯，以200—300 r／min的速度搅拌。对漂白粉加入 量(5 mg、10 mg、15 mg)、pH值(3、4、5)及氧化时间 (1 h、2 h、3 h)进行三因素三水平的正交试验，通过 溶液中丁基黄药的吸光度分析黄药的浓度。 试验结果表明，影响溶液中黄药降解的因素的 主次顺序是：漂白粉>pH值 >氧化时间；最佳降解 条件为：漂白粉加入量 15 mg、pH值 3、氧化时间3 h，该条件下可将黄药完全降解。 采用漂白粉氧化法降解黄药，其主要反应方程 式为 2Rocs；+2OC1 +H2O,_---z,2OH一4-2ROCS2 + 2C1一． 黄药被氧化后生成难溶于水的双黄药而浮于水 面，可经过滤分离。 3 黄药的酸化降解试验 取 4份浓度为 10 mg／L的 1 L丁基黄药溶液装 入4个烧杯，再分别加入盐酸3、4、5、6 mL，搅拌速 度为300 r／min，搅拌时间为2 h，然后取样检测黄药 浓度的变化情况，结果见表3。 · 76· 表3 黄药酸化降解结果 从表3中可以看出，用酸量增加，黄药的降解率 也随之提高。 黄药在水溶液中能水解成黄原酸，后者在酸性 介质中分解生成醇和二硫化碳，其反应式为 ROCS2-+ H20 ROCS2H + OH一， ROCS2H ．---~ROH + CS2． 具体到本试验中，在盐酸的酸性环境下，反应式 为 ROCS2-+ HC1~ zROH + CS2+ Cl一． 生成的硫化碳需妥善处理，否则会引起二次污 染。 4 黄药的亚铁沉淀试验 配制10 mg／L的丁基黄药溶液3 L，均分盛于3 个 1 L的烧杯中，依次加入200 mg、400 mg、600 mg 硫酸亚铁，加浓 H sO 调节pH值为4．5，搅拌速度 为300 r／rain，搅拌时间90 rain，然后取样检测黄药 浓度的变化情况，结果见表4。 表4 黄药亚铁沉淀结果 从表4可以看出，随着硫酸亚铁投加量的增加， 黄药的去除率提高，经硫酸亚铁沉淀处理后的水可 达标排放。 黄药易与硫酸亚铁反应生成黄原酸铁沉淀，该 盐溶度积常数为O．8×l0～。其主要反应式为 2ROCS；+FeSO4一 Fe(ROCS2)2』+sO 一． 5 黄药的活性炭吸附试验 取10 mg／L的丁基黄药溶液3份，每份 1 L，分 9 1 8 7 7 6 O 9 8 7 6 7 O 3 8 7 6 9 8 2 8 6 5 O 9 8 9 6 4 5 O 5 9 7 4 m m 维普资讯 http://www.cqvip.com 赵永红等：去除水中黄药的试验研究 2006年第6期 别加入0．05 g、0．1 g,0．2 g、0．5 g颗粒状活性炭，搅 拌速度为300 r／min，搅拌时间为45 min，然后取样 检测黄药浓度的变化情况，结果见表5。 表5 活性炭吸附试验结果 由表5可见，黄药的去除率随着活性炭用量的 增加而增加，当活性炭用量达一定值时，可完全去除 水中的黄药。 6 结 论 自然曝晒法、漂白粉氧化法、酸化分解法、亚铁 沉淀法、吸附法均能较彻底地去除水中的黄药，使水 中的黄原酸盐浓度达到国家排放标准。其中亚铁沉 淀法、漂白粉氧化法因亚铁、漂白粉来源容易，价格 便宜，工艺设备简单，投资省，易于实现，适于低浓度 黄药废水的处理；自然曝晒法、酸化分解法处理黄药 ·+ -+ 一—+-一-●一·--●一一-●一一—+- (上接第64页) 一 + ”+ 一+ + 一+ 一+ 一—+-一—+-一—+- 该分析系统已经在浙江平水铜矿、建德铜矿、安 庆铜矿、南京栖霞山铅锌矿等矿山推广应用。 仪器在平水铜矿选厂原矿、总铜精、一次铜精、 锌精4个测量点安装后的考核运行测量准确度是： 原矿铜相对标准误差小于 10％，锌 (1．0％ 一 4．0％)作为参考；总铜精铜相对标准误差小于4％； 一 次铜精铜相对标准误差小于4％；锌精矿锌相对 标准误差2％一2．5％。 仪器在安庆铜矿选厂原、精、尾3个测量点安装 后，对该3个测点作了采样标定。原、精、尾矿流中， cu的测量准确度分别为7．63％，3．34％，l3％；Fe 的测量准确度分别为3．55％，4．09％，3．4l％。 3 结 语 随着控制技术、计算机技术、仪表技术等的发 展，选矿过程自动控制也会逐步由过去简单的DDC 控制，单机组、单设备的控制发展到整个选矿厂的综 合自动化智能控制，稳定可靠的智能化矿山专用检 测仪表将不断应运而生，网络技术、多媒体技术也将 成为未来矿山现代控制系统的发展方向。 参 考 文 献 [1] 汪昭乾，等．破碎机控制器的研制及应用[J]．金属矿山，2001 废水的产物中有 CS ，易产生二次污染，应对其进行 妥善处理；对于高浓度黄药废水来说，吸附法效果显 著。 试验中还发现，不同起始 pH值的黄药水溶液 在曝晒过程中pH值变化明显，5 d后最终pH值均 近于中性，符合排放标准。 参 考 文 献 於 方，张 强，过孝民．我国金属矿采选业废水污染特征分 析[J]．金属矿山，2003(9)：4o ． 缨建成．王方汉，胡继华．南京铅锌银矿废水零排放的研究与 实践[J]，金属矿山，2003(8)：56-58． 金 勇。冯寿成．大力推行清洁生产 做好排污口规范化整治 [J]，金属矿山，2000(1)：58-59． 唐锦涛．选矿废水的危害及防治 [J]．设计与研究，1992 (1)：41-45． 朱潜力．黄药废水治理的新工艺研究[J]．有色矿冶．1997．13 (1)：53-54． 峨嵋铁合金厂环保处．黄药废水的治理[J]．环境保护，1990 (6)：9-11． (收稿日期 20o6 _()2) 一 — +一··—+一-—+一· (11)：33·36． [2] 曾云南，等．工业以太网在金属矿山碎矿 白控系统中的应用 [c]／／中国金属学会．2005年中国钢铁年会论文集．北京：冶 金工业出版社 ，2005：63-67． [3] 邓庆球，等．利鸟多尔金矿半 自磨回路的最佳化控制[J]．国外 金属矿山，2001(4)：4348． [4] 王彩霞，等．集散系统(DCS)在磨矿作业中的应用[J]．有色金 属：选矿部分，2002(6)：4344． [5] 贾鹏昆，等．望儿山金矿选矿厂自动控制系统的应用[J]．有色 金属：选矿部分，2002(5)：30—32． [6] 周贤渭，等．磨矿分级控制专家指导系统[J]．矿冶工程，1997， 17(增刊3)：208-216． [7] 毛益平，等．基于神经网络的球磨专家系统[J]．金属矿山． 2000(8)：40-42． [8] 郭惠兰，等．浮选过程神经网络数据分析和在线监控[J]．国外 金属矿选矿，20OO(6)：38-43． [9] 林裕安．浮选自动控制在凡izl铅锌矿的研究与应用[J]．有色 金属：选矿部分，2001(3)：34·38． [10]王卫星．浮选工业生产中的计算机视觉器[J]．金属矿山，2002 (9)：39-42． [11]胡志平．PSI一200粒度仪的简介与应用[J]．有色金属：选矿部 分，2003(2)：30-32． [12]杨 峰．新型在线品位分析仪 Courier 3SL在选矿中的应用 [J]．铜业工程，2002(1)：39-41． (收稿 日期 20o6 _()6) · 77· 1 i 1 j 维普资讯 http://www.cqvip.com