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萤石矿浮选清洁生产的思路和方案简述
发布时间:2008-07-01      作者:      来源:本网
 

萤石矿浮选清洁生产的思路和方案简述

      萤石(CaF2)是一种广泛应用于冶金、化工、建材、陶瓷工业及其它有关工业部门的重要非金属矿物。我国是世界上最大的萤石生产与出口国,萤石储量占世界储量的1/3,世界上每年生产的萤石精矿有500多万t,我国生产的萤石精矿约100多万t,其中外销约50%,成为我国出口的重要矿产品之一。但萤石矿的生产过程,特别是其浮选过程,会产生大量高氟废水、工业固体废物等污染环境,针对国内中小型萤石矿浮选厂众多的特点,在中小型型萤石矿浮选厂开展清洁生产显得尤其重要。
  现以某萤石矿浮选厂清洁生产的技术改造为例,简述中小型萤石矿浮选厂开展清洁生产的思路与方案。
      1、清洁生产思路
  该萤石精选厂日处理原矿80吨,日产精矿35吨,年产精矿1.05万吨,其中湿精矿0.85万吨,干精矿0.2万吨,属于小型萤石浮选厂。浮选药剂采用油酸和纯碱,其生产工艺先将原矿破碎成适当粒度,再进入到球磨机细磨,分级后加入浮选药剂进行粗选和精选,再经浓缩过滤后根据用户要求可分别制得湿精矿和干精矿。
  原矿平均品位50%,其主要成分的平均含量为:CaF2 66.91%;含SiO2 30.06%、S 0.016%、P 0.024%。生产过程中,主要产生的污染物有:粉尘(粉碎和烘干)、含氟废水(浮选)、固体废物和噪声。根据以上分析,可知其清洁生产的主要目的是通过调整产品类型、改进生产工艺和治理措施来减小其污染物的排放。
  2、清洁生产方案
  2.1  产品调整
  该厂原有两种产品:湿精矿和干精矿,后者只是对前者进行干燥后得到。干燥使用回转式干燥机。烘干工序使用0#柴油作为燃料,柴油在燃烧室内燃烧,产生高温热风,将高温热风引入到回转式干燥机,湿精矿从干燥机的尾部进料得到干燥,干燥尾气依次进入旋风除尘器和布袋除尘器后排放。根据实际生产核算,烘干每吨精矿需用柴油11kg。
  在精矿干燥过程会产生废气,其中主要污染物为粉尘和SO2。根据物料计算,有组织排放的含粉尘及SO2的废气总量为7200m3/h,平均粉尘浓度为300mg/m3,经过旋风除尘器和布袋除尘器净化后的排放浓度为30mg/m3。由于烘干产生的粉尘为精矿粉,是高含量的氟化钙,精矿品位取98%,折算成总氟,烘干工序产生的总氟排放浓度143.2 mg/m3,排放量为1.03kg/h,经过除尘处理后的总氟排放浓度为14.3mg/m3,排放量为0.10kg/h。
  SO2主要是燃烧0#柴油产生的,0#柴油的含硫量小于0.5%,每小时产生SO2量为0.55kg。废气中平均SO2浓度为76.4mg/m3。
  根据干精矿的产量,烘干设备年累积开车时间为400小时,计算出粉尘(总氟)和SO2的产生量如下表:表1 干燥工序产生污染物统计污染物种类粉尘总氟SO2产生量(t/a)0.864 0.412 0.22排放量(t/a)0.086 0.041 0.22
  从清洁生产的角度考虑,干精矿的生产需耗费更多的能源,并且会产生一定的大气污染。该厂通过市场开拓,从2004年起停止了干精矿的生产,其烘干工序的设备闲置。此次产品调整,每年节省0#柴油2.2t,减少了粉尘和SO2的排放,不但提高了该企业的清洁生产水平,而且还减少了电耗和对相关设备的维护费用。
  2.2  废水治理与回用
      莹石质脆,在磨矿过程中极易泥化,因此,尾矿水中含有大量呈胶体状的悬浮物。由于选矿过程中加入了油酸、纯石等选矿药剂,在水中起分散剂的作用,使胶体悬浮物更难沉降,造成尾矿水中的氟和悬浮物严重超标,直接排放会对周围水域造成严重污染。
  在选矿过程中会产生含氟废水,排放量约为216.8m3/d,如果这些含氟废水不经过处理直接排放,对地面水体造成严重污染。经过对浮选废水处理工艺的类比分析,结果说明,莹石浮选废水中的主要污染物为氟化物,其中总氟含量较游离F-含量高出50-100倍,这说明氟主要以固态悬浮物状态存在于浮选废水中,因此必须设法使废水中的悬浮物沉降,才能使废水得到净化。
  选矿废水主要来源于三个工序:选矿、浓缩和过滤。废水通过位差自流入净化池与除氟剂反应,再送入尾矿库自然沉淀,尾矿库容积为24000m3,废水停留至少15天后,达标后排放,这是在施行清洁生产前的废水处理工艺,其废水回用率为零。施行清洁生产必须减少废水的排放,提高废水回用率。通过对生产过程的分析和实验室实验,一部分废水可不经过处理直接回用到磨矿工序,不会对生产产生负面影响。磨矿工序用水为120吨/天,占整个用水量的50%。
  浮选工序对水质有一定要求,所以只有对废水处理后方能回用,经过实验研究和生产实践,经过处理后的废水可部分回用到选矿工序,回用量可达到30吨/天,本工序回用率只能达到25%,其余仍然需使用新鲜水。通到直接回用和处理后适度回用的方法,整个选矿工艺总废水回用率达到69%。
  由于氟化物主要以悬浮物存在,所使用悬浮剂需要能破坏废水的胶体形态,经过实验研究并借鉴同类厂家的经验,选择附近硫酸厂的酸性废水作为除氟剂,一方面可对废水起到中和作用,另一方面可迅速破坏废水的胶体,加快废水的沉降作用。废水处理前后的水质参数见表2。
  表2尾矿库废水产生及排放情况SS CODCr氟化物油类pH原废水浓度mg/l 2770 425 2100 5.45 9.50出水浓度mg/l 48.068.0 7.2 1.70 7.62
  从表2可看出,废水经过处理后,其悬浮物去除率达到98.3%,氟化物去除率达到99.7%,废水达到排放标准,可见该废水处理工艺完全能满足环保要求。同时采用硫酸厂的酸性废水作为除氟剂,达到了以废治废的目的。
  废水是莹石矿浮选厂最主要的污染源,通过对原废水工序的改造,一部分废水直接回用到磨矿工序,另一部分回用到浮选工序,总废水回用率达到69%,大大提高该厂的清洁生产水平。
  2.3  固体废物再利用
  生产中产生的固体废物主要是选矿后的尾矿和废水处理产生的污泥。该厂每年使用原矿2.4万吨,相应产出尾矿1.2万吨/年,该厂建有尾矿坝,容积24000立方米,可以把相应产生的尾矿堆放在尾矿坝上,尾矿库容积可供选厂生产2年以上的尾矿堆放。另外,净化池会产生少量污泥,年产生量约100吨。
  选后产生的尾矿富含SiO2,其含量达到70%以上,再加上颗粒细小,是水泥厂较好的原料。该厂产生的尾矿均销往附近水泥厂。
  净化池会产生的污泥氟化钙含量仍然较高,经过生产实验,可分批回到原浮选工序再次浮选。
  通过以上措施,固体废物得到了有效的综合利用。
  3、小结
      通过调整产品、采用废水回用工艺和综合利用固体废物,大大提高了该小型莹石矿的清洁生产水平,减轻了对环境的不利影响。当前我国中小型莹石矿浮选厂较多,对环境的影响也较大,提高其清洁生产水平已经成为当务之急,本文提出了中小型莹石矿浮选厂的清洁生产的一些方法,可起到参考作用。
 
 

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