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摘 要：磷矿在浮选的过程中能够产生大量废水，这些废水中含有各种含磷、硫、镁等成分的离子，还有浮选药剂等等，对环境污染较厉害。我们以某磷矿处理废水为例，对该矿的废水中浮选药剂回收及废水的处理进行研究。其处理废水的工艺为：隔油-超滤-反渗透。我们在处理过程中也发现，该工艺回收了大约90%的浮选药剂，且废水经过处理后也达到了排放污水的标准。
关键词：磷矿 选矿废水 处理 浮选药剂 回收
我国既是农业大国，也是人口大国，农作物丰收的同时也消耗了大量的化肥，其中一大部分就是磷肥。我国的磷矿资源储量位居世界的第三位，可谓是资源丰富，所以我国也是重要的加工生产磷矿产品的国家。2010年的数据统计，我国在2010年时磷肥的产量已经达到了14.50Mt，较20年前（1990年）的产量提高了3倍，但是在磷矿进行浮选的过程时，每处理1吨左右的磷矿，我们就能产生近4吨的废水。这些废水中矿物质含量较高，成分比较复杂，不能直接回收重复利用，浮选的效果比较差；如果这些废水直接进行排放，一方面对环境的污染比较大，另一方面，废水中还含有大量的浮选药剂，这也造成了资源的浪费。
膜分离在分离技术中是一种比较新型的技术，该技术使用起来装置简单，操作起来比较容易且能耗非常低，同时占地面积小，没有环境污染，效率非常高。隔油-超滤-反渗透的工艺在处理废水时，隔油工艺能够将磷矿废水中分散的大部分浮选药剂分离并聚集在一起；超滤工艺则能将残留的浮选药剂进行分离，并且过滤废水中的颗粒物（主要是固体颗粒）；最后，反渗透的工艺主要是针对废水中的盐分以及剩余的药剂进行分离。这种工艺能够满足磷矿的在进行选矿时的需水，且还能对废水中浮选药剂进行回收利用，即节约了企业资源，同时也保护了环境不受废水的污染。
1、磷矿选矿废水的 处理实验
1.1、实验方法
磷矿废水处理工艺流程：选矿废水→隔油池→超滤→反渗透→产水
磷矿的选矿废水经过隔油池后能分离出浮选药剂，产水再进行超滤处理，然后再进入反渗透中。我们通过测试每个工艺产水的成分及含量来评价废水分离的程度。注：浮选药剂为分子量600的有机表面活性剂。
1.2、仪器和试剂
测试仪器：电导率测定仪，浊度仪；
实验试剂：硫酸亚铁铵，重铬酸钾，均为分析纯；
膜组件：超滤用自制内压式聚砜膜，截留分子量6000；反渗透用芳香聚酰胺膜。
1.3、测试
（1）我们根据GB11914-89的规定进行COD测定；
（2）水通量测定：25℃的前提下，超滤压力设定为0.1MPa，反渗透压力为0.6MPa。由公式能够得出膜通量，其中V：水的体积；S膜面积，t为时间。
（3）电导率由电导率测定仪测试水样得出。
2、实验的结果及结果分析
选矿废水处理实验的结果：
我们从上面的表格中不难看出，原水本身因为含有微量的一些磷矿粉末以及浮选药剂造成其具有一定程度的浊度，水质ph值接近中性，含盐量程度与苦咸水相当。COD测试显示原水中的浮选药剂质量浓度非常高，其含量以及超过了超滤膜能够分离浮选药剂的分离要求，因此，磷矿的选矿废水必须要先对水中的浮选药剂进行分离处理才能进行超滤膜处理，否则水质就达不到超滤处理的要求。
该实验中浮选药剂（有机表面活性剂）是不溶于水的，选矿时为了使得浮选药剂能够均匀分散在水中，不得不加一定量的分散剂。隔油池的主要作用就是消除分散剂的分散作用，这样能够使得大部分的浮选药剂最终能聚集在一起，轻松的被分离出来。从实验结果来看，在经过隔油池的处理以后，选矿废水的浊度及COD指数都大幅度的降低，特别是浮选药剂浓度下降了85%以上。浮选药剂的分离使得废水的浊度得到了降低。而离子电导率在经过隔油池处理后增加了，这是由于隔油处理需要在废水中添加一定量的盐，而这种盐能够破坏分散剂的功效。从实验结果中我们能发现，经过隔油池的处理后，废水中还是存在少了的浮选药剂，这是由于剩余的浮选药剂因为乳化作用溶解到了水中不能被隔油池分离出来，这部分药剂是不能在隔油这个程序中隔离出来的。
我们从下图来表现超滤及反渗透中水通量的变化：
我们在图中能清楚的看到，在实验开始后，超滤、反渗透的膜通量在初期都迅速降低，随着实验的持续进行，膜通量渐渐放缓至一个平稳的阶段。这是由于产水中剩余了部分是浮选药剂对膜污染造成的膜通量下降，膜在运行的初期时，膜两侧的浓差极化，在膜表面短时间形成了边界层，并且污染物也迅速沉淀，最终使得通量迅速下降。在污染层随时间推移稳定后，通量也随着稳定。
从实验的结果及数据统计整理中，我们能够发现，不同的膜过程对废水分离的效果差异是非常大的：（1）超滤完成后，产水的浊度以及COD明显下降，而离子电导率以及PH没有什么明显的变化。超滤的过程能够分离出废水中发生乳化作用的浮选药剂以及水中剩余的一些矿粉，使得其产水能够进行后续的反渗透过程；（2）选矿废水经过3道程序的处理后，浊度以及COD浓度含量几乎达到了零，这也说明，处理过的废水中浮选药剂已经完全被分离出去，而且产水的电导率测试值为12.2μS/cm，这样的低值也说明产水中的盐份含量已经非常低，这样的处理水是能够达到选矿水的标准的。
通过选矿废水处理实验，我们能够发现，在完成三道处理程序后，浮选药剂回收了85%以上，对于浮选药剂的回收利用能够节约企业资源，降低生产的成本，同时，废水的杂质部分绝大部分被分离出去，脱盐率达到了99%，而COD去除率接近100%，废水在处理后完全能够达到选矿水的使用要求，实现了选矿水的循环利用。
3、总结
当前社会对环境保护的管理越来越严格，同时水资源的缺乏也使得人们对节约工业用水变得越来越重视。对于磷矿选矿废水处理中，“隔油-超滤-反渗透”技术的使用，能够高效的处理选矿废水，不仅回收了废水中绝大部分的浮选药剂，并且超滤处理后的产水经过反渗透处理后，处理水是能够进行循环的选矿使用的。
这种工艺在选矿废水处理中的使用既防止了废水对环境的污染，同时也降低了浮选药剂的浪费，节约了企业的生产资源，一定程度上为企业创造了利益，重要的是，能够节约水资源且工艺简单，易于操作，方便工业化的普及。
参考文献
[1] 张 刚，俞守业. 《我国磷肥工业废水处理技术现状及建议》[J].《硫磷设计与粉体工程》，2009，（03）：20-23.
[2] 宋 文，等.《用菜油脚研制高硅镁低磷磷矿石特效浮选剂》 [J].《贵州工业大学学报》，2002，31（1）：79-83.
[3] 梁建瑞.《超滤-反渗透膜组合工艺处理电厂循环排污水》[J].《水处理技术》，2006，32（06）：79-81.
[4] 王广伟，邱立平，张守彬.《废水除磷及磷回收研究进展》[J].《水处理技术》，2010，36（3）：17-21.
[5] 徐风果，罗建中，凌定勋. 《废水化学除磷的现状与进展》[J].《工业水处理》2003，23（5）：18-20.
作者简介：王海涛，男，江西，（1987-9-17）大学本科，工艺技术员，助理工程师，磷矿选矿。
关键词：磷矿 选矿废水 处理 浮选药剂 回收
我国既是农业大国，也是人口大国，农作物丰收的同时也消耗了大量的化肥，其中一大部分就是磷肥。我国的磷矿资源储量位居世界的第三位，可谓是资源丰富，所以我国也是重要的加工生产磷矿产品的国家。2010年的数据统计，我国在2010年时磷肥的产量已经达到了14.50Mt，较20年前（1990年）的产量提高了3倍，但是在磷矿进行浮选的过程时，每处理1吨左右的磷矿，我们就能产生近4吨的废水。这些废水中矿物质含量较高，成分比较复杂，不能直接回收重复利用，浮选的效果比较差；如果这些废水直接进行排放，一方面对环境的污染比较大，另一方面，废水中还含有大量的浮选药剂，这也造成了资源的浪费。
膜分离在分离技术中是一种比较新型的技术，该技术使用起来装置简单，操作起来比较容易且能耗非常低，同时占地面积小，没有环境污染，效率非常高。隔油-超滤-反渗透的工艺在处理废水时，隔油工艺能够将磷矿废水中分散的大部分浮选药剂分离并聚集在一起；超滤工艺则能将残留的浮选药剂进行分离，并且过滤废水中的颗粒物（主要是固体颗粒）；最后，反渗透的工艺主要是针对废水中的盐分以及剩余的药剂进行分离。这种工艺能够满足磷矿的在进行选矿时的需水，且还能对废水中浮选药剂进行回收利用，即节约了企业资源，同时也保护了环境不受废水的污染。
1、磷矿选矿废水的 处理实验
1.1、实验方法
磷矿废水处理工艺流程：选矿废水→隔油池→超滤→反渗透→产水
磷矿的选矿废水经过隔油池后能分离出浮选药剂，产水再进行超滤处理，然后再进入反渗透中。我们通过测试每个工艺产水的成分及含量来评价废水分离的程度。注：浮选药剂为分子量600的有机表面活性剂。
1.2、仪器和试剂
测试仪器：电导率测定仪，浊度仪；
实验试剂：硫酸亚铁铵，重铬酸钾，均为分析纯；
膜组件：超滤用自制内压式聚砜膜，截留分子量6000；反渗透用芳香聚酰胺膜。
1.3、测试
（1）我们根据GB11914-89的规定进行COD测定；
（2）水通量测定：25℃的前提下，超滤压力设定为0.1MPa，反渗透压力为0.6MPa。由公式能够得出膜通量，其中V：水的体积；S膜面积，t为时间。
（3）电导率由电导率测定仪测试水样得出。
2、实验的结果及结果分析
选矿废水处理实验的结果：
我们从上面的表格中不难看出，原水本身因为含有微量的一些磷矿粉末以及浮选药剂造成其具有一定程度的浊度，水质ph值接近中性，含盐量程度与苦咸水相当。COD测试显示原水中的浮选药剂质量浓度非常高，其含量以及超过了超滤膜能够分离浮选药剂的分离要求，因此，磷矿的选矿废水必须要先对水中的浮选药剂进行分离处理才能进行超滤膜处理，否则水质就达不到超滤处理的要求。
该实验中浮选药剂（有机表面活性剂）是不溶于水的，选矿时为了使得浮选药剂能够均匀分散在水中，不得不加一定量的分散剂。隔油池的主要作用就是消除分散剂的分散作用，这样能够使得大部分的浮选药剂最终能聚集在一起，轻松的被分离出来。从实验结果来看，在经过隔油池的处理以后，选矿废水的浊度及COD指数都大幅度的降低，特别是浮选药剂浓度下降了85%以上。浮选药剂的分离使得废水的浊度得到了降低。而离子电导率在经过隔油池处理后增加了，这是由于隔油处理需要在废水中添加一定量的盐，而这种盐能够破坏分散剂的功效。从实验结果中我们能发现，经过隔油池的处理后，废水中还是存在少了的浮选药剂，这是由于剩余的浮选药剂因为乳化作用溶解到了水中不能被隔油池分离出来，这部分药剂是不能在隔油这个程序中隔离出来的。
我们从下图来表现超滤及反渗透中水通量的变化：
我们在图中能清楚的看到，在实验开始后，超滤、反渗透的膜通量在初期都迅速降低，随着实验的持续进行，膜通量渐渐放缓至一个平稳的阶段。这是由于产水中剩余了部分是浮选药剂对膜污染造成的膜通量下降，膜在运行的初期时，膜两侧的浓差极化，在膜表面短时间形成了边界层，并且污染物也迅速沉淀，最终使得通量迅速下降。在污染层随时间推移稳定后，通量也随着稳定。
从实验的结果及数据统计整理中，我们能够发现，不同的膜过程对废水分离的效果差异是非常大的：（1）超滤完成后，产水的浊度以及COD明显下降，而离子电导率以及PH没有什么明显的变化。超滤的过程能够分离出废水中发生乳化作用的浮选药剂以及水中剩余的一些矿粉，使得其产水能够进行后续的反渗透过程；（2）选矿废水经过3道程序的处理后，浊度以及COD浓度含量几乎达到了零，这也说明，处理过的废水中浮选药剂已经完全被分离出去，而且产水的电导率测试值为12.2μS/cm，这样的低值也说明产水中的盐份含量已经非常低，这样的处理水是能够达到选矿水的标准的。
通过选矿废水处理实验，我们能够发现，在完成三道处理程序后，浮选药剂回收了85%以上，对于浮选药剂的回收利用能够节约企业资源，降低生产的成本，同时，废水的杂质部分绝大部分被分离出去，脱盐率达到了99%，而COD去除率接近100%，废水在处理后完全能够达到选矿水的使用要求，实现了选矿水的循环利用。
3、总结
当前社会对环境保护的管理越来越严格，同时水资源的缺乏也使得人们对节约工业用水变得越来越重视。对于磷矿选矿废水处理中，“隔油-超滤-反渗透”技术的使用，能够高效的处理选矿废水，不仅回收了废水中绝大部分的浮选药剂，并且超滤处理后的产水经过反渗透处理后，处理水是能够进行循环的选矿使用的。
这种工艺在选矿废水处理中的使用既防止了废水对环境的污染，同时也降低了浮选药剂的浪费，节约了企业的生产资源，一定程度上为企业创造了利益，重要的是，能够节约水资源且工艺简单，易于操作，方便工业化的普及。
参考文献
[1] 张 刚，俞守业. 《我国磷肥工业废水处理技术现状及建议》[J].《硫磷设计与粉体工程》，2009，（03）：20-23.
[2] 宋 文，等.《用菜油脚研制高硅镁低磷磷矿石特效浮选剂》 [J].《贵州工业大学学报》，2002，31（1）：79-83.
[3] 梁建瑞.《超滤-反渗透膜组合工艺处理电厂循环排污水》[J].《水处理技术》，2006，32（06）：79-81.
[4] 王广伟，邱立平，张守彬.《废水除磷及磷回收研究进展》[J].《水处理技术》，2010，36（3）：17-21.
[5] 徐风果，罗建中，凌定勋. 《废水化学除磷的现状与进展》[J].《工业水处理》2003，23（5）：18-20.
作者简介：王海涛，男，江西，（1987-9-17）大学本科，工艺技术员，助理工程师，磷矿选矿。