有色金属浮选厂消耗大量水资源,实现浮选废水的全循环利用是行业绿色发展的必由之路。然而,浮选废水中残留的选矿药剂(捕收剂、起泡剂)和微细粒矿物颗粒,直接回用会严重恶化浮选指标。传统的混凝沉淀法对溶解态药剂的去除率有限。纳米气泡(直径<1μm)因其独特的物理化学性质——水中停留时间长、比表面积巨大、破裂时产生羟基自由基(·OH),为浮选废水的深度处理提供了一种全新思路。纳米气泡可以同时发挥气浮去除微细颗粒和高级氧化降解有机药剂的双重功能。
本研究将含高浓度黄药(捕收剂)和2号油(起泡剂)的实际黄铜矿浮选废水,注入一个特制的纳米气泡发生器进行循环处理。实验结果显示,经过30分钟的纳米气泡处理后,废水中黄药和2号油的去除率分别达到90%和80%以上,浊度去除率超过95%。ESR测试证实了纳米气泡破裂瞬间确实产生了·OH,这些·OH是降解黄药等有机药剂的活性物种。同时,大量带负电的纳米气泡,通过疏水作用和静电吸引,高效粘附在同样疏水的微细粒黄铜矿颗粒表面,将其挟带至水面形成稳定的浮渣,从而被刮除。由于纳米气泡内部包裹的是空气或氧气,处理后的回水中溶解氧浓度显著升高。
将经纳米气泡处理后的废水用于黄铜矿的浮选闭路循环实验,其浮选精矿的品位和回收率与新水相比无明显差异,长期循环中未出现药剂累积和指标恶化的现象。该研究证实,纳米气泡技术作为一种集氧化降解和物理气浮于一体、无需额外投加化学药剂的高效清洁水处理手段,在解决选矿废水循环利用瓶颈、建设无废水排放矿山方面具有极大的应用潜力。
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