改性铝土矿浮选尾矿处理含Cr_废水的试验研究

[ 3] [ 2] [ 1]
烘干 4 h ,过 0 . 34 mm 标准筛后装瓶密封备用。 铝土矿浮选尾矿的化学组成如表 1所示。
表 1 铝土矿选矿尾矿的化学成分 (质量分 数 ) /%
A l2 O 3 39 . 52 S iO2 28 . 89 T iO2 3 . 12 M gO 0. 46 C aO 0. 61 TFe 7. 31 S 0. 13 K 2O 4 . 71 N a2 O 0 . 82
性尾矿对 Cr2 O7 2- 的吸附复合 L angm uir方程和 F reund lich 方程。 关键词 : 铝土矿 ; 浮选尾矿 ; 改性 ; 吸 附 ; 含 Cr( Ⅵ ) 废水 中图分类号 : X 703 文献标识码 : A 文章编号 : 0253- 6099( 2006) 06- 0043- 04
。
对试验用浮选尾矿 ( 以下简称尾矿 ) 进行了 X 射 线衍射分析。结果表明 , 铝土矿正浮选尾矿中的主要 组成矿物为一水 硬铝石、 高 岭石、 伊利 石、 锐钛矿、 石 英、 褐铁矿和方解石。 由 C ILAS 1064 L iquid 激光粒度仪测得尾矿粒度 全部在 36 . 00 m 以下 , D 10 = 0 . 52 m, D 50 = 2 . 76 m, D 90 = 12 . 27 m, 平均累计粒度为 4 . 83 m。 1 . 2 实验仪器和实验药剂 W F J7200 可见分光光 度计, 上海 仪器有限公 司; Rex pH S- 3C 型酸度计 , 上海雷磁仪器厂 ; JA 系列电 子天平 , 上海天平仪器厂; 0 . 4 mm 泰勒标准检验筛 , 上 虞杜浦联江纱筛厂。
图 2 改性时间 对改性尾矿吸附性能影响 图 1 不同改性尾矿对铬的去除率
改性剂 : ( a)无机酸 ; ( b) 碱 ; ( c) 盐 ; ( d )有机物
第 6期
兰
叶等: 改性铝土矿浮选尾矿处理含 Cr( Ⅵ )废水的试验研究
2-
45
2 . 3 固液比对改性尾矿吸附性能影响 F eC l3 溶液浓度为 0 . 5 m ol /L, 改性 12 h , 固液比对 改性尾矿吸附性能的影响结果见图 3 。随液固比的增 加, 铬去除率先增加再减少, 在固液为 1∀4 时达到最高 值。后续试验均选用 1∀4 的固液比进行吸附试验。
[ 10] [ 4~ 9]
。铬酸根阴离子的去除率
式中
C r( Ⅵ )离子质量浓度, m g /L; C 为处理 后铬酸根阴离 子质量浓度 , m g /L。
2 结果与讨论
2 . 1 改性溶液的选用 将各种改性尾矿用于含 C r( Ⅵ ) 模拟废水处理, 试 验结果见图 1 。从图 1 可以看出, 原尾矿对 C r(Ⅵ ) 离 子去除率仅为 31 . 73% , 经过改性后都有所提 高。碱 和有机物改性只能提高几个百分点, 效果不佳。无机 酸和 FeC l3、 F e2 ( SO 4 ) 3 改性尾矿效果好 , 但考虑到酸 用量大以及对设备的腐蚀性 , 选择盐改性尾矿。对比 F eC l3与 Fe2 ( SO4 ) 3 改性尾矿的去除效果时发现 , 最高 去除率都发生在铁离子浓度为 0 . 1 m o l/L 时, 又因为 F eC l3 成本较低, 后续实验均用氯化铁改性尾矿处理含 铬模拟废水。 2 . 2 改性时间对改性尾矿吸附能力的影响 固液比为 1∀4 , F eC l . 5 m ol /L 时, 改性 3 溶液浓度 0 时间对改性尾矿吸 附能力的 影响见 图 2 。由图 2 可 知 , 随改性时间增长, 改性尾矿的吸附能力增强。当改 性时间超过 12 h, 若再延长时间 , 改性效果的提高已不 明显。
图 4 改性剂浓度对改性尾矿吸附性能影响
从图 4 可 以 看 出, 随 F eC l 3 溶 液浓 度 的 增 加, C r( Ⅵ )离子的去除率也随之升高 , 改性剂浓度增加到 0 . 1 m o l/L 时, C r( Ⅵ ) 离子去除率反而有所降 低。所 以确定改性剂 FeC l3 浓度为 0 . 1 m o l/L。 2 . 5 pH 值对改性尾矿吸附性能影响 在温度 30 , 吸附时间 2 h , 含铬溶液初始浓度为 2 . 7 改性尾矿用量对 C r( V I) 吸附性能的影响 在温度 30 , 吸附时间 2 h , 含铬溶液初始浓度为 150 m g /L 的条件下, 考察氯化铁改性尾矿用量对铬去 除率的影响 , 结果如图 7 。由图 7 可知, 随着改性尾矿 用量的增大 , C r( V I) 去除率逐渐增大 , 改性尾矿投加 量超过 20 g 时, 去除率增加缓慢, 故本实验选择处理 C r ( V I) 模拟废水的改性尾矿用量为 0 . 2 g /mL。 2 . 8 等温吸附曲线 等温吸附曲线一般可用 Langmu ir 方程和 F reundl [ 11] ich 方程来描述 。平衡吸附量 C s 为:
C r2O 7 。所以酸性条件下 ( p H < 6) , 有利于改性尾矿 吸附 C r2 O7 。又因 为改性尾矿在 自然条件下 pH = 3 . 52 , 铬去除率为 69. 58 % , 考虑到后续实验还存在其 它的影响因素, 所以选择吸附 pH 值为自然 pH 值。
2-
图5 图 3 固液比对改性尾矿吸附性能影响
1 . 1 实验原料 试验所用铝土矿浮选尾矿取自河南中州铝土矿浮 选厂。由于尾矿易吸水结块, 试验前将尾矿研碎, 低温
①
收稿日期 : 2006 05 18 作者简介 : 兰 叶 ( 1983 - ) , 女, 湖南长沙人 , 硕士研究生 , 主要研究方向为再生材料工程。
44
矿
冶
工
程
第 26 卷
浓盐酸、 浓硫酸、 氢氧化钠、 氢氧化钙、 氯化铁、 氯 化镁、 硫酸铁、 氯化钠、 十烷基三甲基氯化胺 ( 1031 )、 油酸钠、 十二胺、 二苯碳酰二肼、 丙酮、 重铬酸钾、 磷酸, 皆为分析纯。 1 . 3 改性尾矿的制备 分别选用前述试剂对尾矿进行改性, 然后从中选 出最为合适的改性剂进行 后续实验 。将 20 g 尾 矿加入不同浓度的改性剂溶液中, 在 30 空气浴下振 荡改性 , 振荡转速为 170 r/m in , 改性后的尾矿经离心 分离后 , 用蒸馏水清洗 3次 , 于 85 烘干 4 h, 研磨后 过 0. 34 mm 标准筛 , 制得一系列不同的改性尾矿 , 装 瓶密封待用。 1 . 4 吸附试验 300 mL 锥形 瓶中 加入 100 m L 质量 浓度 为 150 m g /L 的以重铬酸钾配制而成的含 Cr( Ⅵ ) 模拟废水, 并加入适量的经不同方法改性的尾矿 , 加盖, 固定在恒 温振荡器中 , 170 r /m in 的转速振荡 2 h , 过滤, 取滤液 测其吸光度。 C r( V I) 离子浓度采用 GB7476- 87 二苯碳酰二肼 分光光度法对进行测定 为: C0 - C ! 100 % ( 1) C0 为 C r ( Ⅵ ) 离 子 的 去除 率 , % ; C 0 为 处 理 前 =
铝土矿选矿尾矿中的主要矿物组成为一水硬铝石、 高岭石、 伊利石和叶腊石 。从矿物结构特点、 粒度等 方面的文献资料分析, 尾矿用于废水处理是可行的。 根据铝土矿浮选尾矿的基本特性 , 对铝土矿浮选 尾矿进行了改性研究 , 并用于吸附废水中的重铬酸根 阴离子。对其吸附机理也进行了探讨。
1 实验原料与方法
第 26卷第 6 期 2006 年 12月
矿
冶
工
程
M IN I NG AND M ETAL LURG ICAL ENG INEER I NG
V Cr(Ⅵ )废水的试验研究
兰 叶, 王毓华, 李 艳
( 中南大学 资源加工与生物工程学院 , 湖南 长沙 410083)
pH 值对改性尾矿吸附性能影响
2 . 6 改性尾矿吸附时间对 C r( V I) 吸附性能的影响 2 . 4 改性剂浓度对改性尾矿吸附性能的影响 自然 p H 值下 , 改性时间为 12 h, 考察了 F eC l3 溶 液浓度对改性尾矿吸附性能的影响, 结果见图 4 。 温度 30 , 改性尾矿用量 0 . 1 g /mL, 初始浓度为 150 m g /L 的含铬溶液 100 mL, 吸附时间对铬酸根离子 去除率的影响结果见图 6 。图 6 中的试验结果表明, 随 着吸附时间的延长 ( 3 h 以内 ) , 氯化铁改性尾矿对铬酸 根离子的去除率增加。当吸附时间达到 2 h 以后, 氯化 铁改性尾矿对铬酸根离子的去除率的变化非常小 , 基本 达到吸附平衡状态, 为此, 确定吸附时间为 2 h 。原尾矿 对铬酸根离子的去除率基本与吸附时间无关。
①
摘
6+ 要 : 以铝土矿尾矿为原料 , 氯化铁 为改性剂 , 制得改性尾矿 , 用其吸附高浓度含 C r( Ⅵ ) 溶液中的 C r 。试验 表明 , 在 环境温度
为 30
, 改性尾矿投加量为 0 . 2 g /mL, p H 值为 3 . 52 条件下 , 对 Cr( Ⅵ ) 含 量为 150 m g /L 的溶液 , Cr( Ⅵ ) 去除率可达到 90. 9 % 。改
Treat m ent ofW astewater Containing Chrom iu m ( Ⅵ ) by M odified Flotation Tailings of Bauxite
LAN Ye, WANG Yu hua , L I Yan (S chool of R esources Processing and B io engineering, Central Sou th University, Changsha 410083, H unan, China ) Abstract : M od ified ta ilings, prepared using baux ite ta iling as the raw m aterial and ferric chloride as the m od ifier , can be used for adso rpt io n and rem ov in g of hexavalent chrom ium from aqueous so lu t io n . T he removal rate of hexava lent chro m iu m reached 95 . 22 % under the follow in g conditions : hex avalent chrom ium m ass concentration of 150 m g /L, m od ified tailin gs dosage of 0 . 2 g /mL, adsorption tem perature of 30 , aqueous solution p H va lu e o f 3 . 52 and adso rpt io n ti m e of 2h . T he adsorption process conform s to the L angm uir and F reundlich isotherm adsorption equat ion. K ey w ord s : baux ite ore; m odif ied flo tation ta ilings; adso rpt ion; wastew ater containing hexavalen t chrom ium 铝土矿浮选脱硅产生的铝硅酸盐尾矿是铝土矿选 矿 拜耳法生产氧化铝新工艺的主要废弃物之一。根 据已有生产实践数据, 每处理 1 t铝土 矿原矿就会产 生约 0 . 2 t浮选尾矿 。目前, 铝土矿 浮选尾矿仍以 自然堆积法储存于尾矿坝 , 不仅占用了大量土地, 而且 会对地下水源造成污染。同时 , 尾矿的颗粒极细, 易形 成扬沙 , 造成空气污染。由于铝土矿选矿脱硅技术刚 刚实现工业应用 , 目前只有少量有关铝土矿尾矿应用 于生产水泥、 吸水材料及其它建材等方面的研究