CN112723581A - 工艺水处理方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于处理浮选设备(1)的工艺水的方法，该浮选设备(1)包括矿物浮选线路(10)和用于处理矿物浮选线路的底流的工艺水处理设备(20)。该方法包括以下步骤：a)在重力固液分离器(21)中将来自浮选的底流脱水；b)使来自步骤a)的上清液(221)经历清洗浮选，以收集至少细小颗粒和残余浮选化学品，用于将至少细小颗粒和残余浮选化学品从上清液分离，进入清洗浮选溢流(232)，并用于形成作为清洁浮选底流的净化的工艺水(231)；c)将清洁浮选溢流(232)作为尾矿去除，和d)将净化的工艺水(231)再循环到矿物浮选线路(10)中。

Description

工艺水处理方法
本公开涉及一种用于处理浮选设备(flotation arrangement)的工艺水的方法。特别地，本发明旨在处理包括多个矿物浮选回路的浮选设备的工艺水，每个矿物浮选回路均布置成回收特定的有价值的金属或矿物。
背景技术
随着最好的沉积物(deposits)越来越多地准备被使用或已被使用，矿物矿石的质量日益下降。因此，开采的矿石可能包含显著更少的有价值的材料。为了进行可获利的运营(operations)，必须从沉积物中释放出所有有价值的金属或其他有价值的材料，即，利用多金属工艺从单一矿石来源中获得若干种不同的金属，以保持合理经济的(economicallysound)运营。
在浮选工艺中，不同的金属和/或矿物需要特定的浮选化学品和工艺条件，以允许回收期望的有价值的材料。如果可以使用开放(open)水回路，则这不是问题。在那种情况下，可以在需要时将淡水(fresh water，新鲜的水)添加到工艺中，并且可以自由地丢弃用过的工艺水，该工艺水已被用于特定金属或矿物的浮选化学品污染。工艺水中的残余浮选化学品和累积的(build-up)有害成分不会成为问题。
通常，在反浮选(reverse flotation)中去除的脉石泡沫被送到尾矿坝，预期在尾矿坝的停留时间较长(通常为20-40天)，以便沉淀并分离出固体，以及从收集的且可重复使用的工艺水中分解出残余浮选化学品。然后将收集的工艺水再循环回到选矿工艺(beneficiation process)中。循环的工艺水的质量在获得最终产品的目标回收率和质量方面起着重要作用。
如今，由于浮选的主工艺(主浮选工艺)在用水方面至少部分地成为闭环系统，因此水短缺、法律上及公众压力对生态的要求、上述传统尾矿法对于工艺水处理的成本和广阔的空间需求越来越对再循环工艺水施加压力。可能需要用于处理尾矿流的替代方法，该方法可使用至少部分闭环的水系统。
典型的停留时间为20-40天的传统工艺水或尾矿处理方法可能会产生可接受的水质，从而使处理后的工艺水可以在主浮选工艺和其他工艺步骤中重复使用。传统的处理方法除了费时外，还具有较大的空间需求，并且还经历例如下雨、破损和维护等问题。尽管由于较长的停留时间和暴露于紫外线(UV)辐射而使残余化学品在尾矿坝中分解，分离出的水可能仍然含有至少处于可溶形式的不期望的材料。细粉(fines)没有足够的时间沉淀到沉淀物中。因此，考虑到在用于回收特定金属/矿物的浮选回路中的使用，水仍可能被污染。
当以传统方式处理后的工艺水再循环回到多金属操作的主浮选工艺中时，所述工艺水可能包含并不适用于特定浮选工艺的浮选化学品或特定金属或其他有价值的材料的漂浮(floating)。在另一种金属的浮选工艺中，不期望的有价值的材料可能会最终漂浮并被回收，或者发生了混合浮选(bulk flotation)。上述情况的其他负面影响是漂浮的气流(drafts)、浆料/浆液的粘度变化、以及疏水性变化，这会破坏重力分离器的工作并导致回收损失。总体而言，封闭的水系统导致浮选工艺的可运行性问题和增加的干扰，这使得对浮选工艺的控制更具挑战性。
增稠剂溢流中细粒材料(fine material)的增加可能会增加浮选化学品的用量或降低期望的有价值的材料的回收率和质量。由于需要通过研磨将低质量的矿石材料进一步粉碎至更小的颗粒尺寸，以便使矿石处于允许回收有价值的材料的形式，细粉负载可能还会增加。细粉以及杂质(诸如微生物和有机材料)的累积对随后的脱水产生不利影响。
细粒材料，特别是硅酸盐来源(silicate origin)的细粒材料，干扰了捕收剂化学品(collector chemical)按预期发挥功能的能力，因为含二氧化硅的细粉可能具有相反的表面电势，因此可能附着至矿物表面，并产生空间效应(steric effect)，从而阻止了捕收剂附着在颗粒上，或者空间层太厚，以至于捕收剂分子长度不足以使矿石颗粒的疏水性-表观表面能量保持不变，并且不会发生与浮选气泡的附着。
此外，仅包含不期望材料的细粉更难以被压入底流/尾矿中。随着细粉量的增加，试剂的选择性降低。浮选回路中存在的化合物(诸如胶质氢氧化物和碳酸盐)形式的细粉可能会结合而导致较大的表面积，从而与浮选化学品发生反应并耗尽这些浮选化学品。
改用其他尾矿方法，例如增稠的尾矿、糊剂、干堆积或这些的混合，会导致沉淀时间大大缩短，这是由这些工艺步骤中所需要的新的增稠剂导致的。这样使得沉淀时间大幅缩短，3-8小时(h)，从而导致更多的细粉、残余化学品和其他有害或不利物质最终进入增稠剂溢流中，然后进入回收的工艺水中。
化学品和其他化合物会在封闭的水循环中累积，因为这些物质无法通过标准的脱水操作有效地去除。因此，例如，增稠剂溢流将包含难以沉淀的材料，以及会对主浮选工艺产生负面影响的残余化学品。如果要对工艺水进行再循环，则需要从溢流中去除这些物质，从而不会导致由于从脱水过程中带来的残余浮选化学品等而在主工艺中造成的问题。
具有半渗透膜的反渗透、纳米过滤和类似的水清洁方法非常耗能，在某种意义上会产生“太清洁”的水。例如，水的硬度也会随着诸如K、Ca、Mn、Mg等成分的去除而受到影响。当将清洁后的水再循环回浮选工艺时，这对于浮选工艺效率可能没有好处。此外，这些方法需要庞大的技术解决方案(诸如预蒸发)和敏感且昂贵的不同的膜。
在浮选设备的每个浮选回路之后也可以使用增稠器或脱水机(dewateringpress)，将如此分离的工艺水再循环回到各个浮选回路，以使浮选化学物质(chemistries)不会混合，并且任何残余化学品对于浮选回路中的每个浮选工艺都是合适的。由于相对短的停留时间，这种类型的系统不能有效地抑制细粉，因此细粉仍然可能带来问题。微生物污染物也可能造成问题。
控制捕收剂化学品的积聚并抑制微生物生长的传统解决方案是以较长的保留时间将浮选泡沫送至尾矿坝。另一种方法是使用化学氧化剂(例如，NaOCl)，其可以在增稠剂之前添加，以分解捕收剂化学品并改善非常细小材料的沉淀。但是，使用此类化学品的缺点是较高的Cl含量(level，水平)，可能导致设施腐蚀和失效。如果在酸性条件下使用，由于会形成Cl2，它们还会对环境和人员造成危害。这也将影响整个浮选操作，使化学品用量和工艺控制更加困难。
发明内容
根据本公开的方法的特征在于如本文中提出的方法。
公开了一种用于处理浮选设备的工艺水的方法。该浮选设备包括矿物浮选线路(line，管线)以及用于处理矿物浮选线路的底流的工艺水处理设备，所述矿物浮选线路包括：第一矿物浮选回路，所述第一矿物浮选回路用于处理包含有价值的材料的矿石颗粒，所述矿石颗粒悬浮在浆料中，用于将浆料分离成包含回收的第一有价值的材料的溢流和底流；和第二矿物浮选回路，所述第二矿物浮选回路布置成接收作为浆料进料的第一浮选回路的底流，用于将浆料分离成包括回收的第二有价值的材料的溢流和底流。该方法包括以下步骤：a)在重力固液分离器中对底流进行脱水，以将沉淀物与上清液分离，所述上清液包含水、胶质和可溶性化合物的残余浮选化学品、细小颗粒和微生物；b)使上清液在清洁浮选单元中经历清洁浮选，其中至少90％的浮选气泡的尺寸为0.2至250μm，用于收集至少细小颗粒和残余浮选化学品，用于将至少细小颗粒和残余浮选化学品从上清液分离而进入清洁浮选溢流，以及用于形成作为清洁浮选底流的净化的工艺水；c)将作为尾矿的清洁浮选溢流去除；d)将净化的工艺水再循环到矿物浮选线路中。
通过本发明，可以减轻与传统解决方案相关的在水再循环方面的上述问题和缺点。来自重力固液分离器的溢流或上清液在清洁浮选单元中经历清洁浮选，以使细小颗粒(即，颗粒尺寸小于20μm的颗粒)与残余浮选化学品(特别是捕收剂化学品)一起可以1)被漂浮并收集到清洁浮选的溢流中-从主浮选工艺中带来的捕收剂化学品用作细小颗粒的捕收剂，2)通过清洁浮选步骤与因此净化的工艺水分离，以及3)作为尾矿收集以待进一步处理。然后可以将所得的净化的工艺水再循环回主浮选工艺。
由于净化后的工艺水包含明显较少的残余浮选化学品和细小颗粒，因此不会不利地影响主浮选工艺。
由于来自矿物或主浮选工艺中的溢流在重力固液分离器中停留的时间相对较短，因此浮选化学品，从主浮选工艺中的溢流中带来的捕收剂不会像传统尾矿坝那样随着时间的流逝而发生分解。然后可以在清洁浮选步骤中将这些捕收剂化学品用作捕收剂，从而使期望材料的漂浮和收集成为可能，即，收集细小颗粒，从而得到净化的工艺水。
同时，这些残余浮选化学品被用完，并且当净化的工艺水再循环回去时，不会有残余浮选化学品被带回到主矿物浮选工艺中。因此，主浮选工艺不受这种不期望的浮选化学品的影响，使得矿物浮选工艺的控制更加容易。
在清洁浮选工艺中，还可以去除存在于极细小颗粒中的其他胶质材料(如C、P、N)以及存在于工艺水中的任何淀粉基抑制剂，从而去除可促进净化的工艺水中微生物生长的养分。这可以改善任何后续水处理阶段(诸如过滤)的结果。例如，此类材料的去除可以防止陶瓷过滤器的过滤孔阻塞。
由于浆料或重力固液分离器溢流仅包含细小颗粒(较大的颗粒最终沉淀在沉淀物中)，因此清洁浮选可在最有效的阶段被节能地利用，即，用于去除细小颗粒。
在根据本发明的方法的实施例中，第一工艺水处理设备被布置为处理第二矿物浮选回路的底流。
在一个实施例中，第一矿物浮选回路被布置成回收Cu，第二矿物浮选回路被布置成回收Ni。
在一个实施例中，矿物浮选线路还包括第三矿物浮选回路，所述第三矿物浮选回路被布置成接收作为浆料进料的第二矿物浮选回路的底流，用于将浆料分离成包括回收的第三有价值的材料的溢流和底流，工艺水处理设备被布置成处理第三矿物浮选回路的底流。
在另一个实施例中，第一矿物浮选回路被布置成回收Cu，第二矿物浮选回路被布置成回收Ni，以及第三矿物浮选回路被布置成回收硫化物。
在一个实施例中，浮选设备包括用于处理第二矿物浮选回路的底流的第一工艺水清洁设备和用于处理第三矿物浮选回路的底流的第二工艺水清洁设备。
在另一实施例中，第一工艺水清洁设备的清洁浮选溢流作为浆料进料被引导至第三矿物浮选回路。
典型的多金属浮选操作涉及Cu、Ni和硫化物的回收。用于铜的漂浮和回收的浮选化学品(捕收剂)自然仅对含铜的矿石颗粒起作用。铜通常是非常容易漂浮的材料，因此在第一浮选回路中被回收。另一方面，在随后的镍浮选工艺中，包含Ni的矿石颗粒的回收不会受到特定于Cu的化学品(Cu specific chemicals)的不利影响，所述特定于Cu的化学品是当Cu浮选回路的底流作为浆料进料被引入到后续的Ni浮选回路中时被带入到Ni浮选回路中的。因此，在所述两个浮选回路之间可不必对工艺水进行清洁。
但是，如果要使来自Ni浮选回路底流或这样浮选操作的最终底流的工艺水再循环回到主浮选操作的前端(Cu浮选回路)，则工艺水中的特定于Ni的浮选化学品确实会对Cu的回收产生不利影响。Ni回收的效率取决于Cu回路的性能和专一性(selectivity，选择性)，并且由再循环工艺水中带来的残余浮选化学品或细小颗粒造成的Cu回路中的问题也可能影响后续Ni回路的操作性能。因此，在将任何工艺水再循环回主浮选工艺之前，有必要对浮选操作或线路的最终溢流进行处理。
类似地，硫化物浮选回路中的硫化物回收工艺不受Cu和/或Ni残余浮选化学品的不利影响，但是来自硫化物浮选回路的再循环工艺水需要对工艺水进行清洁以去除任何残余化学品，因为残余化学品会影响第一浮选回路的操作。
在每个实施例中，从工艺水中去除各种来源的细小颗粒在任何情况下对主浮选工艺都是非常有益的。还可以预见的是，在第一工艺水清洁设备中清洁来自第二浮选回路的底流(包含来自Cu和Ni浮选回路的残余浮选化学品)，净化后的工艺水可以从该第一工艺水清洁设备中再循环到主浮选工艺或浮选线路中，并且清洁浮选的溢流作为浆料进料被引导到第三浮选回路，以进行第三种有价值的材料(即，硫化物)的回收。然后在第三浮选回路之后是第二工艺水清洁设备，用于在将净化的工艺水再循环回到主浮选工艺或线路之前，去除残余硫化物浮选化学品。
在一实施例中，清洁浮选单元是溶解气体(DAF)浮选单元。
DAF是一种微浮选工艺，其用于水或废水澄清的各种应用中。通过使用非常小的浮选气泡(微气泡)将固体颗粒与液体分离。通过在压力下将空气或其他浮选气体溶解到液体中而产生尺寸范围为30-100μm的微气泡。当分散(dispersion)被释放时，在压降中形成气泡。固体形式的颗粒附着至气泡并上升到表面。用卸泥辊(sludge roller)将形成的漂浮污泥作为DAF溢流从液体表面去除。有时可能需要化学品来帮助絮凝并增加固体去除效率。通常，通过有效的凝结可以进行胶质去除。
在一个实施例中，在步骤b)之前，上清液的温度为2℃至70℃。
在一个实施例中，在步骤b)之前，上清液的pH为5至14。
上清液的温度和/或pH可以是固有的，即，由前面的工艺步骤或环境引起，或者在需要时可以根据需要调整这些属性，例如，以优化步骤b)中的清洁浮选。
在一个实施例中，在步骤a)中，溢流在重力固液分离器中的停留时间小于10小时，优选为2至8小时。
在一个实施例中，重力固液分离器的沉淀物的固体含量为至少80w-％。
相对短的停留时间意味着浮选化学品(特别是捕收剂化学品)不会分解，而是被上清液带走，并且它们可用在随后的清洁浮选步骤中。通过使足够高的固体含量成为沉淀物，可以减少待处理的固体尾矿的量。
在一实施例中，在步骤a)之后，上清液被引入分离器溢流槽。
分离器溢流槽可用于控制上清液到清洁浮选单元中或混合单元(如果使用的话)中的流动。这可以帮助稳定整个工艺水处理操作，因为上清液到后续操作步骤中的流动得以被控制。
在一实施例中，在步骤b)之前，通过添加凝结剂、和/或絮凝剂、和/或附加浮选化学品对上清液进行化学调节。
在另一实施例中，凝结剂选自包括膨润土、固定剂、铝盐、铁盐、聚合物凝结剂的组。
在另一实施例中，凝结剂是聚合氯化铝。
在另一实施例中，以0至500ppm的量将PAC添加到上清液中。
在一实施例中，通过添加絮凝剂进一步调节上清液。
在另一实施例中，以0至50ppm的量将聚合物絮凝剂添加到上清液中。
在一个实施例中，至少一种附加浮选化学品选自包括捕收剂、活化剂、抑制剂、起泡剂、改性剂的组。
尽管通常在上清液中存在从主浮选工艺带来的足够的浮选化学品(诸如捕收剂化学品)，但在某些情况下，在DAF处理之前可能有必要对上清液进行调节，以确保可以通过DAF单元去除足量的带来的细小颗粒。这可以在混合单元中进行，该混合单元被构造成允许添加不同的化学品(诸如絮凝剂和/或凝结剂和/或用作附加浮选化学品的传统浮选化学品)，并用那些化学品处理流体。凝结剂和/或絮凝剂和/或附加浮选化学品的量是基于工艺来选择，并且与化学品的成本高度相关。有机凝结剂比无机凝结剂更昂贵。通常，以低于10ppm的量添加絮凝剂。
在一实施例中，在步骤d)之前，净化的工艺水经历过滤以去除促进微生物生长的化学品。
在另一实施例中，在过滤中，使用包括陶瓷过滤器的过滤单元。
通过对净化后的工艺水进行过滤，可以去除其他有害成分，从而提高了待再循环回主浮选工艺的水的清洁度。例如，可以减少设施的泥化(sliming)。
通过使用清洁浮选单元来处理上清液以及细小颗粒，可以从净化的工艺水中去除颗粒形式的大部分化学品残余。这允许利用陶瓷滤板-在陶瓷滤板中，滤孔可能被一定尺寸范围的颗粒阻塞。通过至少部分地去除那些颗粒，可以避免堵塞，并且提高了过滤单元的操作。
在一实施例中，在步骤b)中，从矿物浮选线路的底流中去除至少20％的细小颗粒。
在一实施例中，在步骤b)中，从矿物浮选线路的底流中去除至少20％的残余浮选化学品。
该方法的目的是从矿物浮选线路底流中去除尽可能多的细小颗粒和残余浮选化学品。净化后的工艺水中残留的细小颗粒和残余化学品会对主浮选工艺造成不利影响，并可能降低最终产品(有价值的金属/矿物)的质量和价值。这两种情况也降低了矿物浮选工艺的效率。去除多余的(excess，过量的)细小颗粒和残余浮选化学品可降低新鲜浮选化学品和淡水的消耗。
在一实施例中，净化的工艺水的硬度不受工艺水处理设备的影响。
将水硬度保持在目标水平允许根据需要控制主浮选工艺。当水硬度恒定时，浮选化学品的添加可以保持在恒定水平，而当硬度处于一定水平时，疏水性颗粒可以改善矿物浮选。传统的水处理方法(诸如纳米过滤膜或反渗透膜)可能会影响水的硬度，因为成分(Ca、K、Mn、Mg)与不利物质一起被去除了。清洁浮选单元允许这些成分保留在水中，因为它们不会被收集到清洁浮选溢流中并被去除到尾矿中。
附图说明
附图示出了本公开的实施例，并与其描述一起帮助解释当前公开的原理，这些附图被包括进来以提供对当前公开的进一步理解，并且构成本说明书的一部分。在附图中：
图1至图4是浮选设备的简化表示，其中可以使用根据本发明的方法的实施例。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的实施例，其示例在附图中示出。
下面的描述详细公开了一些实施例，使得本领域技术人员能够利用基于本公开的浮选方法。没有详细讨论实施例的所有步骤，因为基于本公开，其中许多步骤对于本领域技术人员来说是显而易见的。
为了简单起见，在重复部件的情况下，在以下示例性实施例中保持项目(item)编号。
图1至图4以示意方式示出浮选设备1。附图不是按比例绘制的，并且为了清楚而省略了许多部件。其中一些部件被表示为代表整个工艺或设备的方框。
浮选设备1包括矿物浮选线路(line，管线)10。矿物浮选线路10又包括第一矿物浮选回路10a，其被设置成处理悬浮在浆料100中的包含有价值(valuable)材料的矿石颗粒，使得浆料被分离成底流(underflow)101a和溢流102a。溢流102a包括回收的(recovered)第一有价值材料。在一个实施例中，第一有价值材料包括Cu。即，第一矿物浮选回路10a可以被设置成处理包含Cu的矿物矿石颗粒。
矿物浮选线路10还包括第二矿物浮选回路10b，其被设置成接收来自第一矿物浮选回路10a的底流101a作为浆料进料。第二矿物浮选回路10b被设置成将浆料分离成包含第二有价值材料的溢流102b和底流101b。在一个实施例中，第二有价值材料包括Ni。即，第二矿物浮选回路10b可以被设置成处理包含Ni的矿物矿石颗粒。
矿物浮选线路10还可以包括第三矿物浮选回路10c，其可被设置成接收来自第二矿物浮选回路10b的底流101b作为浆料进料。在一个实施例中，第三矿物浮选回路10c被设置成接收来自工艺水清洁设备20a的清洁浮选溢流232a作为浆料进料(见图4)。第三矿物浮选回路10c被设置成将浆料分离成包含第三有价值材料的溢流102c和底流101c。在一个实施例中，第三有价值材料包括硫化物。即，第三矿物浮选回路10c可以被设置成处理包含硫化物的矿物矿石颗粒。
底流101a、101b、101c可以包括颗粒尺寸小于20μm的未回收的(unrecovered)矿石颗粒(即，该颗粒尺寸落在属于“细小颗粒”尺寸分布的尺寸范围内)、含硅酸盐的颗粒、可溶性SiO2和其它不希望的、有害的或未回收的材料或化合物，例如包含碳(C)、磷(P)、氮(N)、钙(Ca)、钾(K)、锰(Mn)、镁(Mg)的细小颗粒和较大颗粒；悬浮和/或溶解在水中的残余浮选化学品，如捕收剂化学品(collector chemicals)或淀粉基抑制剂(starch-baseddepressants)、微生物等。
浮选设备1还包括工艺水处理设备20，用于处理矿物浮选线路10的底流，即，矿物浮选回路10b、10c的底流101b、101c。工艺水处理设备20包括重力固液分离器21，其中来自矿物浮选线路10的底流以常规方式被脱水，即，通过将包括较大、较重颗粒的沉淀物(sediment)212从上清液(supernatant)211中分离，上清液包括前述细小颗粒范围内的固体化合物、以及任何残余浮选化学品、可溶性SiO2、微生物和水。重力固液分离器21可以是例如增稠剂(如图3所示)或澄清器(clarifier)。
工艺水处理设备20还包括清洁浮选单元23。清洁浮选单元使用浮选气体来使由捕收剂化学品收集的颗粒漂浮。特别地，清洁浮选单元23中的浮选是通过利用微泡或具有特定尺寸范围的浮选气泡来执行的。在根据本发明的清洁浮选(cleaning flotation)和清洁浮选单元23中，至少90％的浮选气泡落入2至250μm的尺寸范围内。清洁浮选可以采用溶解气体浮选(dissolved gas flotation，DAF)，清洁浮选单元23可以是DAF单元。也可以使用利用较小尺寸的浮选气泡进行浮选的其他方法，例如电力双层浮选或膜浮选。
在清洁浮选单元23中，上清液211经历浮选，以便在残余浮选化学品(即，从矿物浮选回路10a、10b、10c中带出的捕收剂化学品)的帮助下至少收集细小颗粒。由于浮选化学品在清洁浮选期间被吸附到固体细小颗粒上，因此这些残余浮选化学品也被收集起来。此外，在清洁浮选中还可以收集和去除其他颗粒，诸如包含碳、磷、氮的颗粒。
在本发明的一个实施例中，上清液211包括一定量的残余浮选化学品(例如，专用于Cu、和/或Ni、和/或硫化物的捕收剂)，作为来自矿物浮选线路10中的矿物浮选工艺的带来物(carry-over，遗留物)，足以收集大部分细小颗粒，以及将任何可溶性有害化合物凝结成固体形式的颗粒。
随后，至少细小颗粒从上清液中分离到清洁浮选溢流232中，并作为尾矿(tailings)从浮选设备1中移除。同时，净化的工艺水231在清洁浮选单元23中形成为清洁浮选底流。然后，净化的工艺水231可以再循环回到矿物浮选线路10中，以用作例如浆料100进料的稀释水。
净化的工艺水231可以在过滤单元24中被进一步处理，以去除促进微生物生长的微生物和化学品，或者从净化的工艺水231中去除任何其它不希望的化学品(见图2)。过滤单元24可以是本领域已知的任何类型。在一个实施例中，过滤单元24包括一个陶瓷过滤器或多个陶瓷过滤器。
此外，工艺水处理设备20可以包括直接在重力固液分离器21之后的分离器溢流槽21b(见图2)。在将上清液211引入清洁浮选单元23之前，将其引导到分离器溢流槽21b中，例如以控制进入清洁浮选单元23的体积流量。
此外，附加地或替代地，工艺水处理设备20可以包括在重力固液分离器之后、或者在分离器溢流槽21b之后的混合单元(图中未示出)，如果使用的话。混合单元可以是本领域已知的任何类型，设置成能够添加所需的化学品，例如凝结剂和/或絮凝剂(flocculants)，并通过化学调节(chemical conditioning)处理上清液211，使得在将上清液211引入DAF单元23之前至少含二氧化硅的颗粒可以被絮凝。可溶性SiO2也可以因此被絮凝成固体形式的颗粒，并进而随后从净化的工艺水中去除。
如果上清液211不包括足够量的残余捕收剂化学品作为浮选回路10的带来物，则可能需要添加凝结剂和/或絮凝剂和/或附加浮选化学品，以确保细小颗粒的充分浮选，或者例如清洁浮选单元23中的含二氧化硅颗粒的絮凝，或者确保在清洁浮选单元23中产生足够大的絮体(flocs)。
如果需要，还可以利用分离器溢流槽21b和混合单元来调节上清液211的温度和/或pH，以制备用于清洁浮选的上清液。
在一个实施例中，矿物浮选线路包括两个矿物浮选回路10a、10b，并且工艺水处理设备20被设置成处理第二矿物浮选回路10b的底流101b(见图1和图2)。在一个实施例中，矿物浮选线路10包括三个矿物浮选回路10a、10b、10c，工艺水处理设备20被设置成处理第三矿物浮选回路10c的底流101c(见图3)。在一个实施例中，浮选设备1包括三个矿物浮选回路10a、10b、10c；以及设置成处理第二矿物浮选回路10b的底流101b的第一工艺水处理设备20a，和设置成处理第三矿物浮选回路10c的底流101c的第二工艺水处理设备20b(见图4)。第一工艺水处理设备20a和第二工艺水处理设备20b具有上述的与工艺水处理设备20相关的特征。
在该实施例中，来自第一工艺水处理设备20a的清洁浮选单元的清洁浮选溢流232a作为浆料进料被引导至第三矿物浮选单元10c，以通过矿物浮选进行进一步处理，从而从浆料中回收第三有价值材料。包括净化的工艺水231a的清洁浮选底流被再循环到矿物浮选线路10中，例如再循环到第一矿物浮选回路10a的前端，以用作浆料进料100中的稀释水。第二工艺水处理设备20b的清洁浮选底流(包括净化的工艺水231b)也再循环到矿物浮选线路10中。第一工艺水处理设备20a的重力固液分离器的沉淀物212a、以及第二工艺水清洁设备20b的沉淀物212b和清洁浮选溢流232b可以组合并被引导至尾矿处理。
在处理浮选设备1的工艺水的方法中，进行下列步骤。
在步骤a)中，矿物浮选线路10的底流在重力固液分离器21中脱水，以将沉淀物212与包括水、含二氧化硅的颗粒、可溶性SiO2、细小颗粒、微生物和残余浮选化学品的上清液211分离。
步骤a)中溢流在重力固液分离器中的停留时间(residence time)小于10小时。停留时间可以是2至8小时，例如3.5小时；4小时；5.75小时；或者6.5小时。在步骤a)之后，重力固液分离器21的沉淀物212的固体含量可以超过80％的重量百分比(80％，by weight)。
在步骤b)中，上清液211在清洁浮选单元23中经历清洁浮选，用于收集至少细小颗粒和残余浮选化学品，用于将至少细小颗粒和残余浮选化学品从上清液中分离进入清洁浮选溢流232，以及用于形成净化的工艺水231作为清洁浮选底流。在清洁浮选中，至少90％的浮选气泡落入0.2至250μm的尺寸范围内。清洁浮选可以是溶解气体浮选(DAF)，即，清洁漂浮单元23可以是DAF单元。
在步骤b)之前，可以调节上清液211的温度和pH，以优化清洁浮选单元23中的清洁浮选，或者前面的工艺步骤可以使上清液的温度和/或pH显示某些值。上清液211的温度可以是、或可以调节到2℃-70℃。上清液211的pH可以是、或可以调节到5-14。假设在分离器溢流槽21b中需要单独地调节上清液211的上述性质。
在步骤c)中，清洁浮选溢流232作为尾矿被去除，并且在步骤d)中，净化的工艺水231再循环到矿物浮选线路10中。在将净化的工艺水231再循环到矿物浮选线路10中之前，可以对其进行过滤步骤，以去除促进微生物生长的化学品，或者去除其他不希望的或有害的化学品。在过滤步骤中，可以使用包括陶瓷过滤器的过滤单元24。
在另外的方法步骤中，在步骤a)之后，上清液211可以被引入分离器溢流槽21b。附加地或替代地，上清液211可以被化学(chemically)调节，例如在步骤b)之前在混合单元中(被调节)。上清液可以直接从重力固液分离器21或从分离器溢流槽21b(如果使用的话)引入混合单元。
上清液可以在步骤b)之前例如在混合单元中通过添加凝结剂而被化学调节，以通过使二氧化硅(以含二氧化硅的颗粒的形式或作为可溶性二氧化硅存在)凝结来帮助收集上清液中的SiO2。凝结剂可以选自包括无机凝结剂、铝盐、铁盐、有机凝结剂的组。
一种可能的无机凝结剂是聚合氯化铝(PAC)。无机凝结剂可以以20至2000ppm的量、例如以50ppm、75ppm、150ppm、225ppm、350ppm或400ppm的量添加到混合单元22中的上清液211中。在一个实施例中，添加100ppm的PAC。有机凝结剂可以以5至200ppm的量添加到上清液211中。
替代地或附加地，上清液211可以例如在混合单元中通过添加絮凝剂而被调节，以通过使SiO2絮凝来进一步帮助收集上清液211中的SiO2。例如，可以使用天然絮凝剂，诸如淀粉或改性淀粉，或多糖(polysaccharides)。例如，可以使用合成絮凝剂。合成絮凝剂可以显示不同的电荷。合成絮凝剂的示例为：高分子量(超过500000)絮凝剂，如聚丙烯酰胺(带负电荷或正电荷、或中性)，或者曼尼希(Mannich)产物(带正电荷)；以及低分子量(低于500000)絮凝剂，如聚胺(polyamines)(带正电荷)、聚表胺(polyepiamine)(带正电荷)、聚二甲基二烯丙基氯化铵(polyDADMAC)(带正电荷)、聚(乙烯)亚胺(带正电荷)、或聚环氧乙烷(中性)。
絮凝剂的添加量可以为1至100ppm，例如1.25ppm、1.75ppm、2.25ppm、7.5ppm或12.25ppm。在一个实施例中，添加2ppm的絮凝剂。
替代地或附加地，除了凝结剂和/或絮凝剂处理/添加之外，上清液211可以例如在混合单元中通过添加一种或多种常规浮选化学品作为一种附加浮选化学品或作为多种附加浮选化学品而被调节。这样的浮选化学品包括：1)捕收剂，即，表面活性有机试剂，诸如硫醇化合物、烷基羧酸盐、烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基磷酸盐、胺、螯合剂和烷基膦酸；2)活化剂(activators)，如金属羟基(hydroxo)化合物、或硫化钠；3)抑制剂，如硫化钠或氰化物盐；4)起泡剂(frothers)，例如醇、聚醚、环氧乙烷和聚乙二醇醚；以及5)改性剂。在步骤b)之前，可以从该组中选择一种或多种附加浮选化学品添加到上清液211中，以确保从主浮选线路10带出的细小颗粒收集到清洁浮选溢流232中。
通过根据本发明的方法，矿物浮选线路10的底流中(即，矿物浮选回路10b、10c的底流101b、101c中)存在的至少20％的细小颗粒可以在步骤b)中被去除。在一些实施例中，40％、60％或者甚至80％的细小颗粒可以在步骤b)中被去除。此外，在矿物浮选线路10的溢流中(即，在矿物浮选回路10b、10c的底流101b、101c中)存在的至少20％的残余浮选化学品可以在步骤b)中被去除。在一些实施例中，40％、60％或甚至80％的残余浮选化学品可以在步骤b)中被去除。
同时，净化的工艺水231的硬度不受工艺水处理设备20、20a、20b和/或处理工艺水的方法的影响，即，来自矿物浮选线路10的底流的水的硬度基本上与再循环到矿物浮选线路10中的净化的工艺水231的水的硬度相同。
上文所述的实施例可以彼此任意组合使用。其中若干实施例可以组合在一起，以形成另一个实施例。与本公开相关的浮选池(flotation cell)可以包括至少一个上文描述的实施例。对于本领域技术人员来说很明显的是，随着技术的进步，本发明的基本思想可以以各种方式实现。因此，本发明及其实施例不局限于上述示例；相反，它们可以在权利要求的范围内变化。

Claims (25)

1.一种用于处理浮选设备(1)的工艺水的方法，包括：
-矿物浮选线路(10)，其包括：第一矿物浮选回路(10a)，用于处理包含有价值的材料的矿石颗粒，矿石颗粒悬浮在浆料中，所述第一矿物浮选回路用于将浆料分离成包括回收的第一有价值的材料的溢流(102a)和底流(101a)；和第二矿物浮选回路(10b)，所述第二矿物浮选回路布置成用于接收作为浆料进料的所述第一浮选回路(10a)的底流(101a)，用于将浆料分离成包括回收的第二有价值的材料的溢流(102b)和底流(101b)，及
-工艺水处理设备(20)，用于处理所述矿物浮选线路(10)的底流；该方法包括以下步骤：
a)在重力固液分离器(21)中对底流进行脱水，以将沉淀物(212)与上清液(211)分离，所述上清液包含水、残余浮选化学品、细小颗粒和微生物，
b)使所述上清液(211)在清洁浮选单元(23)中经历清洁浮选，用于收集至少细小颗粒和残余浮选化学品，用于将至少细小颗粒和残余浮选化学品从所述上清液分离，进入清洁浮选溢流(232)，并用于形成作为清洁浮选底流的净化的工艺水(231)，其中至少90％的浮选气泡的尺寸为0.2至250μm，
c)将清洁浮选溢流(232)作为尾矿去除，以及
d)将净化的工艺水(231)再循环到所述矿物浮选线路(10)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一工艺水处理设备(20a)被布置为处理所述第二矿物浮选回路(10b)的底流(101b)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一矿物浮选回路(10a)被布置成回收铜，所述第二矿物浮选回路(10b)被布置成回收镍。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述矿物浮选线路(10)还包括第三矿物浮选回路(10c)，所述第三矿物浮选回路被布置为接收作为浆料进料的所述第二矿物浮选回路(10b)的底流(101b)，用于将浆料分离为包含回收的第三有价值的材料的溢流(102c)和底流(101c)，工艺水处理设备(20)被布置为处理所述第三矿物浮选回路(10c)的底流(101c)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一矿物浮选回路(10a)被布置为回收铜，所述第二矿物浮选回路(10b)被布置为回收镍，所述第三矿物浮选回路(10c)被布置为回收硫化物。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述浮选设备(1)包括用于处理所述第二矿物浮选回路(10b)的底流(101b)的第一工艺水清洁设备(20a)和用于处理所述第三矿物浮选回路(10c)的底流(101c)的第二工艺水清洁设备(20b)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一工艺水清洁设备(20a)的清洁浮选溢流(232b)作为浆料进料被引导至所述第三矿物浮选回路(10c)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述清洁浮选单元(23)是溶解气体浮选(DAF)单元。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)之前，所述上清液(211)的温度为2℃至70℃。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)之前，所述上清液的酸碱度为5至14。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中，溢流(101)在所述重力固液分离器中的停留时间为低于10小时，优选为2小时至8小时。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述重力固液分离器(21)的沉淀物(212)的固体含量为至少80w-％。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)之前，所述上清液(211)被引入分离器溢流槽(21b)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)之前，通过添加凝结剂和/或絮凝剂和/或附加浮选化学品对所述上清液(211)进行化学调节。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述凝结剂选自包括膨润土、固定剂、铝盐、铁盐、聚合物凝结剂的组。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述凝结剂是聚合氯化铝。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，以0至500ppm的量将PAC添加到所述上清液(211)中。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其特征在于，通过添加絮凝剂来调节所述上清液(211)。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，以0至50ppm的量将聚合物絮凝剂添加到所述上清液(211)中。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，其特征在于，至少一种附加浮选化学品选自包括捕收剂、活化剂、抑制剂、起泡剂、改性剂的组。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)之前，水经历过滤以去除促进微生物生长的成分。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在过滤中，使用包括陶瓷过滤器的过滤单元(24)。
23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，从来自所述矿物浮选线路(10)的溢流(101b、101c)中去除至少20％的细小颗粒。
24.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，从所述矿物浮选线路(10)的溢流(101b、101c)中去除至少20％的残余浮选化学品。
25.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，净化的工艺水(231)的硬度不受所述工艺水处理设备(20)的影响。
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