以磁性粉煤灰为磁种的磁絮凝沉降研究

为降低成本、提升磁絮凝效果，对粉煤灰磁珠进行球磨加工，并以其为磁种材料对高浊度矿物污水进行磁絮凝沉降处理。以CaCl2和APAM分别作为凝聚剂和絮凝剂，获得了常规絮凝的工艺参数，进而参照确定了磁絮凝的药剂制度。以球磨后的粉煤灰磁珠为磁种，在250 mT的磁场辅助作用下对高浊度矿物污水进行磁絮凝沉降处理。对常规絮凝和磁絮凝的沉降效果进行了对比，研究了磁种添加量、添加方式等关键因素对磁絮凝沉降的影响规律，并获得了最佳工艺参数。结果表明，在磁种添加量为3.2 g/L，磁场250 mT的条件下，磁絮凝沉降速度较常规絮凝提升48%；磁絮凝沉降10 min后上清液透光率达到84.2%，较常规絮凝提高6.7个百分点；最终尾泥体积量减少至42 mL，比普通絮凝提高40%。研究表明，磁絮凝的高效沉降与粉煤灰磁种的凝聚效应及磁吸附桥联作用有关。

发展绿色矿山、智慧矿山对采矿、矿物加工、矿区生态保护都提出了越来越高的要求。随着采矿机械化、自动化、智能化程度的提高，大规模机械开采使得大量的粘土、脉石等伴生矿物一起被开采出来， 并随矿物洗选加工过程，进入到了洗矿污水中，形成高浊度矿物污水。该矿物污水是一种多相复杂的矿物微粒分散体系，不但含有大量的悬浮颗粒，而且矿粒泥化性质复杂，因此很难澄清处理[1] [2] [3]。对于高泥化难沉降的高浊度矿物污水处理尤其困难， 成为困扰矿物洗选企业绿色生产的重要障碍[4]。

因此， 高浊度矿物污水的高效澄清处理是当前亟需解决的问题，同时也是水处理领域的研究热点之一。高浊度矿物污水难以澄清处理的主要原因在于悬浮物的细小粒径、矿粒表面电荷及复杂的表面性质，使其难以凝聚聚团或与絮凝剂形成高质量絮团[5]。

目前，絮凝沉降[6]是处理高浊度矿物废水最常用的方法，通过加入混凝剂和絮凝剂使悬浮颗粒形成较大的絮体，加速颗粒的沉降。然而，絮体主要依靠自身的重力进行沉降，沉降效果不佳。然而，当高浊度矿物废水的水质非常复杂时，往往因为沉降力不足，难以克服流体的阻力，无法实现快速沉降。为了提高沉降动力，人们将磁、电、微波等作用引入到污水澄清过程[7] [8] [9]。其中，磁絮凝技术借助外磁场对磁絮团作用提升沉降动力，操作简单、分离效率高、且极少产生二次污染，非常适合矿物污水的治理[10] [11]。

研究表明， 磁絮凝技术可大幅提升高浊度矿物污水的澄清效果， 具有广阔应用前景[12] [13]。

然而，由于多数矿粒不具有磁性，因此要形成磁絮团，必须添加磁种材料。国内外有好多学者对此进行了探究，如冯召清等人[14]以Fe3O4 为磁种对高浊度废水的浊度、COD、UV254 的去除进行了研究，结果表明，Fe3O4 投加量为20 mg∙L−1，浊度、COD、UV254 去除率分别达到96.4%、78.7%和27.7%。伍喜庆等人[15]以高纯天然磁铁矿石为磁种对某微细粒铁尾矿进行了试验，当磁种添加量为3 g/L 时，尾矿上清