Bányászati szennyvíz megoldások: kezelési módszerek, PAM kiválasztása és víz újrafelhasználása

Nincs két bányatelep, amely egyforma szennyvizet termel. A rézporfír lelőhelyből származó kibocsátási áram összetétele nem hasonlít a széntelepből vagy az aranyhalom-lúgozási műveletből származó szennyvízhez – mindazonáltal mindkettő tartalmaz szennyeződéseket, amelyek kezelés nélkül elpusztíthatják a befogadó vízfolyásokat. A víz származási helyének megértése az első lépés a megfelelő kezelési megoldás kiválasztása felé.

A négy fő forrás a bányák 1) gödörvízelvezetése (nyílt vágatokban vagy földalatti munkálatokban felhalmozódó víz), 2) zagytó dekantálása (a zúzott ércből ásványkinyerés után elválasztott technológiai víz), 3) ásványfeldolgozó üzem szennyvize (a flotációs, kilúgozó és gravitációs körökből származó mosóvíz) és 4) a kőzetek vagy a csapadékvízzel érintkező szennyvíz. Mindegyik forrás más szennyező ujjlenyomatot hordoz, amelyet az ércásványtan, a kitermelési kémia és a helyi hidrológia alakított ki. Az egyik vízfolyáshoz tervezett kezelési rendszer teljesen rossz lehet a másik számára – éppen ezért az általános, egyméretű megközelítések következetesen alulteljesítenek a bányászati ​​ágazatban.

▶ A három szennyezőcsoport, amellyel foglalkozni kell

Az összes bányatípusban a szennyezőanyag-profil három nagy csoportra oszlik, amelyek mindegyike eltérő kezelési választ igényel.

• Nehézfémek — az érctípustól függően gyakori az arzén, ólom, cink, kadmium, réz és higany. Vízben mozgékonyak, alacsony koncentrációban mérgezőek, és gyakorlatilag minden joghatóságban szigorú kibocsátási határértékek vonatkoznak rájuk. A szabályozott pH-n történő csapadék az elsődleges eltávolítási mechanizmus, a flokkulálószerek felgyorsítják a keletkező fém-hidroxid-pelyhek ülepedését;
• Savbánya vízelvezetés (AMD) – a szulfid ásványok oxidációja során kénsavat szabadítanak fel, ami olyan szintre csökkenti a pH-értéket, amely tovább oldja a fémeket és elpusztítja a vízi ökoszisztémákat. Az AMD gyakran a meghatározó kezelési kihívás a szén-, réz- és polifém-szulfidbányákban;
• Magas lebegőanyag- és szulfáttartalom — az őrlésből és a robbantásból származó finom ásványi részecskék a technológiai vízben szuszpendálva maradnak, míg a szulfátkoncentráció több ezer mg/l-t is elérhet az AMD-vel érintett patakokban. Mindkét paraméter befolyásolja az iszap mennyiségét és a membrán elszennyeződését a későbbi kezelési szakaszokban.

▶ A bányászati szennyvíz alapkezelő vonata

A hatékony bányászati szennyvízkezelés több egységnyi műveletet hajt végre, így minden egyes szakasz megtisztítja azt, amit az előző nem tud egyedül kezelni. Az alábbi táblázat összefoglalja a standard kezelési sorozatot és az egyes szakaszokban megcélzott szennyezőanyag-osztályokat.

Ennek a vonatnak a középpontjában a szilárd-folyadék szétválasztás áll. A hatékony víztelenítés az elsődleges szakaszban közvetlenül csökkenti a mennyiséget és a toxicitást, ami eléri az összes alsó egységet – csökkenti a vegyszerfelhasználást, a membránok szennyeződési arányát, és végső soron az iszap ártalmatlanítási költségeit. Ha részletesen meg szeretné tekinteni, miért olyan következetes ez a szétválasztási lépés, tekintse meg ezt az elemzést miért számít a szilárd-folyadék szétválasztás a hulladékgazdálkodásban .

▶ Savbányák vízelvezetése: a legnehezebben megoldható probléma

Az AMD a bányászat legkitartóbb vízügyi kihívásaként vívja ki hírnevét. Amikor a szulfid ásványok, például a pirit levegővel és vízzel érintkezve oxidálódnak, kénsavat termelnek – ez a folyamat a bányászati ​​tevékenység leállása után évtizedekig folytatódik. szerint Az Egyesült Államok EPA útmutatása az elhagyott bányák vízelvezetéséről , csak az Egyesült Államok keleti részén több ezer kilométeres patakokat érint a szennyezés ilyen formája.

Az aktív AMD-kezelés általában a pH semlegesítésével kezdődik mészhidráttal (Ca(OH)₂) vagy mészkővel, a pH-t 8-10 tartományra emelve, ahol az oldott vas, alumínium és a legtöbb nehézfém hidroxidként kicsapódik. A csapadék finom, kis sűrűségű iszapot képez, amely önmagában rosszul ülepedik – itt válik elengedhetetlenné a poliakrilamid flokkulálószerek. Az anionos PAM hozzáadása a mészadag után az apró fém-hidroxid részecskéket sűrű, gyorsan ülepedő pelyhekké alakítja át, jelentősen lerövidítve a derítő retenciós idejét és javítva a túlfolyás minőségét. A folyamat mögött meghúzódó kémia mélyebb megismeréséhez tekintse meg a következő útmutatót nehézfémek eltávolítása a szennyvízből és a PAM szerepe .

▶ Flokkulálószerek a bányászatban: anionos vs. nemionos PAM

A poliakrilamid flokkulálószerek az ásványvizek kezelésében alkalmazott vegyszerek – de a termékválasztás sokkal fontosabb, mint azt a legtöbb üzemeltető gondolná. A nem megfelelő töltéstípus kiválasztása gyenge, nyírásra érzékeny pelyheket eredményez, amelyek szétesnek a szivattyúkban és mosodákban, finom szilárd anyagokat juttatva vissza a túlfolyóba, és aláásva a teljes elválasztókört.

• Anionos PAM semlegestől lúgosig terjedő körülmények között teljesít a legjobban (pH 6,5–10), amely lefedi a legtöbb mésszel kezelt AMD-áramot és oxidérc-feldolgozó áramkört. Az ebben a pH-tartományban lévő ásványi részecskék jellemzően nettó negatív felületi töltést hordoznak; Az anionos polimer a töltésvonzás helyett a fizikai láncösszefonódáson keresztül hidalja át őket, és nagy, robusztus pelyheket hoz létre, amelyek jól illeszkednek a sűrítőkhöz és a ferde lemezes derítőkhöz. Az anionos minőségek a nagy zavarosságú patakokat is kezelik – ez gyakori a zagytározók vízvisszanyerésében – anélkül, hogy a tipikus adagolási sebességnél újrastabilizálódnának;
• Nemionos PAM az előnyben részesített választás savas technológiai vízhez (pH 5 alatt), ahol az anionos töltéssűrűség csökken, és a töltésalapú áthidalás hatástalanná válik. Megemelkedett kalcium- vagy magnéziumionkoncentrációjú iszapokhoz is választották, ahol a kétértékű kationok megzavarhatják az anionos flokkulálószer teljesítményét. A szénelőkészítő üzemek és bizonyos nem nemesfém flotációs körök emiatt gyakran nemionos minőséget igényelnek.

A valódi bányászati alkalmazásokban használt mindkét töltéstípus részletes összehasonlítása az útmutatóban található anionos vs. nemionos poliakrilamid flokkulálószerek bányászathoz . A helyspecifikus kiválasztáshoz a tényleges technológiai víz felhasználásával végzett tégelyes vagy hengeres ülepítési tesztek továbbra is a legmegbízhatóbb üzembe helyezés előtti eszköz. Böngésszen a teljes választékban Ásványfeldolgozó flokkuláló termékek bányászati alkalmazásokhoz hogy a molekulatömeg és a töltéssűrűség megfeleljen az áramkör követelményeinek.

▶ A sűrítő teljesítményének optimalizálása ásványi feldolgozó flokkuláló szerekkel

A sűrítő az elsődleges szilárd-folyadék elválasztó berendezés a legtöbb ásványfeldolgozó üzemben, és teljesítménye meghatározza a teljes vízvisszanyerő kör plafonját. A gyengén teljesítő sűrítő – amely híg alulfolyót hoz létre, vagy finom szilárd anyagokat visz be a túlfolyó mosdóba – a későbbi szűrőberendezéseket erősebben kényszeríti, növeli az édesvíz-fogyasztást, és megnöveli a zagy ártalmatlanítási költségeit.

Megfelelően megválasztva és adagolva a PAM flokkulálószer növeli az alulfolyó sűrűséget azáltal, hogy elősegíti a nagyobb, sűrűbb pelyhes szerkezetek kialakítását, amelyek a gravitáció hatására hatékonyabban tömörödnek. Élesítik az iszapvonalat, csökkentve az átmeneti zóna mélységét, ahol a szilárd anyagok és a folyadékok keverednek. És gyorsabban tisztítják a túlfolyást, nagyobb előtolást tesznek lehetővé anélkül, hogy feláldoznák a szennyvíz minőségét. Az ezen előnyök elérésének gyakorlati technikáiról a következő cikkben olvashat részletesen a sűrítő teljesítményének javítása ásványi feldolgozó flokkuláló szerekkel . A fő működési változók – a hígítási arány, az adagolási pont és a nyírási előzmények a betáplálás előtt – mind befolyásolják a flokkulálószer hatékonyságát, és ezeket együtt kell optimalizálni, nem külön-külön.

▶ A víz újrafelhasználása és a szabályozásnak való megfelelés

A bányászati szennyvíz kezelésének üzleti ügye eltolódott. Egy évtizeddel ezelőtt a megfelelés volt az elsődleges hajtóerő; ma a vízhiány és a növekvő édesvízbeszerzési költségek miatt az újrafelhasználás pénzügyi kényszer. A PAM által támogatott sűrítést, majd a membránpolírozást alkalmazó fejlett kezelőrendszerek a technológiai víz több mint 90%-át visszanyerhetik flotációhoz, porelnyomáshoz vagy berendezés hűtéséhez – drámaian csökkentve az édesvíz felvételi és kibocsátási mennyiségét.

A nulla folyadékkibocsátás (ZLD) konfigurációk még tovább mozdítják a hasznosítást a végső sóoldat koncentrálásával és a kristályos sók visszanyerésével, így nem marad kezelendő folyékony hulladék. Ezeket a rendszereket egyre inkább a vízhiányos régiókban lévő bányákhoz írják elő, vagy ahol a fogadó vízfolyások jogilag nem fogadhatnak el semmilyen kibocsátást. A szabályozási követelmények országonként és érctípusonként jelentősen eltérnek – az Egyesült Államok szénbányáinak például meg kell felelniük a 40 CFR Part 434 szerinti számszerű kibocsátási határértékeknek, míg a fémbányáknak helyspecifikus NPDES engedélyezési feltételekkel kell szembenézniük. A lebegő szilárd anyagok és nehézfémek hatékony eltávolítása egy jól dokumentált PAM-alapú kezelési programmal minden esetben támogatja az engedélyek betartását és a közösségi működési engedélyt. Fedezze fel a teljes teljes bányászati vízkezelési termékcsalád hogy megtalálja az érctípusnak, a folyamat kémiájának és a kibocsátási céloknak megfelelő flokkuláló oldatokat.