донецьк східний видавничий дім 2010 - Флотаційні методи збагачення корисних копалин - страница 47

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53 

Важлива для людства проблема - охорона геологічного середо­вища верхньої частини літосфери, яка розглядається як багатокомпо­нентна динамічна система, що перебуває під впливом інженерно-господарської діяльності людини і певною мірою визначає цю діяль­ність. Найголовніший компонент геологічного середовища - гірські породи, що містять поряд із твердими мінеральними й органічними компонентами гази, підземні води. Негативний вплив на довкілля здійснюють техногенні катастрофи, найбільша з яких у ХХ ст. - на Чорнобильській атомній електростанції - сталася в Україні.

Під охороною навколишнього середовища розуміють сукупність державних, адміністративних, правових, економічних, політичних і суспільних заходів, спрямованих на раціональне використання, від­творення і збереження природних ресурсів землі.

Охорона навколишнього середовища здійснюється на рівні під­приємств, населених пунктів, регіонів, держав і глобально - у масш­табах планети. Велика робота ведеться під егідою ООН, з ініціативи якої в 1972 р. створена постійно діюча Програма ООН з довкілля (ЮНЕП). У рамках ООН природоохоронні проблеми вирішують та­кож Всесвітня метеорологічна організація (ВМО), Всесвітня організа­ція охорони здоров'я (ВООЗ), Міжнародна морська організація (ММО), Міжнародне агентство з атомної енергії (МАГАТЕ), Міжна­родна комісія з навколишнього середовища і розвитку (МКНСР), ЮНЕСКО та ін. Велику увагу проблемам охорони довкілля приділя­ють Організація економічної співпраці і розвитку (ОЕСР), Європейсь­ке економічне співтовариство (ЄЕС), Організація американських дер­жав (ОАД), Ліга арабських країн з питань освіти, культури і наук (АЛЕКСО). Генеральна Асамблея ООН прийняла в 1982 р. Всесвітню хартію природи, яка є розвитком Стокгольмської декларації про до­вкілля (1972), і Всесвітню стратегію охорони природи, розроблену МСОП (1980). За останні десятиліття ХХ ст. під егідою ООН розроб­лено Концепцію сталого розвитку, яка передбачає глобальні (у прос­торі й часі) підходи до охорони навколишнього середовища. В Украї­ні питання охорони довкілля перебувають у компетенції Міністерства екології і природних ресурсів.

8.2. Заходи з охорони навколишнього середовища

Один із найважливіших факторів зменшення забруднення на­вколишнього середовища - удосконалювання технологій. Виробницт­во мусить бути безвідходним, а відходи - стати корисною сировиною для інших галузей промисловості. Безвідходна технологія переробки корисних копалин передбачає такі аспекти цієї проблеми:

- комплексне використання корисних копалин;

- переведення збагачувальних фабрик на безстічну технологію;

- утилізація відходів збагачення.

Комплексне використання корисних копалин - один із найваж­ливіших напрямків розвитку гірничодобувної промисловості. Але ви­моги до комплексного використання мінеральної сировини складні, тому для їх вирішення необхідно застосовувати найбільш ефективні технологічні процеси. Рівень комплексного використання сировини може бути показником технічного розвитку галузі.

Використання оборотного водопостачання збагачувальних фаб­рик дозволяє скоротити споживання свіжої води. Повний перехід фа­брик на оборотне водопостачання запобігає забрудненню навколиш­нього середовища.

Одна з проблем при збагаченні корисних копалин - раціональневикористання відходів, складування яких пов'язане зі значними мате­ріальними витратами. Відходи можна використати у промисловості будівельних матеріалів і добрив, керамічній і скляній. Разом із тим вміст корисних компонентів у відходах має бути мінімальним, оскіль­ки втрати у відходах стають безповоротними після їх використання в інших галузях промисловості. Важливе значення для охорони навко­лишнього середовища має раціональне розміщення джерел забруднен­ня (винесення промислових підприємств з великих міст, розміщення промислових підприємств з урахуванням рози вітрів і топографії міс­цевості, створення санітарних зон навколо підприємств) та очищення стоків промислових підприємств від шкідливих домішок.

8.3. Очищення стічних вод

Збагачувальні фабрики споживають на технологічні потреби значні обсяги води - від 3 до 8 м /т сировини. Збільшення збагачува­льною фабрикою об' єму водоспоживання спричиняє зростання обсягу стічних вод. З метою зниження обсягів стічних вод збагачувальні фа­брики повинні повністю перейти на оборотне водопостачання. Крім того, внаслідок посилення заходів з охорони водних ресурсів актуа­льнішою стає проблема очищення стічних вод збагачувальних фаб­рик.

Хімічний склад стічних вод залежить від характеру корисної ко­палини, що переробляється, наявності токсичних флотаційних реаген­тів (ксантогенатів, роданідів, ціанідів, нафтопродуктів, спінювачів) і застосованого методу збагачення. До стоків збагачувальних фабрик належать флотаційні відходи, зливи згущувачів, фільтрати вакуум-фільтрів.

Флотаційні відходи рудних збагачувальних фабрик, у яких міс­титься 15-35% твердого, складають 60-90% усіх стічних вод збагачу­вальної фабрики. Флотаційні відходи, зливи згущувачів, фільтрати вакуум-фільтрів об'єднують і відкачують у басейн-сховище сумісно.

Стічні воді фабрик з магнітними і гравітаційними процесами за­бруднені в основному грубодисперсними домішками, що складаються з породних частинок різної крупності.

У стічних водах флотаційних фабрик містяться флотаційні реа­генти - збирачі, спінювачі та модифікатори. Крім того, при збагаченні сульфідних руд поверхні мінералів окиснюються, тому в стоках міс­тяться катіони кольорових металів та інші сполуки, що є результатом взаємодії реагентів з мінеральними поверхнями.

До основних забруднюючих речовин стічних вод збагачуваль­них фабрик належать:

- грубодисперсні домішки - відходи фабрик з флотаційними, граві­таційними процесами і з мокрою магнітною сепарацією;

- кислоти і луги, що подають у технологічний процес як реагенти-регулятори. У будь-яких водоймах рН середовища має бути в межах

6,5 - 8,5;

- йони кольорових і чорних металів, концентрація яких визначаєть­ся мінеральним складом сировини;

- ксантогенати і дитіофосфати, які застосовуються при збагаченні руд кольорових металів і надають їм неприємного специфічного запаху;

- сірчаний натрій, який використовують на багатьох збагачувальних фабриках і має неприємний запах. Сульфідів у воді не повинно бути;

- ціаніди (високотоксичні реагенти), які застосовують при збага­ченні руд кольорових металів і при вилученні золота;

- роданіди (високотоксичні реагенти), що утворюються в стічних водах при взаємодії сульфідів з ціанідами;

- флуориди, які присутні в стічних водах при збагаченні барит-флюоритових та інших руд плавиковою кислотою і кремнефлуорис-тим натрієм;

- феноли і крезоли, що застосовуються на фабриках як реагенти. Феноли і крезоли токсичні, мають неприємний запах, особливо коли воду піддають хлоруванню. Гранично допустима концентрація фено­лу - 0,001 мг/л. Хімічна реакція фенолів з хлором дає хлорфеноли близькі до деоксинів;

- нафтопродукти - найбільш поширені реагенти при збагаченні вугілля, мідно-молібденових і молібденово-вольфрамових руд, а та­кож інших корисних копалин. Нафтопродукти надають воді неприєм­ного запаху і присмаку;

- інші реагенти, які використовують на збагачувальних фабриках. Гранично допустимі концентрації (ГДК) деяких реагентів (мг/л) такі: талове і соснове масло - 0,2; терпінеол - 0,05; ОПСМ - 7; ОПСБ - 0,5; АНП - 0,05.

Сольовий склад стоків збагачувальних фабрик характеризується підвищеним вмістом сульфатів, хлоридів і карбонатів. У Правилах охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами зазначе­но, що концентрація солей у воді водойм не повинна перевищувати 1000 мг/л за сухим залишком.

Випуск стічних вод у водойми допускається у тих випадках, ко­ли вміст у них різних хімічних елементів не перевищує ГДК. Стічні води з вмістом домішок більше ГДК необхідно піддавати очищенню або, якщо це можливо, розбавляти чистою водою.

Стічні води очищують такими методами: йонним обміном, елек­тродіалізом, ультрафільтруванням, зворотним осмосом, флотацією.

Пристрої, основані на мембранних методах, застосовують для очи­щення стоків, які містять ціаніди і сполуки хрому, від йонів важких металів. Особливо перспективним є поєднання методів йонного обмі­ну з вакуумним відгоном та зі зворотним осмосом.

До основних заходів очищення стічних вод належать: видалення зі стічних вод механічних домішок, застосування системи зворотного водопостачання, зниження витрати і зміна складу застосовуваних реа­гентів, хімічне очищення шляхом осадження шкідливих солей. Вида­лення механічних домішок здійснюють їхнім осадженням у відкритих відстійниках або у спеціальних басейнах-сховищах і водоймах. При наявності тонких шламів і при застосуванні в процесі збагачення соди або рідкого скла пульпа, що містить відходи, повністю не проясню­ється. У цих випадках необхідно прискорити процес відстоювання ча­стинок додаванням у стічну воду флокулянтів. Задачу очищення сто­ків збагачувальних фабрик можна суттєво полегшити застосуванням системи зворотного водопостачання і за рахунок цього скороченням витрати свіжої води. Для поліметалічних збагачувальних фабрик ця задача вирішується застосуванням зворотного водопостачання окремо для кожного циклу флотаційного процесу.

8.3.1. Природне очищення стічних вод

Природне очищення стічних вод збагачувальних фабрик відбу­вається в басейнах-сховищах, де під дією сили ваги тверда фаза від­ходів осаджується, а прояснений злив через водозабірні пристрої без­перервно відкачується на збагачувальну фабрику і використовується як оборотна вода або частково скидається у природні водойми (якщо вода задовольняє нормам ГДК).

Видалення грубодисперсних частинок, які містяться у стічних водах, здійснюють за одну або дві стадії: за першу - відділяють на решітках і ситах найбільш крупні частинки, за другу (або одну ста­дію) - відстоюванням у полі сил тяжіння і відцентрових сил видаля­ють тонкі частинки. Для збільшення швидкості осадження тонких ча­стинок у стічні води додають коагулянти і флокулянти. Крім відстою­вання води від механічних домішок, у басейнах-сховищах відбуваєть­ся розкладення шкідливих домішок, що містяться в стічних водах зба­гачувальних фабрик. Згідно з Правилами охорони поверхневих вод від забруднення, концентрація шкідливих речовин не повинна пере­вищувати 0,25 мг/л для водойм господарсько-питного значення і 0,75 мг/л для водойм рибогосподарського значення.

При відстоюванні у басейні-сховищі під дією температури, кис­ню повітря, сонячної радіації, біологічних та інших факторів концен­трація реагентів у стічних водах зменшується. У басейні-сховищі про­тікають фізико-хімічні процеси, у результаті яких у стоках знижуєть­ся вміст міді, цинку, свинцю, ціанідів, ксантогенатів і рН середовища. Зниження рН середовища обумовлене взаємодією стоків з вуглекис­лим газом повітря. Так, за 5 - 6 діб рН середовища зменшується з 10 -10,5 до 7,5 - 8.

В усіх випадках спостерігається зниження окиснювання і змен­шення концентрації реагентів.

Зниження концентрації ціанідів у стічних водах пояснюється їх вивітрюванням у вигляді синильної кислоти, що обумовлено знижен­ням рН середовища, а також їх біологічним окисненням. Феноли руй­нуються повільно і тільки влітку.

Швидкість розкладення ксантогенатів залежить від їхнього спиртового радикалу. Ксантогенати з малим радикалом (напр., етило­ві) розкладаються швидше, ніж ксантогенати з великим радикалом. Ксантогенати окиснюються киснем повітря, розчиненим у рідкій фазі стоків. У басейні-сховищі відбувається розкладення дитіофосфатів, поверхнево-активних речовин та інших реагентів.

Таким чином, басейни-сховища збагачувальних фабрик є не тільки акумулюючими, але й очисними спорудами.

Якщо після відстоювання в басейні-сховищі вміст шкідливих домішок у проясненій воді перевищує гранично допустиму концент­рацію (ГДК), то вона спрямовується на додаткове очищення.

8.3.2. Хімічні методи очищення стічних вод

До хімічних методів очищення стоків належать нейтралізація кислот і окиснення різних мінеральних сполук.

У стічних водах збагачувальних фабрик можуть знаходитися мі­неральні кислоти. Найчастіше в них присутня сірчана кислота, що до­дається у флотаційний процес як регулятор середовища. Основний реагент, що застосовується для нейтралізації кислих стічних вод, -гашене вапно (найдешевший із застосованих лугів). Кислі води нейт­ралізують також лугами та їхніми відходами, крейдою, магнезитом, мармуром і меленим вапняком. Незважаючи на дешевизну вапняку, цей метод має ряд недоліків, головний з яких - невелика швидкість реакції між кислотою і частинками вапнякової суспензії. Вода нейт­ралізується через 15 - 20 хв. після введення вапна у стічні води. Об­робка стічних вод вапном спричиняє також осадження з них катіонів кольорових металів.

Для нейтралізації кислих вод можна застосовувати й метод фі­льтрування крізь шар матеріалу, що складається з магнезиту або до­ломіту. Перевагами даного методу є простота обслуговування при­строю і відсутність апаратів для дозування реагентів. Фільтри-нейтралізатори можуть бути горизонтальними і вертикальними. У ве­ртикальних фільтрах застосовують грудки магнетиту або доломіту крупністю 30 - 80 мм, висота фільтруючого шару складає 0,8 - 1,2 м.

3 2

Швидкість фільтрування не повинна перевищувати 5 м /год м .

Вибір методу очищення стоків від катіонів міді залежить від їх­ньої концентрації. Концентровані стоки очищують у два етапи, а роз­бавлені - в один. Найбільш розповсюдженим є метод цементації міді на залізному скрапі або нікелевому піску. Мідь у кислому середовищі виділяється на поверхні заліза або нікелю, а останні переходять в об'єм розчину:

2Cu2+ + Fe2 2Fe2+ + Оі2і;

2Cu2+ + Ni2 2Ni2+ + CU2I

Метод цементації застосовують для попереднього очищення стоків. Після цементації стічні води піддають нейтралізації і доочи­щенню стоків від катіонів міді, заліза і нікелю.

Другий етап очищення стічних вод - осадження міді у вигляді гідроксиду або лужної вуглекислої солі міді:

2Cu2+ + 2ОН~ Си(ОН)2І;

2Си2+ + 2ОН + СОз2+ Cu2(OH)2 СО3[.

Отримані осади важко розчиняються у воді. Оскільки розчин­ність карбонату міді у декілька разів менше ніж гідроксиду, мідь ре­комендується осаджувати зі стоків у вигляді гідрокарбонату. Для цьо­го застосовують вапно ІІІ сорту.

Крім катіонів міді, у кислих стічних водах містяться також каті­они інших металів, тому вапно витрачається на зв'язування катіонів, присутніх у стічних водах, і на нейтралізацію кислоти.

Оскільки катіони міді, нікелю, цинку, свинцю, кобальту, кадмію та інших металів можуть знаходитися тільки у кислих стічних водах, усі вказані елементи можна виділити зі стічних вод за допомогою ва­пна. Однак при осадженні деяких катіонів необхідно суворо витриму­вати інтервали рН, особливо для гідроксиду цинку, який при рН = 12 - 13 починає розчинятися і переходити у розчин у вигляді цинкатів [Zn(OH)3]-.

Значення рН середовища початку і повного осадження катіонів металів з кислих і нейтральних розчинів наведені в табл. 8.1.

Таблиця 8.1. - Значення рН середовища початку і повного осадження

катіонів металів

Катіон І Cu+2| Ni+2| Zn+2| Pb+2| Co+2| Cd+2| Fe+2| Fe+3

рН середовища:

 

 

 

 

 

 

 

 

початку осадження

5,3

6,7

5,4

6

6,7

7,2

7

2,7

повного осадження

8-9

9-9,5

8-9

8,5

8

8,5-9

9-14

4-14

Стічні води очищують від катіонів кольорових металів електро­хімічним окисненням і йонообмінними смолами.

Ртуть видаляють зі стічних вод осадженням її у вигляді важко­розчинного сульфіду або поглинанням при фільтруванні стічних вод крізь шар сильнолужного катіоніту:

2RSOsH[NaJ + Hg2+ (RSOs)2Hg +2H+[Na]+.

Обробка стічних вод реагентами, що містять хлор, дозволяє роз­класти до нешкідливих речовин ксантогенати, дитіофосфати, ціаніди і роданіди.

Ціаніди, що містяться у стічних водах, представлені простими і складними сполуками. Відомі такі способи очищення стічних вод від ціанідів: адсорбція активованим вугіллям; видалення залізним купо­росом, яке полягає в утворенні ціанистого заліза, що випадає в осад; обробка хлорним вапном, гіпохлоритами, залізним купоросом спільно з гашеним вапном. Найбільш ефективними є методи окиснення ціані­дів «активним хлором», озоном, йонообмінне очищення, електрохімі­чне анодне окиснення з отриманням катодного металу.

Метод очищення хлорним вапном або гіпохлоритом кальцію полягає в окисненні ціанідів вільним хлором, який легко виділяється при їхньому розкладенні. Утворення гідроксиду кальцію або лугу за­побігає появі токсичного хлор-ціану, який виникає при окисненні га­зоподібним хлором. При подачі у стічні води «активного хлору» оки-снення простих ціанідів відбувається за реакціями:

CN + OCV CNO + ЄГ;

CN + ЄІ2 + 2OH CNO- + 2ЄГ + H2O.

При окисненні ціанідів рідким хлором у лужному середовищі (рН = 10 - 11) рекомендується попередньо прохлорувати вапнякове молоко і додати отриманий розчин до стічної води, що очищується. Принципова схема очищення стічних вод цим методом наведена на рис. 8.1.

Вапнякове

молоко

Рідкий

хлор

Стічна вода

Рис. 8.1. Схема очищен­ня стічних вод рідким

хлором.

У результаті змішування вапнякового молока з рідким хлором утворюється гіпохлорит кальцію:

Приготовлений розчин подають у стічну воду дозатором. Кон­тактування розчину зі стічними водами триває 3 - 5 хв. По закінченні реакції окиснення стоки відстоюють з метою видалення створених осадів. Очищену воду подають в оборот.

Процес окиснення ціанід-йонів озоном здійснюється з постій­ною швидкістю до їхньої остаточної концентрації 1 - 4 мг/л. Процес базується на сильній окиснювальній дії, яку спричиняє на ціанід ато­марний кисень при розпаді озону О3. Окиснення простих ціанідів про­тікає за реакцією:

Для одержання озону використовують «тихі» електричні розря­ди у повітрі, який потім пропускають через воду.

Схема озонаторного пристрою для очищення стічних вод наве­дена на рис. 8.2.

Атмосферне повітря проходить декілька етапів підготовки у те­плообмінниках 1, вологовіддільниках 2, повстинних фільтрах 3 і осу­шувальних камерах 4, після чого надходить в озонатор 5. Отриманий озон послідовно подають в основний 6 і попередній 7 реактори. Стіч­ні води надходять на озонування спочатку в попередній, а потім в ос­новний реактори. Очищена вода видаляється з основного реактора, а відпрацьований газ - з попереднього.

Для зниження втрат озону з відпрацьованим повітрям процес

+2

має відбуватися при рН = 12,5 - 13,5. Вміст Cu у кількості 0,5 мг/л спричиняє зниження витрат озону на окиснення ціанідів до 75 % від теоретичного. Окиснення ціанідів озонуванням є простим легко конт­рольованим процесом, але він удвічі дорожче процесу окиснення «ак­тивним хлором».

2Ca(OH)2 +CI2

Ca(OCl)2 + CaCl2 +2H2O

CN- + О3 CNO- + О2

Повітря

2

3

£1

ИЛЬ

4

Відпрацьований

газ

Стічна вода

Очишена вода

Дренажна вода

1

Рис. 8.2. Схема озонаторного пристрою. 1 - теплообмінник; 2 - вологовіддільник; 3 - повстинний фільтр; 4 - осушувальна камера; 5 - озонатор; 6 - основний реактор;

7 - попередній реактор.

Роданіди утворюються в стічних водах при взаємодії ціанідів і сульфіду натрію. Роданіди, як і ціаніди, окиснюються до ціанітів «ак­тивним хлором».

При концентрації фенолів і крезолів більше 2 г/л стічні води очищають методами екстракції, адсорбції та йонного обміну. У стіч­них водах збагачувальних фабрик концентрація фенолів невелика, тому для їхнього очищення застосовують методи, основані на окис-ненні фенолів до нешкідливих сполук. До таких методів належать окиснення фенолів і крезолів хлорним вапном, гіпохлоритами натрію і кальцію, озоном і електрохімічне окиснення. Вміст фенолів в очи­щених водах, згідно з нормами ГДК, не повинен перевищувати 0,001 мг/л.

Ксантогенати - розповсюджені збирачі при флотації сульфід­них руд. Ксантогенати ефективно діють у лужних середовищах, а в кислих розкладаються з утворенням сірководню і спирту. Тому одним із методів очищення стічних вод від ксантогенатів є їхнє розкладення у кислому середовищі (рН < 4) з послідовним доочищенням від утво­рених сульфід-йонів і сірчистого ангідриду. Цей метод застосовують у тих випадках, коли у стічних водах немає ціаністих сполук.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53 


Похожие статьи

донецьк східний видавничий дім 2010 - Флотаційні методи збагачення корисних копалин