Очистка шахтных и карьерных сточных вод горно-добывающей промышленности

Если вам необходим проект очистных сооружений производственных сточных вод предприятия по добыче или переработке руды или проект реконструкции отдельного сооружения  – мы готовы предложить оптимальные технологические решения с применением самого современного оборудования (как импортного так и отечественного производства) на основании технико-экономического сравнения вариантов.

Наш опыт в области проектирования объектов водоотведения и комплексный подход позволяет нам предлагать конкурентную цену и обеспечивать гарантированный результат. Мы выполняем полный комплекс работ от сбора исходных данных, согласований и экспертизы, до авторского надзора и ввода в эксплуатация.

%#/forma-proyekty-vodootvedeniya#%

Высокая концентрация сульфатов типична для сточных вод, образованных в ходе горных работ и работ по обогащению руды. Сульфаты могут образовываться при разных процессах. Чаще всего, они образуются при обработке отработанных газов или сырья (например, при окислении пирита). Сульфаты встречаются в грунтовых водах и в шламах после обогащения.
Более того, согласно химическому составу сточных вод после очистки высока кон-центрация ХПК.

Выбор наиболее подходящего способа очистки промышленных сточных вод зависит от технологии производства руды

Обычно после выемки руда дробится и измельчается до необходимого размера. Вслед за этим ее либо просеивают до состояния конечного продукта (комочков и мелкой фракции), либо обрабатывают. Выбор горного обогащения зависит от типа руды, химического состава, величины фракций и т. д. Наиболее распространенными методами являются магнитная сепарация –магниты высокой мощности использу-ются для обогащения гематитовой руды и магниты малой мощности для магнитно-го железняка, а также гравитационная сепарация и флотация. Как качество руды, так и метод обработки влияют на количество, тип и состав хвостов горного произ-водства и сточных вод.

Современным подходом и наиболее экономичным и эффективным методом очистки большого объема промышленных сточных вод является предотвращение загрязне-ния либо очистка вод наиболее близко к его источнику. В большинстве случаев наиболее затратным решением является применение технологии очистки в месте сброса, то есть использование одной установки для обработки большого объема промышленных вод, поступающих из разных источников, что типично для промыш-ленной деятельности, связанной с горнодобывающими работами, в том числе и при производстве окатышей.

Комплекс по очистке сточных вод как правило включает в себя все производствен-ные сооружения и объекты на месте разработок или относящиеся к нему, использу-емые для контроля, хранения, обработки и отведения вод для осуществления про-цесса очистки и бытового потребления, а также включающие в себя забор и сброс воды, очистку избыточных вод, а именно:

• водоемы/водохранилища;
• резервуары;
• водосбросы;
• водозаборы;
• отводные канавы;
• кульверты;трубопроводы;
• насосные станции;
• очистные сооружения;
• отстойники;
• водоотливные системы и т.д.

Основой для разработки любых предупредительных мер является характеристика хвостов и пустых пород горного производства наряду с детальным планом по очист-ке сточных вод, в рамках которого будет определено и минимизировано количество хвостов горного производства и пустых пород, требующих особого внимания. Боль-шинство предупредительных мер фокусируется на уменьшении степени окисления сернистых соединений, добиваясь этого с помощью первичной мобилизации про-дуктов выветривания. Этого можно добиться уменьшением переноса кислорода к сульфидам с помощью применения барьеров (затворов) переноса кислорода. Такие «затворы» обычно делятся на два типа: (1) «водяной затвор» или «жидкостный за-твор» (т. е. затопление), или же (2) «сухой затвор». Был разработан и введен в экс-плуатацию также третий тип - кислородопотребляющие барьеры». Другие преду-предительные меры нацелены на устранение минералов сернистых соединений из хвостов и пустых пород горного производства (депиритизация), добавляя в них бу-ферные минералы и, таким образом, уменьшая биологическую активность или пло-щадь поверхности минералов, подверженных выветриванию. Оксидация минералов сернистых соединений может быть уменьшена во время процесса очистки за счет, например,  подводной обработки хвостов горного производства.

1. Усовершенствованный метод обработки хвостов горного производства - (Горнодобывающие работы)

Неочищенная сточная вода и хвосты горного производства содержат различные со-единения в зависимости от используемого процесса, качества руды, используемых реагентов, степени аэрации и т. д.

Железная руда может содержать серу, которая является главным загрязняющим веществом в сточных водах.
Естественная оксидация минералов сернистых соединений и их отходов в ходе гор-ных разработок, удаление отходов и их хранение на месте разработки обычно при-водит к возникновению кислотного шахтного (карьерного) водоотлива (AMD), ко-торый может содержать высокую концентрацию кислот, растворенных металлов и сульфатов.  Кислотообразование начинается, когда минералы сернистых соедине-ний (чаще всего пирит и пирротин), содержащиеся в отходах производства, подвер-гаются воздействию кислорода и воды. Сначала начинается оксидация минералов сернистых соединений и образование кислоты, а затем происходит вынос окислен-ных веществ после попадания в отвал дождевой воды или снега. Если нет достаточ-ного количества щелочных минералов для нейтрализации кислоты, образовавшаяся вода выщелачивания становится кислой.  

Поверхностное захоронение сульфидсодержащих хвостов горного производства яв-ляется основной причиной образования кислотных вод. Минералы сернистых со-единений нестабильны при воздействии кислорода и воды и реакция протекает по-чти мгновенно. В результате данной реакции вырабатывается серная кислота и начинается процесс выщелачивания соединений тяжелых металлов, что приводит к  высокой концентрации серы в сточных водах.  

Основным шагом для предотвращения дренажа кислых шахтных (карьерных) вод является предотвращение контакта сульфидсодержащих отходов производства с кислородом. Проблема образования кислоты является одной из самых сложных за-дач, которую приходится решать горнодобывающим компаниям на стадии утилиза-ции отходов.

Основным методом удаления сульфатов является использование извести (гидро-окись кальция) и утилизация хвостов горного производства в открытые ямы, кото-рые можно накрыть. В результате химической реакции образуется осадок гип-са(сернокислого кальция) в виде пасты.  Для окружающей природной среды способ удаления кислоты путем преобразования хвостов горного производства в пасту имеет несколько преимуществ. Во-первых, в процессе образуется совсем небольшое количество свободной воды для образования щелоки, таким образом, уменьшая возможное воздействие на водоприемник и объект воздействия загрязняющих ве-ществ.

На сегодняшний день метод погружения хвостов горного производства (технология пастового сгущения в открытых карьерах) считается наилучшим способом предот-вращения образования кислоты в хвостах. Применение данного метода требует проведения определенных подготовительных работ на предпусковом этапе разра-ботки.

Технология пастового сгущения для утилизации имеет много преимуществ с точки зрения операционных процессов, экологического и нормативного аспектов горной добычи и технологического процесса обработки минералов. Основными преимуще-ствами использования данной технологии  для кислотообразующих хвостов явля-ются:

• Уменьшение образования щелоков в результате водоудержания и понижен-ной водопроницаемости, а также минимизации нагрузки сточных вод эконо-мичным и эффективным способом;
• Сниженная оксидация сернистых соединений в следствие увеличения влаго-содержания и низкая проницаемость;
• Простота изменения характеристик пасты;
• Совместная утилизация прочих отходов производства.

Для разработки промышленной модели пастового способа утилизации и альтерна-тивных ему вариантов необходима полное геохимическое исследование состава пасты. В особенности, анализ крупномасштабных полей показал отличные резуль-таты при оценке долгосрочной экологической стабильности пастовой технологии.

2. Усовершенствованный метод управления водными ресурсами - (Горнодобы-вающие работы)

Традиционным решением в мировой практике является использование отстойников и осветительных прудов в качестве предварительной обработки перед очисткой и сбросом вод в естественную среду.  Использование прудов может быть совмещено с описанной выше пастовой технологией, таким образом, эффективно уменьшая концентрацию сернокислого кальция и сульфатов на сбросе.

3. Рециркуляция воды

Одним из наиболее рентабельных решений является уменьшение количества сбра-сываемой воды. Воду, используемую при производстве, можно легко рециркулиро-вать как оборотную воду.

При использовании скрубберов для очистки воды от загрязнений, формируется по-ток сточной воды. Такая вода нуждается в отводе из-за наличия в ней HF/гидрофтористой кислоты. Отвод обычно невелик, если применяется рециркуля-ция воды и  гидроксид натрия.

Сточные воды от скрубберов нейтрализуются прежде чем попасть в циркуляцион-ный резервуар. Оттуда они поступают в отстойник. Седиментационные свойства осадка можно улучшить с помощью добавления флокулянтов. Часть сточных вод из отстойника используется заново в качестве воды скрубберного цикла. Предвари-тельная очистка отработанной воды и отделение осадка позволяет рециркулиро-вать воду в скруббере.

Осадок необходимо рециркулировать или утилизировать, так как он может содер-жать вредные вещества такие, как тяжелые металлы.

4. Уменьшение содержания нитратов (Горнодобывающие работы)

Содержание нитратов (NO3) в отходах составляет  до 30 мг/дм3 (среднее значение), тогда как предельное значение составляет 8,51 мг/дм3.

Нитраты могут иметь разное происхождение, но одним из возможных источников является использование азотсодержащих взрывчатых веществ. Обычно в горнодо-бывающей промышленности используются такие азотсодержащие взрывчатые ве-щества, как  аммонит.

Обычный состав технической чистоты аммонита составляет примерно 60…80% ам-моний нитрата и 10…20% тринитрололуол (TNT) – оба компонента содержат нитра-ты. Преимуществом аммонита является его относительная дешевизна, а его недо-статком – большое вещества необходимое по сравнению с более эффективными взрывчатыми веществами.

Для уменьшения содержания нитратов существует две возможные альтернативы:

1. Заменить аммонит более эффективным взрывчатым веществом. При ис-пользовании меньшего количества взрывчатого вещества, меньше будет и объем нитратов. Существует возможность, что другие более подхо-дящие взрывчатые вещества запрещены к использованию в граждан-ском секторе либо такие вещества недоступны.
2. Удаление азота из воды.
3. Большие объемы воды являются главным ограничивающим фактором для приме-нения технологий удаления нитратов из воды на предприятиях горнодобывающей промышленности.  

3a) Биологический метод

Одним из вариантов является применение биологиче-ского метода для уменьшения содержания нитратов в воде. Если содержание суль-фатов в воде невелико и величина pH находится в допустимых значениях, то можно применить одним из методов, подходящий для очистки большого количества сточ-ных вод - разработка и введение в эксплуатацию комплекса искусственных очист-ных водоемов. Тем не менее, стоит отметить, что высокая концентрация сульфатов может вызвать нарушения в работе процесса.

Искусственные очистные водоемы используются для очистки кислых шахтных и ка-рьерных вод, образующихся при добыче руды. Такие воды могут содержать высокую концентрацию металлов и кислотообразующие вещества. Данный процесс очистки может быть адаптирован также для нейтральных и основных растворов, проника-ющих из хвостохранилищ в почву. Очистные сооружения с использованием водно-болотных угодий могут быть адаптированы под различные геологические и клима-тические условия, рельеф и состав рассеянных металлов.

Следующие факторы ограничивают сферу применения и эффективность процесса:

• Нет данных, подтверждающих долгосрочную эффективность сконструиро-ванных болотных экосистем. Износ очистных сооружений с течением време-ни может привести к уменьшению результативности удаления загрязняющих веществ;
• Стоимость строительства искусственных очистных водоемов значительно зависит от характеристик проекта и для многих из них является экономиче-ски невыгодной;
• Температурные условия и изменения в потоке влияют на функциональность очистных сооружений и могут привести к нестабильным результатам очист-ки загрязняющих веществ;
• Холодные климатические условия замедляют скорость удаления загрязняю-щих веществ;
• Сильный поток входящей воды может перегрузить механизм очистки, в то время как засуха может повредить очистные сооружения и ограничить их функциональную эффективность.

Введение в эксплуатацию комплекса искусственных очистных водоемов требует ор-ганизации отстойников и осветительных прудов.

Существуют и другие альтернативы биологическому методу, но все технологии биологической очистки ограничены небольшой температурой воды в период между Октябрем и Маем и недостаточным содержанием органических веществ (БПК менее 2 мг/л).

3b) Прочие методы

Применение таких методов, как химическая очистка, мембранные технологии (например, ионный обмен или обратный осмос) возможно, но достаточно затратно, принимая во внимание большие объемы очищаемой воды. На применение техноло-гии ионного обмена может повлиять большое содержание в воде сульфатов.

Самым экономичным решением является поиск наиболее подходящего сочетания технологий, которые будут использоваться непосредственно возле источника воды.

Примеры выполненных нами работ

%#/forma-proyekty-vodootvedeniya#%