Исследования и испытания безреагентного кондиционирования стоков промышленного узла горно-обогатительного комбината (стр. 1 )

УДК 622.793.5

проф., к. т.н.

кафедра химии

Эрдэнэтуяа Очир

аспирант кафедры химии

зам. директора ГОКа «Эрдэнэт»

проф., д. т.н.

зав. кафедрой химии

Московский государственный горный университет

Исследования и испытания безреагентного кондиционирования стоков промышленного узла горно-обогатительного комбината

RESEARCH AND TESTING OF CHEMICAL-FREE CONDITIONING WASTEWATER INDUSTRIAL area OF AN ORE-DRESSING PLANT

Применяемые в настоящее время горно-обогатительными предприятиями технологии добычи, обогащения и переработки руд предполагают максимальное использование оборотного водоснабжения, что существенно снижает загрязнение окружающей среды. Источником загрязнения при ведении горных работ являются, в первую очередь, накопленные вскрышные и переработанные породы в отвалах и хвостохранилищах, а также продукты окисления минералов тяжелых металлов: меди, свинца, цинка и железа.

Важной задачей, решаемой при организации систем оборотного водоснабжения на горно-обогатительных предприятиях, является очистка и кондиционирование оборотных вод до уровня, обеспечивающего сохранение технологических показателей обогащения, достигаемого при использовании природной воды [1]. Часть этой задачи состоит в максимальном использовании стоков сложного химического состава, образующихся в результате атмосферного окисления отвалов и складированных хвостов [2].

Одновременно должна решаться задача очистки и вовлечения вводооборот стоков других потребителей водных ресурсов, находящихся в промышленной зоне горно-обогатительного комбината, в том числе хозяйственно-бытовых стоков. Частичным решением такой проблемы может являться, например, направление в хвостохранилище как фильтратов, так и хозяйственно-бытовых стоков. Однако такая схема водооборота вызывает снижение и качества товарных концентратов, и извлечения ценных компонентов на 1,5-2%.

Наиболее простым и эффективным способом кондиционирования и повышения технологических свойств оборотных вод может быть применение метода химического связывания ионов тяжелых металлов в нерастворимые соединения. Такой способ позволяет не только существенно снизить концентрации вредных веществ, но и извлекать содержащиеся в сточных водах ценные компоненты.

Для достижения поставленной цели необходимо установление механизма и выбора наилучших условий для процессов химического осаждения соединений тяжелых металлов и других веществ в стоках и фильтратах хвостохранилищ обогатительных фабрик.

Работа проводилась на КОО «Предприятие Эрдэнэт» с вовлечением в водооборот фильтратов хвостохранилища, хозяйственно-бытовых стоков и стоков шламоотвала ТЭЦ.

Ранее проведенными исследованиями российских изарубежных ученых [3,4] было показано, что при флотации полиметаллических руд концентрация ионов меди, находящихся в равновесии с продуктами окисления сульфидных медных минералов, враз превышает необходимую для флотации сфалерита и в 2 - 4 раза – необходимую для флотации пирита. При этом наблюдается относительно невысокое извлечение в коллективный концентрат сульфидных минералов железа - 25-38% и цинка - 36-45%.

Переход на КОО «Предприятии Эрдэнэт» на частично-замкнутый водооборот - с использованием слива прудка хвостохранилища (около 66% оборотной воды и около 34% свежей воды из р. Селенга), привел к снижению содержания меди коллективном концентрате на 1,6%. Это объясняется увеличением извлечения в него железа и цинка на 3-5%. Дальнейшее замыкание водооборота, достигаемое вовлечением в схему фильтратов хвостохранилища, ведет к существенному снижению качества коллективного концентрата за счет высокого извлечения сульфидов цинка и железа (табл. 1).

Таблица 1.

Показатели коллективной медно-молибденовой флотации при использовании свежей и оборотной воды.

№	Условия флотации	Извлечение в колл. концентрат,%	Содержание в колл. концентрате,%
Cu	Fe	Мо	Zn	Cu	Fe	Мо	Zn
1.	На свежей речной воде	87,7	32,5	42,5	34,3	15,3	28,6	0,22	0,34
2.	При частичномводообороте (66% оборотной воды)	87,3	35,5	41,5	40,3	13,7	30,1	0,21	0,39
3.	При замкнутом водообороте (85% оборотной воды, с использованием фильтратов хвостохранилища и стоков очистных сооружений)	85,7	45,0	39,0	55,5	11,5	33,5	0,19	0,52

Результаты опытов по селективной флотации показали, что извлеченные в коллективной флотации минералы цинка и железа концентрируются в медном концентрате, пропорционально снижая его качество.

Флотационные исследования проводили на оборотной воде, в качестве которой использовали слив хвостохранилища ГОКа. Для создания определенной концентрации ионов меди в нее добавляли необходимое количество медного купороса. Оборотную воду подавали в процесс измельчения медно-молибденовой руды и операцию классификации. Схема флотации включала основную, контрольную и две перечистные операции флотации. Промпродукт возвращался в голову процесса. Порядок подачи реагентов соответствовал режиму, принятому на фабрике.

Установлено, что увеличение расхода медного купороса вызывает повышение флотируемости минералов цинка и железа. При увеличении исходной концентрации ионов меди в оборотной воде свыше 0,4 мг/л наблюдается рост в коллективном концентрате содержания цинка, а при исходной концентрации меди свыше 1,6 мг/л – рост содержания пиритного железа (рис. 1а).

Еще одной причиной снижения показателей флотации является извлечение в коллективный концентрат кальцийсодержащих породообразующих минералов при попадании в оборотную воду и затем в пульпу технических жирных кислот [5]. Опыты по коллективной флотации проводилось по вышеприведенной схеме при разном содержании добавляемого в оборотную воду олеата натрия, взятого как наиболее весомого представителя жирных кислот в хозяйственно-бытовых стоках.

Рис. 1. Влияние концентрации ионов меди (а) и олеата (б) на показатели коллективной медно-молибденовой флотации: 1 – массовая доля меди; 2 – массовая доля железа; 3 – массовая доля цинка; 4 - массовая доля кальция; 5 – массовая доля магния

Результаты флотационных опытов показали, что превышение концентрации олеат-иона более 0,6 мг/л ведет к снижению качества коллективного концентрата за счет повышения извлечения в него породообразующих кальцийсодержащих минералов (рис. 1б).

Проведенные исследования позволяют определить требования к ионному составу оборотной воды в виде предельно допустимых концентраций по ионам меди – 0,4 мг/л и ионам непредельных жирных кислот ряда С17 – С21 – 0,6 мг/л.

Вследствие того, что около 10% воды, поступающей с отвальными продуктами обогащения, фильтруется через массу складированных хвостов и основание, фильтраты (дренажные воды) значительно отличаются по составу от верхних стоков хвостохранилища и содержат ионы тяжелых металлов в концентрациях, значительно превышающих ПДК (табл. 2). Причиной этого являются окислительные процессы, протекающие в находящемся в контакте с воздухом массиве складированных хвостов.