راه حل های فاضلاب معدن: روش های تصفیه، انتخاب PAM و استفاده مجدد از آب

هیچ دو سایت معدنی فاضلاب یکسانی تولید نمی کنند. ترکیب یک جریان تخلیه از یک ذخایر پورفیری مس هیچ شباهتی به پساب حاصل از درز زغال سنگ یا عملیات شستشوی پشته طلا ندارد - با این حال هر دو حامل آلاینده‌هایی هستند که در صورت رها شدن بدون تصفیه، می‌توانند جریان‌های آب دریافتی را ویران کنند. درک اینکه آب از کجا سرچشمه می گیرد اولین گام برای انتخاب راه حل تصفیه مناسب است.

چهار منبع اصلی معدن عبارتند از: 1) زهکشی گودال (آبی که در برش های باز یا عملیات زیرزمینی انباشته می شود)، 2) تخلیه حوضچه باطله (آب فرآیند جدا شده از سنگ معدن خرد شده پس از استخراج مواد معدنی)، 3) پساب کارخانه فرآوری مواد معدنی (آب شستشو از فلوتاسیون، شست و شو، و 4 مدارهای تماس سنگی و گرانشی) انبارها هر منبع دارای اثر انگشت آلاینده متفاوتی است که بر اساس کانی شناسی، شیمی استخراج و هیدرولوژی محلی شکل می گیرد. یک سیستم تصفیه طراحی شده برای یک جریان ممکن است برای جریان دیگر کاملاً اشتباه باشد - دقیقاً به همین دلیل است که رویکردهای عمومی و یک اندازه به طور مداوم در بخش معدن ضعیف عمل می کنند.

▶ سه گروه آلاینده که باید به آنها رسیدگی کنید

در تمام انواع معادن، مشخصات آلاینده تمایل دارد به سه گروه بزرگ تقسیم شود که هر یک به پاسخ درمانی متفاوتی نیاز دارند.

• فلزات سنگین - آرسنیک، سرب، روی، کادمیوم، مس و جیوه بسته به نوع سنگ معدن رایج هستند. آنها در آب متحرک هستند، در غلظت های پایین سمی هستند و تقریباً در هر حوزه قضایی در معرض محدودیت های شدید تخلیه هستند. بارش در pH کنترل شده مکانیسم حذف اولیه است، با لخته‌کننده‌ها که ته نشین شدن لخته‌های هیدروکسید فلز حاصل را تسریع می‌کنند.
• زهکشی معدن اسید (AMD) - اکسیداسیون مواد معدنی سولفیدی باعث آزاد شدن اسید سولفوریک می شود و pH را به سطوحی کاهش می دهد که فلزات را بیشتر حل کرده و اکوسیستم های آبی را نابود می کند. AMD اغلب چالش تعیین کننده درمان در معادن زغال سنگ، مس و سولفید چند فلزی است.
• جامدات و سولفات های معلق بالا - ذرات معدنی ریز حاصل از آسیاب و انفجار در آب فرآیند معلق می مانند، در حالی که غلظت سولفات می تواند به چندین هزار میلی گرم در لیتر در جریان های تحت تاثیر AMD برسد. هر دو پارامتر باعث ایجاد حجم لجن و رسوب غشا در مراحل تصفیه پایین دست می شوند.

▶ قطار تصفیه هسته ای برای فاضلاب معدن

مدیریت موثر فاضلاب معدن چندین عملیات واحد را ترتیب می دهد، بنابراین هر مرحله آنچه را که مرحله قبلی به تنهایی قادر به مدیریت آن نیست، پاک می کند. جدول زیر قطار درمان استاندارد و کلاس آلاینده را که هر مرحله هدف قرار می‌دهد، خلاصه می‌کند.

جداسازی جامد-مایع در قلب این قطار قرار دارد. آبگیری کارآمد در مرحله اولیه به طور مستقیم حجم و سمیت آنچه را که به هر واحد پایین دستی می رسد کاهش می دهد - کاهش مصرف مواد شیمیایی، میزان رسوب غشایی، و در نهایت، هزینه های دفع لجن. برای نگاهی دقیق به این که چرا این مرحله جداسازی بسیار مهم است، این تحلیل را ببینید چرا جداسازی جامد از مایع در مدیریت زباله اهمیت دارد؟ .

▶ زهکشی معدن اسید: سخت ترین مشکل برای حل

AMD شهرت خود را به عنوان پایدارترین چالش آب در صنعت معدن به دست آورده است. هنگامی که کانی‌های سولفیدی مانند پیریت در تماس با هوا و آب اکسید می‌شوند، اسید سولفوریک تولید می‌کنند - فرآیندی که برای دهه‌ها پس از توقف فعالیت معدن ادامه می‌یابد. با توجه به راهنمای سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده در مورد زهکشی معادن متروکه ، هزاران کیلومتر از نهرها تنها در شرق ایالات متحده تحت تأثیر این نوع آلودگی قرار دارند.

درمان فعال AMD معمولاً با خنثی‌سازی pH با استفاده از آهک هیدراته (Ca(OH)2) یا سنگ آهک آغاز می‌شود و pH را به محدوده 8 تا 10 افزایش می‌دهد که در آن آهن، آلومینیوم و اکثر فلزات سنگین به صورت هیدروکسید رسوب می‌کنند. رسوب یک لجن ریز و با چگالی کم را تشکیل می دهد که به خودی خود ضعیف ته نشین می شود - جایی که فلوکولانت های پلی آکریل آمید ضروری می شوند. افزودن یک PAM آنیونی پس از دوز آهک، ذرات ریز هیدروکسید فلزی را به لخته‌های متراکم و سریع ته نشین می‌کند و زمان ماند زلال‌کننده را به‌طور چشمگیری کوتاه می‌کند و کیفیت سرریز را بهبود می‌بخشد. برای نگاهی عمیق تر به شیمی پشت این فرآیند، به راهنمای مربوطه مراجعه کنید حذف فلزات سنگین از فاضلاب و نقش PAM .

▶ فلوکولانت در معدن: آنیونی در مقابل غیر یونی PAM

فلوکولانت های پلی آکریل آمید، مواد شیمیایی کارآمد در تصفیه آب فرآوری معدنی هستند - اما انتخاب محصول بیش از آن چیزی است که اکثر اپراتورها متوجه می شوند. انتخاب نوع شارژ نامناسب، لخته‌های ضعیف و حساس به برش را تولید می‌کند که در پمپ‌ها و ماشین‌های شستشو از هم جدا می‌شوند و مواد جامد ریز را به داخل سرریز می‌فرستند و کل مدار جداسازی را تضعیف می‌کنند.

• PAM آنیونیک بهترین عملکرد را در شرایط خنثی تا قلیایی (pH 6.5-10) دارد، که اکثر جریان‌های AMD تیمار شده با آهک و مدارهای فرآوری سنگ معدن اکسید را پوشش می‌دهد. ذرات معدنی در این محدوده pH معمولاً بار سطحی منفی دارند. پلیمر آنیونی آنها را از طریق درهم تنیدگی زنجیره فیزیکی به جای جذب بار پل می کند و لخته های بزرگ و محکمی را تولید می کند که به خوبی برای ضخیم کننده ها و شفاف کننده های صفحه شیبدار مناسب هستند. گریدهای آنیونی همچنین جریان‌های با کدورت بالا را کنترل می‌کنند - که در آب بازیابی استخرهای باطله رایج است - بدون تثبیت مجدد در نرخ‌های دوز معمولی.
• PAM غیر یونی انتخاب ارجح برای آب فرآیند اسیدی (pH زیر 5) است که در آن چگالی بار آنیونی سرکوب شده و پل زدن مبتنی بر بار بی اثر می شود. همچنین برای دوغاب هایی با غلظت یون کلسیم یا منیزیم بالا انتخاب می شود، جایی که کاتیون های دو ظرفیتی می توانند با عملکرد لخته آنیونی تداخل داشته باشند. به همین دلیل، کارخانه‌های آماده‌سازی زغال‌سنگ و مدارهای فلوتاسیون فلز پایه، اغلب به درجه‌های غیریونی نیاز دارند.

مقایسه دقیق هر دو نوع شارژ در برنامه های استخراج واقعی در راهنمای موجود است فلوکولانت های آنیونی در مقابل غیریونی پلی آکریل آمید برای استخراج . برای انتخاب محل خاص، آزمایش های ته نشینی شیشه یا سیلندر با استفاده از آب فرآیند واقعی، مطمئن ترین ابزار پیش راه اندازی باقی می ماند. محدوده کامل را مرور کنید محصولات لخته ساز فرآوری مواد معدنی برای کاربردهای معدنی برای مطابقت با وزن مولکولی و چگالی بار با نیاز مدار شما.

▶ بهینه سازی عملکرد غلیظ کننده با فلوکولانت های فرآوری مواد معدنی

ضخیم کننده دستگاه جداسازی جامد-مایع اولیه در اکثر کارخانه های فرآوری مواد معدنی است و عملکرد آن سقف کل مدار بازیابی آب را تعیین می کند. ضخیم‌کننده‌ای که عملکرد ضعیفی دارد - ضخیم‌کننده‌ای که یک جریان رقیق ایجاد می‌کند یا مواد جامد ریز را به داخل لباسشویی سرریز می‌برد - تجهیزات فیلتراسیون پایین‌دست را مجبور می‌کند تا سخت‌تر کار کنند، مصرف آب شیرین را افزایش می‌دهد و هزینه‌های دفع باطله را افزایش می‌دهد.

فلوکولانت PAM که به درستی انتخاب و دوز شده باشد، چگالی جریان زیرین را با ارتقاء ساختارهای لخته بزرگتر و متراکم تر که تحت گرانش به طور موثر تر فشرده می شوند، افزایش می دهد. آنها خط گل را تیز می کنند و عمق منطقه انتقالی را که در آن جامدات و مایع در هم می آمیزند، کاهش می دهند. و آنها سرریز را سریعتر شفاف می کنند، بدون اینکه کیفیت پساب را به خطر بیندازند. تکنیک های عملی برای دستیابی به این دستاوردها به طور مفصل در مقاله در مورد پوشش داده شده است بهبود عملکرد غلیظ کننده با فلوکولانت های فرآوری مواد معدنی . متغیرهای عملیاتی کلیدی - نسبت رقت، نقطه افزودن، و تاریخچه برشی قبل از فیدول - همگی بر بازده لخته‌ساز تأثیر می‌گذارند و باید با هم بهینه شوند و نه جدا.

▶ استفاده مجدد از آب و رعایت مقررات

پرونده تجاری برای تصفیه فاضلاب معدن تغییر کرده است. یک دهه پیش، انطباق محرک اصلی بود. امروزه، کمبود آب و افزایش هزینه های تهیه آب شیرین، استفاده مجدد را به یک امر ضروری مالی تبدیل کرده است. سیستم های تصفیه پیشرفته شامل ضخیم شدن به کمک PAM و به دنبال آن پرداخت غشایی می توانند بیش از 90 درصد از آب فرآیند را برای استفاده مجدد در شناورسازی، مهار گرد و غبار، یا خنک کننده تجهیزات بازیابی کنند - که به طور چشمگیری هم مصرف آب شیرین و هم حجم تخلیه را کاهش می دهد.

پیکربندی‌های تخلیه مایع صفر (ZLD) با تغلیظ آب نمک نهایی و بازیابی نمک‌های متبلور، بازیابی را حتی بیشتر می‌کند و هیچ زباله مایعی برای مدیریت باقی نمی‌گذارد. این سیستم‌ها به طور فزاینده‌ای برای معادن در مناطقی با تنش آبی مشخص می‌شوند یا جایی که جریان‌های آب دریافت‌کننده به طور قانونی نمی‌توانند هیچ تخلیه‌ای را بپذیرند. الزامات نظارتی بسته به کشور و نوع سنگ به طور قابل توجهی متفاوت است - برای مثال، معادن زغال سنگ در ایالات متحده باید دارای محدودیت‌های تخلیه عددی تحت 40 CFR قسمت 434 باشند، در حالی که معادن فلزی با شرایط مجوز NPDES خاص سایت مواجه هستند. در همه موارد، نمایش مواد جامد معلق و حذف فلزات سنگین موثر از طریق یک برنامه درمانی مستند مبتنی بر PAM، هم از انطباق با مجوز و هم از مجوز بهره برداری از جامعه پشتیبانی می کند. کامل را کاوش کنید طیف کامل محصولات تصفیه آب معدنی برای یافتن محلول های لخته ساز منطبق با نوع سنگ معدن، شیمی فرآیند و اهداف تخلیه.