CS218929B1 - Způsob čištění kyselých odpadních vod, vznikajících při těžbě, úpravě a zpracování nerostných surovin a chemické výroby - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu čištění odpadních kyselých vod, které vznikají při těžbě, chemické úpravě a zpracování nerostných surovin (například čištění důlních vod z povrchových hnědouhelných dolů), které obsahují kationty dvojmocných, případně trojmocných kovů s obsahem iontů železa a anionty síranů. Tyto vody se nejprve neutralizují vápencem nebo dolomitem. Před neutralizací se mohou do roztoku přidat ještě další ionty železa nebo kationty jiných dvojmocných kovů s výhodou horečnaté za účelem dosažení stechiometrického poměru potřebného pro vznik ferritů. Po oddělení čisté vody se zbývající suspenze tuhého nerozpustného produktu neutralizace oxiduje za zvýšené teploty od 40 do 100 °C kyslíkem a poté se ve formě zrnité sraženiny oddělí od vyčeřené vody. Před zahřátím je možno zmenšit objem suspenze tuhého nerozpustného produktu neutralizace sedimentací v gravitačním nebo odstředivém poli.

Description

Vynález se - týká způsobu· čištění kyselých dafeáfditíétí' vodj zejména ze zpracování nerostných surovin a chemické výroby.'

Ρή těžbě, úprávě, zušlechťování, využiti i zpracování surovinj zejňiétía· nerostných a při chemické výrobě, vžhikají' V iflnohápřípadech kyselé odpadní vody, obsahující také dvojmocné a trójmocné kationty kovů s obsahem' železa' a anionty převážně síranů, arzeničnanů apod. Pro čištění těchto kyselých vod je využívána neutralizace vápencem, vápnem, hydroxidem barnatým, sodou, louhem a dalšími zásaditými přísadami, přičemž rozpuštěné kovy vypadávají z roztoku jako nerozpustné nebo těžko rozpustné sloučeniny, převážně hydroxidy. Anionty zůstávají v roztoku, nebo jsou vázány jako těžko rozpustné sloučeniny.

Nedostatkem těchto postupů je, že vznikající sraženiny jsou velmi objemné a zvodnělé a tudíž těžko oddělitelné ze suspenze sedimentací nebo filtrací. Při jejich Skladování dochází k jejich postupnému vyluhování a vzniká nebezpečí průniku do půdy. a vodbteči. Hydroxidy kovů' nejsou' -za⁴ současných podmínek techniky ze sraženiny oddělitelné, jednak pro jejich koloidní velikost, sorpční schopnost a zředění a jednak pro malou odlišnost svých fyzikálních' vlastností. Výhodou tohoto postupu jsou v některých případech nižší náklady.

Při výrobě ferritů byla v posledních letech výVihuťá metoda jejích srážení-z vodných roztoků obsahujících ionty dvojmocných a trojmocných kovů. Při tomto postupu vznikají dobře sedimentující a snadno filtrovatelné sraženiny, které mají vynikající magnetické vlastnosti a vyznačují se téměř dokonalou nerozpustností ve vodě a stálostí. Pro jejich srážení z roztoků jsou používány především louhy alkalických kovů. V současné době byly již vyjasněny podmínky mezi typem sraženiny a tvarem i velikostí částic. Bylo nalezeno, že trojmocné ionty železa koexistující ve vhodném poměru s dvojmocnými ionty železa, které mohou být zastoupeny i ostatními dvojmocnými ionty kovů ve vodném roztoku reagují při srážení louhem a vytvářejí tmavé sraženiny smíšených hydroxidů. Tyto hydroxidy ve vodné suspenzi a za specifikovaných podmínek vytvářejí komplexy, jejichž výsledkem jsou magnetické sloučeniny převážně ferrity. Přesto, že ferrity jsou těžko rozpustné ve vodě, dobře oddělitelné sedimentací, filtrací i magnetickou separací, takže by mohly být ideálním postupem pro čištění odpadních vod, případně pro zachycování cenných kovů v procesu výroby napr. Be, Sr, Br, Mo, Ni, Co, Cu, Ge, Ga, Ti, není takto metoda dosud dostatečně rozšířena, protože z použitých roztoků a odpadních vod nejsou současně vyděleny anionty, zejména SOá^2-, ale naopak jsou dále obohaceny ionty alkalických kovů. Roztoky po oddělení kovů jsou proto značně zasolené •a nelze je¹ bez; další obtížné^ úpravy» vypouštět do Vodotečí nebo·· jinak· výilžit;

Nedostatky obou postupů* čištění’ odpadl nich vod nebo oddělování kovcřVýýíh sloučeniil z’ roztbků odšttéňuje způsob podle vynálezu. JbhO podštalbu je, že suspense tuhého nerozpustného produktu neutralizace je za teploty od 40 °C'do 100 °C oxidována vzdušným kyslíkem, v celém nebo zlftenšeliéíii objemu’ sedimentací v gravitačním nebo odstředivém poli.

Výhody způsobu podle vynálbzw jšbtl zejména tyto:

1. - nezvyšuje se množství rozpustných solí v roztoku jáko je tomu při srážení louhy alkalických kovů,

2. jsou- zároveň odstraňovány i¹ sírany a? prévá‘děny db' sraženiny,

3. je získán magnetický' sediment, který je možno zachytit- magnetickými· separátory a využít při výrobě ferritů, případně jejich zpracováním na čisté kovy,

4. silně toxické dvojmocné kovy. jsou předvedeny db stabilhí rozpusthě sraženiny, kterou lze skladovat na skládkách.

Při použití nového postupu čištění odpadních vod, např. důlních a z hutních i chemických' provozů; obsahujících’ dvojmocné a případně trojmocné ionty kovů převážně toxických je jejich pH upravováno použitím- vodné suspenze- páleného vápna, nebo páleného dolomitu,_; nebo' jfejich směsí na hodnotu 7’ až‘ 12, s Výhodou 10. Pálené vápno, či pálený dolomit mohou být částečně nahrazeny předběžným použitím jemně mletého vápence, nebo dolomitu až na pH 6 až 7-.- V případě,, že- odpadní* vody neobsahují kationty dvo-jmoených. kovů,, do-roztoku jsaupřidány ionty železa,, nebo* kationty, jinýchdvojniocných- kovů* s-· výhodou* horečnaté', podlé steohi o metrického poměru potřebného, pro- vznik· ferritů,· Dvojmocné železo lze· zla» kat- v- tomto- roztoku i* částečnou redukcí, trojmoeného železa, ve zpracovávané vodě. Pokud nejsou- v. odpadní vodě- obsaženy ion*ty železa,,je· nutno jé tedy dodat, buď* přímé nebo redUkGí- trojmochého*· železa na* dvttjt mocné s- výhodou průsakem* vrstvou. uhlí. nebo r-ud- obsahujících, nižší' oxidační- slcm·*čeniny síry, např.· pyrit.

Vzniklá· suspenze** sraženiny je* dále zahřátá na- teplotu· nad· 40-°G- (.pokud* není- již na tuto·- teplotu; zahřátá před* neutralizací.)) a* ja dále pozvolna, oxidována* v-zdušným*kys> líkem za* stálého^ míchání- až se vytvočhtmaívá. sraženina s magnetickými; vlastnostmi. Pokud· odpadní- vody obsahují* ionty alka·· lických- kovů,, vzniká* sraženina s- magnatic^ kými vlastnostmi již při* teplotě- nad* zejména po době zrání 10 min. až 24 hoď. s výhodou 1 hod.

Způsob podle vynálezu může být zvýhodněn tím, že objem suspenze tuhého· nerozpustného· produktu neutralizace je před 3ahřátím a oxidací zmenšen sedimentací v gravitačním nebo odstředivém poli.

Aby nebylo nutné zahřívat celý objem odpadních vod na požadovanou teplotu, může být suspenze sraženiny po přidání iontů vápna, hořčíku nebo železa s výhodou ponechána sedimentaci v gravitačním nebo odstředivém poli tak, aby objem sedimentu se snížil na 1 — 90 % původního objemu odpadní vody. Tento zmenšený objem je pak dále zpracován zahříváním a oxidací vzdušným kyslíkem podle dříve uvedeného postupu.

V průběhu oxidace a případně zrání vznikne zrnitá suspenze dobře sedimentu jící i filtrovatelná a mající dobré magnetické vlastnosti. Všechny tyto vlastnosti mohou být využity při dělení tuhé a kapalné fáze s výhodou magnetické vlastnosti při dělení v magnetickém separátoru při indukci magnetického pole nad 0,005 Tas výhodou za podmínek laminárního proudění. Za těchto podmínek zůstanou nemagnetické částice napr. síranu vápenatého adsorbovány na magnetických částicích a jsou společně zachyceny v magnetickém separátoru. Aby bylo možno získat čisté sloučeniny dvojmocných a trojmocných kovů, je buď získaný koncentrát separován dále v magnetickém separátoru za turbulentních podmínek nebo je tato separace provedena již s původní suspenzí v prvním stupni.

Zbytkové obsahy síranů ve vyčeřené vodě odpovídají rozpustnosti jejich vápenatých solí, tj. cca 1,5 g/l. Při požadavku na další snížení jejich obsahu je nutné použít druhý čisticí stupeň, např. barnatými solemi. Vzhledem k tomu, že v tomto druhém stupni je již roztok zbaven dalších příměsí, zejména iontů Fe, lze použité srážecí činidlo dobře regenerovat a jeho spotřeba je nízká.

Dále jsou uvedeny příklady provedení

z.působu podle vynálezu.

Příklad 1

Důlní voda z povrchových hnědouhelných dolů o pH 2,1 a o obsahu dvoímocného železa 0,79 g/l a trojmocného železa 0,46 g/l ve formě síranů obsahuje celkovou sušinu 5,63 g/l. Podle spektrálního rozboru obsahuje tato sušina vedle iontů železa 1 až 10 proč. Al, Ca, Mg, 0,1 až 1,0 θ/o Mn, Zn, Si, Na, 0,01 až 0,1 % As, B, Co, K, 0,001 až 0,01 % Ba, Be, Ni, V, Sr, Ti a pod 0,001 % C.u, Ge, Pb, U. K této důlní vodě je přidáno 2,65 g síranu horečnatého na 1 1 a dále vápenné mléko (300 g CaO vil mléka), až na pH 10. Dále je suspenze zahřívána na teplotu 50 °C a probubláván vzduch v množství 1 1 za min. na 1 1 důlní vody po dobu 22 min. Vzniklá sraženina je oddělena kvantitativně v magnetickém separátoru při indukci magn. pole 0,0214 T. Vyčeřená voda. obsahuje 0 mg/Fe, 0,01 mg/1 As, 1,55 mg/ml SOd^2- a méně než 0,01 mg/1 kovů.

Příklad 2

Důlní voda téhož složení jako v příkladu č. 1 je alkali-zována suspenzí vápna na pH 11,9 a ponechána sedimentaci až na 1/3 původního objemu. Po oddělení 2/3 vyčeřené vody je suspenze sedimentovaného podílu zahřáta na teplotu nad 75 °C a probublávána po dobu 15 min. 1 1 vzduchu na min. na 1 1 suspenze. Sraženina je filtrována na bubnovém filtru. Složení vyčeřené vody činí 0 m-g/l Fe, 0,02 mg/1 As, 1,5 mg/ml SO4² a méně než 0,01 g/l ostatních kovů.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT

   Způsob čištění odpadních kyselých vod, vznikajících při těžbě, úpravě a zpracování nerostných surovin neutralizací vápencem nebo dolomitem nebo jejich produkty výpalu, které obsahují katiónty dvojmocných, případně trojmocných kovů s obsahem železa a anionty síranů, nebo do kterých jsou přidány katiónty dvojmocných, případně trojmocných kovů s obsahem železa nebo vynalezu katiónty jiných dvojmocných kovů s výhodou horečnatých za účelem dosažení stechiometrického' poměru potřebného pro vznik f er ritů, vyznačený tím, že suspense tuhého nerozpustného produktu neutralizace je za teploty od 40 do 100 °C oxidována vzdušným kyslíkem v celém nebo zmenšeném objemu sedimentací v gravitačním nebo· odstředivém poli.