DE102013214981A1 - Process and apparatus for the treatment of valuable materials for mines - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100, 200) zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Abwasser (101, 201) in Minen zur Wertstoffgewinnung, insbesondere in Minen zur Metallgewinnung umfassend: eine ein- oder mehrstufige Filtration (102, 202, 203) des Abwassers zur Rückgewinnung von Prozesswasser (106, 204), wobei erhaltenes wertstoffhaltiges Konzentrat (107, 225) zu wenigstens einer Wertstoffrückgewinnung (234, 235) weitergeleitet wird; und eine Wertstoffrückgewinnung (109, 234, 235) umfassend eine Wertstoffseparation (103) aus besagtem wertstoffhaltigem Konzentrat (107, 225) mittels wenigstens einem selektiven Ionenaustauscher (205, 206).The invention relates to a method (100, 200) for the treatment of water, in particular wastewater (101, 201) in mines for recovering material, in particular in mines for metal extraction comprising: a single or multi-stage filtration (102, 202, 203) of the wastewater for the recovery of process water (106, 204), wherein the obtained valuable substance concentrate (107, 225) is forwarded to at least one valuable substance recovery (234, 235); and a material recovery unit (109, 234, 235) comprising a valuable substance separation (103) from said valuable-containing concentrate (107, 225) by means of at least one selective ion exchanger (205, 206).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 12 angegebenen Art. The invention relates to a method specified in the preamble of claim 1. Art and a device specified in the preamble of claim 12 Art.
Die Abwässer bei der Metallgewinnung in Minen, wie zum Beispiel in Kupferminen, werden derzeit überwiegend durch Fällung, Flockung und anschließende Sedimentation aufbereitet, wie beispielsweise in der
Die Fällung erfolgt dabei in der Regel durch Neutralisation der sauren Abwässer, zumeist mit einem hohen Einsatz von Calciumhydroxid und oft unter Zusatz weiterer, teils schlecht abbaubarer Fällungschemikalien und Flockungshilfsmitteln. The precipitation is usually carried out by neutralization of the acid wastewater, usually with a high use of calcium hydroxide and often with the addition of other, partly poorly degradable precipitation chemicals and flocculants.
In Sedimentationsbecken wird der dabei entstehende, mit Schwermetallen belastete Schlamm abgelagert. Dieser in großen Mengen anfallende Schlamm wird meist direkt vor Ort dauerhaft deponiert. Sedimentation basins store the resulting sludge contaminated with heavy metals. This large amount of sludge is usually landfilled permanently on site.
Daraus kann eine hohe Umweltbelastung resultieren, da z.B. durch mögliche Auswaschungen der Schwermetalle aus dem belasteten deponierten Schlamm die Böden sowie das Grundwasser in der Umgebung der Mine stark verschmutzt werden können. This can result in a high environmental impact as e.g. Possible soil leaching from the contaminated landfilled sludge as well as groundwater in the vicinity of the mine can be heavily contaminated by possible leaching of the heavy metals.
Zudem ist die Effektivität des Verfahrens in Bezug auf die Rohstoffausnutzung von Wasser und im Schlamm verbleibenden Metallen gering und somit im Sinne der Umweltschonung nur schwer akzeptabel. In addition, the effectiveness of the process in terms of raw material utilization of water and remaining metals in the sludge is low and thus difficult to achieve in terms of environmental protection.
Aufgabe task
Es ist somit Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben zur Verbesserung der Abwasseraufbereitung für Minen zur Wertstoffgewinnung, beispielsweise Minen zur Metallgewinnung, insbesondere hinsichtlich der Effektivität, Rohstoffausnutzung und Umweltverträglichkeit. It is therefore an object of the invention to provide a method and a device for improving the wastewater treatment of mines for recovering valuable material, such as mines for metal extraction, in particular in terms of effectiveness, resource utilization and environmental compatibility.
Lösung solution
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 12 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. This is inventively achieved by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 12. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Abwasser in Minen zur Wertstoffgewinnung, beispielsweise Minen zur Metallgewinnung, kann dabei eine ein- oder mehrstufige Filtration des Abwassers zur Rückgewinnung von Prozesswasser umfassen, wobei erhaltenes wertstoffhaltiges Konzentrat zu wenigstens einer Wertstoffrückgewinnung weitergeleitet werden kann. An inventive method for the treatment of water, especially wastewater in mines for recovering valuable material, such as mines for metal extraction, may include a one- or multi-stage filtration of wastewater for recovery of process water, wherein obtained valuable concentrate can be forwarded to at least one resource recovery.
Zudem kann ein erfindungsgemäßes Verfahren eine Wertstoffrückgewinnung durch Wertstoffseparation aus besagtem wertstoffhaltigem Konzentrat mittels wenigstens einem selektiven Ionenaustauscher umfassen. In addition, a method according to the invention can comprise a recycling of valuable material by separation of valuable material from said concentrate containing concentrate by means of at least one selective ion exchanger.
Dabei kann eine Rückgewinnung von verschiedenen Wertstoffen aus dem wertstoffhaltigen Konzentrat auch durch eine Hintereinanderschaltung verschiedener selektiver Ionenaustauscher erfolgen. In this case, a recovery of various recyclables from the valuable concentrate can also be carried out by a series connection of different selective ion exchangers.
Das erfindungsgemäße Aufbereitungsverfahren von Minenabwassern von Minen zur Wertstoffgewinnung, insbesondere von Minen zur Metallgewinnung, bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber der herkömmlichen Behandlung von Abwässern in Minen. The treatment process of mine wastewater from mines for recovering valuable materials, in particular from mines for metal extraction, offers a number of advantages over the conventional treatment of wastewater in mines.
Besonders vorteilhaft dabei ist vor allem, dass etwaige noch im Abwasser vorhandene Wertstoffe vom Abwasser bzw. Abfall separiert und so wiedergewonnen werden können. It is particularly advantageous in this case, above all, that any recyclables still present in the wastewater are separated from the wastewater or waste and can thus be recovered.
So kann z.B. die Gesamtrohstoff- bzw. die Gesamtwertstoffausbeute einer Mine durch die Rückgewinnung von Roh- bzw. Wertstoffen, beispielsweise von Metallen wie Kupfer und/oder Mangan und/oder Eisen, signifikant verbessert werden, was wiederum dazu führen kann, dass im finalen zu deponierenden Schlamm bzw. Abfallprodukt zum einen weniger umweltbelastende Schwermetalle verbleiben, sowie zum anderen, dass die zu deponierende Schlammmenge reduziert werden kann. Thus, e.g. the total raw material or the total material yield of a mine by the recovery of raw materials or valuable substances, such as metals such as copper and / or manganese and / or iron, are significantly improved, which in turn can lead to that in the final to be deposited sludge or Waste product to a less polluting heavy metals remain, as well as the other that the amount of sludge to be deposited can be reduced.
Das Risiko und die Gefahr der Auswaschung von schwer umweltverträglichen Rückständen des Minenabwassers, insbesondere aus besagtem zu deponierendem Abfallschlamm, hinein in Böden und/oder Grundwasser kann so reduziert werden. The risk and the risk of leaching of environmentally unfriendly residues of mine wastewater, in particular from said waste sludge to be deposited, into soils and / or groundwater can thus be reduced.
Durch die Rückgewinnung von Prozesswasser durch Filtration aus dem Abwasser kann zudem der Frischwasserbedarf der Mine deutlich verringert werden. Mit der Verringerung des Frischwasserbedarfs wird dann in der Regel auch eine Verringerung des Energiebedarfs der Minenanlage einhergehen. The recovery of process water by filtration from the wastewater can also significantly reduce the fresh water requirements of the mine. With the reduction of the fresh water demand will then usually go along with a reduction in the energy needs of the mine plant.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass neben der besseren Umweltverträglichkeit einer erfindungsgemäßen Minenabwasseraufbereitung insgesamt also auch eine bessere Wirtschaftlichkeit der Mine erreicht werden kann, da bei gleichem Rohstoffeinsatz mehr Wertstoffe und diese effektiver gewonnen werden können und der Energiebedarf verringert werden kann. In summary, it can be said that in addition to the better environmental compatibility of a mine wastewater treatment according to the invention as a whole a better economy of the mine can be achieved because the same raw material use more valuable materials and these can be obtained more effectively and the energy requirements can be reduced.
Besagte Filtration des Abwassers zur Rückgewinnung von Prozesswasser kann im Übrigen durch Membranfilterung erfolgen und wenigstens zwei Filtrationsstufen umfassen, wobei die erste Filtrationsstufe eine Mikrofiltration (z.B. mit mittleren Porendurchmessern von 0.1 µm +/– 0.02 µm) sein kann, und die zweite Filtrationsstufe eine Nanofiltration (z.B. mit mittleren Porendurchmessern von 0.001 µm +/– 0.0002 µm) sein kann, bei der das wertstoffhaltige Konzentrat gewonnen wird. Etwaige bereits bei einer ersten Filtration, beispielsweise bei besagter Mikrofiltration, erhaltene bzw. zurückgehaltene Erstfiltrations-Rückstände können abgeführt, ggf. neutralisiert, immobilisiert und beispielsweise mit dem finalen zu deponierenden Schlamm zusammen deponiert werden. Said filtration of the waste water for the recovery of process water can otherwise take place by membrane filtration and comprise at least two filtration stages, wherein the first filtration stage may be microfiltration (eg with mean pore diameters of 0.1 .mu.m +/- 0.02 .mu.m) and the second filtration stage a nanofiltration ( for example, with average pore diameters of 0.001 microns +/- 0.0002 microns), in which the valuable concentrate is obtained. Any first filtration residues obtained or retained during a first filtration, for example in the case of said microfiltration, can be removed, optionally neutralized, immobilized and, for example, disposed of together with the final sludge to be disposed of.
Besagte Filtration kann zudem eine Vorfiltrationsstufe umfassen, die beispielsweise einer Mikro- bzw. Nanofiltration vorgeschaltet sein kann und Stoffe > 100 µm ausfiltern kann. Said filtration may also comprise a prefiltration stage, which may be preceded by, for example, a micro- or nanofiltration and can filter out substances> 100 microns.
Dank einem ionenspezifischen Rückhaltevermögen der eingesetzten Nanofiltration können vorteilhafterweise Ionen verschiedener Wertigkeiten getrennt werden, und sich beispielsweise mehrwertige Ionen (z.B. Wertstoffionen wie Cu2+, Mn2+, Fe3+) im wertstoffhaltigen Konzentrat sammeln, während einwertige (z.B. Na+) Ionen im Filtrat zur Prozesswasserrückgewinnung verbleiben können. Thanks to an ion-specific retention capacity of the nanofiltration used, ions of different valences can advantageously be separated, and, for example, polyvalent ions (eg valent ions such as Cu 2+ , Mn 2+ , Fe 3+ ) accumulate in the valuable-containing concentrate, while monovalent (eg Na + ) ions in the Filtrate for process water recovery can remain.
Dabei kann unter anderem das ionenspezifische Rückhaltevermögen der eingesetzten Nanofiltration per Membranfilterung beispielsweise auf der Ausnutzung von Konvektions- und Diffusionseffekten aufgrund von Druckdifferenzen und/oder Konzentrationsgradienten, sowie auf der Ausnutzung sterischer bzw. elektrochemischer Effekte beruhen. Among other things, the ion-specific retention capacity of the nanofiltration used can be based on membrane filtration, for example on the utilization of convection and diffusion effects due to pressure differences and / or concentration gradients, as well as on the utilization of steric or electrochemical effects.
Die Ausbeute ist definiert als Verhältnis von Filtrat- zu zugeführtem Volumenstrom (Feed) bei stabilem Betrieb und kann daher als konstant angenommen und z.B. bei der Mikrofiltration wenigstens 95 % und der Nanofiltration wenigstens 80 % betragen. The yield is defined as the ratio of filtrate to fed volume flow (feed) under stable operation and can therefore be considered constant and e.g. at least 95% for microfiltration and at least 80% for nanofiltration.
Das aus dem Abwasser nach der Filtration zurückgewonnene Prozesswasser kann anschließend wieder genutzt werden und beispielsweise einem selektiven Ionenaustauscher zugeführt werden. Dabei kann es beispielsweise auch benutzt werden, um etwaige Aufbereitungschemikalien, die dem selektiven Ionenaustauscher zugeführt werden können, zu verdünnen, um so eine pH-Wert-Anpassung und/oder Regeneration des selektiven Ionenaustauschers zu ermöglichen. The recovered from the wastewater after filtration process water can then be reused and, for example, fed to a selective ion exchanger. It may also be used, for example, to dilute any treatment chemicals that may be added to the selective ion exchanger so as to allow for pH adjustment and / or regeneration of the selective ion exchanger.
Wie erwähnt kann die Wertstoffrückgewinnung aus einem wertstoffhaltigen Konzentrat die Verwendung eines selektiven Ionenaustauscher, z.B. eines Kationenaustauschers, umfassen, wobei eine Wertstoffionenseparation unter Zusatz von einer oder mehreren Aufbereitungschemikalien erfolgen kann, und wobei die Wertstoffionen im Regenerat des selektiven Ionenaustauscher gelöst werden können bzw. gelöst sein können. As mentioned, recovery from a valuable concentrate may involve the use of a selective ion exchanger, e.g. a cation exchanger, wherein a Wertstoffionenseparation can be carried out with the addition of one or more treatment chemicals, and wherein the valuable material ions can be dissolved in the regenerate of the selective ion exchanger or can be dissolved.
Geeignete Aufbereitungschemikalien können zur pH-Wert-Anpassung und/oder zur Regeneration des selektiven Ionenaustauschers dienen. Suitable treatment chemicals may be used to adjust the pH and / or to regenerate the selective ion exchanger.
Als Aufbereitungschemikalie kann beispielsweise Schwefelsäure eingesetzt werden. Jedoch sind auch andere saure Aufbereitungschemikalien wie Salzsäure, Phosphorsäure oder Salpetersäure einsetzbar. As a treatment chemical, for example, sulfuric acid can be used. However, other acidic treatment chemicals such as hydrochloric acid, phosphoric acid or nitric acid can also be used.
Die selektiven Ionenaustauscher können als Gleichstrom-Ionenaustauscher oder bevorzugterweise als Gegenstrom-Ionenaustauscher ausgeführt sein und beispielsweise als Ionenaustauschmaterial ein Austauschharz, z.B. Polystyrolharz oder Polyacrylatharz, insbesondere mit einer funktioneller Gruppe wie IDA (Iminodiessigsäure), verwenden. Die selektiven Ionenaustauscher können dabei sowohl als Membran oder bevorzugt als Säule ausgeführt sein. The selective ion exchangers may be in the form of a DC ion exchanger or, preferably, a countercurrent ion exchanger, and for example, as an ion exchange material, an exchange resin, e.g. Polystyrene resin or polyacrylate resin, especially with a functional group such as IDA (iminodiacetic acid). The selective ion exchangers can be designed both as a membrane or, preferably, as a column.
Die Selektivität des Ionentauschers kann insbesondere durch Anpassung des pH-Wertes und Wahl des Ionenaustauschmaterials beeinflusst werden. The selectivity of the ion exchanger can be influenced in particular by adjusting the pH and choice of the ion exchange material.
Beispielsweise können verschiedene Ionenaustauschmaterialien verschiedene Ionenaustauschmaterialmolekülgrößen aufweisen und/oder über verschiedene Ionenaffinitäten verfügen, und so die Selektivität des Ionentauschers hinsichtlich der auszutauschenden Wertstoffionen, beispielsweise in Abhängigkeit des Wertstoffionenradius, gesteuert bzw. optimiert werden. For example, different ion exchange materials can have different ion exchange material molecule sizes and / or have different ion affinities, and thus the selectivity of the ion exchanger can be controlled or optimized with regard to the valuable substance ions to be exchanged, for example as a function of the valuable ion radius.
Aus dem wertstoffhaltigen Konzentrat, z.B. erhalten aus einer vorangegangenen Nanofiltration, kann z.B. bei Einsatz von Schwefelsäure H2SO4 als Aufbereitungschemikalie für die Regeneration der Wertstoff in Form eines Sulfats im Regenerat des Ionenaustauschers in aufkonzentrierter Form gelöst sein bzw. gelöst werden und so der Wertstoff zurückgewonnen werden. From the concentrate containing valuable material, obtained for example from a previous nanofiltration, eg sulfuric acid H 2 SO 4 can be dissolved or dissolved in concentrated form in the form of a sulfate in the regenerate of the ion exchanger as a treatment chemical for the regeneration and thus the valuable substance be recovered.
Beispielsweise kann auf diese Weise gelöstes Kupfersulfat (oder Eisen- oder Mangansulfat) aus dem wertstoffhaltigen Regenerat gewonnen werden und an etwaige weitere Gewinnungsverfahren, wie z.B. Elektrolyseverfahren, weitergeleitet werden, wo beispielsweise der Wertstoff, also z.B. Kupfer, Eisen oder Mangan, in fester Form gewonnen werden kann. For example, copper sulphate (or iron or manganese sulphate) dissolved in this manner can be recovered from the reclaimed material containing valuable material and sent to any further recovery processes, such as e.g. Electrolysis process, where, for example, the valuable material, e.g. Copper, iron or manganese, can be obtained in solid form.
Wie bereits erwähnt kann unter anderem beispielsweise die Selektivität des Ionenaustauschers durch die Anpassung des pH-Wertes optimiert werden, und beispielsweise der optimale pH-Wertbereich für die Kupferrückgewinnung bei 2 +/– 0.5 liegen. As already mentioned, among other things, the selectivity of the ion exchanger, for example, can be optimized by adjusting the pH and, for example, the optimum pH range for copper recovery is 2 +/- 0.5.
Beispielsweise können so mehrere selektive Ionenaustauscher mit verschiedenen Parametern, insbesondere in Bezug auf verschiedene pH-Wert Arbeitsbereiche und/oder verschiedene Ionenaustauschmaterialien, hintereinandergeschaltet werden, um verschiedene Wertstoffe, insbesondere Kupfer und/oder Mangan und/oder Eisen aus dem wertstoffhaltigen Konzentrat bzw. Regenerat zu gewinnen. For example, a plurality of selective ion exchangers with different parameters, in particular with respect to different pH ranges and / or different ion exchange materials, can be connected in series to different recyclables, in particular copper and / or manganese and / or iron from the valuable concentrate or regenerate win.
Die Anzahl und Art von möglichen selektiven Ionenaustauschprozessen kann sich dabei z.B. nach der Art der chemischen Zusammensetzung des aufzubereitenden Abwassers richten. The number and type of possible selective ion exchange processes may be e.g. according to the type of chemical composition of the waste water to be treated.
Darüber hinaus kann das Filtrat aus dem selektiven Ionenaustauscher bzw. das verbleibende Filtrat nach Durchlauf einer Reihe von selektiven Ionenaustauschern (bzw. einer Reihe von selektiven Ionenaustauschprozessen) einer weiteren Membranfilterung unterzogen werden, zur wenigstens teilweisen Rückgewinnung der zugesetzten Aufbereitungschemikalien, wobei die Membranfilterung eine Nanofiltration sein kann und die wieder-gewonnene Aufbereitungschemikalie wieder einem selektiven Ionentauscher zurückgeführt werden kann / können. In addition, the filtrate from the selective ion exchanger or filtrate may be subjected to further membrane filtration after passing through a series of selective ion exchangers (or a series of selective ion exchange processes) for at least partial recovery of the added treatment chemicals, with membrane filtration being nanofiltration and the recovered chemical can be recycled back to a selective ion exchanger.
Das nach Wertstoffrückgewinnung und/oder Aufbereitungschemikalienrückgewinnung verbleibende Konzentrat kann auf herkömmliche Art und Weise ausgefällt oder ausgeflockt werden, beispielsweise mit Metallhydroxiden wie Calciumhydroxid und Zusatz von Calciumchlorid. The concentrate remaining after recovery and / or treatment chemical recovery may be precipitated or flocculated in a conventional manner, for example with metal hydroxides such as calcium hydroxide and addition of calcium chloride.
Der nach einer Sedimentbildung verbleibende Schlamm bzw. Abfall kann deponiert werden und das nach der Sedimentation überstehende Wasser dem Aufbereitungsverfahren wieder als Prozesswasser zur Verfügung gestellt werden. The remaining after sedimentation sludge or waste can be dumped and the supernatant after sedimentation water the processing method are made available again as process water available.
Ein erfindungsgemäßes Aufbereitungsverfahren von Abwasser in Minen zur Wertstoffgewinnung kann im Vergleich zu herkömmlichen Aufbereitungsverfahren aufgrund der Rückgewinnung von Wasser bzw. Prozesswasser und der Wertstoffrückgewinnung die zu deponierende Menge bzw. das zu deponierende Volumen des gebildeten Schlamms signifikant verringern. A wastewater treatment method according to the invention for recovering valuable material can significantly reduce the amount to be deposited or the volume of sludge that is to be dumped in comparison with conventional treatment processes due to the recovery of water or process water and the recovery of valuable substances.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Abwasser in Minen zur Wertstoffgewinnung, insbesondere in Minen zur Metallgewinnung, kann also wenigstens eine Filtrations-Vorrichtung, wenigstens eine Wertstoffrückgewinnungsvorrichtung mit wenigstens einem selektiven Ionenaustauscher umfassen, wobei die wenigstens eine Filtrations-Vorrichtung konfiguriert sein kann zur Durchführung einer ein- oder mehrstufigen Filtration des Abwassers zur Rückgewinnung von Prozesswasser, und ferner konfiguriert sein kann zur Weiterleitung eines wertstoffhaltiges Konzentrat zu einer Wertstoffrückgewinnungsvorrichtung. A device according to the invention for the treatment of water, in particular of wastewater in mines for recovering valuable material, in particular in metal extraction mines, can thus comprise at least one filtration device, at least one valuable matter recovery device with at least one selective ion exchanger, wherein the at least one filtration device can be configured for carrying out a one-stage or multi-stage filtration of the wastewater for the recovery of process water, and further configured for the forwarding of an active-substance-containing concentrate to a valuable substance recovery device.
Besagte Wertstoffrückgewinnungsvorrichtung kann dabei konfiguriert sein zur Durchführung wenigstens einer Wertstoffrückgewinnung durch wenigstens eine Wertstoffseparation aus besagtem wertstoffhaltigem Konzentrat mittels des wenigstens einen selektiven Ionenaustauschers. Said resource recovery device may be configured to perform at least one resource recovery by at least one recycling of material from said valuable concentrate by means of the at least one selective ion exchanger.
Folgende Figur stellt beispielhaft dar: The following figure is an example:
Die
Dabei kann das aufzubereitende Abwasser
Bei besagter Filtration
Während beispielsweise aufgrund ionenspezifischen Rückhaltevermögens der eingesetzten Filtration
Die Wertstoffrückgewinnung
Ein möglicherweise verwendeter bzw. verwendete selektive Ionenaustauscher kann/können dabei als Gleichstrom- oder Gegenstrom-Ionenaustauscher, bevorzugt als Gegenstrom-Ionenaustauscher ausgeführt sein, und beispielsweise als Ionenaustauschmaterial ein Austauschharz, insbesondere mit funktionellen Gruppen aus IDA (Iminiodiessigsäure), einsetzen. A possibly used or used selective ion exchanger can / can be embodied as a DC or countercurrent ion exchanger, preferably as a countercurrent ion exchanger, and, for example, as an ion exchange material, an exchange resin, in particular with functional groups from IDA (iminodiacetic acid).
In besagter Wertstoffseparation
Nach besagter Wertstoffseparation
Das beispielhafte Verfahren
Die
Dabei kann z.B. das aufzubereitende Abwasser
Besagter Erstfiltrierungs-Rückstand
Das bei Sedimentation
Das Filtrat
Beispielsweise aufgrund eines ionenspezifischen Rückhaltevermögens der eingesetzten Nanofiltration können Ionen verschiedener Wertigkeiten getrennt werden, und es können sich beispielsweise mehrwertige Ionen (z.B. Wertstoffionen wie Cu2+, Mn2+, Fe3+) im wertstoffhaltigen Konzentrat
Während also ein bei der zweiten Filtration
Die Wertstoffrückgewinnung
Ein selektiver Ionenaustausch
Dabei können also die aus dem wertstoffhaltigen Konzentrat
Der selektive Ionenaustausch
Das Ablösen von an das Ionenaustauschermaterial gebundenen Wertstoffionen kann unter Zusatz einer oder mehrerer Aufbereitungschemikalien
Als Aufbereitungschemikalie
Der zu gewinnende Wertstoff kann so im Regenerat
Der gelöste aufkonzentrierte Wertstoff
Die selektiven Ionenaustauscher können als Gleichstrom- oder Gegenstrom-Ionenaustauscher, bevorzugt als Gegenstrom-Ionenaustauscher, ausgeführt sein, und beispielsweise als Ionenaustauschmaterial ein Austauschharz, insbesondere Polyelektrolyte wie z.B. Polystyrolharz oder Polyacrylatharz, insbesondere mit funktionellen Gruppen wie z.B. IDA (Iminodiessigsäure), verwenden. The selective ion exchangers may be in the form of a DC or countercurrent ion exchanger, preferably as a countercurrent ion exchanger, and, for example, as an ion exchange material, a replacement resin, in particular polyelectrolytes, such as e.g. Polystyrene resin or polyacrylate resin, in particular having functional groups, e.g. IDA (iminodiacetic acid).
Die Selektivität des Ionenaustauschs
Beispielsweise können verschiedene Ionenaustauschmaterialien über verschiedene Ionenaustauschmaterialmolekülgrößen und/oder verschiedene Ionenaffinitäten verfügen, und so die Selektivität des Ionentauschers hinsichtlich der auszutauschenden Wertstoffionen, beispielsweise in Abhängigkeit des Wertstoffionenradius und/oder Wertstoffionenwertigkeit, gesteuert bzw. optimiert werden. For example, different ion exchange materials can have different ion exchange material molecule sizes and / or different ion affinities, and thus the selectivity of the ion exchanger can be controlled or optimized with regard to the valuable substance ions to be exchanged, for example as a function of the valuable ion radius and / or valuable ion value.
Wie erwähnt kann die Selektivität des Ionenaustauschers durch die Anpassung des pH-Wertes optimiert werden, und beispielsweise der optimale pH-Wertbereich für die Kupferrückgewinnung bei 2 +/– 0.5 liegen. As mentioned, the selectivity of the ion exchanger can be optimized by adjusting the pH and, for example, the optimum pH range for copper recovery is 2 +/- 0.5.
Besagte pH-Wert-Anpassung kann unter Mitwirkung
Aus dem wertstoffhaltigen Konzentrat
Verschiedene im Konzentrat
Es können also mehrere selektive Ionenaustauscher mit verschiedenen Parametern, insbesondere in Bezug auf verschiedene pH-Wert Arbeitsbereiche und/oder verschiedene Ionenaustauschmaterialien, hintereinandergeschaltet werden, um die verschiedene Wertstoffe, insbesondere Kupfer und/oder Mangan und/oder Nickel und/oder Eisen aus dem wertstoffhaltigen Konzentrat zu gewinnen. Thus, several selective ion exchangers with different parameters, in particular with respect to different pH ranges and / or different ion exchange materials, can be connected in series to the various valuable substances, in particular copper and / or manganese and / or nickel and / or iron from the valuable material To gain concentrate.
In
Nachfolgend kann analog in einem zweiten (bzw. n-ten) Ionenaustauschprozess
Die Anzahl und Art von möglichen selektiven Ionenaustauschprozessen
Die zum Betrieb und zur Regeneration
Besagte Filtration
Das nach Wertstoffrückgewinnung(en) bzw. nach Durchlauf von einem oder mehreren, z. B. nfachen, selektiven Ionenaustauschprozessen
Der nach einer Sedimentbildung
Die
Das wiederzugewinnenden Wertstoffionen
Besagter Ionenaustausch kann beispielweise mittels einer funktionellen Gruppe
Es folgen drei Figuren auf drei Blättern. This is followed by three figures on three leaves.
Gestrichelte Linien zeigen zur Grundausführung (n) zusätzliche Möglichkeiten (n+1). Dashed lines show additional options (n + 1) for the basic version (s).
Die Bezugszeichen sind dabei wie folgt belegt. The reference numerals are assigned as follows.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100 100
- Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Abwasser in Minen zur Wertstoffgewinnung, insbesondere Minen zur Metallgewinnung Process for the treatment of water, in particular of wastewater in mines for the recovery of valuable material, in particular mines for metal extraction
- 101 101
- Abwasser sewage
- 102 102
- Filtration/Filtrationsvorrichtung (ein- oder mehrstufig) Filtration / filtration device (single or multi-stage)
- 103 103
- Wertstoffseparation/Wertstoffseparationsvorrichtung, beispielsweise mittels selektivem Ionenaustausch/selektivem IonenaustauscherRecyclable material / material separation device, for example by means of selective ion exchange / selective ion exchanger
- 104 104
- zurückgewonnener Wertstoff recycled material
- 105 105
- Deponierung landfill
- 106 106
- Aufbereitetes Wasser/zurückgewonnenes Prozesswasser Recycled water / recovered process water
- 107 107
- Konzentrat concentrate
- 108 108
- Filtrat filtrate
- 109 109
- Wertstoffrückgewinnung/Wertstoffrückgewinnungs-Vorrichtung Material Recovery / valuable material recovery device
- 110 110
- Rückstand Residue
- 200 200
- Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Abwasser in Minen zur Wertstoffgewinnung, insbesondere Minen zur MetallgewinnungProcess for the treatment of water, in particular of wastewater in mines for the recovery of valuable material, in particular mines for metal extraction
- 201 201
- Abwasser sewage
- 202 202
- Filtration/Filtrationsvorrichtung Filtration / filtration apparatus
- 203 203
- Filtration/Filtrationsvorrichtung Filtration / filtration apparatus
- 204 204
- Aufbereitetes Wasser/zurückgewonnenes Prozesswasser Recycled water / recovered process water
- 205 205
- Selektiver Ionenaustausch/Selektiver Ionenaustauscher Selective ion exchange / Selective ion exchanger
- 206 206
- Selektiver Ionenaustausch/Selektiver Ionenaustauscher (n-fach) Selective ion exchange / selective ion exchanger (n-fold)
- 207 207
- Filtration/Filtrationsvorrichtung Filtration / filtration apparatus
- 208 208
- Fällung und/oder Flockung Precipitation and / or flocculation
- 209 209
- Sedimentation sedimentation
- 210 210
- Aufbereitetes Wasser/zurückgewonnenes Prozesswasser Recycled water / recovered process water
- 211 211
- Deponierung landfill
- 212 212
- Wiedergewonnene Aufbereitungschemikalie(n) Recovered treatment chemical (s)
- 213 213
- Aufkonzentrierter Wertstoff Concentrated valuable material
- 215 215
- Aufkonzentrierter Wertstoff Concentrated valuable material
- 217 217
- Filtrat filtrate
- 218 218
- Filtrat filtrate
- 219 219
- Regenerat regenerated
- 220 220
- Regenerat regenerated
- 221 221
- Konzentrat concentrate
- 222 222
- Filtrat filtrate
- 223 223
- Filtrat filtrate
- 224 224
- Filtrat filtrate
- 225 225
- Konzentrat, wertstoffhaltiges Konzentrat Concentrate, valuable concentrate
- 226 226
- Zufuhr von Prozesswasser Supply of process water
- 229229
- Rückfuhr von wiedergewonnener/n Aufbereitungschemikalie(n) Return of recovered chemical (s)
- 230230
- Zufuhr von Aufbereitungschemikalie(n) Supply of treatment chemical (s)
- 231231
- Aufbereitungschemikalie(n) Treatment chemical (s)
- 232232
- Erstfiltrations-Rückstand, Rückstand aus erster Filtration, z.B. Mikrofiltration First filtration residue, residue from first filtration, e.g. microfiltration
- 233233
- Optionale Weiterleitung des Rückstands zur Fällung/Flockung Optional forwarding of the residue for precipitation / flocculation
- 234234
- (Erste) Wertstoffrückgewinnung/Wertstoffrückgewinnungs-Vorrichtung (First) recycling / recycling system
- 235 235
- (n-te) Wertstoffrückgewinnung/Wertstoffrückgewinnungs-Vorrichtung (nth) recycling / recycling system
- 300300
- Ionenaustauschreaktion Ion exchange reaction
- 301301
- Polymergerüst des Austauschkunstharzes des Ionenaustauschers Polymer scaffold of exchange resin of ion exchanger
- 303303
- Funktionelle Gruppe Functional group
- 305305
- Einwertiges Ion des Ionenaustauschmaterials des Ionenaustauschers Monovalent ion of the ion exchange material of the ion exchanger
- 306306
- Einwertiges Ion des Ionenaustauschmaterials des Ionenaustauschers Monovalent ion of the ion exchange material of the ion exchanger
- 307307
- Wiederzugewinnendes mehrwertiges, e.g. zweiwertiges, Wertstoffion Recovered multivalent, e.g. divalent, valuable substance
- 308308
- Mehrwertiges, e.g. zweiwertiges, Wertstoffion, gebunden an selektiven Ionenaustauscher Multi-valued, e.g. divalent, valency, bound to selective ion exchanger
- 309309
-
(Freigesetzte) einwertige Ionen (
305 und306 ) des Ionenaustauschmaterials des Ionenaustauschers(Released) monovalent ions (305 and306 ) of the ion exchange material of the ion exchanger - 310310
- Selektiver Ionenaustauscher Selective ion exchanger
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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