PL238802B1

PL238802B1 - Sposób zagospodarowania odpadu z procesu przetwarzania rud metali metodą flotacji

Info

Publication number: PL238802B1
Application number: PL422050A
Authority: PL
Inventors: Łukasz Gołek; Łukasz Kotwica; Agnieszka Różycka; Jan Deja; Ewa Kapeluszna; Piotr Stępień
Original assignee: Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2021-10-04
Also published as: PL422050A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób zagospodarowania odpadu z procesu przetwarzania rud metali metodą flotacji, który charakteryzuje się tym, że odpad o powierzchni właściwej 2000 - 10000 cm2/g wg Blaine'a, zawierający wagowo w przeliczeniu na główne tlenki: 20 - 70% SiO2, 5 - 30% CaO, 1 - 6% K2O, 5 - 15% Na2O, 2 - 10% MgO, 2 - 15 Al2O3, wprowadza się do zestawu surowcowego do produkcji zapraw żużlowych zawierającego: 50 - 90% wagowych piasku kwarcowego, 10 - 95% wagowych granulowanego żużla wielkopiecowego o powierzchni właściwej 2000 - 7000 cm2/g wg Blaine'a, 5 - 40% wagowych aktywatora alkalicznego w postaci wodorotlenku sodu i/lub węglanu sodu i/lub szkła wodnego, w postaci proszku lub roztworu wodnego o stężeniu od 5% do roztworu nasyconego, przy czym odpad wprowadza się w miejsce piasku kwarcowego w ilości 1 - 100% wagowych w stosunku do ilości piasku.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób zagospodarowania odpadu z procesu przetwarzania rud metali metodą flotacji, zwłaszcza miedzi.

Proces flotacji jest metodą wzbogacania rud miedzi. W wyniku hydromechanicznego procesu następuje oddzielenie surowca od skały, a powstała ruda, zawierająca około 18-20% czystego metalu, poddawana jest przeróbce hutniczej. Ubocznym efektem flotacji jest powstawanie dużych ilości odpadów w postaci ziaren rozdrobnionej skały o zróżnicowanej wielkości ziarna. W Polsce wydobyciem i przetwórstwem rud miedzi zajmuje się KGHM Polska Miedź S.A. Należą do niego trzy kopalnie: Polkowice, Lubin, Rudna, zakłady przeróbcze rud i trzy huty miedzi: Głogów, Legnica, Cedynia, o łącznej produkcji ponad 400 tysięcy Mg miedzi elektrolitycznej rocznie. Odpady powstające w procesie przetwarzania rud miedzi metodą flotacji w ilości 25 milionów Mg/rok, w całości są deponowane na składowisku terenowym „Żelazny Most” usytuowanym koło miejscowości Rudna. Jest to drugie co do wielkości składowisko w Europie, funkcjonujące od lat 80-tych XX wieku. Składowisko to zajmuje około 1500 ha, a jego obwód wynosi ponad 14 km.

Składowiska odpadów powstających w procesu przetwarzania rud metali metodą flotacji, stanowią bardzo poważny problem ekologiczny oraz geologiczny, gdyż tak wielkie masy wody i wydobytych materiałów skalnych wywołują olbrzymi nacisk na warstwy położone pod i w pobliżu zbiornika. Składowane odpady w małych ilościach nie stanowią bezpośredniego zagrożenia dla ludzi i zwierząt, jednak poprzez wieloletnie składowanie i ciągłe zasilanie zbiornika nowymi porcjami powstałego odpadu następuje koncentracja zawartych w nich związków, co może rodzić poważne konsekwencje dla środowiska.

Mimo, że od wielu lat w Polsce poszukuje się możliwości zagospodarowania odpadów poflotacyjnych, nadal w znacznej większości pozostają one nadal niewykorzystane. Niewielkie ilości są stosowane jako wypełnienie wyrobisk podziemnych.

Znany jest ze zgłoszenia PL410764 A1 sposób odzysku pozostałości metali z odpadów flotacji górnictwa rud miedzi i zagospodarowania odpadów końcowych tego sposobu. Sposób składa się z szeregu operacji technologicznych, polegających na tym, że w danym składowisku za pomocą wierceń i badań laboratoryjnych pobranych prób odpadów dokonuje się przestrzennej rejonizacji petrograficznomineralogicznej, granulometrycznej i geotechnicznej odpadów, zwłaszcza w obrębie hydraulicznie namywanych plaż i stożków napływowych. Następnie odpady z wymienionych przestrzeni zawierających osadzone agregaty minerałów metalicznych pobiera się i kieruje znanym sposobem kolejno do procesów: klasyfikacji i grawitacyjnego wzbogacania, z których wyprowadza się koncentraty i odpady końcowe. Koncentrat z dominującymi agregatami siarczkowymi kierowany jest do dalszego wzbogacania w zakładzie wzbogacania rud, a koncentrat o wysokiej zawartości tlenowych minerałów Cu i innych metali kierowany jest do procesu hydrometalurgicznego, w celu wyługowania metali. Odpady końcowe o charakterze węglanowym wraz ze śladowymi zawartościami metali, po stosownej korekcie składu mineralnego niezbędnymi znanymi składnikami, kierowane są do produkcji nawozów mineralnych wapienno-magnezowych z mikroelementami, cementów powszechnego użytku lub cementów specjalnych lub do produkcji prefabrykowanych materiałów budowlanych. Sposób odzysku pozostałości metali z odpadów końcowych flotacji głównej w zakładach wzbogacania rud miedzi polega na wprowadzeniu do schematu wzbogacania rudy dodatkowej linii technologicznej urządzeń do wzbogacania grawitacyjnego, z której wydzielony koncentrat jest kierowany do obiegu domielania i flotacji czyszczącej, a odpady końcowe - do rząpia i dalej do składowiska lub utylizacji.

Zgodnie z wynalazkiem, sposób zagospodarowania odpadu z procesu przetwarzania rud metali metodą flotacji, charakteryzuje się tym, że odpad o powierzchni właści wej 2000-10000 cm²/g wg Blaine’a, zawierający wagowo w przeliczeniu na główne tlenki: 20-70% SiO2, 5-30% CaO, 1-6% K2O, 5-15% Na2O, 2-10% MgO, 2-15 AhOs, wprowadza się do zestawu surowcowego do produkcji zapraw żużlowych zawierającego: 50-90% wagowych piasku kwarcowego, 10-95% wagowych granulowanego żużla wielkopiecowego o powierzchni właściwej 2000-7000 cm²/g wg Blaine’a, 5-40% wagowych aktywatora alkalicznego w postaci wodorotlenku sodu i/lub węglanu sodu i/lub szkła wodnego, w postaci proszku lub roztworu wodnego o stężeniu od 5% do roztworu nasyconego, przy czym odpad wprowadza się w miejsce piasku kwarcowego w ilości 1-100% wagowych w stosunku do ilości piasku.

Sposób zagospodarowania odpadu z procesu przetwarzania rud metali metodą flotacji, według niniejszego wynalazku pozwala na przetworzenie go w materiał użyteczny, który może być stosowany zamiast naturalnych surowców i w znacznym stopniu ograniczyć ich zużycie.

PL 238 802 B1

Zaletą wynalazku jest to, że wykorzystuje się w nim uciążliwy dla środowiska i bezużyteczny zalegające na składowisku odpady z procesu przetwarzania rud metali metodą flotacji, które po wprowadzeniu w miejsce piasku do zapraw żużlowych powodują zwiększenie ich wytrzymałości do 40%.

Ponadto wynalazek pozwala na zagospodarowanie odpadu nawet w postaci mokrej, co eliminuje konieczność suszenia odpadu, przez co nie generuje dodatkowych kosztów.

Przedmiot wynalazku jest bliżej określony w poniższych przykładach, nie ograniczających jego zakresu.

P r z y k ł a d 1

Odpad z procesu przetwarzania rudy miedzi metodą flotacji o powierzchni właściwej 6800 cm²/g wg Blaine’a zawiera wagowo w przeliczeniu na tlenki: 12,15% Na2O, 5,72% MgO, 6,18% Al2O3, 45,57% SiO2, 0,06% P2O5, 4,86% SO3, 8,84% Cl, 1,52% K2O, 13,64% CaO, 0,16% TiO2, 0,02% V2O5, 0,03% Cr2O3, 0,18% MnO, 0,75% Fe2O3, 0,21% CuO, 0,01% ZnO, 0,09% SrO, 0,01% ZrO2.

Przygotowano zaprawę referencyjną o przedstawionym poniżej składzie.

Zaprawa referencyjna:

- 21,6% wagowych mielonego granulowanego żużla wielkopiecowego o powierzchni właści- wej 5200 cm²/g wg Blaine’a, który zawiera wagowo, w przeliczeniu na tlenki: 0,85% Na2O, 6,51% MgO, 11,77% A2O3, 37,74% SiO2, 0,19% P2O5, 0,05% SO3, 0,05% Cl, 2,83% K2O, 19,27% CaO, 0,68% TiO2, 0,19% V2O5, 0,12% &2O3, 0,37% MnO, 17,32% Fe2O3, 1,02% CuO, 0,96% ZnO, 0,05% SrO, 0,03% ZrO2.

- 13,5% wagowych 20% roztworu wodnego wodorotlenku sodu

- 64,9 % wagowych piasku kwarcowego

Właściwości świeżej zaprawy referencyjnej:

gęstość objętościowa 2230 kg/m³ rozpływ wg. PN-EN 1015-3 235 mm

Właściwości stwardniałej zaprawy referencyjnej:

wytrzymałość na zginanie:

dzień 2,1 MPa dni 4,8 MPa dni 6,4 MPa dni 6,8 MPa

Wytrzymałość na ściskanie:

dzień 8,7 MPa dni 14,4 MPa dni 19,8 MPa dni 29,4 MPa

Następnie przygotowano zaprawę, w której 20% wagowych piasku kwarcowego zastąpiono odpadem z procesu przetwarzania rudy miedzi metodą flotacji. Poniżej przedstawiono właściwości tej zaprawy.

Właściwości świeżej zaprawy:

gęstość objętościowa 2310 kg/m³ rozpływ wg. PN-EN 1015-3 165 mm

Właściwości stwardniałej zaprawy:

wytrzymałość na zginanie:

dzień 3,5 MPa dni 7,1 MPa dni 7,8 MPa dni 9,6 MPa wytrzymałość na ściskanie:

dzień 11,6 MPa dni 17,1 MPa dni 22,2 MPa dni 31,7 MPa

PL 238 802 B1

Zastąpienie 20% wagowych piasku kwarcowego odpadem z procesu przetwarzania rudy miedzi metodą flotacji spowodowało wzrost wytrzymałości mechanicznej zaprawy po jej stwardnieniu, w stosunku do zaprawy referencyjnej nie zawierającej odpadu oraz zmniejszyło rozpływ świeżej mieszanki.

P r z y k ł a d 2

Przygotowano zaprawę, w której 40% wagowych piasku kwarcowego zastąpiono odpadem z procesu przetwarzania rudy miedzi metodą flotacji, opisanym w przykładzie 1. Poniżej przedstawiono właściwości tej zaprawy.

Właściwości świeżej zaprawy: gęstość objętościowa 2310 kg/m³ rozpływ wg. PN-EN 1015-3 120 mm

Właściwości stwardniałej zaprawy: Wytrzymałość na zginanie: 1 dzień 3,6 MPa dni 7,0 MPa dni 7,4 MPa dni 9,6 MPa wytrzymałość na ściskanie:

1 dzień 3 dni 7 dni 28 dni

10,0 MPa 15,0 MPa 19,4 MPa 27,2 MPa

Zastąpienie 40% wagowych piasku kwarcowego odpadem z procesu przetwarzania rudy miedzi metodą flotacji spowodowało wzrost wytrzymałości mechanicznej zaprawy po jej stwardnieniu, w stosunku do zaprawy referencyjnej nie zawierającej odpadu oraz zmniejszyło rozpływ świeżej mieszanki.

Parametry wytrzymałościowe uzyskanej zaprawy po stwardnieniu, zawierającej 40% wagowych odpadu są nieco niższe od parametrów uzyskanych dla zaprawy w przykładzie 1, w której odpad stanowił 20%, ale zostaje zagospodarowana większa ilość odpadu.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

1. Sposób zagospodarowania odpadu z procesu przetwarzania rud metali metodą flotacji, znamienny tym, że odpad o powierzchni właściwej 2000-10000 cm²/g wg Blaine’a, zawierający wagowo w przeliczeniu na główne tlenki: 20-70% SiO2, 5-30% CaO, 1-6% K2O, 5-15% Na2O, 2-10% MgO, 2-15 Al2O3, wprowadza się do zestawu surowcowego do produkcji zapraw żużlowych zawierającego: 50-90% wagowych piasku kwarcowego, 10-95% wagowych granulowanego żużla wielkopiecowego o powierzchni właściwej 2000-7000 cm²/g wg Blaine’a, 5-40% wagowych aktywatora alkalicznego w postaci wodorotlenku sodu i/lub węglanu sodu i/lub szkła wodnego, w postaci proszku lub roztworu wodnego o stężeniu od 5% do roztworu nasyconego, przy czym odpad wprowadza się w miejsce piasku kwarcowego w ilości 1-100% wagowych w stosunku do ilości piasku.