RU2579578C2 - Method for low-cost treatment and disposal of mining wastes - Google Patents

Method for low-cost treatment and disposal of mining wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2579578C2
RU2579578C2 RU2013105955/05A RU2013105955A RU2579578C2 RU 2579578 C2 RU2579578 C2 RU 2579578C2 RU 2013105955/05 A RU2013105955/05 A RU 2013105955/05A RU 2013105955 A RU2013105955 A RU 2013105955A RU 2579578 C2 RU2579578 C2 RU 2579578C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
natural
peat
sorbent
capacity
quarry
Prior art date
Application number
RU2013105955/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013105955A (en
Inventor
Александр Иванович Татаркин
Александр Иванович Семячков
Виктория Александровна Почечун
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экономики Уральского отделения Российской академии наук (ИЭ УрО РАН)
Свердловское областное отделение Общественной организации-Международная Академия наук экологии, безопасности человека и природы (СОО ОО МАНЭБ)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский горный университет" (ФГБУ ВПО "УГГУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экономики Уральского отделения Российской академии наук (ИЭ УрО РАН), Свердловское областное отделение Общественной организации-Международная Академия наук экологии, безопасности человека и природы (СОО ОО МАНЭБ), Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский горный университет" (ФГБУ ВПО "УГГУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экономики Уральского отделения Российской академии наук (ИЭ УрО РАН)
Priority to RU2013105955/05A priority Critical patent/RU2579578C2/en
Publication of RU2013105955A publication Critical patent/RU2013105955A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2579578C2 publication Critical patent/RU2579578C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/286Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/10Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from quarries or from mining activities

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention can be used in the mining industry for the purification and recycling of metal-bearing weakly acidic pit water in a bog-mountainous terrain. For carrying out the process, after neutralization with an alkaline reagent haul water fed to the natural geochemical barrier in the form of peat deposits fen. Contained in water salts of metals accumulate natural sorbent and precipitated in natural geochemical barrier as an insoluble organo-mineral complex. Resulting permanent or temporary watercourse fed purified according to the terrain in the direction of the stream or river. Fen peat deposits as a natural sorbent used in view of the sorption capacity of peat fen calculated by cation exchange capacity of peat with respect to the cation exchange capacity of the metal ions contained in the quarry waters.
EFFECT: method provides an efficient and low-cost technologies pit water cleaning helps prevent the intense migration of the metal salts in natural systems.
2 cl, 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и позволяет повысить эффективность утилизации и очистки слабокислых карьерных вод с повышенным содержанием металлов, снизить опасность техногенного загрязнения поверхностных вод в процессе освоения минеральных ресурсов.The invention relates to the mining industry and can improve the efficiency of utilization and purification of slightly acidic career waters with a high content of metals, reduce the risk of industrial pollution of surface waters in the process of developing mineral resources.

В настоящее время слабокислые металлоносные карьерные воды, как правило, перед сбросом в поверхностную гидросеть (реки), проходят обработку известкованием, либо сбрасываются без всякой очистки напрямую. Это привело к тому, что все реки Свердловской области в той или иной степени загрязнены солями металлов, а в местах «старых» сбросов донные отложения, накопившие в себе соли металлов, являются источниками вторичного загрязнения речных вод.Currently, weakly acidic metal-bearing quarry waters, as a rule, are subjected to liming treatment before being discharged into the surface hydrogrid (rivers), or are discharged directly without any treatment. This led to the fact that all the rivers of the Sverdlovsk region are to one degree or another contaminated with metal salts, and in places of “old” discharges, bottom sediments that have accumulated metal salts are sources of secondary pollution of river waters.

Для организации такого сброса необходима разработка предельно допустимых сбросов (ПДС) по стандартной методике (рассчитанной на разбавление с речной водой).To organize such a discharge, it is necessary to develop maximum permissible discharges (MPD) according to the standard methodology (calculated for dilution with river water).

Недостатком такого подхода является недоучет сорбционной торфяной залежи болота. К тому же запасы торфяной залежи низинных болот в Уральском регионе значительны. Поэтому в интересах устойчивого развития региона предлагаемый ниже способ низкозатратной очистки и утилизации отходов горного производства позволяет вовлечь в использование местные ресурсы возобновляемого сырья, каким является торф - один из немногих воспроизводимых видов полезных ископаемых.The disadvantage of this approach is the underestimation of the sorption peat deposits of the swamp. In addition, the reserves of peat deposits of lowland marshes in the Ural region are significant. Therefore, in the interests of sustainable development of the region, the proposed below method of low-cost cleaning and disposal of mining waste allows to use local resources of renewable raw materials, such as peat, one of the few reproducible types of minerals.

Известен способ нейтрализации сточных вод, содержащих сульфатионы, щелочным реагентом - известью (Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М. Очистка производственных сточных вод. М. Стройиздат, 1985. С.104).A known method of neutralizing wastewater containing sulfathions with an alkaline reagent - lime (Yakovlev S.V., Karelin Y.A., Laskov Yu.M. Purification of industrial wastewater. M. Stroyizdat, 1985. S. 104).

Существенными недостатками способа являются образование перенасыщенного раствора гипса, а также большой объем осадка, представляющего собой взвесь коллоидных частиц. Осадок чрезвычайно трудно уплотняется и обезвоживается для дальнейшей утилизации.Significant disadvantages of the method are the formation of a supersaturated solution of gypsum, as well as a large volume of sediment, which is a suspension of colloidal particles. The sludge is extremely difficult to compact and dehydrate for disposal.

Известен способ нейтрализации кислых карьерных и подотвальных вод горнодобывающих предприятий, содержащих сульфаты.A known method of neutralizing acidic quarry and basement waters of mining enterprises containing sulfates.

Для осуществления способа кислые карьерные воды нейтрализуют известковым молоком и осаждают образовавшиеся взвешенные частицы в присутствии флокулянта и пиритных отвальных хвостов горнообогатительного производства, после чего перемешивают и отстаивают.To implement the method, acidic quarry waters are neutralized with milk of lime and precipitated suspended particles are precipitated in the presence of a flocculant and pyrite dump tailings of the ore preparation plant, after which they are mixed and settled.

Этот способ позволяет уменьшить объем осадка, но требует дальнейшего его обезвоживания и утилизации (патент №2355647, C02F 1/66, C02F 1/56, опубл. 20.05. 2009 г.).This method allows to reduce the volume of sludge, but requires further dehydration and disposal (patent No. 2355647, C02F 1/66, C02F 1/56, publ. 20.05. 2009).

Известен способ бездамбового хранения и утилизации отходов золотодобычи в условиях горного рельефа.A known method of dummy-free storage and disposal of gold mining waste in mountainous terrain.

Способ включает смешение отходов производства с карбонатами, затем дополнительный ввод крошки брусита, лигнин, при этом место хранения покрывают слоем изоляционной водонепроницаемой пленки и уплотняют. Для безопасного функционирования хранилища в условиях горного рельефа обеспечивается дренирование и водоотведение ливневых и талых вод в виде водоотводной траншеи с последующей их очисткой в прудах-отстойниках (патент №2277020, В09В 1/00, В09В 3/00, опубл. 27.05.2006 г.).The method includes mixing production waste with carbonates, then additional input of crusher brucite, lignin, while the storage location is covered with a layer of insulating waterproof film and compacted. For the safe functioning of the storage in mountainous terrain, drainage and drainage of storm and melt water in the form of a drainage trench with their subsequent treatment in settling ponds (patent No. 2277020, B09B 1/00, B09B 3/00, publ. 05.27.2006, is provided. )

Однако для реализации этого способа необходимо создание искусственных сооружений, использование комплекса технических средств, разработка проекта узла дозировки реагентов, способа их внесения, а также необходима организация обслуживания станции нейтрализации.However, for the implementation of this method, it is necessary to create artificial structures, use a complex of technical means, develop a project for a dosage unit for reagents, a method for their introduction, and it is also necessary to organize the maintenance of a neutralization station.

Все это требует значительных затрат не только на приготовление отходов к хранению, но также и на их долговременное обслуживание. Причем не исключается нарушение защиты хранилища с нарушением экологической безопасности.All this requires significant costs not only for the preparation of waste for storage, but also for their long-term maintenance. Moreover, violation of storage protection with violation of environmental safety is not excluded.

Наиболее близким по технической сущности является способ очистки кислых шахтных вод, включающий подачу кислых шахтных вод и углесодержащего сорбента в натрий-форме, их смешивание до нейтрализации вод. Сорбент включает бурый уголь, гидроксид натрия и технологическую воду (патент №2319669, C02F 1/28, опубл. 20.03.2008 г. - прототип).The closest in technical essence is the method of purification of acid mine water, including the supply of acid mine water and a carbon-containing sorbent in the sodium form, mixing them to neutralize the water. The sorbent includes brown coal, sodium hydroxide and process water (patent No. 2319669, C02F 1/28, publ. March 20, 2008 - prototype).

Процесс очистки основан на том, что переход катионов металлов в нерастворимую форму происходит одновременно со стадией сорбции, нерастворимые соли металлов образуются непосредственно в процессе нейтрализации и выделяются из кислых шахтных вод путем осаждения углесодержащего сорбента в натрий-форме при интенсивном перемешивании. Отработанный сорбент, содержащий металлы, направляют на стадию термического окисления.The cleaning process is based on the fact that the transition of metal cations to an insoluble form occurs simultaneously with the sorption stage, insoluble metal salts are formed directly in the process of neutralization and are separated from acid mine water by precipitation of a carbon-containing sorbent in the sodium form with vigorous stirring. Spent sorbent containing metals is sent to the stage of thermal oxidation.

Способ очистки, взятый нами за прототип, трудоемкий, требует постоянного отвода отсорбированного металла на термическое окисление и, таким образом, больших затрат на очистку кислых шахтных вод и приготовление сорбента. К тому же способ не устраняет сброс технологических сточных вод в водоемы.The cleaning method we have taken as a prototype is laborious and requires constant removal of the sorbed metal for thermal oxidation and, therefore, high costs for the purification of acid mine water and the preparation of the sorbent. In addition, the method does not eliminate the discharge of technological wastewater into water bodies.

Цель изобретения - повышение эффективности способа при значительном снижении затрат с использованием низкостоимостного природного сорбента и снижение негативного воздействия слабокислых металлоносных карьерных вод на окружающую природную среду для обеспечения экологической безопасности ведения горнодобывающих работ.The purpose of the invention is to increase the efficiency of the method while significantly reducing costs using a low-cost natural sorbent and to reduce the negative impact of weakly acidic metal-bearing quarry waters on the natural environment to ensure environmental safety of mining operations.

Технический результат заключается в переводе слабокислых металлоносных карьерных вод горнодобывающих предприятий в слабощелочные для взаимодействия с торфом низинного болота. Это позволяет снизить затраты на очистку и техногенное воздействие горного производства на окружающую природную среду.The technical result consists in transferring weakly acidic metal-bearing quarry waters of mining enterprises to weakly alkaline for interaction with peat of the lowland swamp. This allows you to reduce the cost of cleaning and the technological impact of mining on the environment.

Технический результат изобретения достигается тем, что способ низкозатратной очистки и утилизации отходов горного производства, преимущественно слабокислых металлоносных карьерных вод в условиях болотно-горного рельефа, включающий нейтрализацию, обработку и аккумулирование отходов сорбентами и их осаждение, согласно предлагаемому изобретению, после нейтрализации щелочным реагентом слабокислые карьерные воды направляют в природный геохимический барьер болотно-горного рельефа в виде торфяной залежи низинного болота и используют торф в качестве природного геохимического сорбента, при этом соли металлов слабокислых металлоносных карьерных вод аккумулируют указанным природным сорбентом и осаждают в виде комплексного нерастворимого органо-минерального материала, а формирующийся постоянный или временный очищенный водоток направляют согласно рельефу в сторону ручья или реки, причем предварительно рассчитывают объем сброса слабокислых карьерных вод с учетом сорбционной способности торфа низинного болота через емкость катионного обмена торфа относительно емкости катионного обмена ионов металлов, содержащихся в карьерных водах.The technical result of the invention is achieved in that a method of low-cost cleaning and disposal of mining wastes, mainly weakly acidic metal-bearing quarry waters in the conditions of bog-mountainous terrain, including neutralization, treatment and accumulation of waste by sorbents and their deposition, according to the invention, after neutralization with an alkaline reagent, weakly acidic career water is directed to the natural geochemical barrier of the bog-mountainous relief in the form of a peat deposit of a low-lying bog and use orff as a natural geochemical sorbent, while the metal salts of weakly acidic metal-bearing quarry waters are accumulated by the indicated natural sorbent and precipitated in the form of a complex insoluble organo-mineral material, and the formed permanent or temporary purified stream is directed according to the relief towards the stream or river, and the volume is preliminarily calculated discharge of slightly acidic quarry water, taking into account the sorption capacity of peat in lowland bog through the cation exchange capacity of peat relative to the capacity the cationic exchange of metal ions contained in quarry waters.

Кроме того, в качестве щелочного реагента используют известь.In addition, lime is used as an alkaline reagent.

Существенным отличием является то, что предлагается без дополнительных затрат утилизировать и очищать слабокислые металлоносные карьерные воды в торфяной залежи низинного болота, выполняющего роль природного геохимического сорбента и обладающего высокой естественной сорбционной способностью.A significant difference is that it is proposed to dispose and purify weakly acidic metal-bearing quarry waters in the peat deposits of the lowland swamp, which plays the role of a natural geochemical sorbent and has a high natural sorption capacity, at no additional cost.

Это позволяет использовать значительные и распространенные запасы залежи низинного торфа в Уральском регионе, то есть использовать местные ресурсы возобновляемого сырья, одним из немногих видов которого является торф.This allows the use of significant and widespread deposits of lowland peat in the Urals region, that is, to use local resources of renewable raw materials, one of the few of which is peat.

Способ утилизации и очистки слабокислых металлоносных карьерных вод в торфяную залежь низинного болота представляется особо важным с геохимических позиций, так как способствует предотвращению интенсивной миграции токсикантов (солей металлов) в природные системы в условиях территорий с уже имеющимся высоким уровнем техногенной нагрузки, характерным для Уральского региона.The method of utilization and purification of weakly acidic metal-bearing pit waters into the peat deposits of the lowland swamp seems to be especially important from the geochemical point of view, since it helps to prevent the intensive migration of toxicants (metal salts) into natural systems in areas with an already high level of anthropogenic load, characteristic of the Ural region.

Кроме того, использование торфяной залежи низинного болота, которая, являясь природным сорбентом с очень высокой сорбционной способностью, активно аккумулирует соли металлов, переводя их в комплексное нерастворимое органо-минеральное состояние, благодаря чему уменьшается геохимическая подвижность опасных веществ, и снижается риск загрязнения окружающей природной среды.In addition, the use of a peat deposit in a low-lying swamp, which, being a natural sorbent with a very high sorption ability, actively accumulates metal salts, transforming them into a complex insoluble organo-mineral state, which reduces the geochemical mobility of hazardous substances and reduces the risk of environmental pollution .

Формирующийся постоянный или временный уже очищенный водоток направляют, согласно рельефу, из болота в сторону ручья или реки, он не загрязняет поверхностные воды.The forming permanent or temporary already cleaned watercourse is directed, according to the relief, from the swamp towards a stream or river, it does not pollute surface water.

Способ снижает риск загрязнения окружающей природной среды и не требует дополнительных затрат для очистки и утилизации металлоносных карьерных вод при сбросе в торфяную залежь низинного болота.The method reduces the risk of environmental pollution and does not require additional costs for the treatment and disposal of metal-bearing quarry waters when dumped into a peat deposit of a low-lying swamp.

Существенным отличием также является то, что способ предусматривает предварительный объем сброса слабокислых металлоносных карьерных вод с учетом сорбционной способности торфа низинного болота через емкость катионного обмена, что указывает на бережное использование окружающей природной среды и снижение, таким образом, техногенной нагрузки на окружающую природную среду в долгосрочном режиме без дополнительных затрат и с одновременным удешевлением процесса очистки и утилизации карьерных вод.A significant difference is also that the method provides a preliminary volume of discharge of weakly acidic metal-bearing quarry waters, taking into account the sorption capacity of lowland bog peat through a cation exchange capacity, which indicates careful use of the natural environment and, therefore, reduction of the technogenic load on the natural environment in the long-term mode at no additional cost and at the same time cheapening the process of cleaning and disposal of quarry water.

Кроме того, проведение нейтрализации слабокислого карьерного раствора щелочным реагентом, например известью, повышает рН сбрасываемых вод, увеличивая сорбционную способность торфа и повышая ресурс болота для длительного использования действующего карьера.In addition, the neutralization of a weakly acidic quarry solution with an alkaline reagent, such as lime, increases the pH of the discharged waters, increasing the sorption capacity of peat and increasing the swamp resource for long-term use of the existing quarry.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволили установить в заявленном способе совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, made it possible to establish in the claimed method the set of essential distinguishing features set forth in the claims in relation to the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed method from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention is not revealed from the prior art determined by the applicant to achieve a technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Предварительно был проведен анализ топогеологических условий и выбор территории под хранилище для Северо-Западного участка Волковского рудника, определены границы низинного Черновского болота, которое использовалось бы как природный геохимический барьер со своей торфяной залежью в качестве природного сорбента для очистки и утилизации слабокислых металлоносных карьерных вод на весь срок (примерно 20 лет) действия Волковского рудника:A preliminary analysis of topogeological conditions and the selection of a storage area for the North-West section of the Volkovsky mine was carried out, the boundaries of the Chernovskoye lowland swamp were determined, which would be used as a natural geochemical barrier with its peat deposit as a natural sorbent for the treatment and disposal of weakly acidic metal-bearing quarry waters for the whole the term (approximately 20 years) of the Volkovsky mine:

- площадь Черновского болота - 0,513 км2,- Chernovskoye swamp area - 0.513 km 2 ,

- мощность торфа (средняя) - 2,5 м,- peat thickness (average) - 2.5 m,

- объем торфа - 1,6 км3,- peat volume - 1.6 km 3 ,

- вес торфа при плотности 1 т/м3 (влажного) - 1282500 т,- the weight of peat at a density of 1 t / m 3 (wet) - 1282500 t,

- проектный срок работы карьера - 20 лет.- The project term of the quarry is 20 years.

Лабораторные работы по определению сорбционных параметров торфа в границах низинного Черновского болота Северо-Западного участка Волковского рудника выполнялись в лаборатории физико-химических методов анализа УГГУ (аттестат №ROOC RU 0001. 517802, лицензия №Е04757, срок действия до 14.03.2013 г.) с учетом значительного по времени использования болота для очистки сбрасываемых карьерных вод.Laboratory work to determine the sorption parameters of peat within the lowlands of the Chernovskoye swamp of the North-Western section of the Volkovsky mine was carried out in the laboratory of physical and chemical analysis methods of the Ural State Mining University (certificate No.ROOC RU 0001. 517802, license No. Е04757, valid until March 14, 2013) with Considering the time-consuming use of the swamp for the treatment of discharged quarry waters.

Методика оценки сорбционных параметров торфов лабораторным способом изложена в монографии: Бочевер Ф.М., Лапшин Н.Н., Орадовская А.Е. Защита подземных вод от загрязнения. М. Недра. 1979.The methodology for assessing the sorption parameters of peat by a laboratory method is described in the monograph: Bochever F.M., Lapshin N.N., Oradovskaya A.E. Groundwater protection against pollution. M. Nedra. 1979.

Установлено:Installed:

Карьерные воды представляют собой слабокислый раствор (рН 5,85) с содержанием (в мг-экв/ дм3) меди 0,00094, цинка - 0,00066.Quarry water is a slightly acidic solution (pH 5.85) with a content (in mEq / dm 3 ) of copper 0.00094, zinc - 0.00066.

Емкость обмена по выделенным гуминовым веществам в кислой среде составила 175 мг-экв/100 г, масса гуминовых веществ - 3,89×102 г.The exchange capacity for the selected humic substances in an acidic medium was 175 mEq / 100 g, the mass of humic substances was 3.89 × 10 2 g.

Расчет сорбционной способности торфа низинного Черновского болота через емкость катионного обмена:Calculation of the sorption capacity of peat in the lowland Chernovskoye bog through the cation exchange capacity:

Nобщ.=Nгум.вещ.×mгум.вещ.,N total = N gum. × m gum ,

где Nобщ. - общая емкость катионного обмена торфа;where N total - the total capacity of the cation exchange of peat;

Nгум.вещ. - емкость катионного обмена торфа в расчете на содержание в торфе гуминовых веществ (мг-экв/100 г);N gum. - the capacity of the cation exchange of peat in the calculation of the content of humic substances in peat (mEq / 100 g);

mгум.вещ. - масса гуминовых веществ в торфе (г).m gum - mass of humic substances in peat (g).

N о б щ . = 175 × 3,89 × 10 12 100 = 6,81 × 10 12 м г э к в .

Figure 00000001
N about b u . = 175 × 3.89 × 10 12 one hundred = 6.81 × 10 12 m g - uh to at .
Figure 00000001

Емкость катионного обмена торфа относительно ионов меди:The capacity of the cation exchange of peat relative to copper ions:

Nпо Cu = Nобщ×mэкв.Cu = 6,81×1012×32 = 2,18×1014 мг = 2,18×105Т,N for Cu = N total × m equiv . Cu = 6.81 × 10 12 × 32 = 2.18 × 10 14 mg = 2.18 × 10 5 T,

Nпо Zn = Nобщ.×mэкв.Zn= 6,81×1012×36 = 2,45×1014мг = 2,45×105Т,N by Zn = N total × m equiv . Zn = 6.81 × 10 12 × 36 = 2.45 × 10 14 mg = 2.45 × 10 5 T,

где mэкв.Cu - эквивалентная масса ионов меди;where m equiv. Cu is the equivalent mass of copper ions;

mэкв.Zn - эквивалентная масса ионов цинка. m equiv. Zn is the equivalent mass of zinc ions.

Полученные результаты представлены в таблице 1.The results are presented in table 1.

Таблица 1Table 1 ИнгредиентIngredient Исходная концентрация в карьерной воде, мг/дм3 The initial concentration in quarry water, mg / DM 3 Максимальная сорбционная емкость (лабор.), мг/кгMaximum sorption capacity (laboratory), mg / kg Остаточная сорбционная емкость торфа (вал), мг/кгThe residual sorption capacity of peat (shaft), mg / kg Фактическая концентрация в торфе (вал), мг/кгActual concentration in peat (shaft), mg / kg Предельная сорбционная емкость торфа, кгMaximum sorption capacity of peat, kg Предельная остаточная емкость торфа, мг/кгMaximum residual capacity of peat, mg / kg Сброс с
карьерными
водами за 20 лет, кг
Reset from
career
waters for 20 years, kg
Усредненный процент
заполнения ингредиентом емкости болота
Average percentage
filling ingredient swamp containers
МедьCopper 0,060.06 250250 169169 80,88 (81)80.88 (81) 390625390625 264062,5264,062.5 964,3964.3 0,5%0.5% ЦинкZinc 1,191.19 300300 266266 323,98 (34)323.98 (34) 468750468750 415656,25415,656.25 315,4315.4 0,2%0.2%

Основываясь на указанных выше цифрах, использование Черновского болота в качестве естественной очистительной системы карьерных вод Северо-Западного участка Волковского рудника является обоснованным.Based on the above figures, the use of the Chernovskoye swamp as a natural purification system for the quarry waters of the North-West section of the Volkovsky mine is justified.

После расчетов и определения предельной сорбционной емкости торфа приступают к спуску карьерных вод.After calculating and determining the maximum sorption capacity of peat, they begin to drain quarry waters.

Вначале слабокислые карьерные воды нейтрализуют щелочным реагентом - из извести приготовленным известковым молоком и доводят рН раствора до 7-8. После этого воды направляют по трубопроводу к природному геохимическому барьеру в виде торфяной залежи низинного Черновского болота.Initially, slightly acidic quarry waters are neutralized with an alkaline reagent - from lime - prepared with lime milk and the pH of the solution is adjusted to 7-8. After this, the water is sent through a pipeline to the natural geochemical barrier in the form of a peat deposit in the lowland Chernovsky swamp.

Пример 1Example 1

Способ-прототип опробован в шахтных условиях при очистке кислых шахтных вод, имеющих рН 2,7-3, Кизеловского бассейна. Для очистки был использован углеродсодержащий сорбент, полученный из бурых углей Березовского месторождения Южно-Уральского угольного бассейна на шахтных водах шахты «Центральная» ПО «Челябинскуголь».The prototype method was tested in mine conditions when cleaning acid mine water having a pH of 2.7-3, Kizelovsky basin. For cleaning, we used a carbon-containing sorbent obtained from brown coals of the Berezovsky deposit of the South Ural coal basin in the mine waters of the Central mine of Chelyabinskugol Production Association.

В качестве сорбента использован щелочной экстракт (раствор гуматов) бурого угля (А° - 7%), отделенный от твердого остатка.As the sorbent used is an alkaline extract (humate solution) of brown coal (A ° - 7%), separated from the solid residue.

Нерастворимые соли металлов углеродосодержащего сорбента образовывались непосредственно в процессе нейтрализации и выделения металлов из кислых шахтных вод путем осаждения сорбента при интенсивном перемешивании.Insoluble metal salts of the carbon-containing sorbent were formed directly in the process of neutralization and separation of metals from acid mine water by precipitation of the sorbent with vigorous stirring.

Выделение сорбента проводили фильтрованием и центрифугированием, а затем его направляли на стадию термического окисления, часть маточного раствора использовали как оборотную технологическую воду, а часть - направляли в водоем.The sorbent was isolated by filtration and centrifugation, and then it was sent to the stage of thermal oxidation, part of the mother liquor was used as circulating process water, and part was sent to a pond.

Результаты очистки шахтных вод от катионов металлов представлены в таблице 2.The results of the treatment of mine water from metal cations are presented in table 2.

Пример 2Example 2

Слабокислые карьерные воды Северо-Западного участка Волковского рудника, загрязненные солями металлов, направлялись непосредственно в торфяную залежь низинного Черновского болота, представляющего собой понижение в рельефе с выраженным уклоном поверхности, в направлении которого и формировали водоток.The slightly acidic quarry waters of the Northwestern part of the Volkovsky mine, contaminated with metal salts, were sent directly to the peat deposit of the Chernovskoye lowland swamp, which is a decrease in relief with a pronounced slope of the surface, in the direction of which a water stream formed.

За счет естественной высокой сорбционной способности торфа (предварительно рассчитанной и представленной выше), играющего роль природного геохимического барьера, соли металлов осаждались из водного раствора в виде комплексного нерастворимого органо-минерального материала.Due to the natural high sorption capacity of peat (previously calculated and presented above), which plays the role of a natural geochemical barrier, metal salts precipitated from an aqueous solution in the form of a complex insoluble organic-mineral material.

Результаты очистки карьерных вод от катионов металлов естественным сорбентом Черновского болота представлены в таблице 2.The results of the treatment of quarry water from metal cations by the natural sorbent of the Chernovskoye bog are presented in table 2.

Таблица 2table 2 ИнгредиентIngredient Исходная концентрация, мг/лInitial concentration, mg / l Пример 1Example 1 Пример 2Example 2 Концентрация после очистки, мг/лConcentration after purification, mg / l Степень извлечения, %The degree of extraction,% Концентрация после очистки, мг/лConcentration after purification, mg / l Степень извлечения, %The degree of extraction,% CuCu 0,060.06 0,030,03 50fifty следыtraces ≈100≈100 ZnZn 1,191.19 0,130.13 8989 следыtraces ≈100≈100

Из таблицы видно, что высокая степень извлечения обеспечивает глубокую очистку карьерных вод до остаточных концентраций, сравнимых с предельно допустимыми концентрациями (ПДК).The table shows that a high degree of extraction provides deep purification of quarry water to residual concentrations comparable to the maximum permissible concentrations (MPC).

Потенциальная сорбционная способность Черновского болота в отношении меди и цинка высока, при этом опыты показали, что сорбционная способность торфа низинного Черновского болота может быть увеличена в разы за счет повышения рН сбрасываемых вод до 7-8 и перевода их из слабокислых в слабощелочные. Это позволит повысить ресурс болота и продлит его использование на много лет вперед, до конца жизненного цикла карьера.The potential sorption capacity of the Chernovskoye bog with respect to copper and zinc is high, while experiments have shown that the sorption capacity of the peat of the lowland Chernovskoye bog can be increased several times by increasing the pH of the discharged waters to 7-8 and converting them from weakly acidic to slightly alkaline. This will increase the resource of the swamp and extend its use for many years to come, until the end of the career life cycle.

Таким образом, поставленная цель достигается тем, что без всякого дорогостоящего обустройства организуется сброс слабокислых металлоносных карьерных вод в торфяную залежь низинного болота, за счет чего снижаются затраты на их утилизацию и очистку, и в целом, без дополнительных затрат снижается техногенное воздействие горного производства на окружающую природную среду.Thus, the goal is achieved by the fact that without any costly arrangement, the discharge of weakly acidic metal-bearing quarry waters into the peat deposits of the lowland marshes is organized, thereby reducing the cost of their disposal and treatment, and generally, the technogenic impact of mining on the environment is reduced without additional costs. natural environment.

К тому же запасы залежи торфа низинных болот на Урале распространены и весьма значительны. Поэтому в интересах устойчивого эколого-экономического развития региона изобретение рекомендует к использованию местные залежи торфа низинных болот, одного из немногих возобновляемых видов полезных ископаемых.In addition, the peat deposits of lowland marshes in the Urals are widespread and very significant. Therefore, in the interests of sustainable environmental and economic development of the region, the invention recommends the use of local peat deposits in lowland marshes, one of the few renewable types of minerals.

Claims (2)

1. Способ низкозатратной очистки и утилизации отходов горного производства, преимущественно слабокислых металлоносных карьерных вод в условиях болотно-горного рельефа, включающий нейтрализацию, обработку и аккумулирование отходов сорбентами и их осаждение, отличающийся тем, что после нейтрализации щелочным реагентом слабокислые карьерные воды направляют в природный геохимический барьер болотно-горного рельефа в виде торфяной залежи низинного болота и используют торф в качестве природного геохимического сорбента, при этом соли металлов слабокислых металлоносных карьерных вод аккумулируют указанным природным сорбентом и осаждают в виде комплексного нерастворимого органо-минерального материала, а формирующийся постоянный или временный очищенный водоток направляют согласно рельефу в сторону ручья или реки, причем предварительно рассчитывают сорбционную способность природного сорбента через емкость его катионного обмена относительно ионов металлов, содержащихся в карьерных водах:
Nпо Me = Nобщ. × mэкв. Ме, мг,
где Nпо Me - емкость природного сорбента относительно ионов металла, мг;
mэкв. Ме - эквивалентная масса ионов металла;
Nобщ. - общая емкость катионного обмена по природному сорбенту, мг-экв, определяемая по формуле
Nобщ. = Nгум. вещ. × mгум. вещ., мг-экв,
Nгум. вещ. - емкость катионного обмена природного сорбента в расчете на содержание в нем гуминовых веществ (мг-экв/100 г);
mгум. вещ. - масса гуминовых веществ в природном сорбенте, г.
1. A method of low-cost cleaning and disposal of mining waste, mainly weakly acidic metal-bearing quarry waters in a bog-mountainous terrain, including neutralization, treatment and accumulation of waste by sorbents and their deposition, characterized in that after neutralization with an alkaline reagent, weakly acidic quarry waters are sent to the natural geochemical the barrier of the bog-mountainous terrain in the form of a peat deposit of a low-lying bog and use peat as a natural geochemical sorbent, while meta salts Lows of weakly acidic metal-bearing quarry waters are accumulated with the indicated natural sorbent and precipitated in the form of a complex insoluble organic-mineral material, and the formed permanent or temporary purified stream is directed according to the relief towards the stream or river, and the sorption capacity of the natural sorbent through its cation exchange capacity relative to ions is previously calculated metals contained in quarry waters:
N by Me = N total × m equiv Me mg
where N by Me is the capacity of the natural sorbent relative to metal ions, mg;
m equiv Me is the equivalent mass of metal ions;
N total - the total capacity of the cation exchange according to the natural sorbent, mEq, determined by the formula
N total = N gum. things. × m gum. things. mEq
N gum. things. - the cation exchange capacity of the natural sorbent calculated on the content of humic substances in it (mEq / 100 g);
m gum. things. - mass of humic substances in a natural sorbent, g.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве щелочного реагента используют известь. 2. The method according to p. 1, characterized in that lime is used as an alkaline reagent.
RU2013105955/05A 2013-02-12 2013-02-12 Method for low-cost treatment and disposal of mining wastes RU2579578C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013105955/05A RU2579578C2 (en) 2013-02-12 2013-02-12 Method for low-cost treatment and disposal of mining wastes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013105955/05A RU2579578C2 (en) 2013-02-12 2013-02-12 Method for low-cost treatment and disposal of mining wastes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013105955A RU2013105955A (en) 2014-08-20
RU2579578C2 true RU2579578C2 (en) 2016-04-10

Family

ID=51384214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013105955/05A RU2579578C2 (en) 2013-02-12 2013-02-12 Method for low-cost treatment and disposal of mining wastes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2579578C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2050334C1 (en) * 1991-12-11 1995-12-20 МГУ им.М.В.Ломоносова Industrial waste liquids streams migrating heavy metals trapping method
RU2186738C2 (en) * 2000-10-09 2002-08-10 Алешечкин Виктор Николаевич Method of biological additional treatment of sewage
KR20030053231A (en) * 2001-12-22 2003-06-28 재단법인 포항산업과학연구원 Permeable reactive barrier containing peat and remediation of contaminants in groundwater using the same
RU2319669C1 (en) * 2006-05-22 2008-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт горючих ископаемых - научно-технический центр по комплексной переработке твердых горючих ископаемых" (ФГУП ИГИ) Method of purification of mining and industrial waste waters and installation for its implementation
RU2397149C1 (en) * 2008-11-25 2010-08-20 Валерий Иванович Толстограй Method and structure for cleaning of domestic wastewater with application of ecological system elements
RU2465215C2 (en) * 2010-12-27 2012-10-27 Учреждение Российской академии наук Институт нефтегазовой геологии и геофизики им А.А. Трофимука Сибирского отделения РАН (ИНГГ СО РАН) Method of purifying acidic multicomponent drainage solutions from copper and concomitant ions of toxic metals

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2050334C1 (en) * 1991-12-11 1995-12-20 МГУ им.М.В.Ломоносова Industrial waste liquids streams migrating heavy metals trapping method
RU2186738C2 (en) * 2000-10-09 2002-08-10 Алешечкин Виктор Николаевич Method of biological additional treatment of sewage
KR20030053231A (en) * 2001-12-22 2003-06-28 재단법인 포항산업과학연구원 Permeable reactive barrier containing peat and remediation of contaminants in groundwater using the same
RU2319669C1 (en) * 2006-05-22 2008-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт горючих ископаемых - научно-технический центр по комплексной переработке твердых горючих ископаемых" (ФГУП ИГИ) Method of purification of mining and industrial waste waters and installation for its implementation
RU2397149C1 (en) * 2008-11-25 2010-08-20 Валерий Иванович Толстограй Method and structure for cleaning of domestic wastewater with application of ecological system elements
RU2465215C2 (en) * 2010-12-27 2012-10-27 Учреждение Российской академии наук Институт нефтегазовой геологии и геофизики им А.А. Трофимука Сибирского отделения РАН (ИНГГ СО РАН) Method of purifying acidic multicomponent drainage solutions from copper and concomitant ions of toxic metals

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
РУБИН А., Химия промышленных сточных вод, Москва, Химия, 1983, с.с. 266-267. ТОРОЧЕШНИКОВ Н.С. и др., Техника защиты окружающей среды, Москва, Химия, 1981, с.с. 178,193. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013105955A (en) 2014-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA3036315C (en) Treatment of fine tailings including chemical immobilization, polymer flocculation and dewatering
CN109399770A (en) The method of the disposal of industrial wastes
Kharko et al. Bottom sediments in a river under acid and alkaline wastewater discharge
CN103951114A (en) Heavy metal wastewater tertiary treatment and deep purification recycling process
Trus et al. Desalination of mineralized waters using reagent methods
Ettoumi et al. Characterization of Kef Shfeir phosphate sludge (Gafsa, Tunisia) and optimization of its dewatering
RU2747761C2 (en) Aqueous run-off treatment method
RU2579578C2 (en) Method for low-cost treatment and disposal of mining wastes
McLaughlin Demonstration of an innovative heavy metals removal process
Mallo The menace of acid mine drainage: an impending challenge in the mining of Lafia-Obi coal, Nigeria
RU2562806C1 (en) Method of removing contaminants from soil and apparatus therefor
CN102241446B (en) Mine wastewater treatment method and device
KR100522326B1 (en) Apparatus for Control of Supply of Water with acidity
Alekseev et al. Influence of the development of the mineral resources sector of the Arkhangelsk region on the environment
Kupich et al. In-situ leaching of limestone in the process of water drainage in Zn-Pb ore mines
Voncken et al. Sustainability in mining
RU2438999C1 (en) Method of neutralising underspoil acid sulphate-containing effluents
Masuda et al. Experimental results of metal recovery by a two-step neutralization process from AMD from a copper mine in Serbia
RU133826U1 (en) COMPLEX FOR LOW-COST CLEANING AND DISPOSAL OF MINING WASTE
JP7259620B2 (en) Method for treating lead-containing outside water
Pushkarov et al. Experimental investigation of acid mining water
Pashkevich et al. Environmental safety and sustainable development: new approaches to wastewater treatment
Karapınar Characterization and dewatering of borax clayey tailings by mono-and dual-flocculants systems
Rybnikova et al. Assessment of the efficiency of acid mine drainage purification (using the example of copper-pyrite mines in the Middle Urals)
Ruane et al. Aquatic effects of wet ash disposal and wet limestone scrubber systems