RU2780569C1 - Способ очистки оборотной воды горнодобывающей промышленности от сапонитсодержащего материала и песка - Google Patents

Способ очистки оборотной воды горнодобывающей промышленности от сапонитсодержащего материала и песка Download PDF

Info

Publication number
RU2780569C1
RU2780569C1 RU2021133795A RU2021133795A RU2780569C1 RU 2780569 C1 RU2780569 C1 RU 2780569C1 RU 2021133795 A RU2021133795 A RU 2021133795A RU 2021133795 A RU2021133795 A RU 2021133795A RU 2780569 C1 RU2780569 C1 RU 2780569C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
saponite
water
suspension
minutes
concentration
Prior art date
Application number
RU2021133795A
Other languages
English (en)
Inventor
Мария Александровна Малыгина
Аркадий Михайлович Айзенштадт
Виктор Евгеньевич Данилов
Михаил Андреевич Пожилов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2780569C1 publication Critical patent/RU2780569C1/ru

Links

Abstract

Изобретение может быть использовано в горнодобывающей промышленности в процессах обогащения алмазоносных кимберлитовых пород для осветления оборотной воды. Способ очистки воды от сапонитсодержащего материала и песка включает разбавление водой пробы пульпы, взятой с глубины хвостохранилища не ниже 1 м, с концентрацией взвешенных веществ от 300 до 400 г/л, в соотношении 1:1, отстаивание в течение 30 мин. Отбирают верхний слой, который представляет собой осветленную суспензию с сапонитом, в отдельную емкость, оставляя при этом песок на дне. В полученную суспензию добавляют магний хлористый шестиводный в 0,01 М растворе гидроксида натрия с концентрацией 0,15 моль/л в количестве 20 мл на 1000 мл суспензии, перемешивают в течение 5 мин и выдерживают в течение 120 мин. Изобретение позволяет обеспечить получение очищенной технологической воды после процесса обогащения, снизить экологическую нагрузку на окружающую среду и выделить сапонит - ценный сырьевой материал в индустрии стройматериалов. 2 пр.

Description

Заявленное изобретение относится к способам, которые используются в области горнодобывающей промышленности при процессах обогащения алмазоносных кимберлитовых пород для осветления оборотной воды, тем самым получения воды, свободной от суспензии глинистых материалов, преимущественно сапонита, используемой для сброса отхода горнодобывающей промышленности в хвостохранилище.
Известен способ сгущения сапонитовой суспензии (патент РФ № 2448052, опубл. 20.04.2012), путем оседания сапонитовых частиц для последующего отделения образующегося осадка, с последующей обработкой углекислым газом под давлением до 2 кгс/см2. Углекислый газ вводят в количестве до 300 г на 1 кг сухого осадка.
Недостатком способа является большой расход углекислого газа, который не отвечает стехиометрическим соотношениям реакции и уже по этим показателям данный способ является экономически не выгодным и кроме того избыточная обработка карбонатов кальция и магния повышает их растворимость и общую минерализацию воды.
Известен способ сгущения суспензии методом отстаивания (Невзоров А.Л., Коршунов А.А. Исследование свойств хвостовых отложений как источника техногенной нагрузки на окружающую среду. «Лесной журнал». 2007. №4, стр. 140-144). По этому способу отделение частиц водной суспензии происходит под действием силы тяжести. В результате лабораторно экспериментальных опытов было выявлено, что процесс седиментации происходит очень медленно, через 50 суток процесс осаждения не прекратился, донные отложения находятся в воде во взвешенном состоянии. В естественных условиях, когда надводные потоки гидросмеси падают в пруд-отстойник, вызывая вовлечение седиментирующих отложений, процесс осаждения твердой фракции хвостов происходит еще медленнее, процесс седиментации заканчивается через 1,5 года. Скорость оседания частиц зависит от их размера, плотности и от вязкости среды.
Недостатком данного способа является длительность процесса отстаивания суспензии с наличием таких мелкодисперсных частиц, как частицы сапонита, без ввода коагулянтов, имеющих свойство связывать частицы сапонита и увеличивать скорость отстаивания пульпы, процесс отстаивания может привести к увеличению занимаемых площадей, отведенных под хвостохранилище, а наличие в воде частиц сапонита во взвешенном состоянии ухудшит качество и увеличит расход оборотной воды для обогатительной фабрики.
Известен способ осаждения сапонитовой пульпы с применением кальцийалюмосиликатного реагента (патент RU 2675871). Способ осуществляется следующим образом. Сапонитовую пульпу разбавляют в стакане водой в соотношении 1:5 при комнатной температуре проводят процесс перемешивания в течение 5-7 минут. Из полученного таким образом раствора сапонит, в течение 120 минут осаждают методом коагуляции с введением кальцийалюмосиликатного реагента, в зависимости от консистенции пульпы (содержание взвешенных частиц варьирует в диапазоне 90 г/л класс крупности минерала -71 мкм), в количестве от 2 до 5 г. Осаждение сапонита происходит при комнатной температуре. Сапонит осаждается на дне стакана в виде суспензии, верхний слой чистой воды используется для промывки алмазоносной руды.
Недостатками способа являются длительность процесса и необходимость предварительного пятикратного разбавления пульпы.
Известен способ коагуляции, который применяется для очистки жидкости, представляющей водную дисперсную систему (Запольский А.К., Коган А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды: свойства. Получение. Применение. - Л. Химия. 1987. - 208 с), состоящую из сапонитового глинистого минерала NaMg3[AlSi3O10](OH)2⋅4H2O в высокой степени раздробленности (дисперсная фаза 20…40 мкм) взвешенных частиц. Процесс коагуляции, осуществляют путем введения в пульпу раствора сульфата (хлорида) алюминия, который имеет своей целью дестабилизировать дисперсную систему (дисперсионная среда- вода) и способствует соединению и слипанию сапонитового глинистого минерала NaMg3[AlSi3O10](OH)2⋅4H2O, чтобы получить агрегацию частиц сапонит - гидрооксид алюминия.
Известен способ осаждения сапонитовой пульпы из растворов HCl и NaOH. (Тутыгин А.С., Айзенштадт М.А., Айзенштадт А.М., Махова Т.А. Влияние природы электролита на процесс коагуляции сапонитсодержащей суспензии. «Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология». 2012. № 5, cтр. 470-474). Способ осуществляется следующим образом. Исходную сапонитсодержащую суспензию разбавляли дистиллированной водой в соотношении 1/500. Предварительно готовили раствор HCl с концентрацией 1 моль/л. Отбирали 50 мл разбавленной суспензии и добавляли 0.25 мл одномолярного раствора HCl для получения концентрации 0.005 моль/л, тщательно перемешивали раствор барботированием воздуха в продолжении 30 с. Контроль за процессом седиментации твердой фазы осуществляли спектрофотометрически. В результате лабораторно экспериментальных опытов было выявлено, что процесс осветления оборотной воды в чаше хвостохранилища месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова подчиняется классическим законам электролитной коагуляции, причем в качестве противоионов необходимо использовать положительно заряженные частицы. Установлено, что для сапонитсодержащей суспензии коагулирующая сила иона H+ значительно выше Na+. Причем седиментация частиц в кислой среде значительно выше, чем в щелочной.
Основным недостатком этого и предыдущего способа является высокая подверженность сульфата алюминия гидролизу в водной среде (что делает не возможным получение воспроизводимых результатов и подбор точной рецептуры смеси) и коррозионная химическая активность гидроксида натрия и соляной кислоты по отношению к технологической аппаратуре, используемой для осадительных процессов (сапонита) осветления воды.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является выделение сапонитсодержащего материала из отходов горнодобывающей промышленности с использованием MgCl2. (Тутыгин А.С., Айзенштадт А.М., Шинкарук А.А. Выделение сапонитсодержащего материала из отходов горнодобывающей промышленности. «Русский инженер». 2012. №2(33), стр. 74 - 75). По этому способу изучалось влияние вводимых в реакционную среду двухзарядных положительных противоионов на величину ζ-потенциала, агрегативную устойчивость частиц дисперсной фазы и степень осветления сапонитсодержащей суспензии. Для проведения экспериментов в качестве добавляемого электролита использовался раствор MgCl2. В ходе проведенных исследований, было выявлено, что эффективное время действия электролита во всех сериях эксперимента составляет от 80 до 90 мин, при оптимальной концентрации электролита в суспензии 0,015 моль/л, также было установлено, что скорость седиментации в условиях самопроизвольного осаждения частиц твердой фазы исследуемой суспензии составила 2,95 см/час. При введении в суспензию MgCl2 скорость седиментации частиц увеличивается до 10,91 см/час.
Существенным недостатком данного способа является осаждение в виде твердой фазы из суспензии совместно сапонитовой и песчаной фракции взвешенных частиц, при этом используется избыточное количество хлорида магния, так как объем его добавки в анализируемую пробу определяется исходя из определенной предварительно концентрации взвешенных веществ.
Задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является получение очищенной воды (при рациональном введении объема хлорида магния) в соответствии с СанПиН 2.1.5.980-00 с вовлечением в процесс очистки всех технологических вод после процесса обогащения, что позволит организовать качественную систему водооборота, снижение экологической нагрузки на окружающую среду и попутное получение сапонита без содержания в твердой фазе полиминерального песка - ценного сырьевого материала в индустрии стройматериалов.
Технический результат достигается следующим образом: пробы пульпы отбирают с глубины хвостохранилища не ниже 1 м. В этом случае концентрация взвешенных веществ составляет от 300 г/л до 400 г/л. Пульпу разбавляют водой в соотношении 1:1, отстаивают в течение 30 мин, затем отбирают любым известным способом (в нашем случае, простым слитием) верхний слой, который представляет собой осветленную суспензию с сапонитом, в отдельную емкость, оставляя при этом песок на дне, затем добавляют в полученную суспензию магний хлористый шестиводный в 0,01 М растворе гидроксида натрия с концентрацией 0,15 моль/л в количестве 20 мл на 1000 мл исследуемой суспензии и фиксируют полученный эффект по истечении 120 мин, данный временной интервал связан с достижением необходимой концентрации взвешенных веществ в технологической воде, что в свою очередь является достаточным для качественного оборотного водоснабжения.
Способ осуществления заключается в следующем.
Пример 1
Образец исследуемой оборотной воды в количестве 500 мл с содержанием взвешенных веществ 300 г/л разбавили в соотношении 1:1 чистой водой. Затем после отстаивания в течение 30 мин., отобрали осветлённую суспензию с сапонитом 700 мл по объему в отдельную емкость. В полученную суспензию сапонита с концентрацией 72 г/л взвешенных веществ был добавлен магний хлористый шестиводный в 0,01 М растворе гидроксида натрия с концентрацией 0,15 моль/л в количестве 20 мл на 1000 мл исследуемой пробы, после интенсивного перемешивания в течение 5 минут наблюдали процесс осаждения. Через 120 мин объем чистой воды без взвесей составил 150 мл.
Пример 2
Образец исследуемой оборотной воды в количестве 500 мл с содержанием взвешенных веществ 400 г/л разбавили в соотношении 1:1 чистой водой. Затем после отстаивания в течение 30 мин., отобрали осветлённую суспензию с сапонитом 700 мл по объему в отдельную емкость. В полученную суспензию сапонита с концентрацией 80 г/л взвешенных веществ был добавлен магний хлористый шестиводный в 0,01 М растворе гидроксида натрия с концентрацией 0,15 моль/л в количестве 20 мл на 1000 мл исследуемой пробы, после интенсивного перемешивания в течение 5 минут наблюдали процесс осаждения. Через 120 мин объем чистой воды без взвесей составил 130 мл.

Claims (1)

  1. Способ очистки воды от сапонитсодержащего материала и песка из отходов горнодобывающей промышленности, включающий разбавление пробы пульпы, взятой с глубины хвостохранилища не ниже 1 м, с концентрацией взвешенных веществ от 300 до 400 г/л, водой в соотношении 1:1, отстаивание в течение 30 мин, отбор верхнего слоя, который представляет собой осветленную суспензию с сапонитом, в отдельную емкость, оставляя при этом песок на дне, добавление в полученную суспензию магния хлористого шестиводного в 0,01 М растворе гидроксида натрия с концентрацией 0,15 моль/л в количестве 20 мл на 1000 мл суспензии, перемешивание в течение 5 мин и выдержку в течение 120 мин.
RU2021133795A 2021-11-19 Способ очистки оборотной воды горнодобывающей промышленности от сапонитсодержащего материала и песка RU2780569C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2780569C1 true RU2780569C1 (ru) 2022-09-27

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2800757C1 (ru) * 2022-12-19 2023-07-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" Способ осветления сапонитовой глинистой суспензии

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012064225A1 (ru) * 2010-11-08 2012-05-18 Utin Alexander Vadimovich Способ сгущения сапонитовой суспензии
RU2535048C2 (ru) * 2012-12-27 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) Способ извлечения сапонитсодержащих веществ из оборотной воды и устройство для его реализации
RU2669272C1 (ru) * 2018-01-15 2018-10-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Способ сгущения сапонитовой суспензии
RU2743229C1 (ru) * 2020-05-13 2021-02-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» Способ осаждения сапонитовой пульпы с применением сульфатов щелочных металлов и двухкальциевого силиката

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012064225A1 (ru) * 2010-11-08 2012-05-18 Utin Alexander Vadimovich Способ сгущения сапонитовой суспензии
RU2535048C2 (ru) * 2012-12-27 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) Способ извлечения сапонитсодержащих веществ из оборотной воды и устройство для его реализации
RU2669272C1 (ru) * 2018-01-15 2018-10-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Способ сгущения сапонитовой суспензии
RU2743229C1 (ru) * 2020-05-13 2021-02-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» Способ осаждения сапонитовой пульпы с применением сульфатов щелочных металлов и двухкальциевого силиката

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ТУТЫГИН А.С. и др. Выделение сапонитсодержащего материала из отходов горнодобывающей промышленности, Русский инженер, 2012, N 2(33), cc. 74, 75. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2800757C1 (ru) * 2022-12-19 2023-07-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" Способ осветления сапонитовой глинистой суспензии
RU2821451C1 (ru) * 2023-08-16 2024-06-24 Акционерное общество "Севералмаз" Реагент для осветления сапонитовой суспензии

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3350302A (en) Clarification of surface waters
US6235107B1 (en) Method for separating mixture of finely divided minerals and product thereof
Wang et al. The effect of total hardness and ionic strength on the coagulation performance and kinetics of aluminum salts to remove humic acid
US20210292198A1 (en) Treatment of tailings streams with one or more dosages of lime, and associated systems and methods
RU2448052C1 (ru) Способ сгущения сапонитовой суспензии
US3816305A (en) Clarification of tar sands middlings water
US8282690B2 (en) Process for the preparation of solar salt having high purity and whiteness
US2089339A (en) Method of manufacturing magnesium hydroxide
Yao et al. Separation of magnesite and calcite based on flotation solution chemistry
RU2780569C1 (ru) Способ очистки оборотной воды горнодобывающей промышленности от сапонитсодержащего материала и песка
JP4630240B2 (ja) シリコン粉含有排水の処理方法
US2378323A (en) Method of purifying oil field waste waters
RU2675871C1 (ru) Способ осаждения сапонитовой пульпы с применением кальцийалюмосиликатного реагента
US5804077A (en) Increasing settling rate of fine solids in oil sand tailings
Olin et al. The use of bentonite as a coagulant in water treatment
Krasavtseva et al. Removal of fluoride ions from the mine water
RU2669272C1 (ru) Способ сгущения сапонитовой суспензии
CA1121555A (en) Destabilization of sludge with hydrolyzed starch flocculants
RU2388546C1 (ru) Способ извлечения тонкого золота при обогащении золотосодержащих песков россыпных месторождений
CN1562865A (zh) 高纯凹凸棒土及其制备方法
US2204812A (en) Composition of matter and method of using same
KR101420404B1 (ko) 폐 절삭재료로부터 다이아몬드, 사파이어 분말을 분리, 회수하는 방법
Keymirov Water purification of ions of heavy metals by montmorillonite modified with polyamine
AU2016277790B2 (en) Water softening treatment using in-situ ballasted flocculation system
RU2743229C1 (ru) Способ осаждения сапонитовой пульпы с применением сульфатов щелочных металлов и двухкальциевого силиката