RU2814353C1 - Способ очистки оборотной воды флотации с уменьшением содержания в ней ионов кремния и кальция - Google Patents
Способ очистки оборотной воды флотации с уменьшением содержания в ней ионов кремния и кальция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814353C1 RU2814353C1 RU2023129447A RU2023129447A RU2814353C1 RU 2814353 C1 RU2814353 C1 RU 2814353C1 RU 2023129447 A RU2023129447 A RU 2023129447A RU 2023129447 A RU2023129447 A RU 2023129447A RU 2814353 C1 RU2814353 C1 RU 2814353C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- electrocoagulation
- silicon
- calcium
- flotation
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 105
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000005188 flotation Methods 0.000 title claims abstract description 23
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 9
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 230000009467 reduction Effects 0.000 title claims description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 title abstract description 21
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 238000009297 electrocoagulation Methods 0.000 claims abstract description 37
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 23
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 19
- 239000011575 calcium Substances 0.000 abstract description 18
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 abstract description 18
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 17
- -1 silicon ions Chemical class 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 239000008213 purified water Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005352 clarification Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 19
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 7
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- MGRWKWACZDFZJT-UHFFFAOYSA-N molybdenum tungsten Chemical compound [Mo].[W] MGRWKWACZDFZJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Chemical class 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229910000275 saponite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical class FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001636 atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Chemical class 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000012388 gravitational sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical class O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области переработки минерального сырья, в частности к очистке технической оборотной воды, прошедшей стадии флотационного обогащения, при полном или частичном обороте технической воды. Способ включает подготовку воды к электрокоагуляции и последующую электрокоагуляцию воды с электродами из железа. При подготовке воды к электрокоагуляции сначала осуществляют установление рН обрабатываемой воды в диапазон значения рН 7-8 путем подачи газообразной углекислоты в обрабатываемую воду с контролем значения рН. Далее осуществляют дозировку водного раствора хлористого кальция в обрабатываемую воду, исходя из удельного расхода хлористого кальция 0,5 грамм на литр. Электрокоагуляцию подготовленной воды осуществляют в течение 8-10 минут при плотности постоянного тока, равной 55-56 ампер на квадратный метр площади электродов. После электрокоагуляции подготовленной воды осуществляют ее осветление. Технический результат: снижение содержания в воде ионов кремния и ионов кальция до концентрации кремния не более 65 мг/л и кальция не более 25 мг/л, что позволяет в дальнейшем использовать эту очищенную воду в промышленности, то есть повторное применение технической воды с полным оборотом, а также снижает класс опасности сбросов. 8 табл.
Description
Назначение, предпосылки изобретения и характеристика области техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способам электрокоагуляционной очистки воды и может быть использовано при водоподготовке в муниципальных, индивидуальных и промышленных условиях, конкретно относится к способам очистки технических оборотных промышленных и сточных вод и может быть использовано на горнометаллургических предприятиях, в частности, при очистке технической оборотной воды, прошедшей стадии флотационного обогащения, при полном или частичном обороте технической воды.
Переработка минерального сырья цветных, черных и редких металлов предусматривает методы обогащения, в том числе флотационные, и требует применения реагентов. Применение реагентов приводит к повышению концентраций реагентов в технической воде или входящих в их состав реагентов катионов и анионов. Повышение концентрации реагентов в технической воде или входящих в их состав катионов и анионов может приводить к невозможности повторного применения технической воды с частичным или полным оборотом, а также повышает класс опасности сбросов. При частичном обороте воды вовлекается (природная) чистая вода, которая может содержать концентрацию кальция более 25 мг/л, повышенная концентрация кальция приводит к невозможности применения такой воды.
В частности, применение реагента силиката натрия и его производных приводит к повышению его концентрации в технической воде более 60 мг/л, до 800 мг/л. Что приводит к невозможности повторного использования технической воды с частичным или полным оборотом, а также повышает класс опасности сбросов. При выполнении опытно-промышленных испытаний вольфрам-молибденовой руды флотационным методом с применением пропарки с высокой концентрацией силиката натрия до 4000 кг на тонну руды по методу Петрова получили хвосты флотации с концентрацией кремния в жидкой фазе 400-640 мг/л. Соответственно оборотная вода содержала кремния 400-640 мг/л. Основная и контрольная флотация молибденита и шеелита на такой оборотной воде невозможна, снижается извлечение молибденита и шеелита.
Предшествующий уровень техники
Общеизвестно, что электрокоагуляция воды - это прогрессивное технологическое направление избавления воды от загрязняющих субстанций путем ее очистки в электролизере с растворимыми электродами. При нахождении водного раствора под влиянием постоянного электрического поля происходит разрушение грубодисперсных загрязнений, агрегация коллоидных примесей, что стимулирует процесс разделения фаз и очистки воды от определенного типа соединений.
Процедура проводится при помощи специального аппарата - электрокоагулятора, который передает длительные или короткие сигналы тока.
Технология электрокоагуляции эффективна в следующих случаях:
• очистка сточных вод;
• осветление природных вод;
• коррекция рН;
• снижение жесткости;
• удаление кремния, фтора и солей тяжелых металлов.
При электрокоагуляции в качестве электродов используют алюминиевые и железные стержни, которые переходят в раствор и способствуют агрегации загрязнений. Скорость электрохимических реакций определяется составом воды, электрическим потенциалом на границе вода-электрод и другими условиями.
Из RU 2624643, 05.07.2017, известен способ электрохимической очистки воды бытового и промышленного назначения, который заключается в сочетании метода предварительного гравитационного осаждения взвешенных примесей и электрокоагуляции, электроокисления, электрофлотации, использующихся в качестве основной стадии водоочистки с последующей обработкой УФ и УЗ, а также окислением озоном. Способ позволяет удалять из сточных технологических вод высококонцентрированные загрязнения тяжелыми металлами, органическими веществами, высокомолекулярными соединениями, коллоидными частицами, неорганическими веществами различных классов и может быть использован в подготовке природных вод к бытовому и питьевому потреблению. Однако способ требует значительной конструкционной работы по организации резервуаров водообработки, большого количества металлических электродов различной природы, поставляющих катионы железа и алюминия в обрабатываемую воду, дополнительных расходов на полевые воздействия.
Известен способ комплексной очистки, включающий обработку хлоридом кальция с последующий электрокоагуляцией в присутствии растворимого электрода (Новикова С.П. Шкоробогатова Т.Д. Сокол Е.Я. Верейко А.В. Способ очистки сточных вод от поверхностноактивных веществ. Авт.св. СССР N 789406, 1980 - см. описание уровня техники в опубликованной заявке RU 94025654 27.08.1996).
Расход хлорида кальция составляет 1,0 г/дм3 обрабатываемой воды. При этом анионная часть САПАВ частично связывается ионами кальция в нерастворимые соединения. После этого проводят электрообработку раствора в течение 20 мин, используя в качестве растворимого электрода алюминий; плотность тока составляет 100 А/м2. Образующуюся пену удаляют. Концентрация САПАВ в очищенной воде составляет 20 мг/дм3 при степени очистки до 90 и конечной рН 8,4.
Однако данный способ предназначен только для очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ. Кроме того, недостатком данного способа является большой расход электроэнергии при незначительной глубине очистки воды.
Из заявки RU 2008152302, 27.07.2010, известен способ удаления загрязнений в воде с помощью озона и электрохимического воздействия для уменьшения содержания солей кремния, общей жесткости, таких как кальциевые и магниевые, хлоридов, металлов, горюче-смазочных материалов и масел, красителей, органических веществ, химической потребности в кислороде, биологической потребности в кислороде, микроорганизмов в целом, цианида, ртути, фторидов в воде любого типа и качества. Способ характеризуется, в частности, пропусканием обрабатываемой воды через электрохимический элемент с алюминиевыми пластинами, и, после отделения образованного шлама, позволяет повторно использовать обработанную воду; фильтрацией, озонированием и кондиционированием воды, путем добавления хлорида натрия, с получением воды лучшего качества при низкой стоимости.
Из SU 916419, 30.03.1981, известен способ очистки сточных вод от соединений кремния сточных вод, при котором электрокоагуляционную очистку ведут с использованием анодов из железа при плотности тока 0,2-0,5 А/дм2 и рН 9,7-11,0.
Способ осуществляется следующим образом.
Сточную воду, содержащую соединения кремния, подают в проточный электролизер с анодами из железа. Процесс осуществляют при анодной плотности тока 0,2-0,5 А/дм2, комнатной температуре и рН 9,7-11,0 с последующим отделением скоагулировавшего осадка фильтрацией. Исходную воду (конденсат), содержащую 376 мг/л SiO2 в виде Na2SiO3, подвергают электрокоагуляционной очистке в непрерывно действующем электролизере с растворимыми железными (стальными) анодами с рабочей поверхностью 120 дм2 при плотности тока 0,2 А/дм2.
Выход по току анодной реакции Fe-2e→Fe2 составляет 100%, производительность электролизера по конденсату 53,5 л/час, рН обработанного конденсата 10,0.
После отделения выпавших осадков гидроокисей железа и кремния фильтрованием конденсат бесцветный прозрачный. Степень очистки конденсата от кремния 97,5%, концентрация железа в конденсате 0,2 мг/л.
Однако данный способ не используется для очистки технической воды, прошедшей стадии флотационного обогащения руды, совместно со свежей водой, вовлекаемой во флотационное обогащение руды, и не снижает содержания в ней ионов кальция.
В патенте RU 2448052, 20.04.2012, описан способ получения оборотной воды, свободной от суспензии глинистых материалов, преимущественно сапонита, при котором в сапонитовую суспензию вводят под давлением до 2 кгс/см2 углекислый газ в количестве до 300 г на 1 кг сухого осадка, затем обрабатывают коагулянтом, преимущественно сернокислым алюминием. Способ не предусматривает электрокоагуляционную очистку технической воды, прошедшей стадии флотационного обогащения руды, совместно со свежей водой, вовлекаемой во флотационное обогащение руды, и не снижает содержания в ней одновременно ионов кремния и ионов кальция.
Технической задачей заявленного изобретения является расширение арсенала средств при очистке технической воды, прошедшей стадии флотационного обогащения руды, совместно со свежей водой, вовлекаемой во флотационное обогащение руды, от ионов кремния, содержащегося в силикате натрия, и от кальция.
В соответствии с поставленной технической задачей техническим результатом заявленного изобретения является расширение арсенала средств при очистке технической воды, прошедшей стадии флотационного обогащения руды, совместно со свежей водой, вовлекаемой во флотационное обогащение руды, с уменьшением содержания в ней ионов кремния и кальция до концентрации кремния не более 65 мг/л и кальция не более 25 мг/л.
Поставленная техническая задача и указанный технический результат достигаются способом очистки оборотной воды флотации с уменьшением содержания в ней ионов кремния и кальция, включающим подготовку воды к электрокоагуляции и последующую электрокоагуляцию воды с электродами из нержавеющей стали (из железа), заключающимся в том, что при подготовке воды к электрокоагуляции сначала осуществляют смещение (установление) рН обрабатываемой воды в диапазон значения рН 7-8 путем подачи газообразной углекислоты в обрабатываемую воду с контролем значения рН, далее осуществляют дозировку водного раствора хлористого кальция в обрабатываемую воду, исходя из удельного расхода хлористого кальция 0,5 грамм на литр, а электрокоагуляцию подготовленной воды осуществляют в течение 8-10 минут при плотности постоянного тока равной 55-56 ампер на квадратный метр площади электродов, причем после электрокоагуляции подготовленной воды осуществляют осветление обработанной воды фильтрацией. Краткое описание сущности заявленного изобретения
После изучения теоретической части и анализа известного уровня техники, касающегося очистки воды электрокоагуляцией, были выполнены экспериментальные постановочные опыты. Были проведены серии флотационных опытов в замкнутом цикле с первичной подачей чистой воды с месторождения вольфрам-молибденовой руды и далее с пропаркой по методу Петрова. Получили техническую оборотную воду с концентрацией кремния 600 мг/л и кальция 30 мг/л, рН 10,4-11, содержание твердого 3-7 мг/л.
На первом этапе исследований по очистке технической воды воду подвергли электролизу с плотностью тока 8-346 А/м2, плотность тока повышали пошагово, получили очищенную воду со снижением концентрации кремния до 300-400 мг/л и кальция до 2-10 мг/л, что превышает пороговую концентрацию кремния в 65 мг/л. Результаты показывают, что только электрокоагуляция, как самодостаточная операция для очистки воды, не подтвердилась, то есть не является достаточной.
На втором этапе приняли решение с целью снижения растворимости силиката натрия сместить рН среды в значения 7-8 и добавить электролит для уменьшения энергозатрат. Смещение рН среды выполнили подачей углекислого газа, а в качестве электролита применили хлористый кальций в концентрации от 0,5-0,7 г/л технической воды. После серии постановочных опытов определили оптимальный режим с плотностью тока 55-56 А/м2, в котором получили очищенную техническую воду с концентрацией кремния менее 65 мг/л и кальция не более 25 мг/л (менее 20 мг/л). Режим комбинированной очистки с предварительной подачей углекислого газа и хлорида кальция, а также режим с предварительной подачей только углекислого газа и последующей электрокоагуляцией задачу решил.
На третьем этапе выполнили флотационные опыты в замкнутом цикле с первичной подачей чистой воды с месторождения вольфрам-молибденовой руды и далее с пропаркой по методу Петрова. Оборотную воду подвергали очистке комбинированным методом с предварительной подачей углекислого газа и хлорида кальция и последующей электрокоагуляцией. Далее обработанную воду подвергают осветлению, например фильтрацией. Извлечение молибдена и вольфрама по отношению к опытам только на чистой воде не снизилось. Рассмотрение затрат по очистке воды химическим методом и комбинированным с электрокоагуляцией показало снижение затрат вторым методом на 40%.
Показатели по извлечению вольфрама, молибдена и затратная часть подтверждают эффективность принятого метода очистки воды. Новизна состоит в очистке воды от высоких концентраций кремния и кальция комбинированным методом.
В нижеследующих таблицах 1-8 представлены конкретные условия осуществления способа по заявленному изобретению и полученные результаты по очистке воды по заявленному способу, иллюстрирующие осуществление способа по изобретению и достижение указанного технического результата.
Как показали проведенные испытания, предварительная обработка оборотной воды флотации углекислым газом и хлоридом кальция позволяет за 10 минут достичь требуемой концентрации кремния при использовании электрокоагуляции. Анализ полученных результатов показывает, что для уменьшения кремния до 50 мг/л достаточно проводить предварительную обработку оборотной воды углекислым газом до нейтральной рН.
Обработка оборотной воды флотации хлоридом кальция.
Реакция хлорида кальция с силикат анионом можно записать в следующем виде:
CaCl2+SiO32-=CaSiO3+2Cl-
Стехиометрический расчет дает, что для протекания данной реакции до конца при концентрации кремния 660 мг/л необходимо добавить 2,5 грамма хлорида кальция на литр.
Учитывая растворимость силиката кальция, равновесная концентрация кремния составит ~35 мг/л. При добавлении хлористого кальция из расчета 0,75 г/л и 0,5 г/л остаточная концентрация кремния составит соответственно 470 и 530 мг/л. Это подтверждается результатами анализа проб, учитывая общую ошибку используемой методики определения кремния.
Наблюдаемый эффект по понижению концентрации кремния при электрокоагуляции связан, скорее всего, с адсорбцией катионов кальция на поверхности осадка гидроксида железа, что способствует перезарядке его поверхности.
При пропускании углекислого газа через раствор протекают следующие реакции:
CO2+H2O⇔H2CO3
H2CO3+2NaOH→NaHCO3+H2O
H2CO3+2NaOH→Na2CO3+2H2O
Данные реакции не учитывают образование гидрокарбонатного буфера при рН ниже 8,3.
Согласно уравнениям для нейтрализации одного моля гидроксида натрия необходимо 0,5 моля углекислого газа, что при нормальных условиях равно 11,2 литра. Концентрация гидроксида натрия в оборотной воде флотации при рН=10,4 равна 10-3,6 М, соответственно, для нейтрализации требуется:
0,5×10-3,6=0,00013 М углекислоты на один литр раствора. Соответственно, на один кубометр потребуется - 0,13 М или 5,53 грамм углекислого газа. Для нейтрализации ожидаемого расхода 550 м3/ч оборотной воды количество углекислого газа составит: 5,53×550=3039,38 гр. или 1547,32 литров.
Фактическое количество углекислого газа будет определяться температурой оборотной воды и эффективностью абсорбционного аппарата для проведения этого процесса.
В обоих случаях предварительная обработка воды приводит к тому, что при электрокоагуляции адсорбция силикат анионов протекает более эффективно за счет перезарядки поверхности гидроксида железа.
Максимальная скорость уменьшения концентрации кремния происходит на первых пяти минутах, далее с повышением рН раствора скорость адсорбции падает, хотя скорость выход «железа» остается постоянной в это время. Удельный расход электроэнергии составит 2,5 кВт/м3. Расход железа - 0,4 т/ч.
Рекомендуемое расстояние между электродами 10-15 мм.
Ниже приводится краткое описание опытов/примеров, приведенных в таблицах 1-8.
Использовалась электролитическая ячейка с железными плоскими электродами/пластинами с общим рабочим объемом 300 мл. Материал ячейки - полиметилметакрилат.
Расстояние между электродами 10 мм, рабочий объем электрокоагулятора - 2 л.
Осветление пробы осуществлялось например, фильтрацией. По окончании фильтрации всех проб, при необходимости возможное дальнейшее осветление каждой пробы проводить центрифугированием. Фугаты переливались в маркированные пластиковые пробирки и передавались на анализ. При анализе проб методом атомно-эмиссионной спектрометрии определялись концентрации следующих элементов: кальций, натрий, кремний, железо. Результаты анализа предоставлялись на следующий день или через день.
Ниже приводятся описания отдельных конкретных примеров/опытов, приведенных в таблицах.
Опыт №9. В этом опыте использовался комбинированный метод обработки воды. Исходную воду объемом 1 л довели до рН=7.03 пропусканием через нее CO2, затем добавили навеску 0.5 г CaCl2. По прошествии 16 часов рН этой воды составил 7.22 (Проба №44). Затем провели электрокоагуляцию при постоянном напряжении 3.5 В.
Опыт №10 с чистой природной водой, вовлекаемой во флотационное обогащение руды. Концентрация кальция в ней составила 117 мг/л. С целью уменьшения содержания кальция было решено провести электрокоагуляцию этой воды (Проба №1). Электрокоагуляция проводилась в течение 25 минут при напряжении 3.5 В. В результате обработки (Проба №43) концентрация кальция уменьшилась до 36.4 мг/.
Использовался электрокоагулятор, состоящий из пластиковой прямоугольной емкости и 12 железных плоских электродов/пластин: 6 катодов и 6 анодов. Электрод -металлическая железная пластина трапециевидной формы: высота 15 см, основания трапеции - 9 и 11 см, площадь одной стороны пластины - 150 см2.
Расстояние между электродами 10 мм, рабочий объем электрокоагулятора - 2 л.
Опыт №15. Исходную воду объемом 9.2 л обработали CO2 до рН 7.21, добавили навеску 4.6 г хлористого кальция из расчета концентрации кальция в растворе 0.5 г/л. После добавления хлористого кальция рН снизилась до 7.16.
Процесс электрокоагуляции проводился при контроле по току.
Опыт №18. Объем исходной воды 18 л. Предварительная обработка - барботаж углекислым газом CO2 до уровня рН 7.20, затем добавили навеску 10 г хлористого кальция из расчета получения концентрации кальция 0,55 г/л. Объем воды условно разделили на 9 частей, каждую часть подвергали электролизу в течение 9 минут. Электрокоагуляция проводилась в режиме контроля по току.
Таким образом, приведенные данные показывают, что предварительная подготовка очищаемой технической и оборотной воды перед проведением электрокоагуляционной очистки воды после введения в обрабатываемую воду газообразной углекислоты либо после добавления хлористого кальция, при указанных выбранных условиях: значениях рН 7-8, при удельном расходе хлористого кальция 0,5 грамм на литр, и указанного расхода углекислого газа (газообразной углекислоты) и заданной плотности тока, позволяет значительно снизить в воде содержание ионов кремния и ионов кальция до концентрации кремния не более 65 мг/л и кальция не более 25 мг/л, что позволяет в дальнейшем использовать эту очищенную воду в промышленности, то есть повторное применение технической воды с полным оборотом, а также снижает класс опасности сбросов.
Claims (1)
- Способ очистки оборотной воды флотации с уменьшением содержания в ней ионов кремния и кальция, включающий подготовку воды к электрокоагуляции и последующую электрокоагуляцию воды с электродами из железа, заключающийся в том, что при подготовке воды к электрокоагуляции сначала осуществляют установление рН обрабатываемой воды в диапазон значения рН 7-8 путем подачи газообразной углекислоты в обрабатываемую воду с контролем значения рН, далее осуществляют дозировку водного раствора хлористого кальция в обрабатываемую воду, исходя из удельного расхода хлористого кальция 0,5 грамм на литр, а электрокоагуляцию подготовленной воды осуществляют в течение 8-10 минут при плотности постоянного тока, равной 55-56 ампер на квадратный метр площади электродов, а после электрокоагуляции подготовленной воды осуществляют ее осветление.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2814353C1 true RU2814353C1 (ru) | 2024-02-28 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU242764A1 (ru) * | Г. А. Селицкий | СПОСОБ ОЧИСТКИ сточных вод ПУТЕМ ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИИ | ||
| RU2079438C1 (ru) * | 1989-10-02 | 1997-05-20 | Энвайронментл системз (Интернэшнл) Лимитед | Способ обработки загрязненной воды и устройство для его осуществления |
| RU2448052C1 (ru) * | 2010-11-08 | 2012-04-20 | Александр Вадимович Утин | Способ сгущения сапонитовой суспензии |
| RU2613401C1 (ru) * | 2016-02-10 | 2017-03-16 | Совместное предприятие в форме закрытого акционерного общества "Изготовление, внедрение, сервис" | Способ подготовки оборотной воды при флотационном обогащении |
| CN110723849A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-01-24 | 东莞市三人行环境科技有限公司 | 一种含硅废水除硅处理工艺及系统 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU242764A1 (ru) * | Г. А. Селицкий | СПОСОБ ОЧИСТКИ сточных вод ПУТЕМ ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИИ | ||
| RU2079438C1 (ru) * | 1989-10-02 | 1997-05-20 | Энвайронментл системз (Интернэшнл) Лимитед | Способ обработки загрязненной воды и устройство для его осуществления |
| RU2448052C1 (ru) * | 2010-11-08 | 2012-04-20 | Александр Вадимович Утин | Способ сгущения сапонитовой суспензии |
| RU2613401C1 (ru) * | 2016-02-10 | 2017-03-16 | Совместное предприятие в форме закрытого акционерного общества "Изготовление, внедрение, сервис" | Способ подготовки оборотной воды при флотационном обогащении |
| CN110723849A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-01-24 | 东莞市三人行环境科技有限公司 | 一种含硅废水除硅处理工艺及系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Mudasar Mahmood et al. "Influence of operating conditions on the removal of silica and hardness by continuous electrocoagulation", Journal of Environmental Chemical Engineering, Volume 10, Issue 6, 12.2022. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1235668C (zh) | 反渗透浓缩液中阻垢剂的电芬顿氧化方法 | |
| EP2050723A1 (en) | Method and integral system for treating water for cooling towers and processess requiring removal of silica from the water | |
| Belhout et al. | Electrocoagulation of a raw water of Ghrib Dam (Algeria) in batch using aluminium and iron electrodes | |
| CN113200615A (zh) | 一种电化学降低废水硬度的方法及系统 | |
| WO2010098492A1 (ja) | 活性金属塩凝集剤及びその製造方法 | |
| CN105084631B (zh) | 一种树脂再生废水的处理工艺 | |
| Zouboulis et al. | Flotation techniques in waste water treatment | |
| RU2814353C1 (ru) | Способ очистки оборотной воды флотации с уменьшением содержания в ней ионов кремния и кальция | |
| Santos et al. | Electroflotation | |
| KR20050028127A (ko) | 전기분해를 이용한 폐수처리방법 | |
| CN110683687A (zh) | 一种中水水质的改善方法和装置 | |
| Atba et al. | Effect of electrocoagulation parameters on chromium removal, sludge settling, and energy consumption | |
| Il'in et al. | Purification of highly concentrated industrial sewage from the porcelain and faience industry by the electric flotation method | |
| KR100466280B1 (ko) | 전해부상 및 침전에 의한 폐수중 부유고형물질의 제거방법 | |
| Zouboulis et al. | Cadmium ion removal by electroflotation onto sewage sludge biomass | |
| RU2340562C2 (ru) | Способ очистки сточных вод электрохимическими методами | |
| CN104402147A (zh) | 一种低钙、低氯净化水回用工艺 | |
| RU2753906C1 (ru) | Способ очистки многокомпонентных сточных вод | |
| CN110818153B (zh) | 电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置及方法 | |
| Rusdianasari | Application of electrocoagulation process for continuous coal stockpile wastewater treatment system | |
| RU2133225C1 (ru) | Способ регенерации коагулянта из гидроксидсодержащего шлама водоочистки | |
| KR101032620B1 (ko) | 전기화학 방식을 이용한 불소 함유 폐수의 처리방법 | |
| Can et al. | Electroflotation Process: Principles and Applications | |
| RU2102333C1 (ru) | Способ очистки воды | |
| US20230037949A1 (en) | Removal of amines from aqueous streams |