WO2015014546A1 - Verfahren und vorrichtung zur wertstofforientierten wasseraufbereitung für minen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method specified in the preamble of claim 1. Art and a device specified in the preamble of claim 12 Art.
  • the precipitation is usually carried out by neutralization of the acid wastewater, usually with a high use of calcium hydroxide and often with the addition of other, partly poorly degradable precipitation chemicals and flocculants.
  • Sedimentation basins store the resulting sludge contaminated with heavy metals. This large amount of sludge is usually landfilled permanently on site.
  • An inventive method for the treatment of water, especially wastewater in mines for recovering valuable material, such as mines for metal extraction, may include a one- or multi-stage filtration of wastewater for recovery of process water, wherein obtained valuable concentrate can be forwarded to at least one resource recovery.
  • a method according to the invention can comprise a recycling of valuable material by separation of valuable material from said concentrate containing concentrate by means of at least one selective ion exchanger.
  • the total raw material or the total material yield of a mine by the recovery of raw materials or valuable substances, such as metals such as copper and / or manganese and / or iron, are significantly improved, which in turn can lead to that in the final to be deposited sludge or Waste product to a less polluting heavy metals remain, as well as the other that the amount of sludge to be deposited can be reduced.
  • Said filtration of the waste water for the recovery of process water can otherwise take place by membrane filtration and comprise at least two filtration stages, the first filtration stage may be a microfiltration (eg with average pore diameters of 0.1 m +/- 0.02 pm), and the second filtration stage a nanofiltration ( eg with average pore diameters of 0.001 m +/- 0.0002 pm), in which the valuable concentrate is obtained.
  • Any first filtration residues obtained or retained during a first filtration for example in the case of said microfiltration, can be removed, optionally neutralized, immobilized and, for example, disposed of together with the final sludge to be disposed of.
  • Said filtration can also comprise a prefiltration stage, which can be preceded by, for example, a micro- or nanofiltration and can filter out substances> 100 pm.
  • ions of different valences it is possible for ions of different valences to be separated and, for example, multivalent ions (for example valuable valences such as Cu 2+ , Mn 2+ , Fe 3+ ) to accumulate in the valuable concentrate, while monovalent (eg Na + ) Ions can remain in the filtrate for process water recovery.
  • multivalent ions for example valuable valences such as Cu 2+ , Mn 2+ , Fe 3+
  • monovalent Ions can remain in the filtrate for process water recovery.
  • the ion-specific retention capacity of the nanofiltration used can be based on membrane filtration, for example on the utilization of convection and diffusion effects due to pressure differences and / or Konzentratäonsgradienten, as well as on the utilization of steric or electrochemical effects.
  • the yield is defined as the ratio of filtrate to fed volume flow (feed) under stable operation and can therefore be considered constant and e.g. at least 95% for microfiltration and at least 80% for nanofiltration.
  • the recovered from the wastewater after filtration process water can then be reused and, for example, fed to a selective ion exchanger. It can also be used, for example, to dilute any treatment chemicals that can be fed to the selective ion exchanger, so as to to allow pH adjustment and / or regeneration of the selective ion exchanger.
  • recovery from a valuable concentrate may involve the use of a selective ion exchanger, e.g. a cation exchanger, wherein a Wertstoffionenseparation can be carried out with the addition of one or more treatment chemicals, and wherein the valuable material ions can be dissolved in the regenerate of the selective ion exchanger or can be dissolved.
  • a selective ion exchanger e.g. a cation exchanger
  • a Wertstoffionenseparation can be carried out with the addition of one or more treatment chemicals
  • the valuable material ions can be dissolved in the regenerate of the selective ion exchanger or can be dissolved.
  • Suitable treatment chemicals may be used to adjust the pH and / or to regenerate the selective ion exchanger.
  • a treatment chemical for example, sulfuric acid can be used.
  • other acidic treatment chemicals such as hydrochloric acid, phosphoric acid or nitric acid can also be used.
  • the selective ion exchangers may be in the form of a DC ion exchanger or, preferably, a countercurrent ion exchanger and, for example, as an ion exchange material, an exchange resin, e.g. Polystyrene resin or polyacrylate resin, especially with a functional group such as IDA (iminodiacetic acid).
  • the selective ion exchangers can be designed both as a membrane or, preferably, as a column.
  • the selectivity of the ion exchanger can be influenced in particular by adjusting the pH and choice of the ion exchange material.
  • different ion exchange materials can have different ion exchange material molecule sizes and / or have different ion affinities, and thus the selectivity of the ion exchanger can be controlled or optimized with regard to the valuable ion exchanged, for example as a function of the valuable ion radius.
  • the valuable concentrate obtained for example from a previous nanofiltration, for example, when using sulfuric acid H 2 S0 4 as treatment chemical for the regeneration of the valuable material in the form of a sulfate in the regenerate of the ion exchanger be dissolved or dissolved in concentrated form and so the recyclable material be recovered.
  • sulfuric acid H 2 S0 4 as treatment chemical for the regeneration of the valuable material in the form of a sulfate in the regenerate of the ion exchanger be dissolved or dissolved in concentrated form and so the recyclable material be recovered.
  • dissolved copper sulfate or iron or manganese sulfate
  • any other extraction processes such as electrolysis, where, for example, the valuable material, ie, copper, iron or manganese, recovered in solid form can be.
  • the selectivity of the ion exchanger can be optimized by adjusting the pH, and, for example, the optimum pH range for copper recovery is 2 +/- 0.5.
  • a plurality of selective ion exchangers with different parameters can be connected in series to form various valuable substances, in particular copper and / or manganese and / or iron from the valuable concentrate or Regenerate gain.
  • the number and type of possible selective ion exchange processes may be e.g. according to the type of chemical composition of the waste water to be treated.
  • the filtrate from the selective ion exchanger or filtrate may be subjected to further membrane filtration after passing through a series of selective ion exchangers (or a series of selective ion exchange processes) for at least partial recovery of the added treatment chemicals, with membrane filtration being nanofiltration and the recovered chemical can be recycled back to a selective ion exchanger.
  • the recoverable and / or treatment chemical recovery remaining concentrate can be precipitated or flocculated in a conventional manner, for example with metal hydroxides such as calcium hydroxide and addition of calcium chloride.
  • the remaining after sedimentation sludge or waste can be dumped and the supernatant after sedimentation water the processing method are made available again as process water available.
  • a treatment process according to the invention of wastewater in mines for recovering valuable material can, compared with conventional treatment processes, be based on the recovery of wastewater. tion of water or process water and the recycling of material to reduce the amount to be landfilled or to be deposited volume of the sludge formed significantly.
  • a device according to the invention for the treatment of water, in particular of wastewater in mines for recovering valuable material, in particular in metal extraction mines can thus comprise at least one filtration device, at least one valuable matter recovery device with at least one selective ion exchanger, wherein the at least one filtration device can be configured for carrying out a one-stage or multi-stage filtration of the wastewater for the recovery of process water, and further configured for the forwarding of a valuable concentrate to a valuable substance recovery device.
  • Said resource recovery device may be configured to perform at least one resource recovery by at least one recycling of material from said valuable concentrate by means of the at least one selective ion exchanger.
  • Fig. 1 Exemplary scheme for a method for the treatment of mine wastewater
  • Fig. 2 Another exemplary scheme for a process for the treatment of mine wastewater
  • Fig. 3 Exemplary exchange of ions of different valences
  • FIG. 1 shows, by way of example, a method 100 for the treatment of water, in particular waste water 101, in refuse-recovery mines, for example. for metal extraction, dar.
  • the effluent to be treated 101 from the mine for recovering material for example, first a single or multi-stage filtration 102 are subjected, wherein a received valuable substance-containing concentrate 107 is forwarded to a recyclable material recovery 109.
  • the feed 108 obtained in the filtration 102 of the waste water 101 can be recovered as process water 106 and made available again to the process 100 or other process steps (not shown) within the mine for recovering valuable material.
  • Said filtration 102 may be, for example, a microfiltration and / or a nanofusion, which may be carried out, for example, by means of membrane filtration methods.
  • ions of different valences are separated due to ion-specific retention capacity of the filtration 102 used, and, for example, polyvalent ions (eg valent ions such as Cu 2+ , Mn 2 *, Fe 3+ ) accumulate in the valuable concentrate 107, monovalent (eg Na + ) ions remain in the filtrate 108 for process water recovery.
  • the valuable substance recovery 109 may comprise a valuable substance separation 103 made of said valuable substance concentrate 107, which may be carried out, for example, by means of at least one selective ion exchanger.
  • a possibly used or used selective ion exchanger can / can be embodied as a DC or countercurrent ion exchanger, preferably as a countercurrent ion exchanger, and, for example, as an ion exchange material, an exchange resin, in particular with functional groups from IDA (iminodiacetic acid).
  • IDA iminodiacetic acid
  • valuable matter ions of the valuable concentrate 107 can thus be exchanged for ions of the ion exchange material and thus the valuable substance (s) can be separated from the valuable substance-containing concentrate 107.
  • the thus recovered recyclable material 104 can thus be obtained, for example, in dissolved form.
  • any residues 110 of the wastewater 101 remaining after said recycling of material 103 or recycling of the substance 109 may optionally be neutralized, immobilized and disposed of.
  • the exemplary method 100 can be run through several times in succession and / or supplemented and / or completed by further features, as described in the general part and / or as described in the following example in FIG. 2.
  • FIG. 2 shows, by way of example, a further method 200 for the treatment of water, in particular of wastewater 201 in mines for recovering valuable material, in particular for metal extraction.
  • the wastewater 201 to be treated can be subjected to a first filtration 202, for example microfiltration by means of membrane filtration processes.
  • a first filtration residue 232 obtained or retained in said first filtration 202 may optionally be neutralized, immobilized, and dumped.
  • Said first-filtration residue 232 may optionally also be fed 233 to a precipitation / flocculation 208 before it can be deposited 21, for example together with final waste sludge
  • the water remaining in sedimentation 209 can again be available as process water 210 of the mine or the treatment process 200.
  • the filtrate 217 from a first filtration 202 may then be subjected to a second filtration 203 or further filtrations.
  • This may, for example, be a nanofiltration, which may also be carried out by means of a membrane filtration process.
  • ions of different valences can be separated and, for example, polyvalent ions (eg valuable materials such as Cu 2+ , Mn 2+ , Fe 34 " ) can collect in the valuable concentrate 225, while monovalent ( eg Na + ) ions may remain in the filtrate 218 for process water recovery.
  • polyvalent ions eg valuable materials such as Cu 2+ , Mn 2+ , Fe 34 "
  • monovalent (eg Na + ) ions may remain in the filtrate 218 for process water recovery.
  • the obtained filtrate 218 can be made available as process water 204 of the mine or the preparation process 200 226.
  • Recoverable matter 234 may comprise recovering a valuable substance in dissolved form 223 from the valuable concentrate 225, e.g. by selective ion exchange.
  • Selective ion exchange 205 may be carried out in a selective ion exchanger, e.g. a selective cation exchanger, carried out, wherein valuable matter ions of the valuable concentrate 225 can be exchanged for ions of the ion exchange material.
  • a selective ion exchanger e.g. a selective cation exchanger
  • the valuable substances to be recovered from the valuable concentrate 225 can be bound more strongly to the selective ion exchanger than the ions of the ion exchanger material, and the valuable substances displace the ions of the ion exchanger material during loading or operation of the ion exchanger.
  • Selective ion exchange 205 is a reversible chemical process, ie there is a chemical equilibrium between a forward reaction, for example an exchange of valuable ions for ions of the ion exchange material, and a back reaction, for example a displacement of the ion exchange material bound in the ion exchange material, but the forward reaction may outweigh when operating the selective ion exchanger.
  • the release of valuable ions bound to the ion exchanger material can be carried out with the addition of one or more treatment chemicals 231, wherein the treatment chemicals 231 can also serve to adjust the pH and / or to regenerate the selective ion exchanger.
  • sulfuric acid can be used as the treatment scheme 231.
  • acidic treatment chemicals such as hydrochloric acid, phosphoric acid or nitric acid are also conceivable.
  • the valuable material to be recovered can thus be dissolved or dissolved in the regenerate 219 and thus separated from the concentrate 225 containing valuable nutrients and concentrated.
  • the dissolved concentrated stock 213, e.g. dissolved copper sulfate or iron or manganese sulfate may be added to a further process step (not shown), e.g. an electrolysis process, where, for example, the valuable material, e.g. Copper, iron or manganese, can be obtained in solid form.
  • a further process step e.g. an electrolysis process, where, for example, the valuable material, e.g. Copper, iron or manganese, can be obtained in solid form.
  • the selective ion exchangers may be in the form of a cocurrent or countercurrent ion exchanger, preferably as a countercurrent ion exchanger, and, for example as an ion exchange material, an exchange resin, in particular polyelectrolytes, such as e.g. Polystyrene resin or polyacrylate resin, in particular having functional groups, e.g. IDA (iminodiacetic acid).
  • an exchange resin in particular polyelectrolytes, such as e.g. Polystyrene resin or polyacrylate resin, in particular having functional groups, e.g. IDA (iminodiacetic acid).
  • the selectivity of the ion exchange 205 for certain recyclables or valuable substances can be carried out in particular by adjusting the pH and choice of the ion exchange material.
  • various ion exchange materials may have different ion exchange material molecular sizes and / or different ion affinities, and thus the selectivity of the ion exchanger with respect to the valuable ion exchanged, for example depending on the value of material radius and / or Wertstoffionenwertmaschine, controlled or optimized.
  • the selectivity of the ion exchanger can be optimized by adjusting the pH and, for example, the optimum pH range for copper recovery is 2 +/- 0.5.
  • Said pH adjustment can be carried out with the cooperation 226 of the process water 204 obtained from a filtration 203, which can be used, for example, for dilution purposes, e.g. for the dilution of Aufleungschemikaiien, can be used.
  • From the valuable concentrate 225 obtained for example from a previous filtration 203, such as a nanofiltration, for example, when using sulfuric acid H 2 S0 4 as a treatment chemical of the valuable material in the form of a sulfate dissolved in the regenerate of the ion exchanger can be obtained.
  • various valuable substances contained in the concentrate 225 can be obtained separately from one another, for example in the context of several, e.g. n times, successive resource recovery processes 234, 235, each of which may have ion exchange processes 205, 206, which may be selective for a given specific resource.
  • FIG. 2 shows by way of example two selective ion exchange processes 205, 206 as part of two valuable substance recovery processes 234, 235.
  • the separation or recovery of copper ions (first concentrated valuable substance 213) from the concentrate 225 can take place via the regenerate 219 of the first selective ion exchanger 205.
  • the separation or recovery of nickel or manganese ions (nth concentrated valuable substance 215) can take place via the regenerate 220 of the second (or nth) selective ion exchanger 206 ,
  • the number and type of possible selective ion exchange processes 205, 206 may be e.g. according to the type of chemical composition of the effluent 201 to be treated.
  • the treatment chemical (s) (231) used for the operation and regeneration 219, 220 of the selective ion exchanger can be selected from the filtrate 223, 224 of a selective ion exchange process 205, 206, or after passing through several possible selective ion exchangers. exchange processes 205, 206 are recovered in part by suitable filtration 207.
  • Said filtration 207 may be nanofiltration by membrane filtration techniques, and the recovered treatment chemical (s) 212 may be supplied to the reservoir or source of treatment chemical (s) 231, for example, and may e.g. come back to use 230 in a selective ion exchange process 205, 206.
  • Example, n-fold, selective ion exchange processes 205, 206 and / or after treatment chemicals recovery remaining concentrate 221 may be precipitated or flocculated in a conventional manner, for example with metal hydroxides such as calcium hydroxide and addition of calcium chloride.
  • the remaining after sedimentation 209 sludge may optionally be neutralized, immobilized and landfilled 211 and the water after sedimentation supernatant water are provided to the treatment process again as process water 210 available.
  • FIG. 3 illustrates an ion exchange reaction 300 in a selective ion exchanger 310, wherein in the illustrated reaction, monovalent ions 305, 306 of the ion exchange material of the ion exchanger 310 may be exchanged for polyvalent, for example divalent, valent ions 307 of the effluent to be treated.
  • the ions 305, 306, which are initially bound to the selective ion exchanger 310, are displaced by the valuable substances 307 to be recovered and released 309.
  • the recoverable recyclable material ions 307 can thus be 308 bound by the selective ion exchanger 310 and then (not shown) to be released during the regeneration so as to be concentrated in the regenerate of the ion exchanger 310 and to be recovered.
  • Said ion exchange can be carried out, for example, by means of a functional group 303, e.g. iminodiacetic acid (IDA), as shown, e.g. may be anchored to the polymer framework 301 of the exchange resin of the ion exchanger 310.
  • IDA iminodiacetic acid
  • Recyclable material / material separation device for example by means of selective ion exchange / selective ion exchanger
  • Multi-valued e.g. divalent valency, bound to selective

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100, 200) zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Abwasser (101, 201) in Minen zur Wertstoffgewinnung, insbesondere in Minen zur Metallgewinnung umfassend: eine ein- oder mehrstufige Filtration (102, 202, 203) des Abwassers zur Rückgewinnung von Prozesswasser (106, 204), wobei erhaltenes wertstoffhaltiges Konzentrat (107, 225) zu wenigstens einer Wertstoff rückgewinnung (234, 235) weitergeleitet wird; und eine Wertstoff rückgewinnung (109, 234, 235) umfassend eine Wertstoffseparation (103) aus besagtem wertstoff haltigem Konzentrat (107, 225) mittels wenigstens einem selektiven Ionenaustauscher (205, 206).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur wertstofforientierten Wasseraufbereitung für Minen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 12 angegebenen Art.
Die Abwässer bei der Metallgewinnung in Minen, wie zum Beispiel in Kupferminen, werden derzeit überwiegend durch Fällung, Flockung und anschließende Sedimentation aufbereitet, wie beispielsweise in der EP 2013370 B1 beschrieben.
Die Fällung erfolgt dabei in der Regel durch Neutralisation der sauren Abwässer, zumeist mit einem hohen Einsatz von Calciumhydroxid und oft unter Zusatz weiterer, teils schlecht abbaubarer Fällungschemikalien und Flockungshilfsmitteln.
In Sedimentationsbecken wird der dabei entstehende, mit Schwermetallen belastete Schlamm abgelagert. Dieser in großen Mengen anfallende Schlamm wird meist direkt vor Ort dauerhaft deponiert.
Daraus kann eine hohe Umweltbelastung resultieren, da z.B. durch mögliche Auswaschungen der Schwermetalle aus dem belasteten deponierten Schlamm die Böden sowie das Grundwasser in der Umgebung der Mine stark verschmutzt werden können.
Zudem ist die Effektivität des Verfahrens in Bezug auf die Rohstoff aus nutzung von Wasser und im Schlamm verbleibenden Metallen gering und somit im Sinne der Umweltschonung nur schwer akzeptabel.
Aufgabe
Es ist somit Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben zur Verbesserung der Abwasseraufbereitung für Minen zur Wertstoffgewinnung, beispielsweise Minen zur Metallgewinnung, insbesondere hinsichtlich der Effektivität, Rohstoffausnutzung und Umweltverträglichkeit.
Lösung
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 12 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Abwasser in Minen zur Wertstoffgewinnung, beispielsweise Minen zur Metallgewinnung, kann dabei eine ein- oder mehrstufige Filtration des Abwassers zur Rückgewinnung von Prozesswasser umfassen, wobei erhaltenes wertstoffhaltiges Konzentrat zu wenigstens einer Wertstoffrückgewinnung weitergeleitet werden kann.
Zudem kann ein erfindungsgemäßes Verfahren eine Wertstoffrückgewinnung durch Wertstoffseparation aus besagtem wertstoffhaltigem Konzentrat mittels wenigstens einem selektiven Ionenaustauscher umfassen.
Dabei kann eine Rückgewinnung von verschiedenen Wertstoffen aus dem wertstoffhaltigen Konzentrat auch durch eine Hintereinanderschaltung verschiedener selektiver Ionenaustauscher erfolgen.
Das erfindungsgemäße Aufbereitungsverfahren von Minenabwassern von Minen zur Wertstoffgewinnung, insbesondere von Minen zur Metallgewinnung, bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber der herkömmlichen Behandlung von Abwässern in Minen.
Besonders vorteilhaft dabei ist vor allem, dass etwaige noch im Abwasser vorhandene Wertstoffe vom Abwasser bzw. Abfall separiert und so wiedergewonnen werden können.
So kann z.B. die Gesamtrohstoff- bzw. die Gesamtwertstoffausbeute einer Mine durch die Rückgewinnung von Roh- bzw. Wertstoffen, beispielsweise von Metallen wie Kupfer und/oder Mangan und/oder Eisen, signifikant verbessert werden, was wiederum dazu führen kann, dass im finalen zu deponierenden Schlamm bzw. Abfallprodukt zum einen weniger umweltbelastende Schwermetalle verbleiben, sowie zum anderen, dass die zu deponierende Schlammmenge reduziert werden kann.
Das Risiko und die Gefahr der Auswaschung von schwer umweltverträglichen Rückständen des Minenabwassers, insbesondere aus besagtem zu deponierendem Abfallschlamm, hinein in Böden und/oder Grundwasser kann so reduziert werden.
Durch die Rückgewinnung von Prozesswasser durch Filtration aus dem Abwasser kann zudem der Frischwasserbedarf der Mine deutlich verringert werden. Mit der Verringerung des Frischwasserbedarfs wird dann in der Regel auch eine Verringerung des Energiebedarfs der Minenanlage einhergehen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass neben der besseren Umweltverträglichkeit einer erfindungsgemäßen Minenabwasseraufbereitung insgesamt also auch eine bessere Wirtschaftlichkeit der Mine erreicht werden kann, da bei gleichem Rohstoffeinsatz mehr Wertstoffe und diese effektiver gewonnen werden können und der Energiebedarf verringert werden kann.
Besagte Filtration des Abwassers zur Rückgewinnung von Prozesswasser kann im Übrigen durch Membranfilterung erfolgen und wenigstens zwei Filtrationsstufen umfassen, wobei die erste Filtrationsstufe eine Mikrofiltration (z.B. mit mittleren Porendurchmessern von 0.1 m +/- 0.02 pm) sein kann, und die zweite Filtrationsstufe eine Nanofiltration (z.B. mit mittleren Porendurchmessern von 0.001 m +/- 0.0002 pm ) sein kann, bei der das wertstoffhaitige Konzentrat gewonnen wird. Etwaige bereits bei einer ersten Filtration, beispielsweise bei besagter Mikrofiltration, erhaltene bzw. zurückgehaltene Erstfiltrations-Rückstände können abgeführt, ggf. neutralisiert, immobilisiert und beispielsweise mit dem finalen zu deponierenden Schlamm zusammen deponiert werden.
Besagte Filtration kann zudem eine Vorfiltrationsstufe umfassen, die beispielsweise einer Mikro- bzw. Nanofiltration vorgeschaltet sein kann und Stoffe > 100 pm ausfiltern kann.
Dank einem ionenspezifischen Rückhaltevermögen der eingesetzten Nanofiltration können vor- teiihafterweise Ionen verschiedener Wertigkeiten getrennt werden, und sich beispielsweise mehrwertige Ionen (z.B. Wertstoffionen wie Cu2+, Mn2+, Fe3+) im wertstoff haltigen Konzentrat sammeln, während einwertige (z.B. Na+) Ionen im Filtrat zur Prozesswasserrückgewinnung verbleiben können.
Dabei kann unter anderem das ionenspezifische Rückhaltevermögen der eingesetzten Nanofiltration per Membranfilterung beispielsweise auf der Ausnutzung von Konvektions- und Diffusionseffekten aufgrund von Druckdifferenzen und/oder Konzentratäonsgradienten, sowie auf der Ausnutzung sterischer bzw. elektrochemischer Effekte beruhen.
Die Ausbeute ist definiert als Verhältnis von Filtrat- zu zugeführtem Volumenstrom (Feed) bei stabilem Betrieb und kann daher als konstant angenommen und z.B. bei der Mikrofiltration wenigstens 95 % und der Nanofiltration wenigstens 80 % betragen.
Das aus dem Abwasser nach der Filtration zurückgewonnene Prozesswasser kann anschließend wieder genutzt werden und beispielsweise einem selektiven Ionenaustauscher zugeführt werden. Dabei kann es beispielsweise auch benutzt werden, um etwaige Aufbereitungschemikalien, die dem selektiven Ionenaustauscher zugeführt werden können, zu verdünnen, um so eine pH-Wert-Anpassung und/oder Regeneration des selektiven Ionenaustauschers zu ermöglichen.
Wie erwähnt kann die Wertstoffrückgewinnung aus einem wertstoffhaltigen Konzentrat die Verwendung eines selektiven Ionenaustauscher, z.B. eines Kationenaustauschers, umfassen, wobei eine Wertstoffionenseparation unter Zusatz von einer oder mehreren Aufbereitungschemikalien erfolgen kann, und wobei die Wertstoffionen im Regenerat des selektiven Ionenaustauscher gelöst werden können bzw. gelöst sein können.
Geeignete Aufbereitungschemikalien können zur pH-Wert-Anpassung und/oder zur Regeneration des selektiven Ionenaustauschers dienen.
Als Aufbereitungschemikalie kann beispielsweise Schwefelsäure eingesetzt werden. Jedoch sind auch andere saure Aufbereitungschemikalien wie Salzsäure, Phosphorsäure oder Salpetersäure einsetzbar.
Die selektiven Ionenaustauscher können als Gleichstrom-Ionenaustauscher oder bevorzugterweise als Gegenstrom-Ionenaustauscher ausgeführt sein und beispielsweise als lonenaustauschmaterial ein Austauschharz, z.B. Polystyrolharz oder Polyacrylatharz, insbesondere mit einer funktioneller Gruppe wie IDA (Iminodiessigsäure), verwenden. Die selektiven Ionenaustauscher können dabei sowohl als Membran oder bevorzugt als Säule ausgeführt sein.
Die Selektivität des lonentauschers kann insbesondere durch Anpassung des pH-Wertes und Wahl des lonenaustauschmaterials beeinflusst werden.
Beispielsweise können verschiedene lonenaustauschmaterialien verschiedene lonenaus- tauschmaterialmolekülgrößen aufweisen und/oder über verschiedene lonenaffinitäten verfügen, und so die Selektivität des lonentauschers hinsichtlich der auszutauschenden Wertstoffionen, beispielsweise in Abhängigkeit des Wertstoffionenradius, gesteuert bzw. optimiert werden.
Aus dem wertstoffhaltigen Konzentrat, z.B. erhalten aus einer vorangegangenen Nanofiltration, kann z.B. bei Einsatz von Schwefelsäure H2S04 als Aufbereitungschemikalie für die Regeneration der Wertstoff in Form eines Sulfats im Regenerat des Ionenaustauschers in aufkonzentrierter Form gelöst sein bzw. gelöst werden und so der Wertstoff zurückgewonnen werden. Beispielsweise kann auf diese Weise gelöstes Kupfersulfat (oder Eisen- oder Mangansulfat) aus dem wertstoffhaltigen Regenerat gewonnen werden und an etwaige weitere Gewinnungsverfahren, wie z.B. Elektrolyseverfahren, weitergeleitet werden, wo beispielsweise der Wertstoff, also z.B. Kupfer, Eisen oder Mangan, in fester Form gewonnen werden kann.
Wie bereits erwähnt kann unter anderem beispielsweise die Selektivität des Ionenaustauschers durch die Anpassung des pH-Wertes optimiert werden, und beispielsweise der optimale pH- Wertbereich für die Kupferrückgewinnung bei 2 +/- 0.5 liegen.
Beispielsweise können so mehrere selektive Ionenaustauscher mit verschiedenen Parametern, insbesondere in Bezug auf verschiedene pH-Wert Arbeitsbereiche und/oder verschiedene lo- nenaustauschmaterialien, hintereinandergeschaltet werden, um verschiedene Wertstoffe, insbesondere Kupfer und/oder Mangan und/oder Eisen aus dem wertstoffhaltigen Konzentrat bzw. Regenerat zu gewinnen.
Die Anzahl und Art von möglichen selektiven lonenaustauschprozessen kann sich dabei z.B. nach der Art der chemischen Zusammensetzung des aufzubereitenden Abwassers richten.
Darüber hinaus kann das Filtrat aus dem selektiven Ionenaustauscher bzw. das verbleibende Filtrat nach Durchlauf einer Reihe von selektiven Ionenaustauschern (bzw. einer Reihe von selektiven lonenaustauschprozessen) einer weiteren Membranfilterung unterzogen werden, zur wenigstens teilweisen Rückgewinnung der zugesetzten Aufbereitungschemikalien, wobei die Membranfilterung eine Nanofiltration sein kann und die wieder-gewonnene Aufbereitungsche- mikalie wieder einem selektiven lonentauscher zurückgeführt werden kann / können.
Das nach Wertstoff rückgewinnung und/oder Aufbereitungschemikalienrückgewinnung verbleibende Konzentrat kann auf herkömmliche Art und Weise ausgefällt oder ausgeflockt werden, beispielsweise mit Metallhydroxiden wie Calciumhydroxid und Zusatz von Calciumchlorid.
Der nach einer Sedimentbildung verbleibende Schlamm bzw. Abfall kann deponiert werden und das nach der Sedimentation überstehende Wasser dem Aufbereitungsverfahren wieder als Prozesswasser zur Verfügung gestellt werden.
Ein erfindungsgemäßes Aufbereitungsverfahren von Abwasser in Minen zur Wertstoffgewinnung kann im Vergleich zu herkömmlichen Aufbereitungsverfahren aufgrund der Rückgewin- nung von Wasser bzw. Prozesswasser und der Wertstoffrückgewinnung die zu deponierende Menge bzw. das zu deponierende Volumen des gebildeten Schlamms signifikant verringern.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Abwasser in Minen zur Wertstoffgewinnung, insbesondere in Minen zur Metallgewinnung, kann also wenigstens eine Filtrations-Vorrichtung, wenigstens eine Wertstoffrückgewinnungsvorrichtung mit wenigstens einem selektiven Ionenaustauscher umfassen, wobei die wenigstens eine Filtrations-Vorrichtung konfiguriert sein kann zur Durchführung einer ein- oder mehrstufigen Filtration des Abwassers zur Rückgewinnung von Prozesswasser, und ferner konfiguriert sein kann zur Weiterleitung eines wertstoff haltig es Konzentrat zu einer Wertstoffrückgewinnungsvorrichtung.
Besagte Wertstoffrückgewinnungsvorrichtung kann dabei konfiguriert sein zur Durchführung wenigstens einer Wertstoffrückgewinnung durch wenigstens eine Wertstoffseparation aus besagtem wertstoffhaltigem Konzentrat mittels des wenigstens einen selektiven Ionenaustauschers.
Folgende Figur stellt beispielhaft dar:
Fig. 1 : Beispielhaftes Schema für ein Verfahren zur Aufbereitung von Minenabwasser
Fig. 2: Weiteres beispielhaftes Schema für ein Verfahren zur Aufbereitung von Minenabwasser
Fig. 3: Beispielhafter Austausch von Ionen verschiedener Wertigkeiten
Die Fig. 1 stellt beispielhaft ein Verfahren 100 zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Abwasser 101 in Minen zur Wertstoffgewinnung, zum Beispie! zur Metallgewinnung, dar.
Dabei kann das aufzubereitende Abwasser 101 aus der Mine zur Wertstoffgewinnung beispielsweise zunächst einer ein- oder mehrstufigen Filtration 102 unterzogen werden, wobei ein erhaltenes wertstoff haltiges Konzentrat 107 zu einer Wertstoff rückgewinnung 109 weitergeleitet wird. Das, bei der Filtration 102 des Abwassers 101 erhaltene Fütrat 108 kann als Prozesswasser 106 wiedergewonnen werden und dem Verfahren 100 bzw. anderen (nicht dargestellten) Verfahrenschritten innerhalb der Mine zur Wertstoffgewinnung wieder zur Verfügung gestellt werden.
Bei besagter Filtration 102 kann es sich unter anderem beispielsweise um eine Mikrofiltration und/oder eine Nanofütration handeln, welche beispielsweise mittels Membranfilterungsverfahren durchgeführt werden kann / können. Während beispielsweise aufgrund ionenspezifischen Rückhaltevermögens der eingesetzten Filtration 102 Ionen verschiedener Wertigkeiten getrennt werden, und sich beispielsweise mehrwertige Ionen (z.B. Wertstoffionen wie Cu2+, Mn2*, Fe3+) im wertstoffhaltigen Konzentrat 107 sammeln, können einwertige (z.B. Na+) Ionen im Filtrat 108 zur Prozesswasserrückgewinnung verbleiben.
Die Wertstoffrückgewinnung 109 kann eine Wertstoffseparation 103 aus besagtem wertstoffhal- tigem Konzentrat 107 umfassen, welche beispielsweise mittels wenigstens eines selektiven Ionenaustauschers durchgeführt werden kann.
Ein möglicherweise verwendeter bzw. verwendete selektive Ionenaustauscher kann / können dabei als Gleichstrom- oder Gegenstrom-Ionenaustauscher, bevorzugt als Gegenstrom- Ionenaustauscher ausgeführt sein, und beispielsweise als lonenaustauschmaterial ein Austauschharz, insbesondere mit funktionellen Gruppen aus IDA (Iminiodiessigsäure), einsetzen.
In besagter Wertstoffseparation 103 können so Wertstoffionen des wertstoffhaltigen Konzentrats 107 gegen Ionen des lonenaustauschermaterials ausgetauscht werden und so der Wertstoff / die Wertstoffe vom wertstoffhaltigen Konzentrat 107 separiert werden. Der so zurückgewonnene Wertstoff 104 kann so beispielsweise in gelöster Form gewonnen werden.
Nach besagter Wertstoffseparation 103 bzw. Wertstoffrückgewinnung 109 verbleibende Rückstände 110 des Abwassers 101 können beispielsweise ggf. neutralisiert, immobilisiert und deponiert 105 werden.
Das beispielhafte Verfahren 100 kann natürlich mehrfach hintereinander geschaltet durchlaufen werden oder/und durch weitere Merkmale, wie im allgemeinen Teil und/oder wie im nachfolgenden Beispiel in Fig. 2 beschrieben, ergänzt und/oder komplettiert werden.
Die Fig. 2 stellt beispielhaft ein weiteres Verfahren 200 zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Abwasser 201 in Minen zur Wertstoffgewinnung, insbesondere zur Metallgewinnung, dar.
Dabei kann z.B. das aufzubereitende Abwasser 201 einer ersten Filtration 202, beispielsweise einer Mikrofiltration mittels Membranfilterungsverfahren, unterzogen werden. Ein etwaiger bei besagter erster Filtration 202 erhaltener bzw. zurückgehaltener Erstfiltrierungs-Rückstand 232 kann ggf. neutralisiert, immobilisiert und deponiert werden. Besagter Erstfiltrierungs-Rückstand 232 kann ggf. ebenfalls einer Fällung / Ausflockung 208 zugeführt 233 werden, bevor dieser beispielsweise zusammen mit finalen Abfallschlamm deponiert 21 1 werden kann
Das bei Sedimentation 209 überstehende Wasser kann im Übrigen wieder als Prozesswasser 210 der Mine bzw. dem Aufbereitungsverfahren 200 zur Verfügung steht.
Das Filtrat 217 aus einer ersten Filtration 202 kann anschließend einer zweiten Filtration 203 oder weiteren Filtrationen unterzogen werden. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Na- nofiltration handeln, weiche ebenfalls mittels eines Membranfilterungsverfahrens durchgeführt werden kann.
Beispielsweise aufgrund eines ionenspezifischen Rückhaltevermögens der eingesetzten Nano- filtration können Ionen verschiedener Wertigkeiten getrennt werden, und es können sich beispielsweise mehrwertige Ionen (z.B. Wertstoff ionen wie Cu2+, Mn2+, Fe34") im wertstoffhaltigen Konzentrat 225 sammeln, während einwertige (z.B. Na+) Ionen im Filtrat 218 zur Prozesswasserrückgewinnung verbleiben können.
Während also ein bei der zweiten Filtration 203 enthaltenes wertstoffhaltiges Konzentrat 225 einer Wertstoffrückgewinnung 234 zugeführt werden kann, kann das erhaltene Filtrat 218 als Prozesswasser 204 der Mine bzw. dem Aufbereitungsverfahren 200 zur Verfügung 226, gestellt werden.
Die Wertstoffrückgewinnung 234 kann die Gewinnung eines Wertstoffes in gelöster Form 223 aus dem wertstoffhaltigen Konzentrat 225 z.B. durch selektiven lonenaustausch 205 umfassen.
Ein selektiver lonenaustausch 205 kann in einem selektiven Ionenaustauscher, z.B. einem selektiven Kationenaustauscher, erfolgen, wobei Wertstoffionen des wertstoffhaltigen Konzentrats 225 gegen Ionen des lonenaustauschermaterials ausgetauscht werden können.
Dabei können also die aus dem wertstoffhaltigen Konzentrat 225 zu gewinnenden Wertstoffionen stärker an den selektiven Ionenaustauscher gebunden werden als die Ionen des lonenaustauschermaterials, und die Wertstoffionen bei Beladung bzw. Betrieb des Ionenaustauscher die Ionen des lonenaustauschermaterials verdrängen. Der selektive lonenaustausch 205 ist ein reversibler chemischer Prozess, d.h. es liegt ein chemisches Gleichgewicht zwischen einer Hinreaktion, z.B. einem Austausch von Wertstoffionen gegen Ionen des lonenaustauschermaterials, und einer Rückreaktion, z.B. eine Verdrängung von im lonenaustauschermaterial gebundenen Wertstoff ionen, vor, wobei jedoch die Hinreaktion bei Betriebsaufnahme des selektiven Ionenaustauscher überwiegen kann.
Das Abiösen von an das lonenaustauschermaterial gebundenen Wertstoffionen kann unter Zusatz einer oder mehrerer Aufbereitungschemikalien 231 erfolgen, wobei die Aufbereitungschemikalien 231 auch zur pH-Wert-Anpassung und/oder zur Regeneration des selektiven Ionenaustauschers dienen können.
Als Aufbereitungschemäkalie 231 kann beispielsweise Schwefelsäure eingesetzt werden. Jedoch sind auch andere saure Aufbereitungschemikalien wie Salzsäure, Phosphorsäure oder Salpetersäure denkbar.
Der zu gewinnende Wertstoff kann so im Regenerat 219 gelöst sein bzw. gelöst werden und so vom wertstoffhaltigen Konzentrat 225 separiert und konzentriert werden.
Der gelöste aufkonzentrierte Wertstoff 213, z.B. gelöstes Kupfersulfat oder Eisen- oder Mangansulfat, kann zu einem weiteren Verfahrensschritt (nicht dargestellt) , wie z.B. ein Elektrolyseverfahren, weitergeleitet werden, wo beispielsweise der Wertstoff, also z.B. Kupfer, Eisen oder Mangan, in fester Form gewonnen werden kann.
Die selektiven Ionenaustauscher können als Gleichstrom- oder Gegenstrom-Ionenaustauscher, bevorzugt als Gegenstrom-Ionenaustauscher, ausgeführt sein, und beispielsweise als lonen- austauschmaterial ein Austausch harz, insbesondere Polyelektrolyte wie z.B. Polystyrolharz oder Polyacrylatharz, insbesondere mit funktionellen Gruppen wie z.B. IDA (Iminodiessigsäure), verwenden.
Die Selektivität des lonenaustauschs 205 für bestimmte Wertstoffe bzw. Wertstoffionen kann insbesondere durch Anpassung des pH-Wertes und Wahl des lonenaustauschmaterials erfolgen.
Beispielsweise können verschiedene lonenaustauschmaterialien über verschiedene lonenaus- tauschmaterialmolekülgrößen und/oder verschiedene lonenaffinitäten verfügen, und so die Selektivität des lonentauschers hinsichtlich der auszutauschenden Wertstoffionen, beispielsweise in Abhängigkeit des Wertstoffionenradius und/oder Wertstoffionenwertigkeit, gesteuert bzw. optimiert werden.
Wie erwähnt kann die Selektivität des Ionenaustauschers durch die Anpassung des pH-Wertes optimiert werden, und beispielsweise der optimale pH-Wertbereich für die Kupferrückgewinnung bei 2 +/- 0.5 liegen.
Besagte pH-Wert-Anpassung kann unter Mitwirkung 226 des aus einer Filtration 203 gewonnenen Prozesswassers 204 erfolgen, welches beispielweise zu Verdünnungszwecken, z.B. zur Verdünnung von Aufbereitungschemikaiien, eingesetzt werden kann.
Aus dem wertstoffhaltigen Konzentrat 225, z.B. erhalten aus einer vorangegangenen Filtration 203, z.B. einer Nanofiltration, kann beispielsweise bei Einsatz von Schwefelsäure H2S04 als Aufbereitungschemikalie der Wertstoff in Form eines Sulfats gelöst im Regenerat des Ionenaustauschers gewonnen werden.
Verschiedene im Konzentrat 225 enthaltene Wertstoffe bzw. Wertstoffionen können beispielsweise getrennt voneinander gewonnen werden, beispielsweise im Rahmen mehrerer, z.B. n- fach, aufeinanderfolgender Wertstoffrückgewinnungsprozesse 234, 235, die jeweils über lonen- austauschprozesse 205, 206 verfügen können, welche selektiv für einen gegebenen spezifischen Wertstoff sein können.
Es können also mehrere selektive Ionenaustauscher mit verschiedenen Parametern, insbesondere in Bezug auf verschiedene pH-Wert Arbeitsbereiche und/oder verschiedene lonenaus- tauschmaterialien, hintereinandergeschaltet werden, um die verschiedene Wertstoffe, insbesondere Kupfer und/oder Mangan und/oder Nickel und/oder Eisen aus dem wertstoffhaltigen Konzentrat zu gewinnen.
In Fig. 2 sind beispielhaft zwei selektive lonenaustauschprozesse 205, 206 als Teil zweier Wertstoffrückgewinnungsprozesse 234, 235 dargestellt. Beispielsweise kann im (ersten) selektiven lonenaustauschprozess 205 die Separation bzw. Gewinnung von Kupferionen (erster konzentrierter Wertstoff 213) aus dem Konzentrat 225 über das Regenerat 219 des ersten selektiven Ionenaustauschers 205 erfolgen. Nachfolgend kann analog in einem zweiten (bzw. n-ten) lonenaustauschprozess 206 die Separation bzw. Gewinnung von Nickel- oder Manganionen (n-ter konzentrierter Wertstoff 215) über das Regenerat 220 des zweiten (bzw. n-ten) selektiven Ionenaustauschers 206 erfolgen.
Die Anzahl und Art von möglichen selektiven lonenaustauschprozessen 205, 206 kann sich dabei z.B. nach der Art der chemischen Zusammensetzung des aufzubereitenden Abwassers 201 richten.
Die zum Betrieb und zur Regeneration 219, 220 der selektiven Ionenaustauscher eingesetzte(n) Aufbereitungschemikalie(n) (231) kann/können aus dem Filtrat 223, 224 eines selektiven lo- nenaustauschprozesses 205, 206, bzw. nach Durchlauf mehrerer möglicher selektiven lonen- austauschprozesse 205, 206 durch eine geeignete Filtration 207 zum Teil wiedergewonnen werden.
Besagte Filtration 207 kann eine Nanofiltration mittels Membranfilterungsverfahren sein und die wiedergewonnene(n) Aufbereitungschemikalie(n) 212 kann/können beispielsweise dem Reservoir bzw. der Quelle der Aufbereitungschemikalie(n) 231 zugeführt 229 werden, und kann/können z.B. so wieder zum Einsatz 230 in einem selektiven lonenaustauschprozess 205, 206 kommen.
Das nach Wertstoffrückgewinnung(en) bzw. nach Durchlauf von einem oder mehreren, z. B. n- fachen, selektiven lonenaustauschprozessen 205, 206 und/oder nach Aufbereitungschemikalienrückgewinnung verbleibende Konzentrat 221 kann auf herkömmliche Art und Weise ausgefällt 208 oder ausgeflockt werden, beispielsweise mit Metallhydroxiden wie Calciumhydroxid und Zusatz von Calciumchlorid.
Der nach einer Sedimentbildung 209 verbleibende Schlamm kann ggf. neutralisiert, immobilisiert und deponiert 211 werden und das nach der Sedimentation überstehende Wasser dem Aufbereitungsverfahren wieder als Prozesswasser 210 zur Verfügung gestellt werden.
Die Fig. 3 veranschaulicht beispielhaft eine lonenaustauschreaktion 300 in einem selektiven Ionenaustauscher 310, wobei in der dargestellten Hinreaktion einwertige Ionen 305, 306 des lonenaustauschmaterials des Ionenaustauschers 310 gegen mehrwertige, beispielsweise wie dargestellt zweiwertige, Wertstoffionen 307 des aufzubereitenden Abwassers ausgetauscht werden können. Die zunächst an den selektiven Ionenaustauscher 310 gebundenen Ionen 305, 306 werden von den wiederzugewinnenden Wertstoffionen 307 verdrängt und freigesetzt 309. Das wiederzugewinnenden Wertstoff ionen 307 kann also vom selektiven Ionenaustauscher 310 gebunden 308 werden und anschließend (nicht dargestellt) bei der Regeneration wieder freigesetzt werden, um so im Regenerat des Ionenaustauscher 310 konzentriert zu werden und wiedergewonnen werden zu können.
Besagter lonenaustausch kann beispielweise mittels einer funktioneilen Gruppe 303, z.B. wie dargestellt Iminodiessigsäure (IDA), erfolgen, welche z.B. am Polymergerüst 301 des Austauschkunstharzes des Ionenaustauschers 310 verankert sein kann.
Es folgen drei Figuren auf drei Blättern.
Gestrichelte Linien zeigen zur Grundausführung (n) zusätzliche Möglichkeiten (n+1). Die Bezugszeichen sind dabei wie folgt belegt.
100 Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Abwasser in Minen zur Wertstoffgewinnung, insbesondere Minen zur Metallgewinnung
101 Abwasser
102 Filtration / Filtrationsvorrichtung (ein- oder mehrstufig)
103 Wertstoffseparation / Wertstoffseparationsvorrichtung, beispielsweise mittels selektivem lonenaustausch / selektivem Ionenaustauscher
104 zurückgewonnener Wertstoff
105 Deponierung
106 Aufbereitetes Wasser / zurückgewonnenes Prozesswasser
107 Konzentrat
108 Filtrat
109 Wertstoff rückgewinnung / Wertstoff rückgewinnungs- Vorrichtung
110 Rückstand
200 Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Abwasser in Minen zur Wertstoffgewinnung, insbesondere Minen zur Metallgewinnung
201 Abwasser
202 Filtration / Filtrationsvorrichtung
203 Filtration / Filtrationsvorrichtung
204 Aufbereitetes Wasser / zurückgewonnenes Prozesswasser
205 Selektiver lonenaustausch / Selektiver Ionenaustauscher
206 Selektiver lonenaustausch / Selektiver Ionenaustauscher (n-fach) Filtration / Filtrationsvorrichtung
Fällung und/oder Flockung
Sedimentation
Aufbereitetes Wasser / zurückgewonnenes Prozesswasser
Deponierung
Wiedergewonnene Aufbereitungschemikaüe(n)
Aufkonzentrierter Wertstoff
Aufkonzentrierter Wertstoff
Filtrat
Filtrat
Regenerat
Regenerat
Konzentrat
Filtrat
Filtrat
Filtrat
Konzentrat, wertstoffhaltiges Konzentrat
Zufuhr von Prozesswasser
Rückfuhr von wiedergewonnener/n Aufbereitungschemikalie(n)
Zufuhr von Aufbereitungschemikalie(n)
Aufbereitungschemikalie(n)
Erstfiltrations-Rückstand, Rückstand aus erster Filtration, z.B. Mikrofiltration Optionale Weiterleitung des Rückstands zur Fällung/Flockung
(Erste) Wertstoffrückgewinnung / Wertstoff rückgewinnungs- Vorrichtung
(n-te) Wertstoffrückgewinnung / Wertstoffrückgewinnungs- Vorrichtung
ionenaustauschreaktion
Polymergerüst des Austauschkunstharzes des Ionenaustauschers
Funktionelle Gruppe
Einwertiges Ion des lonenaustauschmaterials des Ionenaustauschers
Einwertiges Ion des lonenaustauschmaterials des Ionenaustauschers
Wiederzugewinnendes mehrwertiges, e.g. zweiwertiges, Wertstoffion
Mehrwertiges, e.g. zweiwertiges, Wertstoffion, gebunden an selektiven
Ionenaustauscher
(Freigesetzte) einwertige Ionen (305 und 306) des lonenaustauschmaterials des Ionenaustauschers
Selektiver Ionenaustauscher

Claims

Ansprüche
1. Verfahren {100, 200) zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Abwasser (101 , 201) in Minen zur Wertstoffgewinnung, insbesondere in Minen zur Metallgewinnung, umfassend:
Ein- oder mehrstufige Filtration (102, 202, 203) des Abwassers zur Rückgewinnung von Prozesswasser (106, 204), wobei erhaltenes wertstoff haltig es Konzentrat (107, 225) zu wenigstens einer Wertstoffrückgewinnung (234, 235) weitergeleitet wird;
Eine Wertstoff rückgewinnung (109, 234, 235) umfassend eine Wertstoffseparation (103) aus besagtem wertstoffhaltigem Konzentrat (107, 225) mittels wenigstens einem selektiven Ionenaustauscher (205, 206).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Filtration (202, 203) des Abwassers (101 , 201) zur Rückgewinnung von Prozesswasser (106, 204) durch Membranfilterung erfolgt und wenigstens zwei Filtrationsstufen umfasst, wobei die erste Filtrationsstufe (202) eine Mikrofiltration ist, und die zweite Filtrationsstufe (203) eine Nanofiltration ist, bei der das wertstoffhaltige Konzentrat gewonnen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Ausbeute der Mikrofiltration bei wenigstens 95 % und die Ausbeute der Nanofiltration bei wenigstens 80 % liegt.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das aus dem Abwasser (201) zurückgewonnene Prozesswasser (204) wenigstens einem selektiven Ionenaustauscher (205, 206) zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wertstoffrückgewinnung (234, 235) eine Wertstoffionenseparation unter Zusatz von einer oder mehreren Aufbereitungschemikalien (231) umfasst, und wobei die Wertstoffionen im Regenerat (219, 220) des selektiven Ionenaustauschers (205, 206) gelöst sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Aufbereitungschemikalie(n) (231) zur pH-Wert- Anpassung und/oder zur Regeneration eines selektiven Ionenaustauschers (205, 206) verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei eine Aufbereitungschemikalie (231) Schwefelsäure oder Salzsäure, oder Phosphorsäure, oder Salpetersäure ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Filtrat (223, 224) eines selektiven Ionenaustauschers (205, 206) einer Membranfilterung unterzogen wird zur wenigstens teilweisen Rückgewinnung der zugesetzten Aufbereitungschemikaüe(n) (231), wobei die Membranfilterung eine Nanofiltration ist und die wiedergewonnene Aufbereitungschemi- kalie(n) (212) wieder dem selektiven lonentauscher (205, 206) zurückgeführt wird/werden.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das lonenaustauschmaterial des selektiven lonentauschers (205, 206) ein Austauschkunstharz ist.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zurückgewonnenen Wertstoffe Metalle sind, insbesondere Kupfer und/oder Mangan und/oder Eisen.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das nach Wertstoff rückgewin- nung (234, 235) und/oder Aufbereitungschemikalienrückgewinnung verbleibende Konzentrat (221) ausgefällt (208) oder ausgeflockt wird, und der nach einer Sedimentbildung (209) verbleibende Schlamm deponiert (211) wird, und das nach Sedimentation überstehende Wasser dem Aufbereitungsverfahren wieder als Prozesswasser (210) zur Verfügung gestellt werden kann.
12. Vorrichtung zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Abwasser in Minen zur Wertstoffgewinnung, insbesondere in Minen zur Metallgewinnung, umfassend wenigstens eine Filtrations-Vorrichtung, wenigstens eine Wertstoffrückgewinnungsvorrichtung mit wenigstens einem selektiven Ionenaustauscher umfasst, dadurch charakterisiert, dass die wenigstens eine Filtrations-Vorrichtung konfiguriert ist zur Durchführung einer ein- oder mehrstufige Filtration des Abwassers zur Rückgewinnung von Prozesswasser, und ferner konfiguriert ist zur Weiterleitung eines wertstoffhaltiges Konzentrats zu einer Wertstoffrückgewinnungsvorrichtung; und das die Wertstoffrückgewinnungsvorrächtung konfiguriert ist zur Durchführung wenigstens einer Wertstoffrückgewinnung durch wenigstens eine Wertstoffseparation aus besagtem wertstoffhaltigem Konzentrat mittels des wenigstens einen selektiven Ionenaustauschers.
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