Способ обработки оборотной воды из хвостохранилищ золотодобывающих фабрик
Владельцы патента RU 2404140:
Закрытое акционерное общество "Золотодобывающая компания "Полюс" (RU)
Изобретение относится к многостадийным методам обработки оборотной воды для последующего использования ее в технологическом цикле на предприятиях цветной металлургии или сброса на рельеф. Способ обработки оборотной воды из хвостохранилищ золотодобывающих фабрик заключается в постадийной очистке оборотной воды от примесей, включающей химическую очистку от примесей, фильтрование, сорбцию золота на смоле, озонирование, ультрафильтрацию и обратный осмос. Химическую очистку воды проводят перкарбонатом натрия при его расходе не менее 0,25 кг/м3 при перемешивании в течение не менее 15 минут. Далее воду фильтруют, фильтрат направляют на сорбционную очистку на смоле для извлечение золота с регулированием скорости протока не менее 10 м3/м2час, а концентрат выводят из процесса. Воду после сорбции золота направляют на озонирование с расходом озона не менее 20 г/м3час и разложением роданидов в течение 15-20 минут. Обезвреженная от роданидов вода подается на стадию ультрафильтрации под давлением в аппарате 7-9 атм. и рН 5-7, полученный концентрат возвращают на стадию фильтрации, а очищенную воду направляют на стадию обратного осмоса при давлении в аппарате 8-12 атм. Изобретение позволяет повысить качество очистки воды и получить концентрат металлов, пригодный для дальнейшей переработки. 1 ил., 2 табл.
Изобретение относится к многостадийным методам обработки оборотной воды из хвостохранилищ золотодобывающих фабрик для последующего использования ее в технологическом цикле на предприятиях цветной металлургии или сброса на рельеф.
Вода из хвостохранилищ золотодобывающих фабрик (ЗИФ) на прямую не может быть сброшена в окружающую среду из-за большого количества загрязнений и ценных металлов, находящихся в ней, поэтому она используется в оборотном цикле различных процессов, а так же для снижения потребления природных вод. В процессе оборотного использования в воде накапливаются цианиды, роданиды, железо, тяжелые цветные металлы, что, в свою очередь, увеличивает потребление природных вод и количество вод, находящихся на балансе предприятия.
В настоящее время на российских золотоизвлекающих предприятиях цианидсодержащие стоки подвергают обезвреживанию путем проведения различных химических и биологических процессов. Удаление примесей обычно проводят процессом кондиционирования, т.е. выделением перечисленных примесей из раствора осаждением или при их полном разрушении на безвредные соединения.
Известен способ обезвреживания оборотной воды перекисью водорода, разработанный в Горном бюро США, удаления из растворов тяжелых металлов и прочих цианистых комплексов. Недостатком способа является его сложность и периодичность, поскольку он включает в себя три стадии: химическое взаимодействие, осаждение и флокуляцию осадка, фильтрацию. В ходе очистки невозможно получить концентраты с ценными компонентами (Ю.А.Котляр, М.А.Меретуков, Л.С.Стрижко. «Металлургия благородных металлов», М., Издательский дом «Руда и Металлы», 2005, стр.15-16).
Известен способ окисления цианид-ионов озоном, который, является эффективным для разложения цианистых соединений (Ag, Au кучное выщелачивание благородных металлов, под. ред. проф. д-ра техн. наук М.И.Фазлуллина, М., Издательство Академии горных наук, 2001, стр.282).
Недостатками способа являются невозможность селективного разделения примесей и получения воды, соответствующей требованиям, для сброса в водоемы рыбохозяйственного назначения (Ag, Au кучное выщелачивание благородных металлов, под. ред. проф. д-ра техн. наук М.И.Фазлуллина, М., Издательство Академии горных наук, 2001, стр.282).
Известен способ обезвреживания оборотной воды хвостохранилищ от цианид - ионов гипохлоритом кальция (Практика обработки золотых руд с использованием цианирования (В.И.Зеленов, И.Ф.Барышников, З.М.Штринева, М., ред. «Цветметинформации», 1968, стр.46).
Недостатками способа является появление в воде значительного количества хлорид-иона, пагубно влияющего на технологический процесс. При обезвреживании гипохлоритом необходимо поддерживать рН раствора добавлением извести, т.к. при снижении рН происходит образование хлорциана, являющегося опасным веществом. При этом происходит полное осаждение золота из раствора, что приводит к его потере или получению коллективного концентрата, требующего дальнейшей переработки. В ходе кондиционирования невозможно получить качество воды, пригодное для сброса на рельеф или использования в технологии.
Известны многостадийные способы обезвреживания и глубокой очистки воды (например, питьевой или оборотной), включающие обработку воды окислителями, озоном, УФ-излучением, химическими реагентами, обратным осмосом. Такие многостадийные процессы позволяют на каждой стадии очищения загрязненной воды добиваться снижения нежелательных примесей до значений ПДК. Результатом такой очистки является получение чистой питьевой воды или оборотной воды, пригодной к дальнейшему использованию в технологическом процессе. Это значительно экономит расход чистой воды для производства.
Наиболее близким является способ получения особо чистой воды, включающий предварительную обработку воды ультрафильтрацией и сорбцией на активированных углях, обработку обратным осмосом под давлением 2,1 МПа и обработку ультрафиолетовыми лучами (Hight Alfred G. «Progress report GOCPM demineralized water system.» Proc. Eng. Soc. West. Pa. 32-nd. Int. water Conf. Pittsburgh., Pa, 1971, S.I.S.A, 129-131, Dischss, 131-134).
Однако известный способ не обеспечивает высокой степени очистки оборотной воды от всех примесей до требований ПДК.
Задачей изобретения является обработка оборотной воды из хвостохранилища золотоизвлекательной фабрики, содержащей цианиды, роданиды, железо и тяжелые цветные металлы, до показателей, соответствующих экологическим нормативам, для сброса после очистки воды в водоем рыбохозяйственного назначения.
Поставленная задача решается тем, что в способе обработки оборотной воды из хвостохранилищ золотодобывающих фабрик, включающем обработку воды ультрафильтрацией, сорбцией, обратным осмосом, согласно изобретению, проводят постадийную очистку оборотной воды, включающую химическую очистку от примесей, фильтрование, сорбцию золота на смоле, озонирование, ультрафильтрацию и обратный осмос, причем химическую очистку воды проводят перкарбонатом натрия при расходе последнего не менее 0,25 кг/м3, при перемешивании в течение не менее 15 мин, далее воду фильтруют для удаления образующегося осадка, полученный фильтрат направляют на сорбционную очистку на смоле для извлечения золота, с регулированием скорости протока не менее 10 м3/м2 час, полученный концентрат выводят, а воду после сорбции золота направляют на озонирование с расходом озона 20 г/м3 час и разложением роданидов в течение 15-20 минут, обезвреженная от роданидов, содержащая осадок вода подается на стадию ультрафильтрации для предварительной очистки от твердых примесей, под давлением в аппарате 7-9 атм и рН 5-7, полученный концентрат возвращают на стадию фильтрации, а очищенная вода поступает на стадию обратного осмоса при давлении в аппарате 8-12 атм., полученный после стадии обратного осмоса концентрат, не более 10-15% от объема переработки, сбрасывают в хвостохранилище, а полученную очищенную воду в природный водоем.
Технический результат заключается в том, что применение постадийной очистки позволяет получать воду, соответствующую качеством для сброса на рельеф или использования в технологии, а также получать промпродукты, которые подвергаются дальнейшей переработке, например коллективный концентрат цветных металлов, сорбент содержащий золото, и концентрат обратного осмоса, который можно сбрасывать в хвостохранилище без ущерба повышения примесной составляющей.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.
На первой стадии химической очистки воду обрабатывают перкарбонатом натрия при расходе не менее 0,25 кг/м3, при перемешивании в течение не менее 15 минут.
В таблице 1 представлены данные по выбору расхода перкарбоната натрия на первой стадии химической очистки воды.
| Таблица 1 | |||||||
| Расход, кг/м3 | Au | Cu | Fe | Ni | Mn | Ca | CN |
| Исходный | 4,352 | 1,1 | 2,34 | 0,59 | 690,8 | 3,5 | |
| 0,25 кг/м3 | 0,13 | 0,534 | 0,074 | 1,3 | 0,4 | 539 | 0 |
| Степень очистки, % | 88 | 93 | 44 | 25 | 22 | 100 | |
| Исходный | 4,652 | 1,002 | 2,14 | 0,578 | 652,8 | 3,8 | |
| 0,5 кг/м3 | 0,13 | 0,434 | 0,064 | 1,128 | 0,328 | 531 | 0 |
| Степень очистки, % | - | 91 | 94 | 47 | 43 | 19 | 100 |
| Исходный | 4,78 | 1,74 | 2,4 | 0,675 | 711 | 3,87 | |
| 1,0 кг/м3 | 0,13 | 0,195 | 0,06 | 0,54 | 0,25 | 378 | 0 |
| Степень очистки, % | - | 96 | 96 | 77 | 63 | 49 | 100 |
| Исходный | 0,13 | 4,825 | 1,64 | 1,85 | 0,58 | 729 | 3,97 |
| 2,0 кг/м3 | 0,13 | 0,2 | 0,059 | 0,45 | 0,24 | 322,75 | 0 |
| Степень очистки, % | - | 96 | 96 | 75 | 58 | 56 | 100 |
Окисление перкарбонатом натрия необходимо для снижения содержания металлов примесей, что положительно влияет на селективность и емкость по золоту при сорбции, а также позволяет понизить содержание кальция, оказывающее отрицательное воздействие в операциях ультрафильтрации и обратного осмоса.
Обработанную воду направляют на стадию очистки - фильтрацию для удаления образующегося концентрата цветных металлов, который поступает потребителю, а фильтрат поступает на стадию сорбционной очистки на смоле для извлечения золота.
Вода после сорбции золота поступает на стадию озонирования для разрушения роданидов. Применение озона оказывает положительный эффект как «сильного» окислителя, разрушающего не только свободные ионы роданида и цианида, но и комплексы данных лигандов с металлами, при этом в воде не образуются примеси, которые в дальнейшем требуют дополнительной очистки и не оказывают отрицательного влияния на качество полученной воды.
Обезвреженная от роданидов, содержащая осадок вода на следующей стадии очистки подвергается ультрафильтрации для предварительной очистки от твердых примесей, которые оказывают отрицательное воздействие на операцию обратного осмоса. В результате при ультрафильтрации образуется концентрат с выходом 2-5% от объема, который возвращают на стадию фильтрации воды после обработки исходной воды перкабонатом, т.к. количество примесей в жидкой фазе в этом концентрате незначительно, а твердый продукт представляет собой коллективный концентрат цветных металлов.
Отфильтрованная вода поступает на заключительную стадию очистки обратным осмосом для полного удаления оставшихся примесных составляющих, при этом в ходе процесса очистки образуется концентрат. Концентрат после очистки обратном осмосом, не более 10-15% от обьема переработки, сбрасывают в хвостохранилище, он в основном содержит сульфат кальция, который через некоторое время выпадает в осадок, а полученная очищенная вода направляется в природный водоем.
Данные по обработке оборотной воды представлены в таблице 2.
Из приведенных данных видно, что в ходе постадийной обработки оборотной воды хвостохранилища золотодобывающей фабрики ОЗИФ возможно получение очищенной воды, которую можно сбрасывать в природный водоем, а так же получение концентрата металлов, пригодного для дальнейшей переработки и полного доизвлечения золота из оборотной воды.
Пример осуществления способа:
Технологическая схема по очистке оборотной воды хвостохранилища золотодобывающей фабрики представлена на чертеже. Вода из хвостохранилища золотодобывающей фабрики поступает на первую стадию обработки - химическую очистку от примесей с применением перкарбоната натрия в качестве окислителя. При взаимодействии перкарбоната натрия с оборотной водой разрушается свободный цианид и осаждаются карбонаты цветных металлов и кальция, а также происходит увеличение рН до 9-9,5.
На стадии фильтрации полученный продукт фильтруют на керамическом патронном фильтре, где происходит удаление взвешенных веществ и осветление воды перед поступлением в ионообменные колонны. Фильтрация осуществляется в непрерывном режиме с производительностью 1 т/м2 час.
Полученный фильтрат направляют на стадию сорбции золота - последовательно через ионообменные колонны, загруженные ионообменной смолой, с регулированием скорости протока не менее 10 м3/м2 час. На ионообменной смоле происходят сорбционные процессы, в результате которых достигается полное извлечение золота и доочистка воды от примесей.
Полученный на этой стадии концентрат выводят из процесса, а воду после сорбции золота направляют на стадию озонирования.
Вода после сорбции фильтруется и поступает в реактор озонирования. Озонирование проводят с расходом озона не менее 20 г/м3 час. В реакторе озонирования происходит разложение роданидов в течение 15-20 минут и дегазация остаточного озона. Выделяемый в дегазаторе остаточный озон поступает в деструктор озона с катализатором для деструкции остаточного озона перед выпуском в атмосферу.
Из реактора озонирования озонированная вода насосом перекачивается на стадию ультрафильтрации. На установке ультрафильтрации при прохождении через ультрафильтрационную мембрану под давлением в аппарате 7-9 атм. и рН 5-7 очищенную воду разделяют на два потока: фильтрат - очищенная от мелких взвесей и коллоидов вода и концентрат - загрязненная мелкими взвесями и коллоидными веществами часть воды. Очищенная на установке ультрафильтрации вода поступает в накопительную емкость и затем на стадию обратно осмотической очистки воды.
Полученный на этой стадии концентрат возвращают на стадию фильтрации оборотной воды хвостохранилища после обработки ее перкарбонатом натрия.
На установке обратноосмотической очистки воды при прохождении через обратноосмотическую мембрану, при давлении в аппарате 8-12 атм., очищаемую оборотную воду разделяют на два потока: фильтрат - очищенная вода от растворенных солей, металлов, солей жесткости и концентрат - загрязненная концентрированными солями часть воды, состав данного концентрата сходен с составом исходной оборотной воды, кроме содержания сульфата кальция. Для снижения содержания данного компонента полученный концентрат сбрасывают в хвостохранилище, не более 10-15% от объема переработки, где сульфат кальция выпадает в осадок в виде нерастворимого соединения.
Очищенная вода после обратного осмоса поступает для сброса на рельеф или в производство.
Способ обработки оборотной воды из хвостохранилищ золотодобывающих фабрик, включающий обработку воды ультрафильтрацией, сорбцией, обратным осмосом, отличающийся тем, что проводят постадийную очистку оборотной воды от примесей, включающую химическую очистку от примесей, фильтрование, сорбцию золота на смоле, озонирование, ультрафильтрацию и обратный осмос, причем химическую очистку воды проводят перкарбонатом натрия при расходе последнего не менее 0,25 кг/м3 при перемешивании в течение не менее 15 мин, далее воду фильтруют для удаления образующегося осадка, полученный фильтрат направляют на сорбционную очистку на смоле для извлечения золота с регулированием скорости протока не менее 10 м3/(м2·ч), полученный концентрат выводят из процесса, а воду после сорбции золота направляют на озонирование с расходом озона не менее 20 г/(м3·ч) и разложением роданидов в течение 15-20 мин, обезвреженная от роданидов, содержащая осадок вода подается на стадию ультрафильтрации для предварительной очистки от твердых примесей под давлением в аппарате 7-9 атм. и рН 5-7, полученный концентрат возвращают на стадию фильтрации, а очищенная вода поступает на стадию обратного осмоса при давлении в аппарате 8-12 атм., полученный после стадии обратного осмоса концентрат, не более 10-15% от объема переработки, сбрасывают в хвостохранилище, а полученную очищенную воду в природный водоем.
