إعادة تدوير المياه هي عنصر حيوي في عمليات التعدين المستدامة. مع تزايد قيود توفر المياه العذبة، تتعرض المناجم لضغط متزايد لإعادة استخدام مياه العمليات لقمع الغبار، وغسل الفحم، وفصل المعادن، والمرافق في الموقع.
ومع ذلك، في الواقع، تفشل العديد من أنظمة إعادة تدوير مياه التعدين في تحقيق أداء مستقر لإعادة الاستخدام. السبب الجذري غالبا ليس نقص البنية التحتية، لكن غياب التحكم المستمر والدقيق على معلمين أساسيين لجودة المياه: الرقم الهيدروجيني والعكارة .
بدون إدارة متسقة لهذه المتغيرات، تنهار كفاءة المعالجة، ترتفع تكاليف التشغيل، وتصبح المياه المعاد تدويرها غير مناسبة لإعادة الاستخدام.
عواقب ضعف التحكم في الرقم الهيدروجيني في مياه عمليات التعدين
يعد الرقم الهيدروجيني العامل الحاسم الذي يحكم السلوك الكيميائي للمعادن المذابة في مياه الصرف الصحي في التعدين. يحدد مباشرة ما إذا كانت المعادن الثقيلة تظل قابلة للذوبان أو يمكن إزالتها بفعالية عبر الترسبات.
تتطلب هيدروكسيدات المعادن المختلفة نطاقات pH محددة لترسيب الهيدروجين:
- الحديد (Fe³⁺): يترسب بالكامل عند درجة حموضة تقارب 3.7. إذا انخفض الرقم الهيدروجيني إلى أقل من 3، يبقى الحديد مذائبا، مما يؤدي إلى تركيزات عالية من الحديد في الصرف العادم.
- المنغنيز (Mn²⁺): يتطلب درجة حموضة ≥ 9.8 لإكمال الهطول. في تصريف المناجم الحمضي (عادة pH من 3–5.5)، يبقى المنغنيز قابلا للذوبان ويصعب إزالته للغاية.
- الرصاص، الزنك، الكادميوم، والمعادن الثقيلة الأخرى: تحت الظروف الحمضية (pH < 6)، توجد هذه المعادن أساسا كأيونات قابلة للذوبان، مما يجعل الترسيب الكيميائي التقليدي غير فعال.
إذا لم يتم ضبط الرقم الهيدروجيني وتثبيته ضمن نطاق التشغيل المناسب (عادة الرقم الهيدروجيني 6.5–8.5 بالنسبة لأهداف المعالجة المجمعة)، لا يمكن إزالة المعادن الثقيلة بشكل موثوق. نتيجة لذلك:
- الصرف العامل يفشل في تلبية معايير التصريف التنظيمية
- المياه المعاد تدويرها غير آمنة لإعادة الاستخدام
- تتغير تركيزات المعادن بشكل غير متوقع، مما يزعزع استقرار العمليات اللاحقة
بالإضافة إلى ذلك، الظروف الحمضية (الرقم الهيدروجيني < 6) يسرع تآكل خطوط الأنابيب والمضخات والصمامات والخزانات، مما يزيد بشكل كبير من تكاليف الصيانة ووقت توقف المعدات.
تأثير عدم كفاية التحكم في العكارة
العكارة في مياه عملية التعدين تحدث بشكل رئيسي بسبب المواد الصلبة المعلقة مثل جزيئات الطين والمواد المعدنية الدقيقة. هذه الجسيمات تطرح عدة تحديات علاجية:
- حجم الجسيمات صغير جدا
- الكثافة المنخفضة
- معدلات الترسيب الطبيعية بطيئة جدا
بدون تدخل مناسب، فإن استقرار الجاذبية وحده غير فعال.
المخاطر التشغيلية للعكارة العالية
عندما لا يتم التحكم في العكارة بشكل فعال:
- عدم الكفاءة الكيميائية: المواد الصلبة المعلقة تمتص وتستهلك المواد الكيميائية المعالجة، مما يقلل من كفاءة التخثر والتعادل.
- فشل العملية في مرحلة التبهي: تسد الوسائط ذات العكارة العالية وتسد الأغشية، وتقلل من تدفق الغشاء، مما يجعل عمليات المعالجة المتقدمة (ترشيح الغشاء، امتصاص الكربون النشط) غير فعالة.
- انسداد المعدات: المواد الصلبة المعلقة غير المعالجة يمكن أن تعيق أنظمة إعادة الاستخدام مثل فوهات كبح الغبار ودوائر غسل الفحم.
بدون تخثر فعال (مثلا، باستخدام الحديد البوليمري أو مواد التخثر القائمة على الألمنيوم ) وتقنيات التوضيح مثل مستوطني اللاميلا أو مستوطني الأنبوب، حيث تبقى المواد الصلبة المعلقة في الماء، مما ينتج عن:
- مياه الصرف العكرة
- مستويات الألوان المرتفعة
- الفشل في تلبية متطلبات جودة المياه لإعادة الاستخدام
التأثيرات المجمعة: لماذا يصبح استرداد الموارد مستحيلا
عندما لا يتم التحكم في الرقم الهيدروجيني والعكارة بشكل متسق، لا يمكن إعادة استخدام مياه الصرف الصحي في التعدين بشكل موثوق، مما يقوض استراتيجية إعادة تدوير المياه بأكملها.
تشمل النتائج النموذجية:
- قيود إعادة الاستخدام: لا يمكن استخدام المياه ذات العكارة العالية وتركيزات المعادن الثقيلة المرتفعة لقمع الغبار أو غسل الفحم أو ري المواقع.
- تثبيط العلاج البيولوجي: تثبط الظروف الحمضية النشاط الميكروبي، مما يحد من تطبيق عمليات المعالجة البيولوجية.
- عدم استقرار النظام: تؤدي تقلبات الرقم الهيدروجيني الكبيرة إلى اضطراب أنظمة الجرعات الآلية، مما يؤدي إلى الجرعة الزائدة الكيميائية، والجرعة الناقصة، وأداء العلاج غير المستقر.
تؤدي جودة المياه غير المتسقة في النهاية إلى إلغاء الجدوى الاقتصادية لإعادة استخدام المياه، مما يجبر المناجم على زيادة كميات استهلاك المياه العذبة وتصريف مياه الصرف الصحي.
التحكم المستمر في درجة الحموضة والعكارة: شرط مسبق لإعادة تدوير المياه بنجاح
لا يمكن تحقيق إعادة تدوير فعالة لمياه عملية التعدين من خلال التعديلات المتقطعة أو المعالجة التفاعلية. يتطلب ذلك:
- المراقبة المستمرة لدرجة الحموضة والتخزين المؤقت
- أداء التخثر والتوضيح المستقر
- استراتيجيات تحكم متكاملة تستجيب لتقلبات المياه الخام
فقط من خلال التحكم المستمر في الرقم الهيدروجيني والعكارة يمكن لعمليات التعدين تحقيق:
- الامتثال التنظيمي
- إعادة استخدام المياه بشكل موثوق
- انخفاض تكاليف التشغيل
- الفوائد البيئية والاقتصادية طويلة الأمد
في معالجة مياه التعدين، الاستقرار ليس خيرا — بل هو أساس إعادة تدوير المياه الناجحة في العمليات .