水のリサイクルは持続可能な採掘作業の重要な要素です。淡水の利用がますます制限される中、鉱山は粉塵抑制、石炭洗浄、鉱物分離、現場ユーティリティのためにプロセス水を再利用する圧力が高まっています。
しかし実際には、多くの鉱山用水リサイクルシステムが安定した再利用性能を達成できていません。根本的な原因はしばしばインフラ不足ではなく、 pHと濁度という2つの基本的な水質パラメータに対する連続的かつ正確な制御の欠如.
これらの変数を一貫して管理しなければ、処理効率は崩壊し、運用コストが上昇し、リサイクル水は再利用に適さなくなります。
採掘過程の水におけるpH管理不良の影響
pHは鉱山廃水中の溶解金属の化学的挙動を決定的に支配する要因です。これは重金属が可溶性であるか、または沈殿によって効果的に除去できるかを直接決定します。
異なる金属水酸化物は、沈殿のために特定のpH範囲を必要とします:
- 鉄(Fe³⁺): pH 3.7付近で完全に沈殿します。pHが3を下回ると鉄は溶解したままで、排水中に過剰な鉄濃度が残ります。
- マンガン(Mn²⁺): 完全な降水にはpH≥9.8が必要です。酸性鉱山排水(通常pH3〜5.5)では、マンガンは溶解性のままで非常に除去が困難です。
- 鉛、亜鉛、カドミウム、その他の重金属: 酸性条件下(pH <6)では、これらの金属は主に可溶性イオンとして存在するため、従来の化学沈殿は効果的ではありません。
pHが適切な動作範囲内で調整・安定化されない場合(一般的には) pH 6.5–8.5 複合治療目的において、重金属は確実に除去できません。その結果：
- 排水が規制の排出基準を満たさない
- リサイクル水は再利用には安全ではありません
- 金属濃度は予測不能に変動し、下流のプロセスの不安定化を引き起こします
かつ 酸性条件(pH < 6) 配管、ポンプ、バルブ、タンクの腐食を加速させ、保守コストや機器のダウンタイムを大幅に増加させます。
濁度制御不十分の影響
採掘過程の水中の濁度は主に粘土粒子や微細鉱物などの懸浮固形物によって引き起こされます。これらの粒子はいくつかの治療上の課題をもたらします:
- 極めて小さな粒子サイズ
- 低密度
- 非常に遅い自然沈降速度
適切な介入がなければ、重力だけでは効果がありません。
高濁度の運用リスク
濁度が効果的に制御できない場合:
- 化学的非効率: 懸濁固形物は処理化学物質を吸着・消費し、凝固や中和効率を低下させます。
- 下流のプロセス障害: 高い濁度はフィルター媒体を詰まらせ、膜を詰まらせ、膜のフラックスを減少させ、高度な処理プロセス(膜ろ過や活性炭吸着)を無効化します。
- 機器の詰まり: 未処理の懸濁固形物は、粉塵抑制ノズルや石炭洗浄回路などの再利用システムを妨げることがあります。
効果的な凝固がない場合(例: ポリマー鉄またはアルミニウム系凝集剤ラメラセトラーやチューブセトラーなどの清算技術では、水中に懸浮固形物が残り、以下のような結果が生まれます。
- 濁った排水
- 色の上昇
- 再利用水質基準を満たしていないこと
複合効果:資源回収が不可能になる理由
pHや濁度が一貫して制御されない場合、採掘用の廃水は信頼性を持って再利用できず、水リサイクル戦略全体が損なわれます。
典型的な結果は以下の通りです:
- 再利用の制限: 濁度が高く重金属濃度が高い水は、粉塵抑制、石炭洗浄、現場灌漑には使用できません。
- 生物学的治療阻害: 酸性条件は微生物活動を抑制し、生物学的処理プロセスの適用を制限します。
- システムの不安定性: 大きなpH変動は自動投与システムを妨げ、化学物質の過剰投与、過少投与、不安定な処理性能を引き起こします。
水質の不安定さは最終的に水再利用の経済的実現可能性を失わせ、鉱山は淡水の取水量と廃水排出量を増やさざるを得なくなります。
pHと濁度の安定した制御:水のリサイクルを成功させるための前提条件
採掘過程の水を効果的にリサイクルすることは、断続的な調整や反応的処理では達成できません。それには以下が必要です:
- 連続pHモニタリングとバッファリング
- 安定した凝固および清算性能
- 原水の変動に対応する統合制御戦略
pHと濁度を持続的に制御して初めて、採掘作業は以下のことを達成できます:
- 規制遵守
- 信頼できる水の再利用
- 運営コストの低減
- 長期的な環境的および経済的利益
鉱山用水処理において、 安定性は必須ではなく、成功するプロセス水リサイクルの基盤です.