물 재활용은 지속 가능한 광산 운영의 중요한 요소입니다. 담수 공급이 점점 제한됨에 따라, 광산들은 먼지 억제, 석탄 세척, 광물 분리, 현장 설비 등 공정 물을 재사용해야 하는 압박이 커지고 있습니다.
하지만 실제로는 많은 광산 물 재활용 시스템이 안정적인 재사용 성과를 달성하지 못합니다. 근본 원인은 종종 인프라 부족이 아니라, pH와 탁도라는 두 가지 기본 수질 지표에 대한 연속적이고 정밀한 통제가 부족함.
이러한 변수들을 일관되게 관리하지 않으면 처리 효율이 떨어지고, 운영 비용이 증가하며, 재활용수는 재사용에 적합하지 않게 됩니다.
채굴 공정 물에서 pH 조절 불만의 결과
pH는 광산 폐수 내 용존 금속의 화학적 거동을 결정하는 결정적인 요인입니다. 이 검사는 중금속이 여전히 용해성인지, 침전을 통해 효과적으로 제거할 수 있는지를 직접 결정합니다.
서로 다른 금속 수산화물은 침전을 위해 특정 pH 범위가 필요합니다:
- 철 (Fe³⁺): pH 약 3.7에서 완전 침전합니다. pH가 3 이하로 떨어지면 철분이 용해되어 배출물 내 철 농도가 과도하게 유지됩니다.
- 망간(Mn²⁺): 완전한 강수를 위해서는 pH ≥ 9.8이 필요합니다. 산성 광산 배수(일반적으로 pH 3–5.5)에서는 망간이 용해되어 제거가 매우 어렵습니다.
- 납, 아연, 카드뮴 및 기타 중금속: 산성 조건(pH < 6)에서는 이 금속들이 주로 용해성 이온 형태로 존재하여 기존의 화학 침전은 효과가 없습니다.
pH가 적절한 작동 범위 내에서 조정되고 안정화되지 않으면(일반적으로 pH 6.5–8.5 복합 처리 목적을 위해), 중금속은 신뢰성 있게 제거할 수 없습니다. 그 결과:
- 배출수가 규제 배출 기준을 충족하지 못함
- 재활용수는 재사용이 안전하지 않습니다
- 금속 농도는 예측할 수 없이 변동하여 하류 공정을 불안정하게 만듭니다
또한, 산성 조건 (pH < 6) 파이프라인, 펌프, 밸브, 탱크의 부식을 가속화하여 유지보수 비용과 장비 다운타임을 크게 증가시킵니다.
불충분한 탁도 조절의 영향
채굴 과정 물의 탁도는 주로 점토 입자와 미세한 광물 물질과 같은 부유 고형물에 의해 발생합니다. 이 입자들은 여러 가지 치료 과제를 제시합니다:
- 극히 작은 입자 크기
- 저밀도
- 매우 느린 자연 침하 속도
적절한 개입 없이는 중력 침착만으로는 효과가 없습니다.
높은 탁도의 운영 위험
탁도를 효과적으로 조절하지 못할 때:
- 화학적 비효율성: 현탁 고형물은 처리 화학물질을 흡수하고 흡수하여 응고와 중화 효율을 감소시킵니다.
- 하위 프로세스 실패: 높은 탁도는 여과체를 막고 막을 막으며 막 플럭스를 감소시켜 첨단 처리 공정(막 여과, 활성탄 흡착)을 무력화시킵니다.
- 장비 막힘: 처리되지 않은 현탁 고형물은 먼지 억제 노즐이나 석탄 세척 회로와 같은 재사용 시스템을 방해할 수 있습니다.
효과적인 응고 없이(예: 고분자 철 또는 알루미늄 기반 응고제라멜라 세전러나 튜브 세전러와 같은 정화 기술에 따르면, 부유 고형물이 물에 남아 다음과 같은 결과가 나옵니다:
- 흐린 폐수
- 높은 색 수준
- 재사용 수질 기준을 충족하지 못한 경우
복합 효과: 자원 회수가 불가능해지는 이유
pH와 탁도가 일관되게 조절되지 않으면 광산 폐수는 신뢰성 있게 재사용할 수 없어 전체 물 재활용 전략을 훼손합니다.
일반적인 결과는 다음과 같습니다:
- 재사용 제한: 탁도가 높고 중금속 농도가 높은 물은 먼지 억제, 석탄 세척, 현장 관개에 사용할 수 없습니다.
- 생물학적 치료 억제: 산성 조건은 미생물 활동을 억제하여 생물학적 처리 공정의 적용을 제한합니다.
- 시스템 불안정성: 큰 pH 변동은 자동 투여 시스템을 방해하여 화학적 과다 투여, 과다 투여, 처리 성능 불안정을 초래합니다.
불안정한 수질은 결국 물 재사용의 경제적 타당성을 없애고, 광산은 담수 유입과 폐수 배출량을 늘려야 합니다.
일관된 pH 및 탁도 조절: 성공적인 물 재활용의 전제 조건
채굴 과정 물의 효과적인 재활용은 간헐적 조정이나 반응성 처리로는 불가능합니다. 요구되는 조건:
- 연속 pH 모니터링 및 버퍼링
- 안정적인 응고 및 정화 성능
- 원수 변동성에 대응하는 통합 통제 전략
pH와 탁도를 지속적으로 조절할 때만 채굴 작업이 다음을 달성할 수 있습니다:
- 규제 준수
- 신뢰할 수 있는 물 재사용
- 운영 비용 절감
- 장기적인 환경 및 경제적 이익
광산 수처리 분야에서, 안정성은 선택 사항이 아닙니다 — 성공적인 공정 물 재활용의 토대입니다.