Переработка воды является критически важным компонентом устойчивой горнодобывающей деятельности. По мере того как доступность пресной воды становится всё более ограниченной, шахты испытывают растущее давление на повторное использование технологичной воды для подавления пыли, промывки угля, сепарации минералов и коммунальных услуг на площадке.
Однако на практике многие системы переработки воды не обеспечивают стабильной эффективности повторного использования. Коренная причина часто не в недостаточной инфраструктуре, а в отсутствие постоянного и точного контроля двух основных параметров качества воды: pH и мутности .
Без последовательного управления этими переменными эффективность очистки снижается, эксплуатационные расходы растут, и переработанная вода становится непригодной для повторного использования.
Последствия плохого контроля pH в водах горнодобывающих процессов
pH является решающим фактором, определяющим химическое поведение растворённых металлов в горнодобывающих сточных водах. Он напрямую определяет, остаются ли тяжёлые металлы растворимыми или могут быть эффективно удалены путём осадков.
Разные гидроксиды металлов требуют определённых диапазонов pH для осадка:
- Железо (Fe³⁺): Полностью выпадает при pH примерно 3,7. Если pH опускается ниже 3, железо остаётся растворённым, что приводит к повышенной концентрации железа в стоках.
- Марганец (Mn²⁺): Для полного осадка требуется pH ≥ 9,8. В кислотном шахтном дренаже (обычно pH 3–5,5) марганец остаётся растворимым и чрезвычайно трудно удаляется.
- Свинец, цинк, кадмий и другие тяжёлые металлы: В кислых условиях (pH < 6) эти металлы существуют преимущественно как растворимые ионы, что делает традиционное химическое осаждение неэффективным.
Если pH не регулируется и стабилизируется в соответствующем рабочем диапазоне (обычно pH 6,5–8,5 для целей комбинированной обработки) тяжелые металлы нельзя надёжно удалять. В результате:
- Сточные воды не соответствуют нормативным стандартам сброса
- Переработанная вода небезопасна для повторного использования
- Концентрация металлов колеблется непредсказуемо, что дестабилизирует процессы последующих процессов
Кроме того, кислые условия (pH < 6) ускорить коррозию трубопроводов, насосов, клапанов и резервуаров, значительно увеличивая затраты на обслуживание и простои оборудования.
Последствия недостаточного контроля мутности
Мутность в горнодобывающей воде в основном вызвана взвешенными твердыми телами, такими как частицы глины и мелкие минеральные вещества. Эти частицы представляют собой несколько проблем в обработке:
- Чрезвычайно малый размер частиц
- Низкая плотность
- Очень медленные естественные нормы оседания
Без должного вмешательства оседание гравитации само по себе неэффективно.
Операционные риски высокой мутности
Когда мутность неэффективно контролируется:
- Химическая неэффективность: Взвешенные твердые вещества адсорбируют и потребляют химические вещества для очистки, снижая эффективность свертывания и нейтрализации.
- Сбой процесса на последующих этапах: Высокая мутность забивает фильтрующую среду, блокирует мембраны и снижает поток мембран, делая неэффективными современные методы обработки (мембранная фильтрация, адсорбция активированным углём).
- Блокировка оборудования: Необработанные подвешенные частицы могут препятствовать системам повторного использования, таким как сопла для подавления пыли и цепи промывки угля.
Без эффективной коагуляции (например, при Коагулянты на основе полимерного железа или алюминия ) и технологии очистки, такие как осадители на ламелле или трубчатые осадители, в воде остаются взвешенные твёрдые частицы, приводя к следующему:
- Облачные стоки
- Повышенные цветовые уровни
- Несоблюдение требований по качеству воды для повторного использования
Комбинированные эффекты: почему восстановление ресурсов становится невозможным
Когда pH и мутность не контролируются последовательно, добывающие сточные воды нельзя надёжно использовать повторно, что подрывает всю стратегию переработки воды.
Типичные последствия включают:
- Ограничения по повторному использованию: Вода с высокой мутностью и повышенной концентрацией тяжёлых металлов не может использоваться для подавления пыли, промывки угля или орошения на площадке.
- Ингибирование биологической обработки: Кислые условия подавляют микробную активность, ограничивая применение биологических методов обработки.
- Нестабильность системы: Высокие колебания pH нарушают работу автоматизированных систем дозирования, приводя к передозировке химикатов, недодозированию и нестабильной эффективности лечения.
Нестабильное качество воды в конечном итоге снижает экономическую жизнеспособность повторного использования воды, вынуждая шахты увеличивать объемы поступления пресной воды и сбросов сточных вод.
Постоянный контроль pH и мутности: необходимое условие для успешной переработки воды
Эффективная переработка горнодобывающей воды невозможна через периодические корректировки или реактивную обработку. Он требует:
- Непрерывный мониторинг pH и буферизация
- Стабильная коагуляция и очистка
- Интегрированные стратегии контроля, реагирующие на изменчивость сырой воды
Только при устойчивом контроле pH и мутности горнодобывающие операции могут достичь:
- Соблюдение нормативных требований
- Надёжное повторное использование воды
- Снижение эксплуатационных расходов
- Долгосрочные экологические и экономические выгоды
В горнодобывающей очистке воды, Стабильность не является опцией — она является основой успешной переработки воды в процессах .