Mine spildevandsløsninger: Behandlingsmetoder, PAM-udvælgelse og genbrug af vand

Ikke to minepladser producerer identisk spildevand. Sammensætningen af ​​en udledningsstrøm fra en kobberporfyraflejring ligner intet spildevand fra en kullag eller en guldbunke-udvaskningsoperation - men begge bærer forurenende stoffer, der kan ødelægge modtagende vandløb, hvis de frigives ubehandlet. At forstå, hvor vandet stammer fra, er det første skridt mod at vælge den rigtige behandlingsløsning.

De fire hovedkilder er mine 1) dræning af grube (vand, der akkumuleres i åbne udskæringer eller underjordiske arbejder), 2) dekantering af tailingsdam (procesvand adskilt fra knust malm efter mineraludvinding), 3) spildevand fra mineralbehandlingsanlæg (vaskevand fra flotation, udvaskning og tyngdekraftskredsløb), og 4) opsamling af klippevand eller afstrømning af stormvand. Hver kilde bærer et andet forurenende fingeraftryk formet af malmmineralogi, udvindingskemi og lokal hydrologi. Et behandlingssystem designet til én strøm kan være helt forkert for en anden - og det er netop grunden til, at generiske tilgange i én størrelse konsekvent underperformere i minesektoren.

▶ De tre forureningsgrupper, du skal adressere

På tværs af alle minetyper har forureningsprofilen en tendens til at falde i tre brede grupper, der hver kræver en forskellig behandlingsrespons.

• Tungmetaller — Arsen, bly, zink, cadmium, kobber og kviksølv er almindelige afhængigt af malmtype. De er mobile i vand, giftige i lave koncentrationer og underlagt strenge udledningsgrænser i stort set alle jurisdiktioner. Udfældning ved kontrolleret pH er den primære fjernelsesmekanisme, hvor flokkuleringsmidler accelererer bundfældningen af ​​de resulterende metalhydroxidflokke;
• Syreminedrænage (AMD) — oxidationen af sulfidmineraler frigiver svovlsyre, hvilket sænker pH til niveauer, der yderligere opløser metaller og ødelægger akvatiske økosystemer. AMD er ofte den afgørende behandlingsudfordring i kul-, kobber- og polymetalliske sulfidminer;
• Højt suspenderede faste stoffer og sulfater — fine mineralpartikler fra formaling og sprængning forbliver suspenderet i procesvand, mens sulfatkoncentrationer kan nå flere tusinde mg/L i AMD-påvirkede vandløb. Begge parametre driver slamvolumener og membrantilsmudsning i nedstrøms behandlingstrin.

▶ Core Treatment Train for minespildevand

Effektiv håndtering af minespildevand sekvenserer flere enhedsoperationer, så hvert trin renser op i det, som den forrige ikke kan klare alene. Tabellen nedenfor opsummerer standardbehandlingstoget og den forureningsklasse, som hvert trin er målrettet mod.

Fast-væske-separation sidder i hjertet af dette tog. Effektiv afvanding på det primære trin reducerer direkte volumen og toksiciteten af ​​det, der når hver nedstrømsenhed - reducerer kemikalieforbruget, membrantilsmudsningsrater og i sidste ende omkostningerne til bortskaffelse af slam. For et detaljeret kig på, hvorfor dette adskillelsestrin er så konsekvensfuldt, se denne analyse af hvorfor faststof-væske separation betyder noget i affaldshåndtering .

▶ Dræning af sur mine: Det sværeste problem at løse

AMD får sit ry som mineindustriens mest vedvarende vandudfordring. Når sulfidmineraler som pyrit oxiderer ved kontakt med luft og vand, genererer de svovlsyre - en proces, der fortsætter i årtier efter, at minedriften stopper. Ifølge U.S. EPA-vejledning om forladt minedræning , er tusindvis af kilometer af vandløb alene i det østlige USA påvirket af denne form for forurening.

Aktiv AMD-behandling begynder typisk med pH-neutralisering ved hjælp af hydreret kalk (Ca(OH)₂) eller kalksten, hvilket hæver pH til 8-10 området, hvor opløst jern, aluminium og de fleste tungmetaller udfældes som hydroxider. Bundfaldet danner et fint slam med lav massefylde, der bundfælder sig dårligt af sig selv - hvor polyakrylamidflokkuleringsmidler bliver essentielle. Tilføjelse af en anionisk PAM efter kalkdosis bygger bro mellem de bittesmå metalhydroxidpartikler til tætte, hurtigt bundfældende flokke, hvilket dramatisk forkorter klaringsmidlets retentionstid og forbedrer overløbskvaliteten. For et dybere kig på kemien bag denne proces, se vejledningen vedr tungmetalfjernelse fra spildevand og PAMs rolle .

▶ Flokkulanter i minedrift: Anionisk vs. ikke-ionisk PAM

Polyakrylamidflokkuleringsmidler er arbejdshestekemikalierne i behandling af mineralvandsbehandling - men produktvalg betyder mere, end de fleste operatører er klar over. Valg af den forkerte ladningstype producerer svage, forskydningsfølsomme flokke, der går i stykker i pumper og vaskeanlæg, og sender fine faste stoffer tilbage i overløbet og underminerer hele separationskredsløbet.

• Anionisk PAM fungerer bedst under neutrale til alkaliske forhold (pH 6,5-10), som dækker de fleste kalkbehandlede AMD-strømme og oxidmalmbehandlingskredsløb. Mineralpartikler i dette pH-område bærer typisk en netto negativ overfladeladning; anionisk polymer slår bro mellem dem gennem fysisk kædesammenfiltring snarere end ladningstiltrækning, hvilket producerer store, robuste flokke, der er velegnede til fortykningsmidler og skråpladeklarere. Anioniske kvaliteter håndterer også strømme med høj turbiditet - almindeligt i tailingsdam genvinde vand - uden at restabilisere ved typiske doseringshastigheder;
• Ikke-ionisk PAM er det foretrukne valg for surt procesvand (pH under 5), hvor anionisk ladningstæthed er undertrykt og ladningsbaseret brodannelse bliver ineffektiv. Den er også valgt til opslæmninger med forhøjede calcium- eller magnesiumionkoncentrationer, hvor divalente kationer kan interferere med anionisk flokkuleringsmiddelydelse. Kulberedningsanlæg og visse flydekredsløb af uædle metal kræver ofte ikke-ioniske kvaliteter af denne grund.

En detaljeret sammenligning af begge afgiftstyper i rigtige minedriftsapplikationer er tilgængelig i vejledningen til anioniske vs. ikke-ioniske polyacrylamidflokkuleringsmidler til minedrift . Til stedspecifikt valg forbliver krukke- eller cylinderudfældningstest ved hjælp af faktisk procesvand det mest pålidelige værktøj før idriftsættelse. Gennemse hele udvalget af flokkuleringsmidler til mineralforarbejdning til minedrift at matche molekylvægt og ladningstæthed til dine kredsløbskrav.

▶ Optimering af fortykningsmidlets ydeevne med flokkuleringsmidler til mineralforarbejdning

Fortykningsmidlet er den primære faststof-væske separationsanordning i de fleste mineralforarbejdningsanlæg, og dens ydeevne sætter loftet for hele vandgenvindingskredsløbet. Et underpræsterende fortykningsmiddel - et, der producerer et fortyndet underløb eller fører fine faste stoffer ind i overløbsvaskeren - tvinger nedstrøms filtreringsudstyr til at arbejde hårdere, øger ferskvandsforbruget og øger omkostningerne til bortskaffelse af tailings.

Korrekt udvalgt og doseret øger PAM flokkuleringsmiddel underløbstætheden ved at fremme større, tættere flokkuleringsstrukturer, der komprimerer mere effektivt under tyngdekraften. De skærper mudderlinjen, hvilket reducerer dybden af ​​overgangszonen, hvor faste stoffer og væske blandes. Og de klarer overløbet hurtigere og tillader højere tilførselshastigheder uden at ofre spildevandskvaliteten. De praktiske teknikker til at opnå disse gevinster er dækket i detaljer i artiklen om forbedring af fortykningsmidlets ydeevne med flokkuleringsmidler til mineralforarbejdning . Nøgledriftsvariabler - fortyndingsforhold, tilsætningspunkt og forskydningshistorik før fødebrønden - alle påvirker flokkuleringsmiddeleffektiviteten og bør optimeres sammen i stedet for isoleret.

▶ Genbrug af vand og overholdelse af lovgivning

Forretningsgrundlaget for rensning af minespildevand har ændret sig. For ti år siden var compliance den primære drivkraft; i dag gør vandknaphed og stigende omkostninger til indkøb af ferskvand genbrug til en økonomisk nødvendighed. Avancerede behandlingssystemer, der inkorporerer PAM-assisteret fortykkelse efterfulgt af membranpolering, kan genvinde mere end 90 % af procesvandet til genbrug i flotation, støvdæmpning eller udstyrskøling - hvilket dramatisk reducerer både ferskvandsindtag og -udledningsvolumen.

Nul væskeudledning (ZLD) konfigurationer skubber genvindingen endnu længere ved at koncentrere den endelige saltlage og genvinde krystalliserede salte, så der ikke efterlades noget flydende affald at håndtere. Disse systemer specificeres i stigende grad til miner i vandstressede områder, eller hvor modtagende vandløb ikke lovligt kan acceptere nogen udledning. Lovgivningsmæssige krav varierer betydeligt efter land og malmtype - kulminer i USA skal for eksempel opfylde numeriske udledningsgrænser under 40 CFR Part 434, mens metalminer står over for stedspecifikke NPDES-tilladelsesbetingelser. I alle tilfælde understøtter demonstration af effektiv fjernelse af suspenderede faste stoffer og tungmetal gennem et veldokumenteret PAM-baseret behandlingsprogram både tilladelsesoverholdelse og fællesskabslicens til drift. Udforsk det fulde komplet udvalg af minevandsbehandlingsprodukter for at finde flokkuleringsløsninger, der passer til din malmtype, proceskemi og udledningsmål.