автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Повышение эффективности физико-химического кондиционирования сточных и оборотных вод при промывке ожелезненных глинистых золотосодержащих песков

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЧИТИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

РГ6 ОД

1 у ИЮН 1935

На правах рукописи

Литвинцева Ольга Викторовна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ СТОЧНЫХ И ОБОРОТНЫХ вод ПРИ ПРОМЫВКЕ ОЖЕЛЕЗНЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ПЕСКОВ

Специальность 05.15.11 - "Физические процессы горного

производства"

Автореферат диссертации, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук

Чита 1995

Работа выполнена на кафедре "Обогащения полезных ископаемых" Читинского политехнического института

Научный руководитель - член-корр. РАЕН, д.т.н., проф. Мязин В.П.

Официальные оппоненты: д.т.н.. проф. Никифоров К.А.

к.т.н. Фатьянов A.B.

Ведущее предприятие: А. о "Забайкалзолото"

Защита состоится "5" июля 1995 г. в 9.00 часов на заседании специализированного Совета К 064. 80. 01 при Читинском политехническом институте (672039. г.Чита, ул.Алекзаводская, 30)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Читинского политехнического института

Автореферат разослан " " и/он я 1995 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, к.г.м.н.. доцент

- 3 -ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время на объектах россыпной золотодобычи РФ в эксплуатацию все большей степени вовлекаются глинистые и труднообогатимые высокоглинистые месторождения. Свидетельством этого служит постоянно увеличивающийся объем промышленного освоения россыпей. К примеру, в широко освоенном горно-промышленном комплексе Забайкалья удельный вес золотодобычи возрос более чем в два раза. В следствии чего резко увеличилась нагрузка на поверхностные водотоки и ухудшилось качество воды по содержанию в ней взвешенных веществ и цветности. По этой причине ежегодный ущерб достигает десятки триллионов рублей. Сложность решения проблемы качества воды еще в большей степени обостряется присутствием" в ней широко распространенных органических и коллоидных примесей железистых минералов, придающим воде■различную окраску мягких тонов (желто-серую, красно-бурую). - В этой связи наряду с проблемой повышения эффективности очистки воды от взвешенных веществ особое значение приобретает дополнительное физико-химическое кондиционирование ее по цветности.

Современная технология водоподготовки не полностью решает возникшие проблемы повышения качества воды при промывке ожелез-ненных металлоносных песков и кроме того страдает существенными недостатками по уровню полноты извлечения мелкого золота. По данным практики потери мелких классов ценного компонента при использовании технологической воды, загрязненной глинистыми шламами и коллойдными гидроокислами железа достигают 20%.

Представленная работа выполнена в соответствии с Комплексной программой Мин ВУЗа РФ "Экологическая технология. Человек и окружающая среда." и госбюджетной тематики ЧитПИ "Разработка способов

физико-химического модифицирования свойств минерального сырья для создания природоохранной технологии при добыче и переработке россыпей. "

Цель работы является повышение эффективности физико-химической технологии очитки сточных и оборотных вод от взвешенных частиц и коллоидных примесей железистых минералов, при промывке оже-лезненных глинистых золотосодержащих песков.

Методы исследования. В качестве основных методов исследования использованы: химический и минералогический анализ загрязняющих примесей сточных и оборотных вод. электрокинетические измерения, вискозиметрия, методы косвенной оценки флокуляции и коагуляции взвешенных и коллойдных частиц. рН-метрия, методы математической статистики, физико-химическое моделирование.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена большим объемом лабораторных и экспериментальных исследований. Большинство выводов и рекомендаций проверены и подтверждены в промышленных условиях.

Научная новизна работы

- Предложен физико-химический критерий и разработана методика оценки агрегации и разрушения хлопьев при дозировании полиэлектролитных комплексов во взвесенесущий массопоток глинистых суспензий.

. - Предложены и реализованы на практике малотоксичные составы полиэлектролитных комплексов (сочетания флокулянтов полиакрила-мидного типа с простыми электролитами на основе смеси хлористых солей)позволяющие создать эффективную технологию кондиционирования технологической (сточной и оборотной) воды и повысить уровень извлечения мелких классов ценного компонента в транспортно-обога-тительных комплексах.

- Путем физико-химического моделирования процесса агрегации и разрушения хлопьев, формируемых во взвесенесущем потоке уточнены режимы дозирования реагентов с учетом времени их смешения в зонах медленного и быстрого смешения, позволяющие научно-обосновано подойти-к построению технологических схем физико-химического кондиционирования сточных и оборотных вод.

- Вскрыта возможность направленного электромагнитного воздействия на дозируемые растворы полиакриламидных флокулянтов для сокращения их расхода путем управления конформационными свойствами макромолекул полимера в зависимости от регулирования напряженности и градиента напряженности в рабочей зоне активатора.

- Предложена рабочая гипотеза, объясняющая механизм действия электромагнитной активации дозируемых растворов на основе " учета дополнительно образуемой магнитной силы со стороны поля и усиливающей воздействие на заряженные сегменты цепи макромолекул полиакриламидных флокулянтов.

Практическая значимость работы. Для повышения эффективности физико-химической технологии очистки воды и сокращения расхода дозируемых полиэлектролитных комплексов в системе реагентных модулей внесены конструктивные изменения за счет введения нового передела - магнитоэлектрической активации рабочих растворов водорастворимых полимеров перед их дозированием во взвесенесущий мас-сопоток. Разработан опытно-промышленный образец электромагнитного активатора для дополнительного растяжения.цепи макромолекулы полимера, позволяющий создать новое поколение реагентных модулей с улучшенными технологическими показателями, при снижении эксплуатационных затрат на применение дорогостоящих полиакриламидных флокулянтов до 30%.

Разработанная технология физико-химической очистки воды с

использованием высокоэффективных полиакриламидных флокулянтов с гидролизующими коагулянтами внедрена в производство на месторождениях "Джармагатай", Торохон" (ассоциация "Забайкалзолото") и "Спорный" (А/о "Забайкалзолото"). Эколого-экономический эффект по месторождению "Спорный" за счет предотвращения загрязнения водотоков. прилегающих к горным работам, составил 277398.61 тыс. руб.

На разработанную конструкцию реагентного модуля получено положительное решение на выдачу патента (№5034376/26(014640) от 30 января 1995г.). Усовершенствованная конструкция реагентного модуля внедрена в технологии водоочистки сточных вод на месторождении "Джармагатай". При этом эколого-экономический эффект за счет сокращения расхода дорогостоящих полиакриламидных флокулянтов составил 2344643.6 руб. (по ценам 1992г.).

Предложенная технология физико-химического кондиционирования технологической воды, при многократном использовании ее в обороте. позволяет за счет удаления из нее взвешенных веществ и понижения цветности, снизить потери трудноулавливаемых зерен ценного компонента в гравитационных аппаратах на 15%. При этом общее сок-_ ращение водопотребления свежей воды на технологические нужды достигает до 58%, а"потери трудноизвлекаемых мелких классов золота (-250 мкм) сокращены на 40%.

Отдельные элементы предложенной технологии физико-химического кондиционирования сточных и оборотных вод вошли в природоохранный комплекс по защите водотоков в разделе "Охрана окружающей среды" в рабочих проектах ПКО А/о "Забайкалзолото" для отработки Туринской и Оленгуйской группы россыпных месторождений.

Результаты исследований внедрены в лабораторный практикум по учебным курсам: "Обезвоживание и пылеулавливание" и "Исследование процессов и технологии обогащения полезных ископаемых"

- 7 -

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Эффективность применения полиэлекролитных комплексов и выбор их оптимальных расходов в технологии кондиционирования сточных и оборотных вод промывочных установок предлагается осуществлять. в отличии от существующих методов косвенной оценки коагуляции и флокуляции минеральных частиц, на основе использования обобщающего физико-химического критерия агрегирования и разрушения хлопьев, сформированных при взаимодействии загрязняющих примесей с полиэлектролитами с учетом скорости и времени перемешивания взвесенесущего массопотока.

2. Разработана физико-химическая технология кондиционирования сточных и оборотных вод ожелезненных металлоносных песков путем повышения эффективности формирования хлопьев и интенсификации скорости осаждения взвешенных частиц в воде на основе вскрытых физико-химических закономерностей быстрого и медленного смешения массопотока с полиэлектролитами и управление процессом изменения конформационных свойств макромолекул полимера за счет регулирования напряженности и градиента напряженности магнитного поля в рабочей зоне электромагнитного активатора реагентных станций (модулей).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано десять научных работ, из них: пять научных статей, четыре информационных листка о НТД и одни тезисы доклада на Всесоюзной научной студенческой конференции в г.Красноярске.

Апробация работы. Результаты исследований, приведенные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на внутриву-зовских научно-технических конференциях- ЧитПИ 1991-1994гг., на Всесоюзной студенческой конференции "Совершенствование методов изучения поисков и разведки, технологии добычи и переработке руд

с целью улучшения комплексного освоения недр и охраны окружающей среды" (г.Красноярск, 1991г.), международное совещание "Экологические проблемы в обогащении полезных ископаемых" (Плаксинские чтения, г. Аппатиты, (г.Аппатиты, 1994г.), научно-технических советах П/0 "Забайкалзолото" и Ассоциации "Забайкалзолото".

Разработанная технология доведена до общественности путем опубликования о ней в "Экологическом вестнике" №1 от 30 января 1995г.Читинского областного комитета по экологии и природопользованию.

Элементы разработанной физико-химической технологии водоочистки вошли в научно-техническую документацию "Природоохранный комплекс по защите поверхностных водотоков от загрязнения при ведении горных работ", которая направлялась для участия в конкурсе "ЗКО-94". где заняла призовое место.

Структура диссертационной работы. Работа состоит из введения пяти глав, заключения, списка литературы ПО наименований и включает /39 машинописного текста, ¿ЗГтабл., рисунков ^"Приложений.

Основное содержание работы Краткая характеристика сточных и оборотных вод

Сточные и оборотные воды, образуемые при переработке ожелез-ненных металлоносных песков представляют собой сложные полиминеральные суспензии,, характеризующиеся большим содержанием тонкодисперсных и коллойдных частиц. Загрязняющие примеси, находящиеся в технологической воде, образуют в ней двухфазную систему, в которой вода является дисперсионной средой, а дисперсионной фазой -масса распределенных в воде илисто-глинистых и коллойдных частиц. Физико-химические свойства образуемых полиминеральных суспензий в в основном зависят от вещественного состава металлоносных песков

эксплуатируемых месторождений.

Из числа преобладающих глинистых минералов в ожелезненных Фракциях песков месторождений (Горохон, Спорный. Джармагатай) можно выделить: каолинит, монтмориллонит, гидрослюда. При. этом характерно, что в глинистых песках присутствуют .органичёские и коллойдные примеси железа (ожелезненная разновидность глин). Анализ гранулометрического состава илисто-глинистых частиц, накапливающейся в технологической воде (табл. 1), показал различия в степени их дисперсности.

Таблица 1

Характерный гранулометрический состав илисто-глинистых фракций

Месторождение Класс крупности. мкм Дисперсность

+40 -40+20 -20+10 -10+5 -5

Выход, %

Горохон Спорный Джармагатай 2 4 9 6 10 16 10 16 25 14 20 20 68 50 30 0.73 0.62 0.53

Причем плотность взвешенных частиц в воде лежит в диапазоне от 2300 до 3500 кг/м3 и по данным электрокинетических исследований они несут отрицательный заряд. Значение электрокинетического потенциала, являющимся основным критерием устойчивости в сложных полидисперсных системах сточных и оборотных вод, достигает до -50мВ.

Проведенные исследования позволяют заключить, что сложный полиминеральный состав сточных и оборотных вод, наличие большого количества тонкодисперсных глинистых частиц, органических веществ и окисленных железистых минералов придающих характерную окраску водам различных тонов, все больше усугубляет трудность решения

проблемы очистки сточных и оборотных вод. В этой связи актуальность проблемы качества технологических вод приобретают особую значимость как по показателю "взвешенные вещества", так и показателю "цветность", поскольку прилегающие к горным работам поверхностные водотоки имеют рыбохозяйственное значение.

Изыскание эффективных полиэлектролитных комплексов в технологии кондиционирования воды В настоящее время на рынок России поступают продукты как отечественных, так и зарубежных фирм. Поэтому для проведения исследований использовались полиэлектролиты различного типа, которые в широком ассортименте производят фирмы США. Англии. Японии. ФРГ.

Следует отметить, что многие из них уже широко используются в нашей стране для очистки бытовых и питьевых вод. без должных эколого-токсикологических исследований в РФ. На сегодняшний день это фактор из числа важнейших сдерживающих их применение. Поэтому токсикологические исследования реагентов отнесены нами к числу первоочередных и предшествуют дальнейшим сравнительным технологическим оценкам по выбору наиболее эффективных составов полиэлектролитных комплексов и оптимизации режимов их дозирования. Токсикологической оценки подвергнуты реагенты широко используемые на практике в технологии водоочистки. Эти работы выполнены нами сов-'местно с Байкальским институтом экологической токсикологии и базируются на известной методике биотестирования сточных вод. "

Сравнительные исследования биологической активности флоку-лянтов различного типа действия показали, что катионактивные полимеры (Зетаг 64. Санфлок СН009Р) обладают наиболее выраженной токсичностью по сравнению с анионактивными и неионными полимерами. Поэтому для дальнейших исследований они были исключены.

Технологическая оценка реагентов, рекомендованных к дальнейшим исследованиям, выполнена на основе использования методики пробного коагулирования и флокулирования загрязняющих в воде.

Анализ полученных экспериментальных данных (табл. 2) показал. что наиболее эффективными реагентами для ожелезненных глинистых песков месторождений Горохон, Джармагатай, Спорный являются анионные флокулянты полиакриламидного типа, (аббревиатуры БР-1-4937. Е-10. ЬТ-25, ЭапПок К-520Р, ПАА-ГС). Причем по качеству очистки воды отечественные продукты уступают зарубежным. Катионные флокулянты типа Магнофлок 592 и 1597, макромолекулы которых несут положительные заряды, являются менее эффективными по сравнению с водорастворимыми полимерами полиакриламидного типа.

Таблица 2

Сравнительная оценка эффективности используемых флокулянтов

№ п/п Наименование используемых реагентов Оптимальная концентрация раствора.: Оптимальный расход. г/м3 ; Скорость осаждения. Уср,мм/с Прозрачность. Г, %

1 БР1-4937 (АНГЛИЯ) 0.05 4-6 _23 85

2 Магнафлок Е—10 (Англия) 0.05 ' ■ 3-5 20 78

3 Магнафлок ЬТ-25 (Англия) 0. 05 '3-5 19 70

4 Магнафлок592 (Англия) 0.1 ' 4-6 8 48

5 Санфлок 520Р (Япония) 0.05 2-4 17.8 75

6 ПАА' (Россия) 0.1 5-7 9 50

7 Магнафлок 1597 . 0.1 •5-7 ' 5.5 40

Характерно, что существует тесная взаимосвязь между расходом реагента Ш) скоростью осаждения глинистых частиц (V) и прозрачностью осветленных сливов. Математическая зависимость между указанными параметрами для полиакриламидных флокулянтов анионного типа может быть представлена в виде параболической функции, в то время как для флокулянтов катионного типа она ближе к дробному многочлену параболической функции.

Используя методы математической обработки экспериментальных данных нами найдена численные значения коэффициентов А. В. С с учетом преобладающей разности глин (табл. 3). позволяющие еще на стадии предпроектных и проектных работ обоснованно подходить к выбору типа их реагентов и их дозировок.

Численные значения коэффициентов А. В, С для зависимостей V—Г(0) и Т=Г(0)

Флокулянты Значения коэффициентов Преобладающая

V Г(0) т = Г (0) минеральная

А В С А в С разность

ЮР-1 4937 Санфлок №520 Р Е-10 ЬТ-25 ПАА-ГС Магнафлок 1597 Магнафлок 592 и.б 13.39 8,37 8.47 6.39 0.12 0,12 2,88 0,99 3.38 2,79 1.39 0.13 0,05 -0,22 -0,10 -0,23 -0,18 -0, И 0,01 0, 06 33,09 54,42 20,03 15.82 9,56 29,01 33,49 17,91 3.86 18,9 15,4 10.68 5.5 4.87 -1,57 -0.46 -1,45 -1.12 -0.76 -0.41 -0.33 гидрослюдисто- ■ каолинитового типа с незначительной примесью монтмориланита

Оценивая экспериментальные данные по применению флокулянтов можно констатировать, что они позволяют резко интенсифицировать скорость осаждения глинистых частиц, однако достичь требуемое качество осветленной воды по цветности, аналогичной в природных водотоках выше горных работ не всегда могут. В этой связи нами вы-

явлено, что наиболее предпочтительным является использование не «

отдельных полиэлектролитных комплексов, а их совместное применение при определенном соотношении их в смеси. При этом наиболее качественные показатели очистки воды могут быть получены при использовании смеси реагентов на основе полиакриламидных флокулян-тов и простых электролитов, представленных различными типами хлористых солей. Оптимальный расход дозируемых реагентов зависит от концентрации загрязняющих примесей и от их степени дисперсности. Целесообразный расход реагентов в технологии кондиционирования воды составляет для коагулянтов - 20-50 г/м3, для флокулянтов он изменяется от 2-7 г/м3.

Достигаемый эффект по снижению содержания взвешенных веществ в воде и ее цветности обусловлен одновременным действием двух механизмов - снижением элетрокинетического потенциала на поверхности раздела фаз "загрязняющая примесь - вода" и последующим образованием через адсорбируемые макромолекулы полиакриламидных соединений с поверхностью глинистых и коллойдных частиц мостичных связей.

Исследование режимов формирования и разрушения хлопьев во взвесенесущем потоках сточных и оборотных вод Эффективность применения реагентов во взвесенесущих потоках технологических схем промывочных установок базируется в первую очередь на образование прочных хлопьев и оценке их разрушения. Выбор режимов смешения дозируемых растворов реагентов с загрязняющими примесями воды для образования устойчивых относится к одному из центральных вопросев физико-химической очистки воды. Эмпирический подход к выбору точек дозирования реагентов в технологических схемах до сих пор остается определяющим. Поэтому практическое использование реагентов в технологи кондиционирования воды

при разработке россыпных месторождений по прежнему сдерживает«^ из-за отсутствия научно-обоснованных рекомендаций.

Для дальнейшего изучения режимов хлопьеобразования потребовалось разработать специальную методику оценки параметров хлопьев с учетом быстрого и медленного перемешивания массопотока технологической воды с дозируемыми растворами реагентов. С этой целью разработан испытательный стенд, включающий узел приготовления глинистой суспензии, дозатор жидких растворов, камеру смешения с регулируемой скоростью вращения в ней рабочего органа мешалки, узел выделения сформированных хлопьев на подложку, электронный микроскоп для фиксирования размера сформированных хлопьев.

Выбор режимов перемешивания и точек ввода реагентов проводился на основе обобщающего критерия Кэмпа. учитывающего интенсивность быстрого и медленного смешения массопотока технологической воды с реагентами и время формирования и разрушения хлопьев. Экспериментальной оценкой и физико-химическим моделированием продолжительности и интенсивности смешения реагента с массопотоком загрязняющих примесей, установлено, что существуют определенные значения констант агрегации ка и разрушения хлопьев кь, при которой достигаются оптимальные условия хлопьеобразования. Численные значения констант образования и разрушения хлопьев находим пользуясь известным уравнением Аргамана. Причем их значения зависят от гидродинамики потока при смешении реагентов с массопотоком технологических вод и изменяются" для режима быстрого смешения Ка=0.18-0,16, кь=2-10-4-М(Г5 при 0=150-215 с'1, 1=10 с, для режима медленного смешения ка=0,03, к„=3-10"5 при 0=15-30 с"1, 1=300-600 с.

Экспериментальная оценка сформированных хлопьев под микроскопом показала, что между интенсивностью смешения реагентов с

массопотоком глинистых суспензий и размерами сформированных хлопьев существует тесная взаимосвязь. Эквивалентный диаметр выделенных хлопьев зависит как от скорости первичного смешения, так и длительности медленного перемешивания с водой. При этом наиболее прочные хлопья образуются при Ь=60с с С=50 с"1. С увеличением С скорость разрушения хлопьев возрастала, а оптимальное время смешения реагента с массопотоком технологической воды сдвигаются в сторону меньших значений. , По экспериментальным данным при 0=150-215 б"1 оптимальное время быстрого смешения реагента с массопотоком должно составлять 10с причем существенное влияние на процесс разрушения сформированных хлопьев оказывает дальнейшее перемешивание гидросмеси с реагентом. Для режимов медленного смешения значения параметров С и I не должны превышать 15-20 с'1 и 1=360-600 с.

Экспериментально установленные значения Б и I хорошо согласуются с. теоретическими положениями градиентной коагуляции илисто-глинистых частиц в турбулентном потоке и позволяют заключить, что рациональные точки ввода полиэлектролитов в локальных контурах внутреннего и внешнего водоснабжения промприборов должны выбираться исходя из технологических схем. Причем содержание взвешенных частиц после первоначально быстрого.смешения технологической воды с реагентами хорошо описывается уравнением вида 1 1

- = — + к,,^ Это уравнение впервые было рекомендовано проф.Мязи-

ным В. П. для обоснования технологических схем дозирования реагентов. На основании дополнительно полученных данных по уточнению режимов х'лопьеобразования загрязняющих примесей сточных и оборотных вод, образуемых при промывке ожелезненных глинистых золотосодержащих песков нами предложены рекомендации по построению техно-

логических схем дозирования полиэлектролитных комплексов, вошедших в технологические решения при проектировании природоохранных комплексов.

Электромагнитная активация растворов полиакриламидных флокулянтов

Основываясь на электростатической теории формирования хлопьев длинноцепочечными реагентами нами дополнительно рассмотрена технологическая возможность снижения расхода дорогостоящих флокулянтов путем электромагнитной обработки растворов дозируемых реагентов перед их смешением с массопотоком сточных и оборотных вод. С этой целью подвергнуты дальнейшей проработки рабочие гипотезы рассматривающие взаимодействия магнитных сил (в виде произведения эе^гасШ) на заряженную макромолекулу полимера. Проведенный анализ по взаимодействию магнитных сил с заряженными частицами послужил обоснованием для постановки дальнейших исследований по изучению влияния параметров напряженности электромагнитного поля (Н) и градиента напряженности на регулирование конформационных свойств полиакриламидных флокулянтов.

В лабораторных условиях с использованием магнитного анализатора со сменными полюсами наш вскрыты режимы, определяющие эффективность разворачивания макромолекул полимеров в электромагнитном поле при изменении Н и вгайН магнитного поля. По данным лабораторных экспериментов эффективность разворачивания цепи макромолекул полимера определяется сочетанием полюсных наконечников и топологией магнитного поля. Наибольшая эффективность хлопьеоб-разования наблюдается при напряжении магнитного поля 980 КА/м и напряжении электрического поля, подаваемом на электроды в рабочем зазоре сепаратора, 30 В.

По данным косвенной флокуляции глинистых частиц установлено.

что путем регулирования 1^гас1Н электромагнитного поля и подборе режимов обработки растворов в,чередующихся магнитных полях удается увеличить скорость осаждения глинистых частиц в 1.6 раза. Пересчет этих значений с учетом режимов дозирования реагентов с применением электромагнитных воздействий и без них дает основание сделать заключение о возможности снижения расхода дорогостоящих флокулянтов до 30%. Лабораторные данные послужили основой для создания опытно-промышленного образца электромагнитного активатора.

'Промышленные испытания предложенных технических решений на месторождениях А. о и ассоциации "Забайкалзолото" Для приготовления и дозирования предложенных комплексов -(простые электролиты и . полиакриламидные флокулянты с расходом 20-50 г/м3 и 2-7 г/м3 соответственно) использованы ранее разработанные передвижные реагентные модули. Дозирования реагентов предусматривало первоначальное быстрое.перемешивание (для более равномерного распределения его во всем объеме воды),- а затем последующее медленное перемешивание потока для осаждения сфлокулиро-ванных хлопьев. Эффективность использования предложенных полиэлектролитных составов оценивали путем отбора проб воды в различных точках технологических схем на месторождениях "Горохон". "Спорный", "Джармагатай". Результаты испытаний (табл.4) послужили основанием для их внедрения (акты промышленных испытаний от 17 ИЮЛЯ 1993г. И 31 октября 1994г.)

Для повышения технологической эффективности использования рабочих растворов реагентов и сокращения их расходов в схему приготовления и дозирования реагентов дополнительно включен интенсифицирующий контур магнито-электрической активации. Его испытание

проведено на очистных сооружениях месторождения "Джармагатай" с использованием рабочих растворов реагента полиакриламидного типа марки БР1-4937.

Проведенные опытно-промышленные испытания подтвердили, что использование электромагнитной активации растворов полиакриламид-ных флокулянтов способствует значительному улучшению параметров очистки позволяет снизить его технологический расход до 30%.

Таблица 4

Результаты промышленных испытаний реагентов в промывочном сезоне 1994 г.

Место отбора проб Месторождение

Горохон Верхний участок работ Горохон Нижний участок работ Джармагатай Блок очистных сооружений Спорный (ниже водоудержива-ющих дамб)

Содержание взвешенных веществ в воде, поступающей на очистку, г/м3 6000-8000 12000 5000-7000 4000-7000

Содержание взвешенных веществ в воде после физико-химической очистки, г/м3 10-25 30-40 20-25 - 20-25

Суточный сброс воды, м3 360 500-700 12000 950-1200

Оптимальная дозировка флокулянтов, г/м3 5-7 7-9 2-4 7-9

Оптимальный расход флокулянтов, активированных в магнитном поле г/м 1,2-2,8

- 19 -

ОБРЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Осуществлений теоретическое обобщение и решена народно-хозяйственная задача из области физических процессов и экологии горного производства по разработке физико-химической технологии кондиционирования сточных и оборотных вод, содержащих взвешенные вещества и коллойдные примеси железистых минералов на основе научно-обоснованного выбора наиболее эффективных составов полиэлектролитов и управления режимами их дозирования для создания природоохранных комплексов.

2. Предложено, что выбор эффективных составов полиэлектролитов для кондиционирования сточных и оборотных вод нужно производить исходя из комплексной оценки хлопьеобразования и особенностей фазово-дисперсных характеристик загрязняющих примесей, образуемых при промывке ожелезненных металлоносных песков.

3. Выявлено, что наиболее эффективным составом для обеспечения требуемого качества сточных вод по показателям "взвешенные вещества" и "цветности" является применение композиций на основе гидролизующих коагулянтов и водорастворимых полиакриламидных Фло-кулянтов анионного типа. Оптимальный расход гидролизующего коагулянта (смеси хлористых солей) и полиакриламидных соединений зависит от содержания глинистых частиц в технологической воде и степени их дисперсности и изменяется в пределах от 20-70 г/м3 (для коагулянтов) и от 2-9 г/м3 (для флокулянтов). При чем решающее значение для повышение, скорости формирования прочных, .крупных хлопьев во взвесенесущем потоке принадлежит флокулянтам, а регулирование цветности воды- коагулянтам.

4. Физико-химическим моделированием процесса продолжительности и интенсивности смешения реагентов со взвесенесущим потоком, установлены наиболее эффективные режимы, соответствующие ди-

апазону быстрого смешения и образования хлопьев - в пределах 10 с при 0=150-215 с"1 и последующему медленному смешению в течении 300-600 секунд при 0=15-20 с"1. Выявленные режимы -по эффективному хлопьеобразованию загрязняющих примесей вошли в методическое пособие по разработке водоохранных комплексов для защиты поверхностных водотоков от загрязнения при ведении горных работ.

5. На основе разработанной методики оценки процессов хлопь-еобразования взвешенных частиц путем использования обобщающего показателя агрегации и разрушения хлопьев уточнена ранее предложенная зависимость

1 1

---+ кЦ

НИ»-.

позволяющая выдать рекомендации по построению технологических схем схем дозирования полиэлектролитных комплексов.

6. Экспериментальной исследованиями выявлено значительно большее проявление эффекта на формирование хлопьев при обработке полиакриламидными флокулянтами. активированными в электромагнитном поле по сравнению с магнитным воздействием только на "чистую воду".

7. Установлена зависимость изменения конформационных свойств макромолекул водорастворимых полимеров от напряженности и градиента напряженности электромагнитного поля, позволяющая оптимизировать режимы дозирования реагентов.

8. Предложена гипотеза объясняющая механизм электромагнитной активации на основе взаимодействия заряженных цепочек макромолекул полимера с магнитной силой, проявляемой со стороны электромагнитного поля.

9. Разработана конструкция опытно-промышленного образца

электромагнитного активатора, рекомендуемая к установке на реа-гентных модулях, позволяющая при обработке рабочих растворов водорастворимых полимеров интенсифицировать процесс формирования хлопьев и скорости их осаждения. Образец прошел испытания на очистных сооружениях месторождения "Джармагатай" А/с "Горняк" Ассоциации "Забайкалзолота". Применение электромагнитной активации дозируемых растворов в смеситель-хлопьеобразователь позволило на 30% снизить расход дорогостоящих реагентов полиакриламидного типа. Эколого-экономический эффект от внедрения разработанной технологии составил 2500 тыс.руб. (в ценах 1992г).

10. Разработана и внедрена в производство на месторождениях Ассоциации и А.о "Забайкалзолото" физико-химическая технология кондиционирования сточных и оборотных вод с использованием сочетания флокулянтов ■полиакриламидного типа и гидролизующих коагулянтов позволившая снизить загрязнение сточных вод по взвешенным веществам, и цветности воды до норм ПДК, а также сократить содержание глинистых частиц в технологической воде для более высокого извлечения мелкого золота в гравитационных аппаратах. Снижение потерь мелкого золота по узким классам крупности -0,25+0,1; -0.1 составляет соответственно 14,7%, 30,4%. Эколого-экономический эффект за счет снижения ущерба от загрязнения и повышения технологических показателей для извлечения мелкого золота составил 278000 тыс.руб. . ■

И. Расширена область использования, рекомендованных малотоксичных составов полиэлектролитных комплексов в комбинированных системах глубокой доочистки сточных вод (гравитация, коагуляция и флокуляция, сорбция) на предприятиях россыпной металлодобычи А.о "Тувазолото" и "Приморзолото". Разработанная технология водоочистки вошла на стадии предпроектных и проектных работ в комплекс

разработанных природоохранных мер по защите поверхностных водотоков Туринской и Оленгуйской группы водоемов от загрязнения при ведении горных работ.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В

СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Мязин В.П.. Литвинцева О.В. Интенсификация процессов фло-куляции глинистых частиц путем магнитоэлектрической обработки рабочих растворов полиакриламидных флокулянтов. Химия и технология минерал, сырья. Сб. ст. Улан-Уде БНЦ СО АН РФ 1993 г.

2. Литвинцева О.В. Конструктивное усовершенствование станции по приготовлению и дозированию рабочих растворов реагентов. Химия и технология минерал, сырья. Сб. ст. Улан-Уде БНЦ СО АН РФ 1993 г.

з! Шеханова И.И., Литвинцева О.В. Магнитная обработка рабочих растворов флокулянтов. / Тезисы док: студ. кон..г.Красноярск 1991г.

4. Мязин В.П.. Литвинцева О.В.. Попова Г.Ю. Физико-химическая технология очистки и кондиционирования сточных вод на золотодобывающих объектах. Инф. лист N7, Чита, ЦНТИ 1994 г.

5. Литвинцева О.В. Разработка физико-химической технологии кондиционирования сточных вод. Инф. лист N116, Чита, ЦНТИ 1993 г.

6. Литвинцева О.В., Сафронова И.И. Разработка способов физико-химического модифицирования свойств минерального сырья для создания природоохранной технологии при добыче и переработке россыпей. Инф. лист N , Чита, ЦНТИ 1994 г.

7. Литвинцева О.В. Разработка способов физико-химического кондиционирования сточных и оборотных вод транспортно-обогати-тельных комплексов при переработке глинистых золотосодержащих песков. Очистка воды и промстоков. Межвуз. сб. науч. трудов НИИ высоких напряжений. Томск 1994 г.

8. Литвинцева O.B. Экологически безопасные методы повышения эффективности кондиционирования сточных и оборотных вод промывочных установок при переработке золотосодержащих песков. Экологический вестник (орган Читинского областного комитета по экологии и природопользованию). Чита 1995 г. №1.

9.' Мязин В. П., Литвинцева O.B.. Попова Г. Ю.. Сафронова И. И.. Малихов С.А. Физико-химическая технология кондиционирования сточных и оборотных вод промышленных установок при переработке глинистых песков. Инф. лист N 35-94, Чита, ЦНТИ 1994 г.

10. Литвинцева 0.В. Интенсификация процессов кондиционирования сточных и оборотных вод транспортно-обогатительных комплексов . при переработке глинистых золотосодержащих песковВестник Читинского политехнического института. Выпуск 2 - М.: Издательство МГГУ, 1995г.

JL*