Помощь студентам в учебе
Очистка подотвальных вод от никеля
|
Реферат 2
Введение 4
1 Общее описание техногенных никелесодержащих ресурсов и методов очистки
сточных вод 7
2 Методы извлечения металлического никеля 16
3 Методы извлечения никеля в виде растворимых солей 24
4 Методы извлечения никеля в виде малорастворимых соединений 26
5 Технология очистки подотвальных вод от тяжелых металлов, в частности
никеля, с использованием озонирования 29
5.1 Осаждение ионов никеля известкованием 29
5.2 Возможность применения озонирования в известковом осаждении никеля 30
5.3 Эксперимент по комплексному осаждению тяжелых металлов методом
известкования с применением озонирования 35
5.4 Перспективы получения никеля как товарного продукта и повышения
инвестиционной привлекательности экологического проекта 44
Заключение 47
Библиографический список 49
Введение 4
1 Общее описание техногенных никелесодержащих ресурсов и методов очистки
сточных вод 7
2 Методы извлечения металлического никеля 16
3 Методы извлечения никеля в виде растворимых солей 24
4 Методы извлечения никеля в виде малорастворимых соединений 26
5 Технология очистки подотвальных вод от тяжелых металлов, в частности
никеля, с использованием озонирования 29
5.1 Осаждение ионов никеля известкованием 29
5.2 Возможность применения озонирования в известковом осаждении никеля 30
5.3 Эксперимент по комплексному осаждению тяжелых металлов методом
известкования с применением озонирования 35
5.4 Перспективы получения никеля как товарного продукта и повышения
инвестиционной привлекательности экологического проекта 44
Заключение 47
Библиографический список 49
Актуальность работы. Современная экологическая политика государства выводит на ведущие позиции решение вопросов переработки техногенных образований с целью снижения концентраций канцерогенных веществ в окружающей среде до норм ПДК. Загрязнение окружающей среды - является наболевшей проблемой развития горных производств. Дальнейшие перспективы развития данной отросли, все в большей степени зависят от развития методов и технологий очистки загрязнений выделяемых окружающей среды горными производствами. На сегодняшний день необходимы срочные меры по снижению загрязнений во всех сферах деятельности. Одним из видов техногенных образований горных предприятий, специализирующихся на добыче и обогащении медно-никелевых сульфидных руд, наряду с твердыми (вскрышные породы, хвосты), являются природно-техногенные жидкие (сульфатные подотвальные и рудничные воды). В технологическом процессе добычи полиметаллических руд присутствует большое количество жидких растворов. В процессе складирования отходов добычи в отвалы, в непосредственной близости от отвалов, в низинах и выемках, собираются подотвальные воды, содержащие большие концентрации загрязнении тяжелыми металлами. Для полиметаллических руд характерные загрязнители подотвальных вод это: цинк, медь, никель, марганец, свинец. Концентрация никеля может достигать 200 мг/дм3. Значительные объемы вод и высокие концентрации в них никеля позволяют рассматривать этот вид отходов в качестве сырья для получения дополнительного никелевого продукта. Переработка никелесодержащих природно-техногенных вод позволит повысить полноту использования природных ресурсов. Используемые сегодня технологии переработки направлены на комплексную очистку вод или же на избирательное извлечение. На сегодняшний день отсутствую методы извлечения никеля из подотвальных вод, применяемые широко на предприятиях, данное направление является новой сферой деятельности как горнодобывающей промышленности, так и экологов с точки зрения защиты окружающей среды.
Разработка технологических процессов и аппаратов позволяющих селективно извлечь никель из кислых рудничных вод с одновременным снижением его концентрации в стоке до норм ПДК, является актуальной научнопрактической задачей.
Никель в реках нашей страны содержится в концентрациях 0,0008-0,0056 мг/л. В водоемы никель попадает через неочищенные либо плохо очищенные сточные воды, в том числе и подотвальные воды гоных производств.
Никель имеет высокие антикоррозийные свойства, и широко применяется в промышленности. Никелирование занимает второе место по площади покрываемых деталей, после цинкования. В основном применятся методы химического и гальванического никелирования. На ряду с этим, никель обнаруживается в карьерных и подотвальных водах горных предприятий.
Таблица 1-Состав подотвальных вод, мг/л
Элементы
Сибайский
ГОК УГОК
Учалинская промплощад- ка Комаровское горное пред- е Бурибаевский
ГОК
От до от До от до от до
Медь 18 25,0 7,7 23,5 7,5 9,0 12,0 32,0
Железо 30,0 37,3 27,4 44,8 4,8 6,0 35,5 55,7
Никель 25,5 40,0 38,2 75,0 4,5 11,2 32,5 62,0
РН 3,17 7,9 2,9 4,4 3,2 6,0 2,6 3,5
Ценность никеля, наряду с токсичностью обуславливает необходимость поиска методов очистки отходов предприятий перед их сбросом в окружающую среду. Высокие концентрации никеля в растворах сточных вод, в том числе и подотвальных, а также применение инновационных, недорогих методов извлечения никеля из растворов, позволяет рассматривать сточные воды в качестве сырья для получения никелесодержащего продукта.
Несмотря на возросшие научные и технические возможности, проблема охраны поверхностных водоемов от загрязнения карьерными и подотвальными водами остается актуальной и до сих пор нерешенной.
Снижение количества различных загрязняющих веществ, которые сбрасываются в естественные водоемы, является одной из мер санитарной защиты водоемов. Реализация этой меры в значительной степени зависит от изученности методов очистки карьерных вод, рациональной привязки очистных сооружений, темпов строительства, и правильной их эксплуатации.
По общим подсчетам сброс 1 м3 сточных вод делает непригодными 10-50 м3 чистой воды.
В работе рассмотрены методы извлечения никеля и солей никеля из никелесодержащих растворов. В качестве растворов расматривались подкарьерные воды горно-обогатительных предприятий уральского региона, в частности Комаровское горное предприятие по добыче полиметаллических и золотосодержащих руд.
Предложен метод озоно-известковой очистки вод от тяжелых металлов, обеспечивающий глубокую очистку сточных вод. Рассмотрена возможность дальнейшего извлечения никеля из осадков озоно-известкового осаждения.
В работе использовались материалы отечественных и зарубежных источников. Рассмотрены существующие запатентованные установки по извлечению никеля. Способ экстракции никеля из водных растворов при помощи экстрагентов - гидразидов на основе синтетических а-разветвленных третичных карбоновых кислот, патент №2485191; авторы Радушев Александр Васильевич, Батуева Татьяна Дмитриевна. Способ извлечения никеля цементацией путем пропускания раствора соли никеля через порошок восстанавливающего железа, при одновременном воздействии СВЧ излучения для ускорения процесса, патент № 2503731; авторы Васёха Михаил Викторович, Барышников Андрей Владимирович.
Цель работы. Провести анализ методов очистки воды от никеля, подобрать оптимальное решение для глубокой очистки подотвальных вод. Определить содержание тяжелых металлов, в частности никеля, в подотвальной воде, до и после глубокой очистки. Поиск решений по использованию отходов очистки подотвальных вод в качестве сырья в технологических процессах по извлечению никеля и других тяжелых металлов.
Объект исследований. Подотвальные воды Комаровского горного предприятия (г. Житикара, Республика Казахстан).
Методы исследований. В работе использован комплекс физических и физико-химических методов: химический, рентгенофазовый, элементный электронный, минералографический, рН-метрия, термодинамический, фотометрический метод определения количества железа и меди; атомноабсорбционный метод определения количества никеля. Измерение контрольных параметров исследуемых процессов проводились с использованием стандартных методик в лабораториях ЮУРГУ.
Реализация результатов исследования. Разработанная технология озоноизвестковой очистки подотвальных вод успешно апробирована на подотвальных водах АО «Комаровское горное предприятие»(г. Житикара, Республика Казахстан).
В работе использовались материалы отечественных и зарубежных источников.
Разработка технологических процессов и аппаратов позволяющих селективно извлечь никель из кислых рудничных вод с одновременным снижением его концентрации в стоке до норм ПДК, является актуальной научнопрактической задачей.
Никель в реках нашей страны содержится в концентрациях 0,0008-0,0056 мг/л. В водоемы никель попадает через неочищенные либо плохо очищенные сточные воды, в том числе и подотвальные воды гоных производств.
Никель имеет высокие антикоррозийные свойства, и широко применяется в промышленности. Никелирование занимает второе место по площади покрываемых деталей, после цинкования. В основном применятся методы химического и гальванического никелирования. На ряду с этим, никель обнаруживается в карьерных и подотвальных водах горных предприятий.
Таблица 1-Состав подотвальных вод, мг/л
Элементы
Сибайский
ГОК УГОК
Учалинская промплощад- ка Комаровское горное пред- е Бурибаевский
ГОК
От до от До от до от до
Медь 18 25,0 7,7 23,5 7,5 9,0 12,0 32,0
Железо 30,0 37,3 27,4 44,8 4,8 6,0 35,5 55,7
Никель 25,5 40,0 38,2 75,0 4,5 11,2 32,5 62,0
РН 3,17 7,9 2,9 4,4 3,2 6,0 2,6 3,5
Ценность никеля, наряду с токсичностью обуславливает необходимость поиска методов очистки отходов предприятий перед их сбросом в окружающую среду. Высокие концентрации никеля в растворах сточных вод, в том числе и подотвальных, а также применение инновационных, недорогих методов извлечения никеля из растворов, позволяет рассматривать сточные воды в качестве сырья для получения никелесодержащего продукта.
Несмотря на возросшие научные и технические возможности, проблема охраны поверхностных водоемов от загрязнения карьерными и подотвальными водами остается актуальной и до сих пор нерешенной.
Снижение количества различных загрязняющих веществ, которые сбрасываются в естественные водоемы, является одной из мер санитарной защиты водоемов. Реализация этой меры в значительной степени зависит от изученности методов очистки карьерных вод, рациональной привязки очистных сооружений, темпов строительства, и правильной их эксплуатации.
По общим подсчетам сброс 1 м3 сточных вод делает непригодными 10-50 м3 чистой воды.
В работе рассмотрены методы извлечения никеля и солей никеля из никелесодержащих растворов. В качестве растворов расматривались подкарьерные воды горно-обогатительных предприятий уральского региона, в частности Комаровское горное предприятие по добыче полиметаллических и золотосодержащих руд.
Предложен метод озоно-известковой очистки вод от тяжелых металлов, обеспечивающий глубокую очистку сточных вод. Рассмотрена возможность дальнейшего извлечения никеля из осадков озоно-известкового осаждения.
В работе использовались материалы отечественных и зарубежных источников. Рассмотрены существующие запатентованные установки по извлечению никеля. Способ экстракции никеля из водных растворов при помощи экстрагентов - гидразидов на основе синтетических а-разветвленных третичных карбоновых кислот, патент №2485191; авторы Радушев Александр Васильевич, Батуева Татьяна Дмитриевна. Способ извлечения никеля цементацией путем пропускания раствора соли никеля через порошок восстанавливающего железа, при одновременном воздействии СВЧ излучения для ускорения процесса, патент № 2503731; авторы Васёха Михаил Викторович, Барышников Андрей Владимирович.
Цель работы. Провести анализ методов очистки воды от никеля, подобрать оптимальное решение для глубокой очистки подотвальных вод. Определить содержание тяжелых металлов, в частности никеля, в подотвальной воде, до и после глубокой очистки. Поиск решений по использованию отходов очистки подотвальных вод в качестве сырья в технологических процессах по извлечению никеля и других тяжелых металлов.
Объект исследований. Подотвальные воды Комаровского горного предприятия (г. Житикара, Республика Казахстан).
Методы исследований. В работе использован комплекс физических и физико-химических методов: химический, рентгенофазовый, элементный электронный, минералографический, рН-метрия, термодинамический, фотометрический метод определения количества железа и меди; атомноабсорбционный метод определения количества никеля. Измерение контрольных параметров исследуемых процессов проводились с использованием стандартных методик в лабораториях ЮУРГУ.
Реализация результатов исследования. Разработанная технология озоноизвестковой очистки подотвальных вод успешно апробирована на подотвальных водах АО «Комаровское горное предприятие»(г. Житикара, Республика Казахстан).
В работе использовались материалы отечественных и зарубежных источников.
В результате исследования процесса озоно-известковой очистки подотвальной воды АО «Комаровское горное предприятие» от ТМ показано, что применение ОВ барботажа позволяет достичь углубленной очистки воды от ионов Fe(II, III), Ni(II), Cu(II). При этом остаточные концентрации металлов, полученные после озоно-известковой очистки (ниже 0,01^0,005 мг/л), удовлетворяют требованиям ПДК к воде, применяемой для санитарногигиенических целей, тогда как минимальные остаточные концентрации металлов, получаемые после известковой очистки без использования озона (обычно не ниже 0,1 мг/л), этим требованиям не удовлетворяют. Эти результаты позволяют рекомендовать озонирование как эффективный метод для модификации известковой очистки, обеспечивающий глубокую очистку от металлов.
Разработана пилотная установка для процесса озоно-изветковой очистки, с использованием емкости смесителя, камеры нейтрализации и электроразрядный генератор озона; а также вспомогательное оборудование для безопасной эксплуатации. Построены графики зависимости остаточных концентраций тяжелых металлов от дозы озона при озоно-известковой очистки.
Рассмотрена возможность использования полученных осадков труднорастворимых соединений, в качестве сырья для растворов ванн никелирования; предложен метод по извлечению никелесодержащего вещества с целью его дальнейшего использования в металлургической промышленности для получения сталей определенного состава.
Тяжелые металлы в составе подотвальных и картерных вод проникают в почву, подземные воды, близлежащий водоемы; оказывают токсичное воздействие на живые организмы, попадая по пищевой цепочке в организмы животных и людей, становятся причиной тяжелых заболеваний. Очистка подотвальных и карьерных вод предприятий на сегодняшний день является важнейшим аспектом по снижению негативного воздействия горнорудной промышленности на экологию. Глубокая очистка вод от тяжелых металлов позволяет снизить их содержание до уровня ПДК, а получение полезных компонентов и в конечном итоге прибыли, из отходов очистных сооружений, в нашем случае из осадка, позволяют рекомендовать установки по очистки подотвальных вод как окупаемый и необходимый технический комплекс.
Экономический анализ показывает что технологический процесс по извлечению никеля из подотвальной воды имеет положительный экономический эффект только при больших объемах образующихся вод - около 50 000 - 100 000
м3 / год, что возможно при площадях отвалов около 230 000 м2, при условии атмосферных годовых осадков в среднем 320 мм. Общий тренд зависимости прибыли от объемов перерабатываемых подотвальных вод приведен на рисунке 9, расчеты выполнялись аналогичным образом см. раздел 5.4 — расчет
подотвальных вод по Ni(II)
Разработана пилотная установка для процесса озоно-изветковой очистки, с использованием емкости смесителя, камеры нейтрализации и электроразрядный генератор озона; а также вспомогательное оборудование для безопасной эксплуатации. Построены графики зависимости остаточных концентраций тяжелых металлов от дозы озона при озоно-известковой очистки.
Рассмотрена возможность использования полученных осадков труднорастворимых соединений, в качестве сырья для растворов ванн никелирования; предложен метод по извлечению никелесодержащего вещества с целью его дальнейшего использования в металлургической промышленности для получения сталей определенного состава.
Тяжелые металлы в составе подотвальных и картерных вод проникают в почву, подземные воды, близлежащий водоемы; оказывают токсичное воздействие на живые организмы, попадая по пищевой цепочке в организмы животных и людей, становятся причиной тяжелых заболеваний. Очистка подотвальных и карьерных вод предприятий на сегодняшний день является важнейшим аспектом по снижению негативного воздействия горнорудной промышленности на экологию. Глубокая очистка вод от тяжелых металлов позволяет снизить их содержание до уровня ПДК, а получение полезных компонентов и в конечном итоге прибыли, из отходов очистных сооружений, в нашем случае из осадка, позволяют рекомендовать установки по очистки подотвальных вод как окупаемый и необходимый технический комплекс.
Экономический анализ показывает что технологический процесс по извлечению никеля из подотвальной воды имеет положительный экономический эффект только при больших объемах образующихся вод - около 50 000 - 100 000
м3 / год, что возможно при площадях отвалов около 230 000 м2, при условии атмосферных годовых осадков в среднем 320 мм. Общий тренд зависимости прибыли от объемов перерабатываемых подотвальных вод приведен на рисунке 9, расчеты выполнялись аналогичным образом см. раздел 5.4 — расчет
подотвальных вод по Ni(II)
