Очистка и использование сточных вод предприятий цветной металлургии
Милованов Л.В.
Металлургия, 1971 г.
ГлаваI
ПРОИСХОЖДЕНИЕ И СОСТАВ СТОЧНЫХ ВОД
Шахтные воды
Шахтные, или рудничные, воды в основном по происхождению являются природными или грунтовыми подпочвенными водами. Исключение могут составлять шахты, в которых применяют гидравлический способ добычи руды с использованием поверхностных вод. В соответствии с этим обычно шахтные воды загрязнены грубодисперсными примесями (частицы породы, глины, песок, дробленый крепежный лес и т. п.), минеральными солями (хлориды, сульфаты, силикаты), катионами тяжелых металлов (медь, никель, цинк, свинец, железо, кобальт, молибден, вольфрам и др.) при условии, что рН их ниже интервала выпадения гидроокисей соответствующих металлов в осадок. При рН шахтных вод более 6,8 ионы тяжелых металлов в растворе должны практически отсутствовать.
По данным О. А. Алекина [11, в районах залегания полиметаллических руд (например, на Алтае) даже поверхностные воды за счет грунтовых содержат растворенные соли тяжелых металлов (меди, цинка, кадмия, свинца, кобальта и др.) в концентрациях от 0,02 до 2,85 мг1л, т. е. во много раз превышающих предельно допустимую санитарными нормами концентрацию их в воде водоемов.
Шахтные воды свинцово-цинковых месторождений
В табл. 1 в качестве примера приведена характеристика шахтных вод, полученная в результате исследования восьми различных рудников, в которых добывают свинцово-цинковые руды.
Как можно видеть, концентрация грубодисперсных примесей Достигает в отдельных случаях 2000 ме/л и воду безусловно перед сбросом ее в водоем необходимо глубоко осветлить. Максимальная концентрация сухого остатка общего (общий солевой состав) равна 530 мг/л, при этом растворенная органическая часть его составляет только 9%, остальные же 91 % приходятся на минеральную часть, обусловленную главным образом содержанием сульфатов. Названные загрязнения не зависят от состава добываемых руд, а являются характерными для пород, окружающих рудные тела, которые зависят от географического положения того или иного рудника и от глубины залегания руд.
Концентрация солей жесткости невелика и соответствует составу грунтовых вод данного района. Величина рН шахтных вод свинцово-цинковых рудников изменяется в пределах от 2,5 до 8,8 и соответственно концентрации ионов тяжелых металлов составляют: 8,4 мг/л Zn2+ , 5 мг/л РЬ2+ , 350 мг/л Fe(общее) и т. д. при рН = 5 и практически равны 0 при рН 9.
По данным А. И. Гутмана и И. И. Шабунина [2, с. 156], шахтные воды некоторых свинцово-цинковых месторождений нейтральны (их рН ^ 7), прозрачны (прозрачность по стандартному штрифту до 30 см), практически не содержат грубодисперсных примесей, сухой остаток общий равен 1200 мг/л главным образом в результате присутствия солей жесткости (общая жесткость 13 мг-экв/л). Содержание ионов цветных металлов близко к предельно допустимым санитарным нормам в воде водоемов.
Шахтные воды полиметаллических рудников
Шахтные воды полиметаллических рудников, в которых добывают руды, содержащие цинк, свинец, медь и железо (иногда в небольших количествах серебро и золото), по составу близки к сточным водам свинцово-цинковых месторождений. Их загрязненность также зависит от состава грунтовых вод и окружающих пород.
В табл. 2 приведена характеристика шахтных вод шести различных полиметаллических месторождений.
Подобно шахтным водам свинцово-цинковых месторождений, основными загрязнениями сточных вод полиметаллических рудников являются грубодисперсные примеси и сухой остаток общий, обусловленный содержанием сульфатов, концентрация которых достигает 260 мг!л.
При значении рН 7 концентрация катионов цветных металлов незначительна.
Шахтные воды медно-никелевых рудников
Рассматривая характеристику шахтных вод медно-никелевых Рудников (табл. 3), можно отметить значительно меньшую, чем в шахтных водах свинцово-цинковых рудников, концентрацию грубодисперсных примесей, примерно такой же сухой остаток общий. Потеря при прокаливании (растворенная органическая часть его) составляет менее 20%, а минеральная обусловлена главным образом также имеющимися сульфатами и повышенным содержанием магния, превышающим даже концентрацию кальция.
Соответственно, при рН, равном 6,5, в воде можно обнаружить катионы тяжелых металлов: никеля, меди, железа и кобальта. При более высоких значениях рН концентрации этих элементов оказываются меньшими.
Шахтные воды меднодобывающих рудников
Шахтные воды меднодобывающих рудников резко отличаются от шахтных вод полиметаллических или медно-никелевых.
В табл. 4 приведена характеристика сточных вод 11 различных рудников. Сточные воды их, как правило, кислые (рН от 2 до 3,5). Концентрация грубодисперсных примесей, так же как и в шахтных водах свинцово-цинковых рудников, достигает 1600 мг/л. В соответствии со значением рН в растворе содержится до 22 ООО мг/л железа общего; до 360 мг/л меди; до 500 мг/л цинка. Концентрация сульфатов в них составляет около 8000 мг/л, на основании чего можно полагать, что в воде присутствуют сульфаты меди, цинка и железа.
При нейтрализации шахтных вод данного состава до рН более 8 все находящиеся в них катионы тяжелых металлов выпадут в осадок в виде труднорастаоримых соединений.
Шахтные воды молибденовых месторождений
Характеристика шахтных вод молибденовых месторождений аналогична характеристике сточных вод свинцово-цинковых рудников: рН их также ~7, прозрачность ~30 см, содержание грубо-дисперсных примесей ничтожно мало, сухой остаток общий до 1200 мг/лу что обусловлено в основном солями жесткости. Содержание катионов тяжелых металлов не превышает предельно допустимых концентраций их в воде водоемов.
Данные шахтные воды в общем не нужно подвергать какой-либо очистке, их можно сбрасывать в водоемы или использовать в технологическом процессе обогатительных фабрик.
Шахтные воды оловянных месторождений
У шахтных вод оловорудных месторождений молочный цвет. Они имеют нейтральную реакцию, слабо минерализованы и содержат до 1600 мг/л грубодисперсных примесей, которые не отстаиваются в течение нескольких суток.