Перспективы применения разрядноимпульсной технологии для очистки сточных вод горно-обогатительных предприятий

Библиографическое описание статьи для цитирования:
Ворошилова М. В., Коростовенко В. В., Степанов А. Г., Галайко А. В. Перспективы применения разрядноимпульсной технологии для очистки сточных вод горно-обогатительных предприятий // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2013. – Т. 3. – С. 941–945. – URL: http://e-koncept.ru/2013/53191.htm.
Аннотация. В статье представлены результаты исследований, направленных на изучение возможности интенсификации процесса очистки сточных вод горно-обогатительных производств. Изучена кинетика осаждения твёрдой фазы в результате силового электрофизического воздействия на пульпу. Установлено, что в результате мощного электровзрывного разряда показатели процесса значительно улучшаются. Разрядноимпульсная обработка хвостовых растворов флотации позволяет увеличить скорость осветления в 1,5 раза.Реализация импульсной технологии для очистки стоков горно-обогатительных производств позволит увеличить эффективность процесса и улучшить качество осветляемых растворов.
Комментарии
Нет комментариев
Оставить комментарий
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.
Текст статьи
Ворошилова Марина Владимировнааспирант кафедры «Техносферная безопасность горного и металлургического производства», Сибирский федеральный университет, г.Красноярскemail: aniram1988@yandex.ru

Коростовенко Вячеслав Васильевичдоктор технических наук, заведующий кафедрой«Техносферная безопасность горного и металлургического производства», Сибирский федеральный университет, г.Красноярск

Степанов Александр Германовичкандидат технических наук, доцент кафедры «Техносферная безопасность горного и металлургического производства», Сибирский федеральный университет, г.Красноярск

Галайко Александр Владимировичкандидат технических наук, доцент кафедры «Техносферная безопасность горного и металлургического производства», Сибирский федеральный университет, г.Красноярск

Перспективы применения разрядноимпульсной технологии для очистки сточных вод горнообогатительных предприятий

В статье представлены результаты исследований, направленныхна изучение возможности интенсификации процессаочистки сточных вод горнообогатительных производств. Изучена кинетика осаждения твёрдой фазы в результате силового электрофизического воздействия на пульпу.Установлено, что в результате мощного электровзрывного разряда показатели процесса значительно улучшаются. Разрядноимпульсная обработка хвостовых растворов флотации позволяет увеличить скорость осветления в 1,5 раза.Реализация импульсной технологии для очистки стоковгорнообогатительных производств позволит увеличить эффективность процесса и улучшить качество осветляемых растворов.Ключевые слова: сточные воды, разряд, очистка, осветление, осаждение, флотация, обогащение, пульпа.Сохранение водных ресурсов и предупреждение загрязнения окружающей средыявляется одной из крупных социальноэкономических задач современного общества.Проблемаочистки сточных вод горнообогатительных предприятий

приобретает все большую актуальность в настоящее время. Стоки, образующиеся в результате деятельности обогатительныхпроизводств, являются серьезной угрозой дляводоёмов.Флотация –один изосновных методов обогащения полезных ископаемых. В процессе флотационного обогащения образуются растворы, которые называют хвостовыми.Хвостовые растворы представляют собой подавляющую часть (60 –90 %) общего объема всех сточных вод фабрики. В них концентрируются нерудные компоненты в виде твердых частиц различной крупности. Содержание твердой фазыв хвостах составляет 20 –40 %[1]. В сточной пульпе флотации содержится от 100 до 400 г/л твёрдых частиц, которые осаждаются в хвостохранилище. Для ускорения отстаивания таких пульп в качестве коагулянта применяютгашеную известь. Кроме того, используются сульфат закиси железа FeSO47H2Oисульфат алюминия Al2(SO4)318H2O[2]. Однако данныйметод требует значительного расхода химических веществ, при котором происходит реагентное загрязнение воды, что не даетвозможности использовать ее для водооборота и ограничивает применение способаочистки стоков.В последние годы растет интерес к использованию разрядноимпульсных технологий в различных областях промышленности. Импульсные методы базируются на весьма кратковременном действии источника мощного импульса. Источниками данного воздействия являются взрыв химических взрывчатых веществ и высоковольтный электрический разряд в жидких полидисперсных средах.Тот факт, что разряд в жидкости может обладать разрушительной силой, впервые был отмеченещев XVв. Однако первые предложения по практическому применению разряда в жидкости сделаны в 30 –40х годах XXстолетия.[3]. Начало всестороннему исследованию электроимпульсной технологии было положено в начале 50х годов XXвека.В настоящее время разрядноимпульсные технологии нашли свое применение в различных областях науки и техники, металлообработке, сварке, фармакологии и медицине, сельском хозяйстве и т.д. Эти методымогут выступать в качестве самостоятельных, либо являться частью классических технологий.В связи с прогрессом импульсной энергетики за последние 2030 лет появилась возможность развития на качественно новом уровне электроимпульсных

технологий, не нашедших до недавнего времени практического применения[4]. Среди востребованных в настоящее время направленийследует выделить применение импульсного электрического разряда для очистки сточных вод.В настоящей работе представлены результаты исследований, направленных на повышение эффективности осветления хвостовых растворов флотации при воздействии на них высоковольтными импульсными разрядами.Принципиальная схема разрядноимпульсной установки изображена на рис.1.

Рис.1. Схема лабораторной установки: ПУ –пульт управления; 1 –предохранитель; 2 –зарядный блок; 3 –концевой разъем;4 –ограничивающее зарядное сопротивление; 5 –защитная электромагнитная блокировка;6 –защитная механическая блокировка; 7 –блок импульсных конденсаторов; 8 –делительнапряжения; 9 –высоковольтный коммутатор; 10 –рабочий орган; 11 –коаксиальный шунт

Физические процессы разрядноимпульсной обработки (РИО), происходящие в ограниченной рабочей зоне, имеют общий источник энергии –канал разряда. В канале, имеющем небольшое сечение, происходит интенсивный локальный разогрев жидкости, при этом в нем конденсируется энергия перегретого ионизированного газа и пара, которые способны совершать работу. Быстрое расширение канала разряда создает в окружающей несжимаемой среде волны сжатия иимпульсы давления. При интенсивном выделении энергии скорость расширения канала может превышать скорость распространения звука в жидкости, в результате чего, волна сжатия превращается в ударную волну. Расширение полости продолжается до тех пор, пока давление в ней изза инерции расходящегося потока жидкости станет меньше давления окружающей среды.С этого момента происходит обратное движение жидкости, давление газа в ней резко возрастает, и процесс многократно повторяется, постепенно затухая.Таким образом, процесс имеет следующую последовательность: образование канала разряда, выделение в нем энергии, излучение ударных и других волн широкого спектра частот, образование расходящегося потока жидкости, пульсация полости с образованием кавитационных разрывов икавитационного потока[5].При разрядноимпульсной обработке воды и водных дисперсных систем с целью их обеззараживания обнаружено [6], что наряду с процессами диспергирования при определенных энергиях воздействия наблюдается коагуляция мельчайших твердых частиц, что позволяет предположить целесообразность применения импульсного воздействия в процессе осветления воды. Высоковольтный импульсный разряд в жидкости сопровождается световым и электромагнитным излучением, формированием ударных, ультразвуковых и звуковых волн широкого диапазона частот, импульсного давления, мощного гидропотока с кавитацией. Для исследования была выбрана сульфидная свинцовоцинковая руда Горевского месторождения. Исходная пробамассой 500 ги крупностью 3+0 мм измельчалась до крупности 90% класса 0,074 мм в шаровой мельнице с поворотной осью, отношение Т:Ж:Ш составило1:0,5:20. В процесс измельчения для создания рН=9 было добавлено500 мг соды, в качестве активатора на галенит –50 мгсернистого натрия, активатора на сфалерит –

150 мг медногокупороса. В операцию коллективной флотации, которая длилась 3 минуты, подавались 30 мг бутиловогоксантогенатакалия и 15 мг оксаля. В контрольнойфлотациидобавляли по 7,5 мгбутиловогоксантогената и оксаля. Время флотации этой операции составляло 2,5 минуты.Минеральный составруды приведен в таблице 1.Таблица 1. Минеральный состав рудыНазвание минераловСодержание, %Галенит5Сфалерит4,5Пирротин2Пирит, марказит1.0Рутил0,1Кварц32,5Сидероплезит45Кальцит3,4Мусковит3,5Клинохлор2Доломит1

В химическом составе руды преобладают SiO2 (35,44%) и FeO(29,12%), в меньшей мере Pb(4,33%), MnO(2,47%), MgO(2,2%), CaO(1,9%). Другие соединения присутствуют в незначительных концентрациях.Электровзрывное воздействие на исследуемые пробы осуществлялось в реакторе из титана объемом 1200 мл с системой электродов «остриеплоскость».

Электроды сменные, расположены горизонтально.В ходе эксперимента варьировалось число электрических импульсов. Затемв течение 25 минутрастворы подвергались

осаждению. Вкачестве показателя процессаиспользовалась высотаосветленного слоя, котораяфиксировалась каждую минуту. Результаты эксперимента приведены в таблице2.

Таблица 2. Изменение высоты осветленного слоя в зависимости от энергии РИО при осаждении растворов

Время осаждения, мин.

Количество электрических импульсов0135Высота осветленного слоя, мм

17179,57,52132917163193625,523,5425453431,55335444,539,5642635147,5751695654,5857736362963766868106880,57273,511718475,57812758678,580,513788880,58314809083851581,59284,586,5168393,586881785958890188796,589,591,5199097,590,5932091989294,5219298,59396229398,5949723939994,597,52493999597,52593999597,5

Данные показывают, что обработкахвостовых растворовколлективной флотациивысоковольтными импульсными разрядами позволяет увеличить скорость осаждения дисперсных частиц. Как видно из графика, изображенногона рис.2,осветление растворов,не подвергавшихся обработке, происходит значительно медленнее.



Рис. 2. Кинетика осаждения дисперсных частиц в хвостом растворе

Эксперимент показал, что для оптимального энергетического воздействия достаточно одного импульса, при котором достигается максимальная высота осветленного слоя–99 мм.Обработка энергетическим импульсом дает возможность увеличить скорость осветления раствора в 1,5 раза. Дальнейшее увеличение энергии обработки нецелесообразно, т.к. приводит к переизмельчению частиц, что замедляетпроцесс осветления раствора.Таким образом, проведенные исследования показали, что РИО дает возможностьэффективно очищать сточные водыгорнообогатительных предприятий. При оптимальных импульсных воздействиях время осветления растворазначительносокращается, позволяяинтенсифицировать процесс очистки.

Реализация импульсной технологии для очисткистоков обогатительных производств позволит увеличить эффективность процесса иулучшить качество осветляемых растворов.

Ссылки на источники:1.

Справочник по обогащению руд. Специальные и вспомогательные процессы, испытания обогатимости, контроль и автоматика/ Под ред. О.С. Богданова, В.И. Ревнивцева, 2е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1983, с 376.2.Самылин В.Н. Обогащение руд цветных металлов, Донецк, ДонНТУ–2008. –57 с.3.Курец В.И. Электроразрядные технологии обработки и разрушения материалов: учебное пособие/ В.И. Курец, М.А. Соловьев, А.И. Жучков, А.В. Барская; Томский политехнический университет. –Томск: Издво Томского политехнического университета, 2012. –272 с.4.Григорьев А.Л. Формирование ударных волн импульсными электрическими разрядами в воде и исследование их воздействия на преграды:Автореф. дис. канд. техн. наук / Григорьев А.Л. –М., 2007. –28 с.5.Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. –Л: Машиностроение, Ленингр. отдние, 1986 –253 с., ил.6.Круглицкий Н.Н. Физикохимическая механика дисперсных систем в сильных импульсных полях [Текст]/ Н.Н. Круглицкий, Г.Г. Горовенко, П.П. Малюшевский. – Киев: Наук. Думка,1983 –192 с.

Voroshilova Marina VladimirovnaPostgraduate student of department «Technosphere Safety of mining and metallurgical production», Siberian federal university, Krasnoyarskemail: aniram1988@yandex.ru

Korostovenko Vyacheslav VasilyevichDoctor of technical sciences, head of department «Technosphere Safety of mining and metallurgical production», Siberian federal university, Krasnoyarsk

Stepanov Alexander GermanovichCandidate of technical sciences, docent of department «Technosphere Safety of mining and metallurgical production», Siberian federal university, Krasnoyarsk

Galaiko Alexander VladimirovichCandidate of technical sciences, docent of department «Technosphere Safety ofmining and metallurgical production», Siberian federal university, Krasnoyarsk

Perspectives of application the dischargepulse technology for sewage treatment of miningbenefication facilities

The article presents the results of research, to examine thepossibility of process intensification sewage treatment of miningbenefication facilities. Studied the kinetics of deposition the solid phase as a result of the power electrophysical effect on the pulp. Found that as a result of powerful electroexplosivedischarge the process indicators improved significantly. The dischargepulse treatment of tailing flotation solutions can speed up the lucidification in 1,5 times.Implementation of pulse technology for sewage treatment of miningbenefication facilitiesallow to increase the efficiency of the process and improve the quality of lucidificationsolution.Key words: sewage, discharge, cleaning, lucidification, precipitation, flotation, benefication, pulp.