Введение к работе
Актуальность темы.
Сокращение запасов богатых, доступных и легкопромывистых золотоносных россыпей ведет к вовлечению в переработку месторождений с низким содержанием ценного компонента и высокими концентрациями илисто-глинистых минералов. Разработка таких месторождений наносит серьезный ущерб окружающей природной среде и, в первую очередь, водным объектам. Для решения комплекса экологических и технологических задач все более широкое применение находят методы реагентнои очистки с помощью коагулянтов и флокулянтов.
Новым перспективным направлением в очистке оборотных и сточных вод, получившим развитие в Институте горного дела ДВО РАН, являегся комплексный физико-химический метод, основанный на реагенпгых и реагент-но-ультразвуковых формах воздействия на водно-минеральную смесь.
Несмотря на большое число публикаций, связанных с проблемой реагент-ного (флокуляционно-коагуляционного) осаждения суспензий, закономерности флокулирующего действия водорастворимых полимеров (ВРП) на реальные полнминеральные системы изучены недостаточно, нет единого мнения о механизмах взаимодействия и седиментации минеральной фазы, недостаточно изучено воздействие на суспензии комбинаций флокулянтов, малочисленны и разрозненны публикации по исследованиям взаимодействий флокулянтов с минеральными частицами в водных средах при воздействии на них ультразвуковых (УЗ) полей. Основная часть работ, посвященных изучению флокулянтов и процессов флокуляции, базируется на использовании модельных (искусственных) систем. В связи с вышеизложенным, актуальными являются исследоваїшя флокулнрующей способности ряда ВРП и их композиций по отношению к природным полиминеральным суспензиям. С этой целью в настоящей работе проведены исследования, оценивающие влияние на скорость и полноту осаждения природных суспензий таких факторов как тип флокулянта и его молекулярная масса, минеральный состав и концентрация дисперсной фазы. Определена чувствительность водных дисперсий к воздействию поля ультразуковон стоячей волны (УЗСВ) при различных дозах осаждающих агентов.
Работа проведена в соответствии с координационными планами НИР ИГД ДВО РАН по направлению "Создание и внедрение эффективной технологии и реализующих ее технических средств для осветления промышленных стоков при промывке песков россыпных месторождений".
Цель диссертационной паботы стоит в разработке комбинированного реагентно-ультразвукозого способа для интенсификации процесса осветле-
ния минеральных водных дисперсий путем изучения флокулирующей активности реагентов и уточнения механизмов взаимодействия ВРП и их композиций с глинистыми частицами природных водно-минеральных смесей в УЗ полях. В соответствии с указанной целью решались следующие задачи:
Определение влияния отдельных факторов (гранулометрический, минеральный и количественный состав твердой фазы, концентрация ВРП, размер и структура макромолекулы флокулянта) на скорость и полноту осаждения природных водноминеральных дисперсий.
Изучение влияния поля УЗСВ на флокуляционное осаждение минеральной суспензии, разработка аппаратных средств для реализации обнаруженного эффекта.
Установление оптимального режима приготовления рабочих растворов для флокулянтов различных типов и оптимизация режимов введения реагентов в осаждаемую суспензию для получения максимальных скорости и полноты осаждения твердой фазы.
Исследование флокулирующей способности композиций ВРП, а также их сочетаний с коагулянтами.
На основании полученных экспериментальных данных расширение представлений о механизме флокуляции ВРП минеральных суспензий.
Разработка и внедрение новых технологических схем водоснабжения, во-дооборота и водоотведения при эксплуатации конкретных золотоносных россыпных месторождений Дальнего Востока
Научная новизна.
Разработан комбинированный реагентно-ультразвуковой способ разделения водно-минеральных дисперсий, обеспечивающий интенсификацию очистки оборотных и сточных вод предприятий золотодобычи в 1,8-10 раз. Исследованы физико-химические закономерности процесса седиментации при совместном воздействии ультразвука и осаждающих агентов.
Исследована кинетика процесса флокуляции природных полиминеральных дисперсий полимерами ионного и неионного типов. Определен характер влияния молекулярной массы, строения, состава функциональных групп широкого спектра флокулянтов на параметры осаждения полиминеральных частиц различного гранулометрического состава.
Установлен ряд степени убывания флокуляционной способности ВРП: ПОЭ > ПАА-Р > DP-14937 > Sanflok N-520P > ГПАА > И-98-2 > ПАА > Hydropur > №38 > ХП > АА/ДМАЭМА > КФП > ПДМАЭМА/МХУК > ВМЦ применительно для природных полиминеральных дисперсий золотоносных россыпей.
Предложен критерий реализации двух конкурентных механизмов флоку-ляции минеральных суспензий в зависимости от соотношения длины макромолекул ВРП и размера связываемых частиц;
Разработан способ осветления глинистых суспензий с использованием композиций флокулянтов неионного и анионного типов (ПАА+ПОЭ, ПАА-Р+ПОЭ, ПОЭ+ПАА) и композиций флокулянтов с коагулянтами (DP-14937+H2S04, Sanflok N-520P+H2SO4) DP-14937+CaOH2, DP-14937+хлоридный плав, Sanflok N-520P+CaOH2;
-Впервые изучена в широком диапазоне концентраций флокулирующая способность композиций флокулянтов неионного и анионного типов (ПАА+ПОЭ, ПАА-Р+ПОЭ, ПОЭ+ПАА) и композиций флокулянтов с коагулянтами (DP-14937+H2S04, Sanflok N-520P+H2SO4, DP-14937+CaOHj, DP-14937+хлоридный плав, Sanflok N-520P+CaOH2) при осаждении природных полиминеральных илисто-глинистых водных дисперсий.
Практическая ценность работы.
Выявленные особенности флокулирующего действия ВРП на полиминеральные суспензии, позволяют эффекгавно управлять процессом разделе-гоїя фаз и использовать флокулянти в оптимальных условиях.
На основании исследований флокулирующих свойств ВРП в отношении илисто-глинистых водных дисперсий ряда месторождений Хабаровского края определены дозы и режимы введения ВРП в широком диапазоне концентраций твердой фазы. Разработаны, испытаны и внедрены на приисках Кербинском, Херпучинском, и в старательской артели "Прогресс" технические решения, новые схемы и технологии очистки сточных и оборотных вод с годовым экономическим эффектом 2 807 000 руб. в ценах 01.01.1989 г.
Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались на Аш международном симпозиу
ме по горной химии "MinChem'92", Киев -1992; международной конферен
ции "Экология: международные стандарты, нормы и правила." Минск -
1992. Одиннадцати Всесоюзных конференциях: в Одессе (1988, 1989 г.г);
А.Ате (1988 г.); Ярославле (1989, 1991 гг.); Москве (1989, 1990 гг.); Сверд
ловске (1989 г.); Батуми (1991г); Волгограде (1991 г); Хабаровске (1991 г).
Шести региональных конференциях в Хабаровске (1989, 1990, 1991, 1995
гг.); Якутске (1990 г); Ташкенте (1990 г.)
Публикации:
Основные результаты работы опубликованы в методических рекомендациях, 11 статьях, 22 тезисах докладов и 2 авторских свидетельствах на изобретения.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Материал работы изложен на 180 страницах, в том числе 61 рисунок, 37 таблиц, литературный список из 172 наименований.