Очистка сточных вод и донных отложений от сульфатов железа, меди, цинка,алюминия и колоидного Fe2O3

[alexandr_mishin]

Здравствуйте. Требуется помощь профессионалов в выработке рекомендаций по ликвидации экстремально высокого высокого загрязнения воды. На данный момент одним из основных источников загрязнения является выработанные и брошенные медно-серные карьеры. С отвалов карьера стекают ядовитые ручьи зелёного и коричневого цвета. В основном сульфаты (гидросульфаты) железа, цинка, меди, алюминия. Карьер закрыт в 1972 году, однако загрязнённые воды будут стекать в местные реки столетиями, если ничего не предпринимать. Предприятие - Медногорский медно- серный комбинат отделалось от выработанного карьера. 

Росприроднадзор десятилетиями фиксирует чрезвычайно высокое загрязнение,но ничего не меняется. 

Наиболее полное исследование https://vk.com/doc91736870_437472363   

На данный момент наиболее просто будет восстановить разрушенные пруды накопители для очищения воды реагентами (известкованием)- однако это не самый лучший способ, лучше извлекать из воды сульфаты и соединения железа - Fe2O3 .  Кроме того имеется большое количество донных отложений (десятки тонн) состоящих из сульфатов железа, цинка, меди, возможно алюминия (требуются более полные исследования) . Вот так это выглядит на местности.

  

 Летом ручьи подсохли и отходы было собирать проще. В лаборатории электролизом извлёк немного меди, однако проще оказалось извлекать осаждением на гибкую железную ленту, медный купорос составляет небольшую часть смеси, основная часть железный купорос- извлекал электролизом железо, кроме того велико содержание коллоидного гидроксида железа и возможно оксида железа  - мутный коричневый раствор осадок выпал полностью только через несколько дней.  Дополню после проведения исследований образцов. К сожалению химию знаю плохо могу ошибиться в названиях и методиках. Дополню и сообщения о содержании веществ зафиксированных Природнадзором. 

Сообщение сайта Природнадзора : "http://rpn.orb.ru/316-100613.html 10.06.13

Проблема накопленного экологического ущерба, связанная с отработанным более 40 лет Блявинским рудником, в городе Медногорске требует решения.

Специалисты Управления Росприроднадзора по Оренбургской области приняли участие в подготовке репортажа журналистами Государственной телевизионной и радиовещательной компанией «Оренбург».

Елена Ерофеева, Николай Бурмистров

«В городе уже нормой стали рыжий ручей, зелёный пруд и озёра с кислотой. Кто виноват и что делать? Слабая кислота быстрого действия. Медь, цинк, марганец, соединения азота и серы. Для того, чтобы установить точный состав зеленой жижи, надо взять пробу и провести анализ. Но это практически невозможно. За сорок лет карьер осыпался и потерял форму. В 1972 со дна достали последний ковш руды.

«Не дошли руки и не хватило средств засыпать его», — сказал бывший начальник Блявинского рудника Николай Моисеев.

Наследники коммунизма не убрали за собой, просто бросили карьер и ушли. В конце девяностых, когда предприятие банкротили, новый собственник медно-серного комбината решил избавиться от мертвого хвоста. Отработанный рудник принимать на баланс не стали. Его вернули городу как участок земли.

«Предприятие должно было уйти, ликвидировав данный объект. Сегодня объект находится на балансе г. Медногорска, но фактически ничей», — отметила заместитель руководителя Управления Росприроднадзора по Оренбургской области Марина Коваль.

Глубина карьера — 220 метров. Уровень воды на отметке сто. Он питается талыми, дождевыми водами и щелочью, которая образуется в результате химических реакций. У подножия отвалов комбинат разбил прудки, куда стекают подотвальные воды. Их должны нейтрализовать гашеной известью, но комбинат экономит. Обычную комковую известь сбрасывают на обочину.

«Насыпали известь и потом показали, что якобы нейтрализуют», — добавил бывший начальник Блявинского рудника Николай Моисеев.

Мы спускаемся ниже и видим рыжий ручей. Здесь, очевидно, избыток железа. Дальше — зеленый пруд. Такой цвет дает медь. Пока не установлено достоверно, специалисты только предполагают: в водоемы стала просачиваться вода из блявинского карьера.

«Здесь идет загрязнение подземных вод через шахты химическими соединениями меди, цинка», — говорит заместитель руководителя Управления Росприроднадзора по Оренбургской области Марина Коваль.

Медно-серный комбинат уже не имеет отношения к блявинскому руднику, но по договору с городской администрацией проводит очистку стекающих подотвальных вод. Станция нейтрализации забирает до тысячи кубов в сутки, и возвращает очищенную воду в Джереклу.

«Идет очистка до 99%. Вода чистейшая», — рассказал начальник цеха горных работ ММСК Владимир Кирдань.

Застоявшуюся кислую воду в карьерах комбинат не трогает. Начальник цеха горных работ утверждает, что выход кислоты исключен.

«Она стоит эта вода. Зачем очищать? Постепенно будет испаряться. Мы сидим на руде и никуда от этого не денешься», — говорит Владимир Кирдань.

Блявинский карьер расположен на водоразделе двух рек: Джереклы и Херсонки. Это — притоки Блявы. По данным Росгидрометцентра, в прошлом году предельно-допустимая концентрация меди в реке Блява была превышена в 10 раз. И такие всплески происходят постоянно.

«Вы что хотите услышать? Что мы засыпем этот карьер? Это невозможно», — заявил глава администрации г. Медногорска Алексей Губанов.

Если кислая вода всё-таки просочится сквозь грунт, то неминуемая экологическая опасность настигнет более крупные реки: Сакмару и Урал. Карьеры надо ликвидировать, это миллиардные затраты. Но до сих пор нет ни проекта, ни конкретных предложений.

В 1992 году Медногорск был приравнен к городам экологического бедствия. По загрязнению воздуха он не уступал крупным промышленным центрам. Тогда Правительство выделило 11 млрд. рублей на решение экологических проблем. Но мероприятия завершить не успели — началась перестройка. Через несколько лет эта история может повториться.http://gtrk-orenburg.ru/2013/06/06/6858590/#m "

 

 

 

 

 

 

[Вадим Вергун]

Перерабатывать это надо! Ибо это природный полиметаллический концентрат. Весьма перспективен для получения из оного меди. Кроме перевода в карбонат с таки объемами вряд ли можно что-то другое нерастворимое сотворить.

[alexandr_mishin]

как насчет вакуумной дистиляции воды?

Да думаю это подойдет. затраты будут на много меньше чем дистиляция подогревом.

А потом уже известными методами перерабатывать.

 

Считаю известкование (См. прикреплённый файл) не самым лучшим вариантом поскольку металлы переходят в неизвлекаюмую форму и кроме того накапливается большое количество гипса и прочих отходов. Считаю, что нужно искать другие способы.  Известкование наверное дешёвая временная мера.   Можно извлекать и разделять сульфаты с целью получения более менее чистых железного, медного купороса для садоводов к сожалению не представляю, как простыми способами разделить сульфаты смесь сульфатов (гидросульфатов)  примерно Fe - 70 %, Zn-10% ?, Al-10%?, Cu-10?  . Можно так же извлекать оксид и гидроксид железа из коллоидного раствора - возможно использование для получения сурика или после перевода в Fe2O3 , как компонента например термита в смеси с алюминиевой пудрой.   Вот описание установок для выпаривания.  http://vypar.ru/ Вакуумные выпарные установки - эффективное средство очистки промышленных стоков

"С помощью этого метода, в котором жидкость испаряется под вакуумом, можно отделить жидкость от растворенного вещества. Этот способ предполагает значительное снижение отходов сдаваемых на утилизацию, и возврат чистой дистиллированной воды назад в производство, что позволяет экономить средства, уходящие на утилизацию промышленных отходов." Конец цитаты. 

 Однако энергозатраты даже на вакуумное выпаривание наверное весьма велики. У меня нет достоверных расчётов энергозатрат . Буду благодарен за сравнительные расчёты по испарению вакуумным методом и традиционным дистилированием.   http://vypar.ru/ " Вакуумно-дистилляционные установки предлагают собой более современное и экономичное решение, чем физико-химическое разложение или мембранная очистка. При этом инновационная технология вакуумного выпаривания является наиболее эффективной с экологической и с экономической точки зрения. Благодаря высокой концентрации остатка, расходы на утилизацию заметно снижаются."    

Меня так же интересует 1. Применение ионно - обменных смол (Знаю о высокой стоимости оборудования и о необходимости периодической очистки кислотой или щёлочью . 2. Применение мембранных фильтров,- для очистки воды от соединений железа наверное подойдёт. Для очистки от  сульфатов наверное - фантастика. 3. Применение электролиза для удаления меди, цинка, алюминия из слабо концентрированного раствора.  Коммерческое извлечение вряд ли возможно, главное очистить воду.

4. Что делать для нейтрализации высокой кислотности воды - PH от 3 до 4,5 ? 

4. С большим опасением отношусь к микробиологическим методам извлечения металлов. Буду рад узнать мнение специалистов. (Вероятно из за деятельности бактерий из пирита FeS (?) образовалась элементарная сера .)

 

Извиняюсь за длинные и непрофессиональные высказывания.     

Интересует возможность проведения лабораторных исследований образцов или рекомендации по проведению качественного и количественного анализа. Спектрометра нет. Реагентов тоже почти нет.  

Так этож столько всего. Для начала вам надо бы собирать это все в какую нибудь огромную ёмкость.

 

Так что первый ваш шаг это подобрать место и вырыть огромную яму.

Есть огромная ёмкость - Блявинский карьер и карьерное озеро на его дне расстояние до него примерно километр. Возврат в карьерное озеро сточных вод - наверное самый правильный (не самый простой) способ, однако необходимо уменьшить поступление в это озеро талых и дождевых вод для предотвращения загрязнения  поверхностных и подземных вод (Уровень этих вод вероятно уже сейчас выше окрестностей карьер расположен  выше). Кроме того надо проверить состояние гидроизоляции карьерного озера и при необходимости создать (отремонтировать) гидроизоляционный экран и убедиться в отсутствии просачивания воды через брошенные  штольни. Как альтернатива и дополнение, необходимо отремонтировать старые и создать новые пруды- накопители (пруды испарители) на ручьях и речках - затраты на это не очень велики. Нашёл видео версии комментариев сотрудников Природнадзора

 

 

 

Очистка сточных вод известкование и прочее.pdf

[alexandr_mishin]

Исследования образца и длинный ролик с рассказом о проблеме кислых рудничных вод в Медногорске. К сожалению не умею быстро обрабатывать видео. Я не химик и возможны ошибки. Текст при случае подготовлю . Получилось меди пока 30- 100 миллиграмм Изменено 27 Сентября, 2016 в 23:26 пользователем alexandr_mishin

[FurryBear]

Перерабатывать это надо! Ибо это природный полиметаллический концентрат. Весьма перспективен для получения из оного меди. Кроме перевода в карбонат с таки объемами вряд ли можно что-то другое нерастворимое сотворить.

 

Полностью не согласен!.. В водном растворе ионы металлов осаждаются (PO₄)^2-, а ионы (SO₄)^2- - (Ba)²⁺ или (Sr)²⁺ либо (Pb)²⁺ .

При использовании аммофоса (прим. авт. - удобрение) в осадок уходят металлы, в остатке будет кислая среда.

Об осаждении (SO₄)^2-, считаю, подробно рассказано в "Сульфат-ион, осаждение оксалатом кальция".

Ну жда, точно вакуумная установочка нужна. Вы можете достать простой ручной вакуумный насос и поиграться с выпариванием воды. Думаю это не сложно, у меня насос есть, но я пока не дошел до него. Вам надо сделать вазочку внутри куда вода стикать будет и клапан откуда накопившаяся вода буlет вытикать.

 

надо сделать хотя бы маленькую рабочую модель. Ведро или ванна жидкости подойдет.

 Для этого есть лабораторные приборы (набор колбочек, трубочек и прочей мелочи. собранные в прибор)

... поставить насос, Вода озера будет давить на насос и он будет воду качать, а чистую обратно выплевывать. 

Ты имеешь ввиду "метод мельницы"?

[aversun]

Об осаждении (SO₄)^2-, считаю, подробно рассказано в "Сульфат-ион, осаждение оксалатом кальция".

Сказано "Сульфат-ион, осаждение оксалатом кальция из сульфат-иона"

Т.е. имеется в виду осаждение иона кальция из раствора сульфата кальция ионом оксалата. 

А вот конкретно об осаждении иона SO4^2- ничего нет

[alexandr_mishin]

Меди много.

позже обдумаю результат. SO4  2- безусловно надо или осаждать или извлекать.  

Известкование основной способ очистки сейчас формулы и вещества не приведу - уже почти сплю. В общем то есть много реагентов- отходов производства подходящих.  

Господа, буду благодарен, если приведёте сведения об энергозатратах на вакуумное выпаривание и на тепловое выпаривание. Не хочу гуглить и считать, возможно , кто то знает тему.  Калькулятор для расчёта энергозатрат и стоимости нагрева воды http://nagrev24.ru/voda/  Нагрев 1 литра воды до кипения  за 50 копеек - дорого. Забыл теплоту парообразования :( (завтра найду - всяко- разно дорого ) . http://www.ecologyside.ru/ecosids-394-1.html   выпаривание и здесь нет расчётов...Надо не забывать, что пары надо постоянно откачивать.    

[alexandr_mishin]

Решил проверить взаимодействие бесцветного раствора наверное  сульфатов, оставшегося после извлечения из него меди. Предполагаю, что в растворе остался сульфат железа II валентный, поскольку при добавлении перекиси раствор из бесцветного стал ярко коричневым  

. Нечто подобное вижу здесь 

Качественное определение трёхвалентного железа  

Считаю важным знать в соединении двух или трёхвалентное железо.  1. Добавляю в раствор нашатырный спирт (водный раствор аммиака). Выпадает серый (почти белый)осадок . Не знаю что это  

 

2.

 перекись водорода , нашатырный спирт и предположительно сульфат железа.  Возможно происходит следующее. Не могу судить по картинке. (Реакция взаимодействия сульфата железа(II) и гидрата аммиака

FeSO₄ + 2(NH₃•H₂O) → Fe(OH)₂ + (NH₄)₂SO_{4) "  конец цитаты.}

 

 

 

 

 

Почему то совсем не такая реакция.  "2FeSO₄ + 2H₂O ⇄ (FeOH)₂SO₄ + H₂SO₄2.  Добавляю в образовавшийся раствор перекись водорода.  3.  Реакция взаимодействия перекись водородая сульфата железа(II) и гидрата аммиака

FeSO₄ + 2(NH₃•H₂O) → Fe(OH)₂ + (NH₄)₂SO₄

[FurryBear]

Нет не мельницы.

 

Вода озера давит на канал прорытый под озером  поперечное сечение которого меньше.

 

Ну так, что должно произойти в результате этого давления?

Насос-то как работать от этого давления будет?

Перерабатывать это надо! Ибо это природный полиметаллический концентрат. Весьма перспективен для получения из оного меди. Кроме перевода в карбонат с таки объемами вряд ли можно что-то другое нерастворимое сотворить.

 

А я предлагаю использовать это как дешевый источник химреактивов для домашних опытов

Себестоимость = расходам на транспортировку - это всяко дешевле, чем покупать у кого-то (возможно! а может быть и нет )

Изменено 2 Октября, 2016 в 06:49 пользователем FurryBear

[aversun]

Я живу в старне 

несчастная страна