Технологические и эколого-экономические аспекты ресурсосберегающей переработки техногенного гидроминерального сырья горных предприятий цветной металлургии

© И.В. Шадрунова, H.H. Орехова, 2015

УДК 622.7: 504.063.43

И.В. Шадрунова, Н.Н. Орехова

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕХНОГЕННОГО ГИДРОМИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Главный путь инженерно-экологического развития общества - это создание малоотходных и безотходных технологий, предполагающих не только максимально полезное использование потребляемых сырьевых ресурсов, но и полную переработку образующихся отходов, которые в большинстве своем тоже имеют определенную сырьевую ценность. Кислые воды горных предприятий являются специфическим сырьем, с высоким градиентом сезонных изменений концентраций металлов. Эффективно перерабатывать техногенные воды можно путем применения комплексных схем, включающих как традиционные методы очистки, так и гидрометаллургические приемы переработки растворов. Актуальным является вовлечения таких вод в ресурсосберегающую переработку с извлечением меди и цинка в селективные продукты. В соответствии с имеющейся практикой и теоретическими исследованиями в области извлечения меди и цинка из кислых сульфатных вод горных предприятий для извлечения меди из потоков выбраны известные методы гальванокоагуляции, цементации, и сульфидного осаждения. Для извлечения цинка выбрано сульфидное осаждение.

Ключевые слова: гидроминеральные ресурсы, медь, цинк техногенные воды, ресурсосберегающая переработка, извлечение тяжелых металлов, гальванокоагуляция, цементация, осаждение, технология.

Л ля горных предприятий цветной металлургии вопрос переработки рудничных и подотвальных вод стоит особенно остро. Это связано со спецификой добычи руд и образованием техногенно измененных вод практически на всех этапах технологического процесса. Основная масса руд, перерабатываемых в отрасли, относится к колчеданным. Технология добычи предусматривает потери руды за контуром карьеров, эксплуатационные потери в подземных горных выработках в зависимости от системы разработки, накопление на поверхности отвалов слабоминерализованных пород и забалансовых руд.

Эта руда находится в зоне относительно свободного проникновения воздуха и является источником насыщения металлами вод, инфильтрующихся через толщу. Главный фактор формирования ионного состава вод - это скорость окисления

сульфидов, наиболее подвижными из которых являются минералы меди, цинка и железа [5].

Вблизи окисляющихся рудных проявлений формируются поликомпонентные кислые (рН 3,6-4,3), сульфатные (до 96 % Б04) воды с минерализацией до 18 г/дм3, пестрого ка-тионного состава с высокими концентрациями микроэлементов халькофильной группы. Наиболее токсичные и концентрированные по металлам воды продуцируют отвалы. Это экстремально агрессивные, сильнокислые (рН 1,5-3,2) воды с высокими концентрациями меди, железа, цинка, неблагоприятным для переработки соотношением концентраций металлов, очень высокими значениями сульфатной минерализации (более 30000 мг/дм3 БО^ и жесткости (более 100 ммоль-экв/дм3).

Кислые воды медно-цинковых горных предприятий рассматриваются нами как сырье для получения меди и цинка.

Эффективно перерабатывать техногенные воды можно путем применения комплексных схем, включающих как традиционные методы очистки, так и гидрометаллургические приемы переработки растворов.

В последнее время в рамках данного подхода разработаны технологические схемы, позволяющие перерабатывать сточные металлоносные воды горных предприятий с получением пригодных для дальнейшего использования металлсодержащих продуктов и оборотной воды. Разработаны схемы использованием методов гидролитического осаждения [1], сульфидного осаждения [2], цементации [2, 3] и ионной флотации [3].

Разработанные новые технологии не находят широкого применения по ряду причин, основными из которых являются сложность реализации в условиях горного производства, невозможность использования уже существующих очистных сооружений, требовательность процессов к качеству воды.

Металлы должны извлекаться на стадии предварительной очистки вод. Используемые методы не должны вносить дополнительных загрязнений в поток и должны встраиваться в существующие очистные сооружения. Желательным является использование в технологиях переработки вод твердых отходов. Данный прием позволяет получать интегративные эколого-экономические эффекты.

Кислые воды горных предприятий являются специфическим сырьем, с высоким градиентом сезонных изменений концентраций металлов. Главный фактор формирования ионного состава вод - это скорость окисления сульфидов, наиболее подвижными из которых являются минералы меди цинка и железа. [5]. В подотвальных водах двух расположенных рядом месторождений среднего Урала медного и медно цинкового колчеданных месторождений концентрации халь-кофильных элементов достигают нескольких граммов в литре (табл. 1), что характерно для нестационарного периода окисления сульфидов.

Актуальным является вовлечения таких вод в ресурсосберегающую переработку с извлечением меди и цинка в селективные продукты. В соответствии с имеющейся практикой и теоретическими исследованиями в области извлечения меди и цинка из кислых сульфатных вод горных предприятий для извлечения меди из потоков выбраны известные методы гальванокоагуляции, цементации, и сульфидного осаждения. Для извлечения цинка выбрано сульфидное осаждение.

Эксперимент

Изучение проводили по двустадиальным схемам организации процесса. Первая стадия — осаждение меди в виде сульфида, цементного или ферритного осадка. Вторая стадия — осаждение цинка в виде сульфида.

Цементацию проводили в проточном режиме в лабораторной барабанной цементационной установке с диаметром вращающегося барабана 0,08 м, обеспечивающим непрерывное перемешивание подотвальной воды с железной стружкой. Соотношение длины и ширины барабана 3:1 Оптимальная скорость вращения рассчитана из формул [6] и составляет — 35,7 — 69 об/мин.

Таблица 1

Характеристика подотвальных вод за 2012-13 годы

Месторождение Средний расход, м3/ч Содержание, мг/дм3 рН

Си2+ гп2+ Робш Ре3+

Медно-цинковое 6,02 402,52082 21568680 40759334 1652,142952,16 2,212,94

Медное 0,45 626,42940 43,12300,0 3126,016512,0 358,65958,65 1,9-2,4

Фактическая скорость вращения барабана под нагрузкой — 36 и 64 об/мин, в зависимости от положения передаточных шестерен в редукторе. Объем барабана, 1200 см3; коэффициент заполнения барабана подотвальной водой 0,32; масса металла-цементатора 210 г., объем воды, едино моментно находящейся в барабане, 280 см3, плотность загрузки скрапа 0,5 м2/дм3.

Для проведения исследований была собрана установка, включающая расходную напорную емкость, устройство для регулирования скорости подачи раствора, скрапоулови-тель, первичный отстойник для сбора цементной меди, дозатор флокулянта, вторичный отстойник для осаждения легких фракций шлама.

Гальванокоагуляцию проводили в лабораторном барабанном гальванокоагуляторе. Размеры барабана: диаметр 110 мм; длина 350 мм, объем рабочей зоны 180 см3. Масса загрузки гальванокоагулятора 1200 г. Параметры гальванокоагуляции приняты по опыту наших работ на подотваль-ных водах предприятий южного Урала [8-10,13]. В качестве загрузки гальванокоагулятора использована смесь железной стружки и кокса крупностью +5-10 мм. Массовое соотношение железо:углерод принято 3:1.

Для проведения исследований была собрана установка, включающая расходную напорную емкость, устройство для регулирования скорости подачи раствора, гальванокоагулятор, накопительную емкость - отстойник.

Для исключения случайных ошибок, перед каждой серией опытов цементатор и гальванокоагулятор загружались новой порцией загрузки, загрузка гальванокоагулятора подготавливалась к работе пропуском технической воды в течение 5-8 часов до появления выраженной качественной реакции на железо III в сливе и сильных магнитных свойств осадка. Опыты проводились в динамических условиях. Анализировались жидкая фаза и осадки на выходе из гальванокоагулятора, загрузка до и после контакта с раствором.

Осаждение металлов сульфогидратом натрия (гидросульфидом) проводили в соответствии с результатами исследования [10]. Расход сульфидного реагента принимали относительного стехиометрического на восстановления Ре (III) до Ре (II) по реакции Ре2(Э04Ь + ИаИБ = 2РеБ04 + НаИЭ04 + Б и

полного осаждения металла по реакции MeSO4 + NaHS = MeS + NaHSO4. Кондиционирование с реагентом проводили в пластиковых емкостях, рабочим объемом 4 дм . Перемешивание осуществляли в течение 5-15 минут. Рабочий раствор сульфидного реагента подавался в толщу воды ближе ко дну реактора при постоянном перемешивании. В качестве реагента- осадителя применяли технический гидросульфид натрия с концентрацией 31 %. Рабочий раствор гидросульфида натрия готовили пропорциональным разведением концентрированного.

Для ускорения осаждения полученных осадков использовали катионный флокулянт.

Основными методами исследования продуктов были выбраны: для растворов — химический анализ, для дисперсных осадков — рентгенофазовый и химический анализы. Пробы осадков проанализированы на дифрактометре SHIMADZU XRD-6000, Cu-анод, графитовый монохрома-тор. Результаты пробы рассчитаны методом Петера-Кальмана с использованием коэффициентов, взятых из табличных данных с максимальным дифракционным соответствием. Для определения количества рентгеноаморфной составляющей выбран метод добавок. Съемка проводилась в диапазоне 24-30 градусов 3 раза, после чего вычислялось среднее соотношение интенсивности аналитического отражения.

Обсуждение результатов

Результаты показали, что удельный расход железа при цементации воды медно-цинкового месторождения является более высоким, чем средний расход железа по данным практики применения цементации меди (1,32-3 г. железа на грамм меди [11]), что вероятно вызвано высоким содержанием железа (III) в подотвальной воде [6, 11].

При подкислении сточной воды до рН 2 для уменьшения процессов осаждения гидроксидов и основных сульфатов железа расход железа снижается. При повышении содержания меди в исходной воде с 920 до 1250 мг/дм3 наблюдается (при прочих равных условиях) постепенное увеличение степени извлечения меди от 88,6 до 93,1 %. Что связано со смещением соотношения концентраций меди и

относительным расход,

Рис. 1. Влияние расхода №И8 на показатели извлечения Zn2+ и Рс0бш из обезмеженной подотвальной воды

цинка в исходной воде в сторону роста доли меди. Результаты извлечения цинка (рис. 1) из обезмеженной подотвальной воды с расходом ИаИБ в диапазоне 115-200 % стехиомет-рического показали, что увеличение расхода более 135 % приводят к скачкообразному переходу в осадок железа и снижению массовой доли цинка в осадке. Оптимальным расходом принят расход 120 % стехиометрического.

Удельный расход железа при цементации меди из по-дотвальной воды медного месторождения в основном соответствует известному диапазону расхода железа по данным практики применения цементации меди. При повышении содержания меди в исходной воде с 876,24 до 2940,00 мг/дм3 при относительном равенстве соотношения концентраций Си2+, 2п2+ и Ре3+ наблюдается снижение извлечения с 94,5 % до 85,77 %.

При изменении скорости вращения барабана в оптимальном диапазоне от минимальной до максимальной, расход железа и извлечение меди изменяется незначительно. С технологической точки зрения более приемлемой является скорость, соответствующая минимуму оптимума.

В таблице 2 представлены наилучшие достигнутые показатели для подотвальных вод с концентрацией (мг/дм3) Си2+ — 950,13, 2п2+- 6960,50 и Ре3 -8899,67 (медно-цинковое месторождение) и Си2+ — 2091,0, 2п2+ — 300,0и Ре3-9800,83 (медное месторождение).

По схеме гальванокоагуляция-осаждение из подотваль-ных вод месторождений ферритный осадок, удовлетворяющий балансу пяти составляющих: массовая доля, извле-

чение, селективность, низкий расход железа и низкая остаточная концентрация железа в сливе, получены при скорости вращения барабана гальванокоагулятора 12 об/мин и продолжительности гальванокоагуляции 6 минут. Показатели гальванокоагуляционного извлечения представлены в табл. 3.

Цинксодержащий осадок получен при расходе ИаИБ — 125 % по стехиометрии на осаждение цинка. Удельный расход железа в 4-5 раз меньше, чем при цементации (см. табл. 3) и составляет 0,73-0,67 гре/гСи.

Осаждение меди сульфидом проводили с подкислением вод до рН селективного выделения 1,7 - 2,0. Расход концентрированной серной кислоты для вод с начальным рН 2,7 составил 0,5-0,6 мл/дм3.

Результаты извлечения меди из подотвальной воды медно-цинкового месторождения с расходом ИаИБ в диапазоне 95 — 135 % стехиометрического показали (рис. 2), что полностью отделить медь от цинка не удается. При извлечении меди более 65 % в осадок переходит более 5,49 % цинка. Преобладание цинка над медью в подотвальной воде в несколько раз обуславливает массовую долю цинка в осадке на уровне массовой доли меди. Увеличение расхода более 115 % приводят к переходу в осадок железа (II) и цинка в осадок в количествах превышающих массу меди. Оптимальным расходом принят расход 115 % сте-хиометрического. Цинксодержащий

осадок получен при

т т„ 1 относительным расход,1;

расходе N аНБ -125 % стехио- Рис. 2. Влияние расхода на показатели

извлечения Си2+ Zn2+ и Рс„й™ из подотвальной

метрического. ш

1 воды

Таблица 2

Результаты извлечения меди цементацией и цинка сульфидным осаждением

Осадок Массовая доля металла в осадке,% Удельная масса осадка, г /дм3 Остаточная концентрация металлов в сливе, мг/дм3 Извлечение,% Удельный расход железа

Си2+ гп2+ Си2+ гп2+ Си2+ гп2+ г/ям3 ГГе/гСи

Подотвальная вода

Цементация 18,64 1,05 7,89 4,53 106,05 6913,05 12482,85 88,84 0,68 3,9 4,7

Осаждения цинка 0,34 14,32 15 30,8 0,57 2508,65 7862,85 10,62 63,03

Итого 99,46 63,71

Подотвальная вода

Цементация 24,12 0,49 13,53 8,26 98,42 259,34 13058,21 95,63 13,55 4,30 2,10

Таблица 3

Результаты извлечения меди гальванокоагуляцией (г/к) и цинка сульфидным осаждением

Осадок Массовая доля металла в осадке Удельная масса осадка, г/ям3 Остаточная концентрация металлов в сливе, мг/дм3 Извлечение,% Удельный расход железа

г/ям3 Гре/гси

Подотвальная вода

г/к 16,73 0,83 14,42 6,69 65,50 5931,5 9010,5 94,4 0,9 9,7 0,75 0,67

Осаждение цинка 0,37 21,75 12,98 17,22 0,40 2186,7 6776,2 4,9 63,1 24,8

Итого 99,3 64,1 34,5

Подотвальная вода

г/к 17,67 0,56 18,42 15,84 141,12 212,00 7491,50 95,20 29,33 29,78 0,61 0,73

Таблица 4

Результаты извлечения меди н цинка сульфидным осаждением

Осадок Остаточная концентрация в растворе, мг/дм3 Массовая доля металла в осадке,% Удельная масса осадка, г Извлечение в осадок,%

Си2+ гп2+ Ре общ Си гп Ре Си гп Ре

Подотвальная вода «Тарньерское»

Медный осадок 713,99 362,00 376,00 14,25 7,23 7,50 5,01 75,15 5,82 4,43

Цинковый осадок 231,95 4102,40 2421,50 1,60 28,29 16,70 14,50 24,41 65,95 28,51

Подотвальная вода «Шемурское»

Медный осадок 284,67 270,74 9512,00 28,67 0,46 4,57 6,20 86,39 9,75 2,94

Для подотвальной воды медного месторождения с преобладанием меди над цинком по серии предварительных опытов расход принят так же 115 %.

Достигнутые показатели селективного осаждения представлены в табл. 4

Как показал рентгенофазовый анализ, образующиеся в процессе осаждения сульфидом осадки содержат в себе сульфидные и сульфатные фазы меди и цинка, элементную серу, сульфаты кальция, магния и алюминия (рис. 3 и 4). Переход сульфатов кальция и магния в осадок в области параметров селективного извлечения меди и цинка обусловлен высокой концентрацией магния, кальция и алюминия в воде и насыщением воды при введении сульфида производными серы.

Медьсодержащий осадок достаточно полно осаждается из суспензии в течение 60-90 минут без добавки флокулянта. Для полного осаждения цинксодержащего осадка требуется добавка катионного флокулянта 2е1ад с расходом 3 мг/дм3.

Медьсодержащий осадок Цин «содержащий оса до«

Массовая доля в осадке,%:Си=14,25; Массовая доля в осадке,%: Си=1,6; гп=7,23; Ре=7,50; Б=35,4 гп=28,2; Ре=16,7; Б=20,45

Рис. 3. Осадки из подотвальной воды минерализованных медно-цинкового месторождения

медьсодержащий рея док

Гексагид пит

Массовая доля в осадке,%: Си=28,67; 2п=0,46; Ре=4,57; Б=21,6

Название фазы Формула

Сер Б0

Пуатвнит (Си, Ре)Б0^Н20; Си:Ре^1:1

Ковеллин СиБ

Роценит РеБ04^4И20

Гуннингит гп 0,75 Мп2 +0,25

Алуоге [Л1(И20)6]2(Б04)35И20

Смектит ((Мд)с,33Л11,67)2(0И)2(Б1205)2) • N30,33(^0)4

Хлорит (Мд, Ре)3[Л1,Б1)40ю (0ИЬЬ • 3(Мд, Ре)(0И)2

Гипс СаБ04 • 2И2О

Кизерит Мд[Б04] ^0

Гексагидрит МдБ04 • 6И20

Сфалерит гпБ

Бианкит Регп2[Б04]3 • 18И20

Бойлет (гп,Мд)Б04 • 4И20

н Нераскристаллизованная*

"предположительно аморфный алунит КЛ13(Б04)2(0И)6 и аморфным кремнеземом с серой

Рис. 4. Осадок из подотвальной воды медного месторождения

Любые металлсодержащие продукты переработки подот-вальных вод относительно массовой доли металла и направления дальнейшей их утилизации с учетом специфики горнометаллургического производства по нашей систематизации могут быть отнесены к одной из пяти групп (таблица 6).

Полученные по трем сравниваемым схемам медные осадки относятся к группе I. По содержанию меди осадки соответствуют требованиям к медным концентратам обогащения. Фазовый состав осадков позволяет добавлять их к полупродуктам, соответствующим по содержанию концентратам обогатительного передела или отправлять в металлургический передел как самостоятельный продукт. Цинксодержащие осадки относятся к группе III. Осадки содержат цинка в два раза меньше кондиционного содержания в цинковых концентратах обогащения, однако являются по содержанию рентабельными для дальнейшей переработки на металлургической стадии выделения металла [5].

Таблица 6

Систематизация твердых продуктов переработки техногенных вод

Группа Название Массовая доля металла Примечание

I Концентраты и промпродукты в металла > кондиций Товарный продукт

II Обогатимые шла-мы и осадки в метал-ла<кондиций Обогащение приводит к получению продуктов I группы

III Необогатимые рациональные продукты Минимального рентабельного содержания <в<металла кондиций Шихтуются к концентратам без нарушения кондиционных требований Компоненты шихты для металлургического передела Соответствующая компонентам шихты матрица

Окончание табл. 6

Группа Название Массовая доля металла Примечание

IV Наполнитель для закладки выработанного пространства в металла< 1 % Осадки устойчивые к растворению и выщелачиванию

V Материал для формирования техногенного месторождения 1 %< в металла < минимального рентабельного содержания Осадки пригодные к выщелачиванию

Наиболее качественный медный осадок из подотваль-ных вод медно-цинкового месторождения получен методом цементации, однако цементация приводит к значительному приросту железа в воде. Это является нежелательным для селективного извлечения цинка в следующей стадии и для технологических процессов дальнейшей комплексной очистки вод. Более качественные цинковые продукты получены после предварительного обезмеживания методами гальванокоагуляции и осаждения. Высокоселективное извлечение меди осаждением гидросульфидом натрия осложнено значительным превышением в подотвальной воде концентраций цинка, железа, магния над концентрацией меди. Более селективное извлечение меди получено цементацией и гальванокоагуляцией.

Наиболее качественный медный осадок из подотвальной воды медного месторождения получен методом сульфидного осаждения. Наибольшее извлечение меди достигнуто методом цементации.

Сравниваемые технологии могут быть реализованы в очистных сооружениях сезонной эксплуатации в модульном исполнении. Полученные продукты являются технологически равнозначными. Поэтому основными критериями выбора одной из трех технологий являются экономические критерии. Следует отметить, что большинство технологий очистки вод окупаются только с учетом снижения платы за экологический ущерб.

Без учета снижения платы за экологический ущерб применение технологий извлечения цинка осаждением сульфидом является экономически оправданным только при цене на реа-

гент - осадитель значительно ниже цены на цинк в концентрате. Поэтому использование сульфидного осаждения на самоокупаемой стадии предочистки вод с извлечением металлов возможно только с применением недорогостоящих суль-фидсодержащих отходов предприятий. Извлечение меди из подотвальных вод приносит прибыль предприятию изученными методами. Технологические показатели извлечения меди из подотвальной воды медного месторождения представлены в табл. 8.

Выводы

Вовлечение подотвальных вод в ресурсосберегающую переработку с извлечением меди и цинка в селективные продукты является актуальным и экономически целесообразным. Технологически реализуемыми в условиях горных предприятий являются методы гальванокоагуляции, цементации, и сульфидного осаждения.

Таблица 8

Анализ технико-экономических показателей извлечения меди из подотвальной воды медного месторождения по вариантам

№ п/п Технология Гальвано-коагуляция Цементация Осаждение сульфидом

Показатели Значение

1. Объем перерабатываемых сточных вод в год, тыс.м 11,08

2. Капитальные затраты, млн р. 2276,00 2369,00 1876,00

3. Количество меди, извлекаемой в товарную продукцию, т/год, в т.ч. 9,50 22,60 14,84

4. Извлекаемая ценность, р./м3 105,60 249,30 167,00

5. Себестоимость извлечения меди из сточных вод, р./м3 51,23 69,00 138,00

6. Балансовая прибыль, млн р./год 0,60 2,00 0,42

7. Рентабельность производства, % 106,13 261,36 29,46

8 Срок, окупаемости, лет 4 1 7

Полученные медные по содержанию меди осадки соответствуют требованиям к медным концентратам обогащения. Фазовый состав осадков позволяет добавлять их к продуктам, соответствующим по содержанию концентратам обогатительного передела или отправлять в металлургический передел как самостоятельный продукт. Цинксодержащие осадки содержат цинка в два раза меньше кондиций, однако являются по содержанию рентабельными для дальнейшей переработки на металлургической стадии выделения металла.

Полученные продукты технологически равнозначны, вследствие чего основными критериями выбора одной из изученных технологий являются экономические критерии.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шидловская И.П., Мальцев Г.И., Набойченко С.С. Определение оптимальных условий осаждения гидроксидов металлов-примесей при очистке сточных вод // Изв.ВУЗов. Цв. металлургия. 2005. № 6. С.14 — 17.

2. Халезов Б. Д. Исследования и разработка технологии кучного выщелачивания медных и медноцинковых руд автореф. дисс. ... д-ра тех. наук: 05.16.02 - Екатеринбург 2009. - 53 с.

3. Медяник Н.Л., Чантурия В.А., Шадрунова И.В. Квантово-химический метод выбора реагента-собирателя и его использование в процессе флотационного извлечения катионов цинка и меди (II) из техногенных вод горных предприятий / Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2012. — №. — 1. — С. 155 — 165

4. Чантурия В.А., Шадрунова И.В. Технология извлечения цинка из рудничных и подотвальных вод /В.А. Чантурия, И.В. Шадрунова, Н.Н. Орехова, Н.Л. Чалкова //Обогащение руд. — 2011, №1. С. 35-39

5. Шадрунова И.В., Самойлова А. С., Орехова Н.Н. Закономерность формирования медьсодержащих стоков на горных предприятиях //Горный информационно - аналитический бюллетень. М.: ГОУ ВПО МГГУ, 2008. — № 3. — С. 304-311.

6. Халезов Б.Д., Ватолин Н.А., Макурин Ю.Н., Быков Н.А. Исследование извлечения меди в барабанном цементаторе.//Горный информационно-аналитический бюллетень, М., МГГУ, 2005, №5, 302-311.

7. Орехова Н.Н. Исследование метода гальванокоагуляции для селективного извлечения меди и цинка из растворов. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) = Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2009. Т. 14. № 12. С. 202-209.

8. Феофанов В.А., Дзюбинский Ф.А., Шадрунова И.В., Орехова Н.Н. Критерии гальванокоагуляционного извлечения и утилизации меди из техногенных вод //Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-

технический журнал) = Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2006. № 12. C. 149-151.

9. Orekhova N.N., Shadrunova I.V., Volkova N.A. (2012) Comprehensive waste treatment technologies for copper industry. Proc, XXVI International Mineral Processing Congr (IMPC), pp 3998-4010

10. Халезов Б.Д., Неживых B.A., Овчинникова Л.А. Полупромышленные испытания гидросульфидного способа извлечения цинка из растворов кучного выщелачивания//Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГГУ, 2005. - №4 - C. 278-279.

11. Алкацев М. И. Процессы цементации в цветной металлургии, М.: Металлургия, 1981. - 116 с. ПТТТП

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Шадрунова Ирина Владимировна — доктор технических наук, профессор, чл.-корр. РАЕН, заведующая отделом горной экологии, shadrunova_@mai1.ru, Институт проблем комплексного освоения недр РАН,

Орехова Наталья Николаевна — кандидат технических наук, доцент, nn_orehova@mai1.ru, Магнитогорский государственный технический университет им Г.И. Носова.

UDC 622.7: 504.063.43

TECHNOLOGICAL AND ENVIRONMENTAL AND ECONOMIC ASPECTS PROCESSES FOR ADVANCED RECYCLING OF WATER ORIGINATING FROM MINING OPERATIONS, WITH RECOVERY OF HEAVY METALS

Shadrunova I.V., Ph.D, shadrunova _@mail.ru,

Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources Russian Academy of Sciences (IPKON RAN), Moscow, Russia.

Orekhova N.N., n_orehova@mail.ru, Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov, Magnitogorsk, Russia.

The main principle of the society's engineering and ecological development is to create low-waste and non-waste technologies focused not only on maximum efficient using of raw materials resources but also complete processing of resulting wastes which, for the most part, are also important in terms of resource potential. We consider acidic mining waters as a raw material for obtaining copper and zinc. An effective way to treat mine water is to use comprehensive processes that include both conventional treatment methods and hydro-metallurgical methods of solution treatment. It is important to recycle such waters recovering copper and zinc as selective products. In line with the existing practice and theoretical research in the area of copper and zinc recovery from acidic sulfate mine water we have chosen such well-known processes as galvanocoagulation, cementation and sulfide precipitation for copper recovery, and sulfide precipitation for zinc recovery. Copper containing precipi-

tates obtained as a result of the above processes meet the criteria for copper ore benefici-ation concentrates. Their phase composition allows to add them to the semi-products of an ore beneficiation production or use them as an independent product in metal-making operations. Zinc containing precipitates contain twice less zinc than standard quality beneficiation concentrates, but still can be profitably used for subsequent processing at the metallurgical stage of metal extraction. Technologically, the products obtained do not present any significant difference, so the key criteria for choosing one of them should be economic.

Key words: hydromineral resources, copper, zinc, technogenic waters, recycling, extraction of non-ferrous metals, cementation, precipitation, galvanocoagulation, technology.

REFERENCES

1. Shidlovskaja I.P., Mal'cev G.I., Nabojchenko S.S. Opredelenie optimal'nyh uslovij osazhdenija gidroksidov metallov-primesej pri ochistke stochnyh vod (Determination of optimal conditions precipitated impurities in wastewater treatment) // Izv.VUZov. Cv. metal-lurgija. 2005, No. 6, pp.14—17.

2. Halezov B. D. Issledovanija i razrabotka tehnologii kuchnogo vyshhelachivanija med-nyh i mednocinkovyh rud avtoref (Research and development of heap leaching of copper and copper-zinc ores abstract):. Doctor's thesis, Ekaterinburg, 2009, 53 p.

3. Medjanik N.L., Chanturija V.A., Shadrunova I.V. Kvantovo-himicheskij metod vy-bora reagenta-sobiratelja i ego ispolzovanie v processe flotacionnogo izvlechenija kationov cinka i medi (II) iz tehnogennyh vod gornyh predprijatij (Quantum-chemical method of selection reagent collector and its use in the flotation process of extraction of cations of zinc and copper (II) from waste waters, mining enterprises). Fiziko-tehnicheskie problemy razrabotki poleznyh iskopaemyh, 2012, no 1, pp. 155—165.

4. Chanturija V.A., Shadrunova I.V., Orehova N.N., Chalkova N.L. Tehnologija izvlechenija cinka iz rudnichnyh i podotval'nyh vod (The technology of extraction of zinc from mining and water wastedump), Obogashhenie rud, 2011, no 1, pp. 35-39.

5. Shadrunova I.V., Samojlova A.S., Orehova N.N. Zakonomernost' formirovanija med'soderzhashhih stokov na gornyh predprijatijah (The regularity of the formation of copper-containing wastewater at mining enterprises), Gornyj informacionno-analiticheskij bjul-leten', 2008, no 3, pp. 304-311.

6. Halezov B.D., Vatolin N.A., Makurin Ju.N., Bykov N.A. Issledovanie izvlechenija medi v barabannom cementatore (Investigation of the recovery of copper in the drum comentator), Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2005, no 5, pp. 302-311.

7. Orehova N.N. Issledovanie metoda galvanokoaguljacii dlja selektivnogo izvlechenija medi i cinka iz rastvorov (Study of the method of galvanomagnetic for selective extraction of copper and zinc from solutions), Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten' (nauchno-tehnicheskij zhurnal) Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal), 2009, V. 14, no 12, pp. 202-209.

8. Feofanov V.A., Dzjubinskij F.A., Shadrunova I.V., Orehova N.N. Kriterii galvano-koaguljacionnogo izvlechenija i utilizacii medi iz tehnogennyh vod (Criteria galvanising the recovery and recycling of copper from waste waters), Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten' (nauchno-tehnicheskij zhurnal) Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal), 2006, no 12, pp. 149-151.

9. Orekhova N.N., Shadrunova I.V., Volkova N.A. (2012) Comprehensive waste treatment technologies for copper industry. Proc, XXVI International Mineral Processing Congr (IMPC), pr 3998-4010.

10. Halezov B.D., Nezhivyh V.A., Ovchinnikova L.A. Polupromyshlennye ispytanija gidrosulfidnogo sposoba izvlechenija cinka iz rastvorov kuchnogo vyshhelachivanija (Pilot plant testing hydrosulfide ones method of extracting zinc from solutions heap leaching), Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2005, no 4, pp. 278-279.

11. Alkacev M.I. Processy cementacii v cvetnoj metallurgii, Moscow, Metallurgija, 1981, 116 p.