Очистка производственных вод методом обратного осмоса (моделирование процесса и подбор антискаланта)

Очистка производственных вод методом обратного осмоса (моделирование процесса и подбор антискаланта)

СПбГТИ(ТУ)

ОАО «Полиметалл» является крупнейшим в России и третьим в мире производителем первичного серебра и четвертым по добыче золота в России. «Полиметалл» добывает золото и серебро и ведет геологоразведочные работы в четырех регионах России – Магаданской области, Хабаровском крае, Свердловской области и на Чукотке, а также в Казахстане. Компания самостоятельно осуществляет весь комплекс работ по освоению рудных месторождений – от проведения геологоразведочных работ до строительства и эксплуатации.

ЗАО «Полиметалл Инжиниринг» - научно-исследовательский и проектный центр, созданный в структуре ОАО «Полиметалл», проводит полный комплекс работ по освоению объектов недропользования – от  этапа геологоразведки до ввода в эксплуатацию горно-металлургического комплекса. Основное направление деятельности ЗАО «Полиметалл Инжиниринг» - проектная и научно-исследовательская деятельность в области добычи и переработки полезных ископаемых.

Для обессоливания оборотной воды, образующейся на стадии фильтрации хвостов цианидного выщелачивания в процессе гидрометаллургической переработки золотосодержащего концентрата  на Амурском гидрометаллургическом комбинате, входящем в состав ОАО «Полиметалл», будет использоваться установка обратного осмоса.

Рис. 1. Место обратного осмоса в принципиальной схеме

Установка представляет собой комплекс оборудования для обработки оборотной воды, позволяющего удалить из нее взвешенные вещества, коллоидные примеси и основное количество растворенных солей. В результате работы установки поток исходной воды разделяется на потоки пермеата,  концентрата (рис.1).

Блок обратного осмоса состоит из четырех ступеней  (рис.2).

Рис. 2. Блок обратного осмоса.

Суть процесса обратного осмоса заключается в том, что на раствор, разделенный полунепроницаемой мембраной, со стороны с большей концентрацией прикладывают давление, превышающее осмотическое. При этом растворитель переходит из области с высокой концентрацией растворенных солей в область с низкой концентрацией.

С целью исследования этого процесса  была смоделирована установка в лаборатории ЗАО «Полиметалл инжиниринг». В ходе эксперимента моделировалась четвертая ступень блока обратного осмоса, на которую приходится максимальная солевая нагрузка.

Задача исследования – изучение параметров процесса.

Модельная установка состоит из: установки  обратного осмоса «Шарья М-1*100», реактора с мешалкой с системой контроля уровня жидкости, двух баков подачи реагентов и бака подачи антискаланта, трех перистальтических насосов, двух фильтров для очистки водопроводной воды (рис.3).

Рис. 3. Схема модельной установки

Состав подаваемых растворов:

·  Бак 1: Ca(NO₃)₂ – 139,9г/л

·  Бак 2: Na₂SO₄ – 90 г/л, NaOH – 1,06 г/л, NaCl – 1 г/л.

·  Бак 3: Антискалант – 4,65 г/л

Реагенты подавали перистальтическим насосом со скоростью 3,72 л/ч в бак с мешалкой.

Состав реального раствора, подававшегося на четвертую ступень: Ca²⁺ - 1200–1800 мг/л, Cl^- - 200 мг/л.

В данной работе рассматривали влияние антискаланта на длительность работы мембраны.

Антискаланты – ингибиторы роста кристаллов. Они замедляют или предотвращают кристаллизацию малорастворимых солей из раствора. В качестве ингибиторов применяют комплексные соединения высокомолекулярных органических кислот, например, фосфоновых.

В работе установки выделили три этапа (рис.4):

1.  Выход на режим работы (около 60 минут). После выхода на режим проводили отбор проб на содержание Ca²⁺ и Cl^-.

2.  Этап стабильной работы установки (давление меняется слабо).

3.  Засорение мембраны. При достижении критического давления (12 бар) эксперимент останавливали. Установку промывали щелочным раствором Трилона Б концентрацией 10 г/л (NaOH – 1,875 г/л).

Рис. 4. Типичная кривая зависимости осмотического давления от времени

В ходе эксперимента исследовали влияние шести различных по составу антискалантов (А1 – А6). Результаты работы установки представлены в виде графика (рис.5).

Рис.5 Сводный график зависимости осмотического давления от времени для разных антискалантов.

Как видно на графике, установка без применения анисткаланта проработала 50 минут. С использованием антискалантов время работы варьировалось от 70 до 350 минут. Наилучший результат показал антискалант А3 (350 минут). В связи с этим антискалант А3 может быть рекомендован к использованию на Амурском гидрометаллургическом комбинате.

Список литературы

1.  Водоподготовка: Справочник. /Под ред. д. т. н., действительного члена Академии промышленной экологии С. Е. Беликова. М.: Аква-Терм, 2007. – 240 с.

2.  Чаусов Ф. Ф. Ингибирование роста кристаллов солей щелочноземельных металлов в водных растворах: Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук.- Ижевск: Удмуртский государственный университет, 2005. – 163 с.