Новая технология позволит эффективно очищать и повторно использовать воду в производстве
Современная добыча и переработка полезных ископаемых неразрывно связана с образованием производственных отходов и загрязненных стоков. Наибольшую экологическую опасность представляют отходы цветной металлургии, содержащие сульфидные соединения металлов — хвосты обогащения, забалансовые руды и отвалы металлургических производств.
Основными загрязняющими элементами в таких отходах являются соединения цинка, кадмия, меди и кобальта. Несмотря на то, что цинк необходим для нормального функционирования живых организмов, участвуя в метаболизме и ферментативных процессах, его избыток может нанести серьезный вред здоровью. Особенно опасен кадмий, способный вызывать серьезные нарушения в работе жизненно важных органов — почек, печени, мозга и репродуктивной системы. Повышенные концентрации меди и кобальта также представляют угрозу для здоровья человека.
Для обезвреживания стоков с высоким содержанием тяжелых металлов применяются различные методы — от физических до биологических. Традиционно используются технологии осаждения, коагуляции, ионного обмена и адсорбции. Однако первые два метода приводят к образованию значительного количества осадка, а ионообменные технологии требуют дорогостоящей предварительной подготовки воды из-за риска засорения ионообменных матриц.
Прорывное решение предложили исследователи из лаборатории экологии горного производства ИГД УрО РАН. Они разработали инновационный композиционный состав на основе отходов железо-магниевого производства. Исследования подтвердили, что эффективность очистки определяется несколькими ключевыми параметрами — количеством вносимого реагента, длительностью его контакта с загрязненной водой, исходной концентрацией металлов и кислотностью среды. Оптимальные результаты достигаются при времени контакта 120-180 минут, дозировке 4-10 г/л и начальной концентрации металлов до 500 мг/л.
Результаты испытаний убедительно доказывают высокую эффективность применения железо-магниевых отходов для снижения токсичности промышленных стоков. Особую ценность эта технология представляет при проектировании систем биологической очистки с каскадом прудов-отстойников, учитывающих специфику очистки от конкретных химических элементов.
Исследования получили дополнительный импульс благодаря государственной программе по расширению использования вторичного сырья в промышленности. Правительство России активно поддерживает научные разработки, направленные на вовлечение производственных отходов в хозяйственный оборот.
По словам руководителя исследований, выбор железо-магниевых отходов обусловлен их широкой доступностью и низкой стоимостью. Эти материалы образуются в значительных объемах и обладают отличными сорбционными свойствами. Важным преимуществом является наличие в их составе оксида магния, который эффективно нейтрализует кислые стоки, а железосодержащие компоненты прекрасно связывают тяжелые металлы.
Технология очистки включает два последовательных этапа. Сначала применяется железо-магниевый композиционный состав, активно нейтрализующий тяжелые металлы. Магний нормализует кислотность среды, способствуя осаждению металлов. На втором этапе используются отходы гуминового производства, обеспечивающие окончательную доочистку до уровня рыбохозяйственных нормативов.
Масштабные исследования проводились на базе уральских медноколчеданных месторождений при поддержке научных фондов и региональных властей. Ученые детально изучили механизмы миграции тяжелых металлов в природных системах и разработали эффективные методы экологической реабилитации загрязненных территорий.
Перспективы внедрения технологии в промышленность весьма оптимистичны. После успешного завершения опытно-промышленных испытаний, которые займут около полутора лет, разработка может быть интегрирована в производственные процессы. Главное достоинство метода — возможность очистки стоков до уровня, позволяющего их безопасное использование в рыбохозяйственных водоемах.
Источник: www.kommersant.ru
