| Очистка стоков горных предприятий Кольского региона от примеси фтора |
|
|
М.Л.Беликов, Э.П.Локшин (Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им.И.В.Тананаева Кольского научного центра РАН, г.Апатиты) E-mail: belikov@chemy.kolasc.net.ru M.L.Belikov, E.P.Lokshin The technology of clearing of drains of the mountain enterprises of the Kola region from an impurity of fluorine is developed. На ряде предприятий Кольского региона (ОАО "Апатит", Ловозерская ГМК) при добыче и переработке сырья образуются миллионы кубометров сточных вод, содержащих повышенные концентации фтора (10-13 мг∙л-1). Это объясняется присутствием в руде виллиомита (NaF). Предлагавшиеся способы очистки сточных вод от фтора [1-12], обладая различными недостатками, не пригодны для организации промышленной очистки стоков, сбрасываемых в питьевые и рыбохозяйственные водоемы. Кроме того, известные способы, как правило, не предусматривают переработку выделяемых твердых фторсодержащих продуктов, которые в свою очередь при складировании становятся источником загрязнения окружающей среды фтором. Целью работы являлась разработка эффективного способа очистки сточных вод предприятий Кольского региона от фтора. Как показали исследования, сточные воды наряду со фтором содержат и ряд других примесей, некоторые из которых могут влиять на протекание процесса очистки. Таблица 1 Содержание некоторых примесей в сточных вод предприятий ОАО "Апатит" (АНОФ-II) и Ловозерская ГМК (рудник Карнасурт)
Прежде на модельных растворах найдено, что если фтор присутствует в растворе в виде иона F-, он может быть эффективно удалён соединениями титана [13,14]. Присутствие в стоках примесей кремния, алюминия железа, которые могут образовывать с фтором комплексы, должно затруднять очистку реальных стоков от примеси фтора. Поэтому нами исследовано влияние комплексных анионов SiF62-, FeF63- и AlF63- и предложены контуры технологии очистки реальных стоков от фтора. Очистка сточных вод, содержащих фтор в виде комплексных анионов SiF62-, FeF63-, AlF63-, может быть достигнута, если удастся содержащийся Для определения условий перевода фтора в форму F- и возможности связывания его в более прочные гидроксофторидные комплексы с титаном или цирконием были проведены исследования гидролитической устойчивости комплексных фторсодержащих анионов SiF62-, FeF63-, AlF63-, TiF62- и ZrF62- Исследования очистки воды от фтора, присутствующего в виде SiF62-, сульфатными соединениями титана показали (табл.2), что фтор может быть эффективно извлечен, при этом остаточное содержание фтора в растворе может не превышать норм для рыбохозяйственных водоемов (0.75 мг·л-1). Таблица 2 Зависимость эффективности очистки воды от фтора, присутствующего в виде SiF62- (CF- = 10 мг·л-1), от расхода титанил-сульфата при рН = 4-4.5
Как видно из сопоставления табл.2 и данных [13,14], при очистке стоков от фтора в виде аниона SiF62- расход сульфата титанила примерно на 25% выше, чем при очистке стоков от аниона F-. Поскольку, как видно из табл.1, в стоках обоих предприятий содержание примесей железа и алюминия оказалось низким, способ очистки стоков от фтора был опробован на рудничных водах промышленных предприятий ОАО "Апатии" и Ловозерская ГМК. Как показывают данные таблиц 3 и 4, в которых приведены результаты опытов по очистке стоков этих предприятий, метод является эффективным, при этом остаточное содержание фтора в воде может не превышать норм для вод питьевого (1.5 мг·л-1) и рыбохозяйственного (0.75 мг·л-1) назначения. Очистку проводили при величине рН 4-4.5, корректировавшейся с помощью NaOH. Температура (от +4 до +21 оС) на результаты очистки не влияла. Таблица 3 Сорбция из сбросной воды АНОФ-II ОАО "Апатит", содержащей 8.4 мг·л- F-
Таблица 4 Сорбция из воды рудника Карнасурт Ловозерской ГМК, содержащей 11 мг·л- 1 F-
Опыты по определению скорости осаждения содержащего фтор реагента показали, что скорость осаждения составляет 2.6-3 см∙ч-1. Попытки увеличить её введением коагулянта (полиакриамида) не дали результатов. Однако найдено, что по истечении 18 ч конечная концентрация фтора в растворе с полиакриламидом меньше, чем в растворе, в который полиакриламид не вводился. Проведены опыты по регенерации сорбента-осадителя. Выделенный из раствора содержащий фтор осадок обрабатывали при постоянном перемешивании раствором NaOH или Na2CO3. При этом фтор количественно переходит в раствор и образуется оксогидроксид титана. Раствор NaF может использоваться как товарный продукт. Оксогидроксид титана, отделённый
TiO2 + H2SO4 → TiOSO4∙H2O,
и нагревали до температуры 150oC и выдерживали в течение 4 ч. Получали хрупкий спек, растворимый в воде или растворе 5% серной кислоты. Извлечение титана в сульфатный раствор в поисковых опытах составило 90%. Полученный раствор TiOSO4∙H2O может быть использован повторно в качестве сорбента-осадителя. По материалам проведенных исследований предложена принципиальная технологическая схема очистки сточных вод от фтора, представленная на рисунке. Рис.1. Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод от фтор-иона Выводы 1. Установлена возможность и определены оптимальные режимы очистки сточных вод предприятий Кольского региона (ОАО "Апатит", Ловозерская ГМК) от примеси фтора соединениями титана. 2. Показана возможность переработки образующихся фторсодержащих осадков с регенерацией исходного сорбента-осадителя и выделением фторсодержащих продуктов.
Литература 1. А.с. 1122614 СССР. Кл. С 02 F 1/28. Способ очистки сточных вод от фтора / Петрова Л.А., Туболкин А.Ф. (СССР). - № 3363150/23-26; Заявл. 10.12.81.; Опубл. 07.11.84., Бюл. № 41. Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья том 3
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||