Вода в предприятиях цветной металлургии

Водооборот в среднем по отрасли составляет около 80%. В отличие от предприятий черной металлургии только 20% всей используемой в отрасли воды расходуется для ох­лаждения. Для производства основных видов продукции, включая все переделы произ­водства (добычу, обогащение руд, металлургию), требуется значительное количество воды.

Поскольку на предприятиях цветной металлургии создание замкнутых систем во­доснабжения решается по аналогии с предприятиями черной металлургии и машиност­роительной промышленности, то остановимся на рассмотрении только обогатительных фабрик.

Специфика работы обогатительных фабрик состоит в том, что вода в них использу­ется в качестве реакционной среды, в которой проходят процессы отделения ценных ми­нералов от пустой породы и разделения ценных минералов друг от друга. При обогаще­нии сложных, особенно полиметаллических руд, использование оборотной воды связа­но с корректировкой ее ионного состава, изменением технологических режимов обога­щения - корректировкой реагентных режимов по дозировке и номенклатуре флотореа- гентов, плотности пульпы.

Производство меди. В зависимости от свойств руды металл получают с помощью сухого или мокрого процесса. В возрастающих масштабах применяются гидрометал­лургические процессы, которые обычно включают выщелачивание серной кислотой и электролиз, так как они дают возможность обрабатывать низкосортные руды и флотаци­онные хвосты. В то же время при обработке растворов перед осаждением металла все большее применение находят ионообменные смолы и особенно жидкостная экстракция, поэтому в зависимости от обстоятельств или очищают растворы для получения товар­ного продукта, или обогащают истощенные выщелачивающие растворы.

Из медных стержней получают прокатный профиль, кабель, проволоку. Черновая обработка меди включает промывку поверхности металла водой; ценные оксиды меди остаются н виде суспензии и воде, и обычно их извлечение в зависимости от размеров частиц прямым осветлением, экстракцией в циклонах или механическим фильтрованием оказывается экономически оправданным. При волочении проволоку погружают в эмульсионные растворы, к составу которых предъявляются жесткие требования, что часто обусловливает необходимость их обработки.

При производстве некоторых типов электрических кабелей и подготовке поверхностей перед последующей окончательной обработкой применяют предварительное травление серной кислотой. Процесс травления приводит к одновременному образованию металлической меди в суспензии и сульфата меди в растворе. Травильные растворы обогащенные сульфатом меди, регенерируют с помощью электролиза, при котором медь выделяется на катодах. Сульфат меди, захваченный промывной водой, может быть извлечен также после концентрирования медина в катионитовых фильтрах, кислотный элюат которых рециркулирует через электролизер.

Производство никеля. Гидрометаллургические процессы в большинстве случаев используются для обработки бедных силикатных руд (гарнириты, латериты). В других случаях длительного времени применялось только выщелачивание аммиаком или карбонатом аммония. В настоящее время используются другие методы: выщелачивание серной кислотой (горячей и под давлением) и хлорирование.

Штейн также очищается методами гидрометаллургии с использованием двух основных способов выщелачивания - серной кислотой или хлоридами; в обоих случаях металл извлекается электролизом. Процесс с применением хлоридов включат очистку с помощью растворителей и (или) ионообменных смол, а также удаление сульфатов хлоридом бария. И в этом случае эффективность процесса может быть значительна повышена с помощью дополнительной очистки - фильтрования через песок, а при экстракции растворителем - коалесценцией и (или) адсорбцией на активном угле.

Производство цинка. Цинковую обманку обогащают методом флотации, что приводит к образованию больших объемов отработанной воды, содержащей истощенную руду и соли цинка в суспендированном или растворенном виде. Так как соли цинка токсичны и их необходимо осадить перед сбросом, воду подвергают обработке щелочными реагентами в осветлителях.

Вода после очистки доменных газов очищается в отстойниках со скребковыми механизмами, в некоторых случаях применяют рециркуляцию осадка. Вредное воздействие некоторых вторичных реакций ограничивается с помощью специальных устройств.

В гидрометаллургии сульфидные руды сначала подвергают обжигу и выщелачиванию серной кислотой, затем производят разделение твердой и жидкой фаз, осаждение других металлов (Си, Ni, Cd) с помощью цинковой пыли, раствор подвергают электролизу, в процессе которого собирают выделившийся на катоде цинк (при этом серная кислота рециркулирует). Возможно также применение экстракции растворителями. Обогащение бедных руд может быть достигнуто обработкой их аммиаком или каустической содой.

Производство алюминия. Производство алюминия включает экстракцию оксидов алюминия из бокситов с последующим электролизом оксида алюминия а расплаве криолита.

Оксид алюминия экстрагируется с помощью щелочного процесса Байера, который включает осветление при температуре 95 °С водного раствора алюмината натрия, содержащего в суспендированном виде оксиды железа и кремния.

Очистка раствора осуществляется в нескольких радиальных отстойниках со скребковыми механизмами. Осаждение красного шлама интенсифицируется введением специальных органических флокулянтов. Разложение алюмината натрия гидролизом и охлаждение до 50 °С приводит к осаждению оксида алюминия, который затем подвергает­ся обжигу.

Электролиз оксида алюминия приводит к выделению больших объемов газа, содержащего различные количества S0₂, фторидов или фтористоводородной кислоты в зави­симости от типа электролитической печи. Эти газы должны быть очищены, чтобы пре­дотвратить загрязнение атмосферы; кислые или щелочные промывные воды нейтрали­зуют и возвращают в скрубберы для снижения потерь воды.

При плавлении алюминия и прокатке готовых изделий и полуфабрикатов вода ис­пользуется для промывки, охлаждения и обезжиривания. В частности, применение эмульсий обусловливает необходимость разработки методов их очистки с целью по­вторного ее использования, а также методов очистки продувочных сбросов из загряз­ненных эмульсионных ванн.

Производство урана. Уран получают из руды выщелачиванием серной кислотой или щелочным детергентом. Экстракция на этой стадии влечет за собой отделение пус­той породы от раствора, содержащего уран, путем осветления и фильтрования и хими­ческую обработку с использованием одного из следующих методов:

• концентрирование на ионообменных смолах;
• экстракция растворителем (трибутилфосфатом или жидкими аминами);
• осаждение из элюата (от регенерации ионообменных смол) урана в виде уранатов аммония, кальция или магния и разделение обогащенного растворителя и отработанно­го раствора.

При кислотной обработке кислый выщелачивающий раствор после отделения от урана должен быть нейтрализован известью, а сульфат кальция осажден в отстойнике со скребковым механизмом.