Подать статью
Стать рецензентом
Том 267
Страницы:
433-443
Скачать том:
RUS ENG
Научная статья
Геотехнология и инженерная геология

Получение смешанного коагулянта из отходов обогащения железной руды

Авторы:
В. А. Матвеева1
М. А. Чукаева2
А. И. Семёнова3
Об авторах
  • 1 — канд. техн. наук директор научного центра Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II ▪ Orcid
  • 2 — канд. техн. наук старший научный сотрудник Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II ▪ Orcid
  • 3 — ассистент Горный университет ▪ Orcid
Дата отправки:
2024-05-02
Дата принятия:
2024-06-03
Дата публикации:
2024-07-04

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных исследований по получению смешанного коагулянта из отходов обогащения железной руды. Изучались следующие параметры: концентрация серной кислоты, температура, продолжительность выщелачивания, соотношение твердой и жидкой фаз (т:ж), а также наличие принудительного перемешивания. В рамках эксперимента установлены составы коагулянта и твердого осадка после выщелачивания. Максимальное содержание железа в растворе после выщелачивания получено с использованием 40 % H 2 SO 4 при температуре 100 °С (с принудительным перемешиванием при 75 °С) и времени контакта 60 мин. Выход железа находился на уровне 25 % от общего содержания в хвостах обогащения. Химический анализ полученного раствора после выщелачивания показал содержание Fe и Al в форме сульфатов 11 и 2 % соответственно. Выполнена оценка эффективности работы коагулянта на модельных растворах цветности. Эксперимент показал, что полученный из отхода коагулянт может быть использован для очистки сточных вод в широком диапазоне от 4 до 12 единиц рН. Осадок после выщелачивания представляет собой мелкозернистый порошок, богатый диоксидом кремния, который может быть использован в качестве техногенного сырья в строительной отрасли. Проведенные исследования показали, что получение коагулянтов из отходов обогащения железной руды может рассматриваться как способ расширения производственной цепочки добычи железной руды и минимизации количества хвостов, подлежащих складированию в хвостохранилища. Представленное техническое решение позволяет комплексно решить проблему защиты окружающей среды путем создания из отходов новых целевых продуктов для очистки сточных вод.

Ключевые слова:
коагулянт утилизация отходов очистка сточных вод железорудные хвосты кислотное выщелачивание серная кислота
Перейти к тому 267

Литература

  1. Petrova T.A., Rudzisha E., Alekseenko A.V. et al. Rehabilitation of Disturbed Lands with Industrial Wastewater Sludge // Minerals. 2022. Vol. 12. Iss. 3. № 376. DOI: 10.3390/min12030376
  2. Пашкевич М.А., Куликова Ю.А. Мониторинг и оценка негативного воздействия техногенных массивов минерально-сырьевого комплекса // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 9-1. С. 231-247. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_91_0_231
  3. Плохов А.С., Харько П.А., Пашкевич М.А. Исследование влияния хвостового хозяйства медно-колчеданного месторождения на поверхностные воды // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 4. С. 57-68. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_4_0_57
  4. Нуреев Р.Р., Пашкевич М.А., Харько П.А. Оценка воздействия отходов обогащения медных руд на поверхностные и подземные воды // Геология и геофизика Юга России. 2022. Т. 12. № 4. С. 169-179. DOI: 10.46698/VNC.2022.37.95.013
  5. Kuskov V.B., Lvov V.V., Yushina T.I. Increasing the recovery ratio of iron ores in the course of preparation and processing // CIS Iron and Steel Review. 2021. № 21. P. 4-8. DOI: 10.17580/cisisr.2021.01.01
  6. Pan Hu, Yihe Zhang, Yurui Zhou et al. Preparation and effectiveness of slow-release silicon fertilizer by sintering with iron ore tailings // Environmental Progress & Sustainable Energy. 2018. Vol. 37. Iss. 3. P. 1011-1019. DOI: 10.1002/ep.12776
  7. Ming Lei, Lin Tang, Huihui Du et al. Safety assessment and application of iron and manganese ore tailings for the remediation of As-contaminated soil // Process Safety and Environmental Protection. 2019. Vol. 125. P. 334-341. DOI: 10.1016/j.psep.2019.01.011
  8. Bing Rao, Likun Gao, Huixin Dai et al. An Efficient and Sustainable Approach for Preparing Silicon Fertilizer by Using Crystalline Silica from Ore // JOM. 2019. Vol. 71. Iss. 11. P. 3915-3922. DOI: 10.1007/s11837-019-03630-5
  9. Puiatti G.A., Elerate E.M., de Carvalho J.P. et al. Reuse of iron ore tailings as an efficient adsorbent to remove dyes from aqueous solution // Environmental Technology. 2024. Vol. 45. Iss. 12. P. 2308-2319. DOI: 10.1080/09593330.2021.2011427
  10. Almeida V.O., Schneider I.A.H. Production of a ferric chloride coagulant by leaching an iron ore tailing // Minerals Engineering. 2020. Vol. 156. № 106511. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106511
  11. Xiaoyu Han, Yaping Wang, Na Zhang et al. Facile synthesis of mesoporous silica derived from iron ore tailings for efficient adsorption of methylene blue // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2021. Vol. 617. № 126391. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2021.126391
  12. Li Luo, Yimin Zhang, Shenxu Bao, Tiejun Chen. Utilization of Iron Ore Tailings as Raw Material for Portland Cement Clinker Production // Advances in Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 2016. № 1596047. DOI: 10.1155/2016/1596047
  13. Geng Yao, Qiang Wang, Zhiming Wang et al. Activation of hydration properties of iron ore tailings and their application as supplementary cementitious materials in cement // Powder Technology. 2020. Vol. 360. P. 863-871. DOI: 10.1016/j.powtec.2019.11.002
  14. Xiaoyan Huang, Ravi Ranade, Victor C. Li. Feasibility Study of Developing Green ECC Using Iron Ore Tailings Powder as Cement Replacement // Journal of Materials in Civil Engineering. 2013. Vol. 25. Iss. 7. P. 923-931. DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000674
  15. Jiangshan Zhao, Kun Ni, Youpo Su, Yunxing Shi. An evaluation of iron ore tailings characteristics and iron ore tailings concrete properties // Construction and Building Materials. 2021. Vol. 286. № 122968. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.122968
  16. Li Gong, Xuelei Gong, Ying Liang et al. Experimental Study and Microscopic Analysis on Frost Resistance of Iron Ore Tailings Recycled Aggregate Concrete // Advances in Materials Science and Engineering. 2022. Vol. 2022. № 8932229. DOI: 10.1155/2022/8932229
  17. Xingdong Lv, Yuqiang Lin, Xia Chen et al. Environmental impact, durability performance, and interfacial transition zone of iron ore tailings utilized as dam concrete aggregates // Journal of Cleaner Production. 2021. Vol. 292. № 126068. DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.126068
  18. Hongjian Lu, Chongchong Qi, Qiusong Chen et al. A new procedure for recycling waste tailings as cemented paste backfill to underground stopes and open pits // Journal of Cleaner Production. 2018. Vol. 188. P. 601-612. DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.04.041
  19. Daiqiang Deng, Guodong Cao, Youxuan Zhang. Experimental Study on the Fine Iron Ore Tailing Containing Gypsum as Backfill Material // Advances in Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 2021. № 5576768. DOI: 10.1155/2021/5576768
  20. Barati S., Shourijeh P.T., Samani N., Asadi S. Stabilization of iron ore tailings with cement and bentonite: a case study on Golgohar mine // Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2020. Vol. 79. Iss. 8. P. 4151-4166. DOI: 10.1007/s10064-020-01843-6
  21. Apaza Apaza F.R., Guimarães Rodrigues A.C., Vivoni A.M., Schroder R. Evaluation of the performance of iron ore waste as potential recycled aggregate for micro-surfacing type cold asphalt mixtures // Construction and Building Materials. 2021. Vol. 266. Part B. № 121020. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121020
  22. Ziyao Wei, Yanshun Jia, Shaoquan Wang et al. Utilization of iron ore tailing as an alternative mineral filler in asphalt mastic: High-temperature performance and environmental aspects // Journal of Cleaner Production. 2022. Vol. 335. № 130318. DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.130318
  23. Зубкова О.С., Алексеева А.И., Залилова М.М. Исследования совместного применения углеродсодержащих и алюминийсодержащих соединений для очистки сточных вод // Известия высших учебных заведений. Серия «Химия и химическая технология». 2020. Т. 63. Вып. 4. С. 86-91 (in English). DOI: 10.6060/ivkkt.20206304.6131
  24. Sahu O.P., Chaudhari P.K. Review on Chemical treatment of Industrial Waste Water // Journal of Applied Sciences and Environmental Management. 2013. Vol. 17. № 2. P. 241-257. DOI: 10.4314/jasem.v17i2.8
  25. Narasimhaiah J., Venkatesh S., Suresh S.B., Annapurna B.P. Study on Substitution of Iron Ore Tailings as Fine Aggregates in Concrete // Gradiva Review Journal. 2021. Vol. 7. Iss. 8. P. 76-89. DOI: 10.37897.GRJ.2021.V7I8.21.297
  26. Thejas H.K., Hossiney N. Alkali-activated bricks made with mining waste iron ore tailings // Case Studies in Construction Materials. 2022. Vol. 16. № e00973. DOI: 10.1016/j.cscm.2022.e00973
  27. Changquan Zhang, Suqin Li. Utilization of iron ore tailing for the synthesis of zeolite A by hydrothermal method // Journal of Material Cycles and Waste Management. 2018. Vol. 20. Iss. 3. P. 1605-1614. DOI: 10.1007/s10163-018-0724-7
  28. Свергузова С.В., Сапронова Ж.А., Зубкова О.С. и др. Пыль электросталеплавильного производства как сырье для получения коагулянта // Записки Горного института. 2023. Т. 260. С. 279-288. DOI: 10.31897/PMI.2023.23
  29. Shuo Yang, Wang Li, Hongjie Zhang et al. Treatment of paper mill wastewater using a composite inorganic coagulant prepared from steel mill waste pickling liquor // Separation and Purification Technology. 2019. Vol. 209. P. 238-245. DOI: 10.1016/J.SEPPUR.2018.07.049
  30. Sahu J.N., Kapelyushin Y., Mishra D.P. et al. Utilization of ferrous slags as coagulants, filters, adsorbents, neutralizers/stabilizers, catalysts, additives, and bed materials for water and wastewater treatment: A review // Chemosphere. 2023. Vol. 325. № 138201. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2023.138201
  31. Danilov A.S., Matveeva V.A., Korelskiy D.S., Horttanainen M. Backfill of a Mined-Out Gold Ore Deposit with the Cemented Rubber-Cord and Waste Rock Paste: Environmental Changes in Aqueous Media // Journal of Ecological Engineering. 2021. Vol. 22. Iss. 7. P. 190-203. DOI: 10.12911/22998993/138870
  32. Pashkevich M.A., Petrova T.A. Recyclability of Ore Beneficiation Wastes at the Lomonosov Deposit // Journal of Ecological Engineering. 2019. Vol. 20. Iss. 2. P. 27-33. DOI: 10.12911/22998993/94919
  33. Pharoe B.K., Evdokimov A.N., Gembitskaya I.M., Bushuyev Y.Y. Mineralogy, geochemistry and genesis of the post-Gondwana supergene manganese deposit of the Carletonville-Ventersdorp area, North West Province, South Africa // Ore Geology Reviews. 2020. Vol. 120. № 103372. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2020.103372
  34. Lei Tao, Langlang Wang, Kanghuai Yang et al. Leaching of iron from copper tailings by sulfuric acid: behavior, kinetics and mechanism // RSC Advances. 2021. Vol. 11. Iss. 10. P. 5741-5752. DOI: 10.1039/D0RA08865J
  35. Gongyue Dong, Guangyan Tian, Linlin Gong et al. Mesoporous zinc silicate composites derived from iron ore tailings for highly efficient dye removal: Structure and morphology evolution // Microporous and Mesoporous Materials. 2020. Vol. 305. № 110352. DOI: 10.1016/j.micromeso.2020.110352
  36. Патент № 2818198 РФ. Способ получения коагулянта / В.А.Матвеева, А.И.Семенова, М.А.Чукаева, Ю.Д.Смирнов. Опубл. 25.04.2024. Бюл. № 12.
  37. Chuansheng Xiong, Weihua Li, Linhua Jiang et al. Use of grounded iron ore tailings (GIOTs) and BaCO3 to improve sulfate resistance of pastes // Construction and Building Materials. 2017. Vol. 150. P. 66-76. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.05.209
  38. Zhong-xi Tian, Zeng-hui Zhao, Chun-quan Dai, Shu-jie Liu. Experimental Study on the Properties of Concrete Mixed with Iron Ore Tailings // Advances in Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 2016. № 8606505. DOI: 10.1155/2016/8606505
  39. Ali Umara Shettima, Yusof Ahmad, Mohd Warid Hussin et al. Strength and Microstructure of Concrete with Iron Ore Tailings as Replacement for River Sand // E3S Web of Conferences. 2018. Vol. 34. 9 p. DOI: 10.1051/e3sconf/20183401003
Статистика
Просмотр аннотаций
0
Просмотр полного текста
0
Процитировано
Scopus:
0
Crossref:
0
Меню статьи

Похожие статьи

Оловоорганические загрязнители в формирующихся прибрежно-морских отложениях Калининградского шельфа, Балтийское море
2024 З. А. Жаковская, Г. И. Кухарева, П. В. Баш, Д. В. Рябчук, А. Ю. Сергеев
Получение и применение комплексного титансодержащего коагулянта из кварц-лейкоксенового концентрата
2024 Е. Н. Кузин
Оценка эффективности очистки кислых шахтных вод (на примере медноколчеданных рудников Среднего Урала)
2024 Л. С. Рыбникова, П. А. Рыбников, В. Ю. Наволокина
Очистка кислотных шахтных сточных вод нейтрализацией с использованием адсорбента
2024 П. Эспиноза Тумиалан, Н. Тантавилка Мартинес, К. Баррето Хиностроза, Д.П.Р. Арана Руэдас
Возможность рекультивации шламонакопителей малых объемов с использованием осадков водоподготовки
2024 О. М. Гуман, И. А. Антонова
Литификация доменным шлаком фильтрата полигонов ТКО
2024 М. А. Пашкевич, Ю. А. Куликова