مجله اینترنتی علمی، آموزشی عصرمس
تاریخ روز
دوشنبه 3 مهر ماه 1396 ساعت 22:25:50
نوع قلم :‌   اندازه‌ی قلم :‌

بهبود زیست‌محیطی، سودآوری اقتصادی

دوشنبه 30 مرداد ماه 1396

دوغاب باطله حاصل از واحدهای فرآوری مس پس از بازیابی بخش قابل توجهی از آب همراه آن در تیکنرهای باطله و تیکنرهای خمیری، در آخرین مرحله وارد سد رسوبگیر می‌شود. این سد چندین حوضچه تخلیه باطله دارد که برخی از آن‌ها فعال هستند. در این حوضچه‌ها پس از ته‌نشست رسوبات، آب حاصله در محل استقرار شناور سیار جمع شده و مجدداً جهت مصرف در کارخانجات فرآوری به مجتمع پمپاژ می‌شود. رسوبات برجای‌مانده اغلب حاوی کانی‌های سولفیدی بی‌ارزش مانند پیریت یا درصد ناچیزی از کانی‌های باارزشی است که در طی فرآوری ناقص (بازیابی کمتر از 100درصد) به باطله راه یافته‌اند. با گذشت زمان و خشک شدن باطله‌ها در اثر فرآیند هوازدگی کانی‌های سولفیدی، لایه سطحی باطله‌ها به عمق تقریبی یک متر اکسید شده است. این فرایند منجر به اسیدی شدن باطله‌ها و آزادسازی عناصر مختلف از آن‌ها می‌شود. عناصر آزاد شده به دلیل شرایط اقلیمی منطقه و همچنین عملکرد نیروی مویینه به سطح باطله‌ها راه یافته و علاوه بر غنی‌شدگی سطحی، انواع کانی‌های ثانویه تبخیری را در لایه‌ای به ضخامت تقریبی 5 تا 15 سانتی‌متر تشکیل می‌دهند. فرآیند هوازدگی باطله‌ها که با اکسایش پیریت و کانی‌های سولفیدی همراه است در بخش‌های خشک‌شده به‌شدت رخ می‌دهد. این فرایند سبب بروز مشکلات مختلف از جمله تولید اسید در بخش خشک، کاهش pH آب و کاهش کیفیت آب برگشتی از سد به‌ویژه در زمان بارندگی همچنین ایجاد خوردگی در لوله‌ها و تجهیزات آب برگشتی می‌شود. برای رفع این مشکلات و خنثی‌سازی اسید تولیدی حجم زیادی از آهک مصرف می‌شود که علاوه بر مشکلات جانبی آن از لحاظ اقتصادی نیز هزینه بالایی در بر دارد. انحلال کانی‌های تبخیری که روی لایه اکسیدی تشکیل شده نیز از عوامل کاهش کیفیت آب است و منشا مهم تولید اسید و عناصر مختلف محسوب می‌شود. پژوهش «برآورد مقدار رسوبات تبخیری بخش اکسیدشده باطله‌های سد رسوبگیر مس سرچشمه و تعیین میزان تاثیر آن‌ها در کیفیت آب برگشتی به کارخانه» درراستای هدف محاسبه میزان تقریبی کانی‌های تبخیری موجود در محدوده خشک سد، تعیین میزان  تاثیر فرایند جمع‌آوری لایه‌های تبخیری بر افزایش کیفیت آب برگشتی از سد و ارائه راهکار مناسب برای استفاده مجدد از باطله‌های جمع‌آوری‌شده جهت استحصال مس محتوای آن تعریف و انجام شد. این پژوهش در امور تحقیق و توسعه مس منطقه کرمان، توسط مشاور واحد تحقیقات آب و محیط‌زیست با همکاری پرسنل بخش تحقیقات محیط‌زیست و  امور آب و دفع باطله مس سرچشمه انجام شده است.

بررسی‌های صورت گرفته نشان داد که در بخش اکسیدشده باطله که شامل خلیج‌های 1، 2 و 5 است، مقدار زیادی از کانی‌های ثانویه تبخیری تشکیل شده است. این کانی‌ها در پایان فصل خشک به‌صورت یک لایه تبخیری روی سطح باطله ها در بخش های قدیمی به خوبی نمایان هستند. با شروع فصل پاییز و در ادامه آن فصل زمستان بخش مهمی از لایه سطحی تبخیری به دلیل بارندگی های این دو فصل مجدد حل شده و به درون باطله ها نفوذ می کند یا به منابع آب سد وارد می شود. در اثر نفوذ آب‌های حاوی املاح تبخیری حجم قابل توجهی از اسید و عناصر محلول به منابع آب سد وارد شده و سبب افت شدید کیفیت آب برگشتی از سد می شود. ازاین رو بهترین زمان نمونه برداری از این ترکیبات پایان فصل خشک است. این کانی‌ها اغلب در ماه های تیر و مرداد به‌وفور تشکیل می شوند و در صورت نبود بارندگی های رگباری در تابستان و پاییز به حداکثر مقدار خود می رسند.

اقدامات انجام‌شده

الف. محاسبه میزان تقریبی کانی‌های تبخیری

در سال 1395 برای محاسبه میزان تقریبی کانی‌های تبخیری، لایه سطحی در فریم‌های یک مترمربعی از خلیج‌های خشک (5، 2 و 1) سد جمع‌آوری و میانگین وزنی لایه تبخیری همه خلیج‌ها 150 تن در هکتار به دست آمد که با درنظر گرفتن 15 درصد رطوبت، وزن رسوبات تبخیری خشک معادل 127.5 تن در هکتار برآورد شد. در این رسوبات  مقدار عناصر Mn ،Zn ،Mg ،Cd ،Co ،Cu ،Fe ،Ni ،Na ،Cl و S بیش از سایر عناصر و متوسط غلظت عنصر مس در رسوبات تبخیری سطح باطله ها 0.37 ±1.12 درصد است (حداقل 0.74 و حداکثر آن 1.79 درصد). با در نظر گرفتن مقدار متوسط 15 کیلوگرم کانی تبخیری در هر مترمربع، در هر هکتار از بخش خشک‌شده باطله‌ها 1.42 تن یا بیش از 1400 کیلوگرم مس محتوا وجود دارد. متوسط انحلال‌پذیری عناصر غنی‌شده در آب مقطر به ترتیب برای کادمیوم (85%)، منگنز (83%)، نیکل (81%)، روی (78%)، مس (76%)، منیزیم (73%)، لیتیم (72%)، سدیم (70%)، کبالت (65%)  و آهن (2.5%) است.  ازاین‌رو مقدار قابل بازیافت عناصر (به‌صورت محلول) در یک هکتار از رسوبات بخش خشک‌شده قابل ملاحظه است. برای مثال این مقادیر شامل 1.08 تن مس، 0.06 تن آهن، 1.07 تن منگنز، 0.26 تن روی است.

ب. تاثیر جمع‌آوری رسوبات تبخیری بر کیفیت آب برگشتی از سد

◼️ بدون جمع‌آوری فازهای تبخیری، با اضافه کردن آب به لایه تبخیری pH بسیار اسیدی و در حدود 2.9 ایجاد می‌شود. بر اساس آزمایش‌هایی که در محل انجام شد جمع‌آوری فازهای تبخیری تاثیر چندانی بر pH آب ندارد؛ به‌طوری‌که در بهترین حالت pH را 1 تا 2 واحد افزایش می‌دهد. دلیل این موضوع کاملا روشن است؛ زیرا بخش سطحی باطله‌ها به عمق تقریباً یک متر کاملا اکسیدشده و دارای شرایط اسیدی است.

◼️ با جمع‌آوری رسوبات تبخیری نوسانات شدید و افت کیفیت آب در مواقع بارندگی یا در موقع اضافه شدن باطله تازه به بخش‌های اسیدی، کاهش می یابد؛ زیرا به‌طور متوسط از هر هکتار، 150 تن لایه تبخیری حاوی املاح مضر حذف می‌شود و مقدار فلزات محلول در بخش تبخیری از 5000-4000 میلی‌گرم بر لیتر به 129-43 میلی‌گرم بر لیتر در بخش اکسیدی کاهش می‌یابد.

◼️ خنثی‌سازی pH ناشی از عملکرد بخش‌های اکسیدی با آهک راحت‌تر و با میزان آهک کمتری انجام خواهد شد. چون بخشی از آهک مصرفی صرف خنثی‌سازی یون H+ (عامل اسیدی) و بخشی با یون‌های موجود در آب واکنش می‌دهد که با حذف بخش اعظم این یون‌ها و افزایش اندک pH مصرف آهک و هزینه‌های خنثی‌سازی کاهش خواهد یافت.

ج. تعیین راهکار مناسب برای استفاده از مس محلول یا استحصال آن

پس از انحلال لایه تبخیری در آب و رافینت لیچینگ، محلول به دست آمده به دلیل یون‌های مزاحم کلر، سدیم و منگنز در فرایند لیچینگ قابل استفاده نیست. ازاین‌رو فرایند سمنتاسیون به عنوان راهکار جایگزین انتخاب شد. در هر هکتار از بخش خشک‌شده باطله‌های تبخیری 1.08 تن مس قابلیت انحلال در آب را دارد و میزان کارایی فرایند سمنتاسیون در استحصال عنصر مس محلول به‌طور متوسط 99 درصد است.

د. نتایج زیست‌محیطی

به عنوان یک راهکار کوتاه‌مدت با جمع‌آوری لایه‌های تبخیری در تابستان و قبل از بارندگی ضمن بهبودبخشی به کیفیت آب، می‌توان با راهکار ساده سمنتاسیون حدود یک تن مس از هر هکتار از بخش خشک‌شده قدیمی برداشت کرد. با  توجه به ایجاد مجدد این لایه‌ها و برداشت مجدد آن‌ها، از یک طرف به‌طور طبیعی پتانسیل آلودگی باطله‌ها کاهش می‌یابد و از طرف دیگر میزان قابل توجهی مس استحصال می‌شود.

هـ. نتیجۀ اقتصادی

با توجه به زیر آب رفتن خلیج 5، مساحت خلیج‌های خشک 317 هکتار برآورد شد. اگر فرض شود 30 درصد این مساحت بنا به دلایل مختلف قابل دسترس نباشد، از رسوبات تبخیری موجود در مساحت 220 هکتاری باقی‌مانده، معادل 220 تن مس به روش سمنتاسیون قابل استحصال است که می‌تواند به‌طور مستقیم توسط شرکت یا از طریق واگذاری به پیمانکاران استحصال شود. پس از  کسر هزینه جمع‌آوری، بارگیری، حمل‌ونقل و تجهیزات مورد نیاز، تقریبا معادل سه میلیارد تومان سود خالص پیش‌بینی می‌شود.

لینک مطلب‌ :: http://asremesonline.ir/news/?Id=10848