광산 폐수 솔루션: 처리 방법, PAM 선택 및 물 재사용

광산 두 곳에서 동일한 폐수를 생산하는 곳은 없습니다. 구리 반암 퇴적물에서 배출되는 흐름의 구성은 석탄층이나 금더미 침출 작업에서 나오는 유출수와는 전혀 다릅니다. 그러나 두 가지 모두 처리되지 않은 채 방류될 경우 수로를 황폐화시킬 수 있는 오염 물질을 운반합니다. 물이 어디서 나오는지 이해하는 것이 올바른 처리 솔루션을 선택하기 위한 첫 번째 단계입니다.

네 가지 주요 수원은 광산 1) 구덩이 배수(노천 채굴 또는 지하 작업에 축적되는 물), 2) 광미 연못 디캔트(광물 추출 후 분쇄된 광석에서 분리된 공정수), 3) 광물 처리 공장 배출수(부유, 침출 및 중력 회로에서 나오는 세척수), 4) 폐석 또는 광석 비축물과 접촉하는 빗물 유출수입니다. 각 소스는 광석 광물학, 추출 화학 및 지역 수문학에 따라 형성된 서로 다른 오염 물질 지문을 가지고 있습니다. 한 하천을 위해 설계된 처리 시스템이 다른 하천에서는 완전히 틀릴 수 있습니다. 이것이 바로 광업 부문에서 일반적이고 단일 규모의 접근 방식이 지속적으로 성과가 저조한 이유입니다.

▶ 해결해야 할 세 가지 오염물질 그룹

모든 광산 유형에 걸쳐 오염물질 프로필은 세 가지 광범위한 그룹으로 분류되는 경향이 있으며, 각 그룹에는 서로 다른 처리 반응이 필요합니다.

• 중금속 — 광석 유형에 따라 비소, 납, 아연, 카드뮴, 구리 및 수은이 일반적입니다. 이 물질은 물 속에서 이동 가능하고 낮은 농도에서도 독성이 있으며 사실상 모든 관할권에서 엄격한 배출 제한이 적용됩니다. 제어된 pH에서의 침전은 주요 제거 메커니즘이며, 응집제는 생성된 금속 수산화물 플록의 침전을 가속화합니다.
• 산성 광산 배수(AMD) — 황화물 광물의 산화는 황산을 방출하여 pH를 금속을 더욱 용해시키고 수생 생태계를 파괴하는 수준으로 떨어뜨립니다. AMD는 석탄, 구리 및 다금속 황화물 광산의 처리 문제를 결정짓는 경우가 많습니다.
• 부유물질 및 황산염 함량이 높음 — 분쇄 및 발파로 인한 미세한 광물 입자는 공정수에 부유 상태로 남아 있는 반면 황산염 농도는 AMD의 영향을 받는 하천에서 수천 mg/L에 도달할 수 있습니다. 두 매개변수 모두 하류 처리 단계에서 슬러지 양과 막 오염을 유발합니다.

▶ 광산폐수 핵심처리열

효과적인 광산 폐수 관리는 여러 단위 작업을 순서대로 진행하므로 각 단계에서 이전 단계만으로는 처리할 수 없는 작업을 정리할 수 있습니다. 아래 표에는 표준 처리 트레인과 각 단계에서 목표로 하는 오염물질 등급이 요약되어 있습니다.

이 열차의 핵심은 고액 분리입니다. 1차 단계의 효율적인 탈수는 모든 하류 장치에 도달하는 양과 독성을 직접적으로 줄여 화학물질 소비, 막 오염률 및 궁극적으로 슬러지 처리 비용을 절감합니다. 이 분리 단계가 왜 그토록 중요한지 자세히 알아보려면 다음 분석을 참조하세요. 폐기물 관리에서 고액 분리가 중요한 이유 .

▶ 산성광산 배수: 가장 해결하기 어려운 문제

AMD는 광산업에서 가장 끈질긴 물 관련 문제로 명성을 얻었습니다. 황철석과 같은 황화물 광물이 공기 및 물과 접촉하여 산화되면 황산이 생성됩니다. 이러한 과정은 채굴 활동이 중단된 후에도 수십 년 동안 지속됩니다. 에 따르면 폐광 배수에 관한 미국 EPA 지침 , 미국 동부에서만 수천 킬로미터의 하천이 이러한 형태의 오염으로 영향을 받습니다.

적극적인 AMD 치료는 일반적으로 수화석회(Ca(OH)2) 또는 석회석을 사용하여 pH 중화로 시작하여 용해된 철, 알루미늄 및 대부분의 중금속이 수산화물로 침전되는 8~10 범위로 pH를 높입니다. 침전물은 그 자체로는 잘 가라앉지 않는 미세한 저밀도 슬러지를 형성하는데, 이것이 바로 폴리아크릴아미드 응집제가 필수적인 부분입니다. 석회 투입 후 음이온성 PAM을 추가하면 작은 수산화금속 입자가 조밀하고 빠르게 침전되는 플록으로 연결되어 청징제 체류 시간이 크게 단축되고 오버플로 품질이 향상됩니다. 이 프로세스의 화학 작용에 대해 더 자세히 알아보려면 다음 가이드를 참조하세요. 폐수에서 중금속 제거와 PAM의 역할 .

▶ 광산용 응집제: 음이온성 대 비이온성 PAM

폴리아크릴아미드 응집제는 광물 처리 수처리에 사용되는 주요 화학물질입니다. 그러나 제품 선택은 대부분의 운영자가 인식하는 것보다 더 중요합니다. 잘못된 충전 유형을 선택하면 약하고 전단에 민감한 플록이 생성되어 펌프와 세탁실에서 분해되어 미세한 고형물을 다시 오버플로로 보내고 전체 분리 회로를 약화시킵니다.

• 음이온성 PAM 대부분의 석회 처리 AMD 스트림 및 산화물 광석 처리 회로를 포괄하는 중성~알칼리성 조건(pH 6.5~10)에서 최고의 성능을 발휘합니다. 이 pH 범위의 미네랄 입자는 일반적으로 순 음전하 표면 전하를 가지고 있습니다. 음이온성 폴리머는 전하 인력이 아닌 물리적 사슬 얽힘을 통해 이를 연결하여 증점제 및 경사판 정화기에 매우 적합한 크고 견고한 플록을 생성합니다. 음이온 등급은 또한 일반적인 투여량 비율로 재안정화하지 않고 광미 연못 재생수에서 흔히 발생하는 탁도가 높은 흐름을 처리합니다.
• 비이온성 PAM 음이온 전하 밀도가 억제되고 전하 기반 가교가 효과가 없는 산성 공정수(pH 5 미만)에 선호되는 선택입니다. 또한 2가 양이온이 음이온 응집제 성능을 방해할 수 있는 칼슘 또는 마그네슘 이온 농도가 높은 슬러리에도 선택됩니다. 이러한 이유로 석탄 준비 공장과 특정 비금속 부유선광 회로에는 비이온 등급이 필요한 경우가 많습니다.

실제 채굴 애플리케이션에서 두 요금 유형에 대한 자세한 비교는 다음 가이드에서 확인할 수 있습니다. 광산용 음이온성 대 비이온성 폴리아크릴아미드 응집제 . 현장별 선택의 경우 실제 공정수를 사용한 용기 또는 실린더 정착 테스트는 가장 신뢰할 수 있는 시운전 전 도구입니다. 전체 범위를 찾아보세요 광산용 광물 가공 응집제 제품 회로 요구 사항에 맞게 분자량과 전하 밀도를 일치시킵니다.

▶ 광물 처리 응집제로 증점제 성능 최적화

농축기는 대부분의 선광 공장에서 주요 고액 분리 장치이며, 그 성능은 전체 물 회수 회로의 한계를 설정합니다. 희석된 언더플로우를 생성하거나 미세한 고형물을 오버플로우 세탁실로 운반하는 성능이 낮은 농축기는 하류 여과 장비의 작동을 더 어렵게 만들고 담수 소비를 늘리며 광미 처리 비용을 높입니다.

적절하게 선택하고 투여한 PAM 응집제는 중력 하에서 보다 효율적으로 압축되는 더 크고 밀도가 높은 플록 구조를 촉진하여 언더플로우 밀도를 증가시킵니다. 진흙 라인을 날카롭게 하여 고체와 액체가 섞이는 전이 영역의 깊이를 줄입니다. 또한 오버플로를 더 빠르게 정화하여 배출수 품질을 저하시키지 않으면서 더 높은 공급 속도를 허용합니다. 이러한 이점을 달성하기 위한 실제 기술은 다음 기사에서 자세히 다룹니다. 광물 가공 응집제로 증점제 성능 개선 . 주요 작동 변수(희석 비율, 첨가 지점, 공급웰 전 전단 이력)는 모두 응집제 효율에 영향을 미치므로 단독으로 사용하기보다는 함께 최적화해야 합니다.

▶ 물 재사용 및 규제 준수

광산 폐수 처리에 대한 비즈니스 사례가 바뀌었습니다. 10년 전에는 규정 준수가 주요 동인이었습니다. 오늘날 물 부족과 담수 조달 비용 상승으로 인해 재사용이 재정적으로 필수가 되었습니다. PAM을 이용한 농후화와 멤브레인 연마를 통합한 고급 처리 시스템은 공정 용수의 90% 이상을 회수하여 부유선광, 먼지 억제 또는 장비 냉각에 재사용할 수 있어 담수 유입량과 배출량을 모두 크게 줄일 수 있습니다.

ZLD(제로 액체 배출) 구성은 최종 염수를 농축하고 결정화된 염을 회수하여 관리할 액체 폐기물을 남기지 않음으로써 회수를 더욱 촉진합니다. 이러한 시스템은 물 부족 지역이나 수로가 법적으로 배출물을 수용할 수 없는 지역의 광산에 대해 점점 더 많이 지정되고 있습니다. 규제 요건은 국가 및 광석 유형에 따라 크게 다릅니다. 예를 들어 미국의 탄광은 40 CFR Part 434에 따른 배출 제한 수치를 충족해야 하는 반면, 금속 광산은 현장별 NPDES 허가 조건을 충족해야 합니다. 모든 경우에 잘 문서화된 PAM 기반 처리 프로그램을 통해 효과적인 부유 물질 및 중금속 제거를 입증하는 것은 허가 준수 및 지역 사회 운영 허가를 모두 지원합니다. 전체 탐색 완전한 광산 수처리 제품군 광석 유형, 공정 화학 및 배출 목표에 맞는 응집제 솔루션을 찾으세요.