В ПНИПУ предложили новый способ очистки кислых шахтных вод от металлов

Инновационную и экологичную технологию очистки кислых шахтных вод, которая при этом позволит получать из этих отходов ценные металлы для промышленности и удобрение для сельского хозяйства, разработали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 29 октября сообщила пресс-служба вуза. Университет получил на новую технологию патент на изобретение «Способ обработки кислых шахтных вод от металлов». Проблема загрязнения окружающей среды кислыми шахтными водами существует в горнодобывающих районах всего мира. Эти сточные воды образуются в результате горных работ при окислении сульфидных минералов, содержащихся в горных породах. Эта серьезная мировая экологическая проблема остается и после прекращения работы старых шахт. Эти воды могут выходить на поверхность еще 50–100 лет после их закрытия. Они отравляют почву, грунтовые воды и реки, приносят непоправимый вред экосистеме. Стоки кислых шахтных вод содержат большое количество серной кислоты и различные тяжелые и легкие металлы, такие как железо, алюминий, никель, кадмий и многие другие. Очистить эти стоки полностью очень сложно. Особенно трудно удалить из них литий, который образует с водой сильную щелочь 2-го класса опасности. Традиционные методы очистки сточных промышленных вод с литием справиться не могут, для этого требуются большие затраты на реагенты и сложное оборудование. Но метод ученых Пермского Политеха не только просто и эффективно обезвреживает ядовитые сточные воды, но и позволяет получать из них такие востребованные продукты, как ценные металлы для промышленности и удобрение для сельского хозяйства. Заведующая кафедрой «Теплогазоснабжение, вентиляция и водоснабжение, водоотведение» ПНИПУ, доктор технических наук Ольга Ручкинова рассказала о предложенной учеными вуза простой и при этом высокоэффективной технологии удаления всех вредных соединений из шахтных вод, кардинально меняющей подход к проблеме утилизации: «На первой стадии мы избавляемся от основных металлов, добавляя в токсичный сток небольшое количество (1–2% от всего объема) 10-процентный водный раствор аммиака. При такой концентрации всего за 2–3 минуты происходит реакция: ионы металлов взаимодействуют с аммиаком и выпадают в виде нерастворимых гидроксидов — безопасного осадка, который опускается на дно». На следующем этапе, в специальном отстойнике осадок отделяется от воды, и далее его можно использовать в промышленности для извлечения ценных металлов, например, железа или алюминия. «Таким образом, в стоке остаются лишь сульфат аммония и вредный гидроксид лития, который в свою очередь мы также нейтрализуем, но уже с помощью углекислого аммония. Это реагент, преобразующий литий в безопасное вещество (карбонат лития), в результате чего он также выпадает в полезный осадок», — завершила свой рассказ Ольга Ручкинова. Для полученного карбоната лития ученые ПНИПУ предлагают два варианта применения: его можно извлечь в сухом виде для использования в различных отраслях промышленности. Например, его используют в покрытиях камер сгорания ракетных двигателей, при изготовлении фарфора, эмали, глазури, грунтовки для алюминия, легирования листовой стали и так далее. Если же оставить карбонат лития в очищенной воде вместе с сульфатом аммония, то это уже готовое эффективное аммиачно-литиевое удобрение, которое улучшит минеральное питание растений в сельском хозяйстве. Точное количество потребных реагентов ученые определяли в ходе экспериментов, в которых использовали кислые шахтные воды из Кизеловского угольного бассейна. Для выделения из них металлов они добавляли разный объем 10-процентного раствора аммиака на 1 литр воды — от 4 мл до 24 мл. «При недостаточном количестве реагента (4–8 мл) металлы уходили в осадок лишь частично и медленно (за 15 минут). При 15–20 мл результат достигался полностью всего за 2 минуты. После 30–40 минут отстаивания вода становилась прозрачной, и лабораторный анализ подтверждал, что в ней остаются только сульфат аммония и гидроксид лития. Для дальнейшей очистки оптимальным оказалось добавление 0,35 литра раствора углекислого аммония», — сообщила подробности эксперимента Ольга Ручкинова. Достоинства новой технологии, разработанной учеными ПНИПУ, в том, что в отличие от существующих аналогов с ее помощью шахтную воду очищают сразу и от тяжелых, и от легких металлов. Кроме того, данный способ, упрощая обезвреживание вредных составляющих сточных вод, одновременно позволяет выделить из них ценные вещества. При этом сам процесс очистки прост, идет без дорогостоящих реагентов и не требует сложного оборудования. Он может быть адаптирован как для использования в стационарных очистных сооружениях, так и для обработки воды прямо в каналах шахтного самоизлива. Своей разработкой ученые Пермского Политеха сделали значительный шаг в решении одной из острейших проблем горнодобывающих регионов. С ее помощью из токсичных отходов можно получать полезные продукты для промышленности и сельского хозяйства. Одновременно будет происходить восстановление поврежденных кислыми шахтными водами экосистем, а заброшенные шахты из источников опасности превратятся в ресурсные центры. glavno.smi.today