Підвищення ефективності очищення шахтних вод на прикладі Інгульської шахти ДП "Схід ГЗК"
У роботі описаний метод підвищення ефективності очищення шахтних вод і спосіб його реалізації. В работе описан метод повышения эффективности очистки шахтных вод и способ его реализации. The paper describes a method for increasing in the efficiency of mine water treatment and the method of its implem...
Saved in:
| Published in: | Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища |
|---|---|
| Date: | 2016 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України
2016
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140466 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Підвищення ефективності очищення шахтних вод на прикладі Інгульської шахти ДП "Схід ГЗК" / С.В. Данилов, Ю.Л. Забулонов, В.М. Кадошніков, Л.А. Одукалець // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2016. — Вип. 26. — С. 27-40. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-140466 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Данилов, С.В. Забулонов, Ю.Л. Кадошніков, В.М. Одукалець, Л.А. 2018-07-07T10:45:54Z 2018-07-07T10:45:54Z 2016 Підвищення ефективності очищення шахтних вод на прикладі Інгульської шахти ДП "Схід ГЗК" / С.В. Данилов, Ю.Л. Забулонов, В.М. Кадошніков, Л.А. Одукалець // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2016. — Вип. 26. — С. 27-40. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 2616-7735 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140466 574.539.1.04:628.3.034.2 У роботі описаний метод підвищення ефективності очищення шахтних вод і спосіб його реалізації. В работе описан метод повышения эффективности очистки шахтных вод и способ его реализации. The paper describes a method for increasing in the efficiency of mine water treatment and the method of its implementation. uk Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища Підвищення ефективності очищення шахтних вод на прикладі Інгульської шахти ДП "Схід ГЗК" Повышение эффективности очистки шахтных вод на примере Ингульской шахты ГП «Восток ГОК» Improving the efficiency of mine waters cleaning by example of the Ingulskaya mine of SE «East GOKK» Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Підвищення ефективності очищення шахтних вод на прикладі Інгульської шахти ДП "Схід ГЗК" |
| spellingShingle |
Підвищення ефективності очищення шахтних вод на прикладі Інгульської шахти ДП "Схід ГЗК" Данилов, С.В. Забулонов, Ю.Л. Кадошніков, В.М. Одукалець, Л.А. |
| title_short |
Підвищення ефективності очищення шахтних вод на прикладі Інгульської шахти ДП "Схід ГЗК" |
| title_full |
Підвищення ефективності очищення шахтних вод на прикладі Інгульської шахти ДП "Схід ГЗК" |
| title_fullStr |
Підвищення ефективності очищення шахтних вод на прикладі Інгульської шахти ДП "Схід ГЗК" |
| title_full_unstemmed |
Підвищення ефективності очищення шахтних вод на прикладі Інгульської шахти ДП "Схід ГЗК" |
| title_sort |
підвищення ефективності очищення шахтних вод на прикладі інгульської шахти дп "схід гзк" |
| author |
Данилов, С.В. Забулонов, Ю.Л. Кадошніков, В.М. Одукалець, Л.А. |
| author_facet |
Данилов, С.В. Забулонов, Ю.Л. Кадошніков, В.М. Одукалець, Л.А. |
| publishDate |
2016 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища |
| publisher |
Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України |
| format |
Article |
| title_alt |
Повышение эффективности очистки шахтных вод на примере Ингульской шахты ГП «Восток ГОК» Improving the efficiency of mine waters cleaning by example of the Ingulskaya mine of SE «East GOKK» |
| description |
У роботі описаний метод підвищення ефективності очищення шахтних вод і спосіб його реалізації.
В работе описан метод повышения эффективности очистки шахтных вод и способ его реализации.
The paper describes a method for increasing in the efficiency of mine water treatment and the method of its implementation.
|
| issn |
2616-7735 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140466 |
| citation_txt |
Підвищення ефективності очищення шахтних вод на прикладі Інгульської шахти ДП "Схід ГЗК" / С.В. Данилов, Ю.Л. Забулонов, В.М. Кадошніков, Л.А. Одукалець // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2016. — Вип. 26. — С. 27-40. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT danilovsv pídviŝennâefektivnostíočiŝennâšahtnihvodnaprikladííngulʹsʹkoíšahtidpshídgzk AT zabulonovûl pídviŝennâefektivnostíočiŝennâšahtnihvodnaprikladííngulʹsʹkoíšahtidpshídgzk AT kadošníkovvm pídviŝennâefektivnostíočiŝennâšahtnihvodnaprikladííngulʹsʹkoíšahtidpshídgzk AT odukalecʹla pídviŝennâefektivnostíočiŝennâšahtnihvodnaprikladííngulʹsʹkoíšahtidpshídgzk AT danilovsv povyšenieéffektivnostiočistkišahtnyhvodnaprimereingulʹskoišahtygpvostokgok AT zabulonovûl povyšenieéffektivnostiočistkišahtnyhvodnaprimereingulʹskoišahtygpvostokgok AT kadošníkovvm povyšenieéffektivnostiočistkišahtnyhvodnaprimereingulʹskoišahtygpvostokgok AT odukalecʹla povyšenieéffektivnostiočistkišahtnyhvodnaprimereingulʹskoišahtygpvostokgok AT danilovsv improvingtheefficiencyofminewaterscleaningbyexampleoftheingulskayamineofseeastgokk AT zabulonovûl improvingtheefficiencyofminewaterscleaningbyexampleoftheingulskayamineofseeastgokk AT kadošníkovvm improvingtheefficiencyofminewaterscleaningbyexampleoftheingulskayamineofseeastgokk AT odukalecʹla improvingtheefficiencyofminewaterscleaningbyexampleoftheingulskayamineofseeastgokk |
| first_indexed |
2025-11-25T20:36:12Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:36:12Z |
| _version_ |
1850526599124877312 |
| fulltext |
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 вип. 26
© Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ
ВОД НА ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
27
УДК 574.539.1.04:628.3.034.2
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ ВОД НА
ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А.
Данилов С. В. аспірант ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України» svdanilov@yahoo.com
Забулонов Ю. Л. чл. - кор. НАН України, докт. тех. наук, проф., зав.від. ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН
України» zabulonov@mail.ru
Кадошніков В. М. н. с. ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України» vm.kadoshnikov@gmail.com
Одукалець Л. А. н. с. ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України» laoduk@i.ua
У роботі описаний метод підвищення ефективності очищення шахтних вод і спосіб його
реалізації. Комбіноване використання електродіалізу і методу співосадження полягає в
тому, що спочатку відбувається співосадження урану на частинках сульфату кальцію, а
наступне застосування електродіалізу після процесу коагуляції наночастинок дозволяє
отримати очищення стоку з концентрацією урану не більше 0,01 мг/дм3. Розглянуто
можливість вилучення не тільки урану, але і його супутників – радію, полонію тощо. У
статті наведено результати досліджень із застосуванням установки очищення шахтних
вод Інгульської шахти ДП «Схід ГЗК», зокрема результати лабораторних вимірювань складу
шахтних вод, що надходять на установку, складу шахтних вод, що пройшли процес очищення
і скидаються у навколишнє середовище та результати тестових експериментів із знесолення
розчину з використанням лабораторної установки EDL-10. Доведена перспективність
використання електродіалізу при змінному електричному струмі. При протіканні змінного
струму в електрохімічній системі створюються умови для здійснення більш широкого класу
різних електрохімічних реакцій в розчинах, на електродах і міжфазній межі електрод–
електроліт, електроліт–мембрана. Перевагою застосування нестаціонарного режиму при
електродіалізі є його низька чутливість до концентрації іонів водню (рН), що дозволяє
працювати як з сильно кислими, так і з сильно лужними розчинами. Підтверджено
обмеження застосування електродіалізу, що пов'язано з неможливістю вилучення
незаряджених компонентів високомінералізованих розчинів, якщо такі будуть присутні.
Ключові слова: електродіаліз, шахтні води, очищення, мембрани, лабораторна установка,
знесолення, пом’якшення, pH.
Вступ
При підземній розробці уранових родовищ умовно чисті води не відводяться,
відбувається їх змішування з забрудненими шахтними водами та росповсюдження цих
водопотоків по гірничих виробках, що призводить до зашламовування водостічних канав і
водозбірників, підтоплення гірничих виробок. Таким чином це погіршує умови утримання
гірничих виробок і виводить з ладу шахтний транспорт. Забруднюється літосфера, підземні
водні горизонти. Шахтні води, які проникають у водоносні горизонти через зони
техногенного зрушення гірських порід (при експлуатації шахт), провали над виходами
вугільних пластів, відвали шахт − потенційні джерела забруднення підземних вод.
Об`єми шахтних вод, що скидаються в річки і водойми, можуть бути порівняні з
обсягами природного стоку малих річок і справляють на їх водний баланс величезний
негативний вплив.
Загальний обсяг забруднених стоків, що скидаються по гірничо-видобувній галузі
України, становить понад 900 млн. м
3
/рік. Сумарний обсяг шахтних вод на Інгульській шахті
ДП "Схід ГЗК" в даний час з урахуванням відпрацювання Мічурінського і Центрального
родовищ складає 700-800 м
3
/годину. При відпрацьовуванні запасів нижніх горизонтів приток
шахтних вод Мічурінського родовища збільшиться до 400 м
3
/годину, при цьому загальна
потужність притоку вод складе 1100-1200 м
3
/годину, що вимагає збільшення продуктивності
установки очищення шахтних вод (УОШВ). Проектна продуктивність УОШВ після
http://mbox2.i.ua/compose/1829120393/?cto=r8GFt3CV1Ky5nom3zMKpgbuQloq%2BeZjLrJg%3D
mailto:zabulonov@mail.ru
mailto:vm.kadoshnikov@gmail.com
mailto:laoduk@i.ua
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 вип. 26
© Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ
ВОД НА ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
28
реконструкції складе 900 м
3
/година (18000 м
3
/доба; 6,57 млн. м
3
/рік). З наведених вище
причин стає зрозуміло, яке велике значення для екологічної безпеки регіону має
пом`якшення та знесолення шахтних вод.
Проблематика очищення шахтних вод існувала завжди, але вона має властивість
наростати з розвитком підприємства, збільшенням його видобудку, розробкою нових шарів
породи, утворенням все більш розгалужених підземних мереж, прогресуючим накопиченням
відвалів породи, і логічним збільшенням об'єму шахтних вод, що потрапляють до
навколишнього середовища.
Мета роботи: Оптимізація методів очищення шахтних вод, розробка устаткування і
складових заходів щодо підвищення ефективності очищення на прикладі Інгульської шахти
ДП «Схід ГЗК»
Результати дослідження та їх обговорення
Аналіз складу шахтних вод ДП «Схід ГЗК», наведеного у таблиці 1, показує, що такі
води не можуть бути скинуті у відкриту водойму, оскільки вони не відповідають вимогам,
що пред'являються для скидання в р. Інгулець, по ряду параметрів. У першу чергу, це
пов'язано перевищенням гранично допустимого скиду (ГДС) шахтними водами за
радіонуклідним складом. Зокрема, вміст урану за період січень-вересень 2012 становив
близько 0,5 мг/л, в той час як згідно вимог нормативних документів вміст останнього не
повинен перевищувати 0,05 мг/л.
Таблиця 1. Склад шахтних вод, що надходять на установку очищення
№ п/п
Показники
складу
Од. вим.
ГДС
середнє значення (максимальне значення)
січень лютий березень квітень травень червень липень серпень вересень
1 рН од. рН 6,5-8,5
7,9
(7,9)
8
(8,1)
8
(8,1)
7,9
(8)
7,9
(8)
7,9
(8,1)
7,7
(7,9)
7,6
(7,9)
7,2
(8)
2
Завислі
речовини
мг/дм3 19,8
66,2
(123)
95
(162)
90
(138)
53,6
(84,8)
55,1
(86,3)
52,1
(83,2)
421,7
(2430)
756,9
(5767)
397,7
(1345)
3 Сульфати мг/дм3 501,4
704,3
(752)
646
(697)
616,3
(659)
631
(667)
647,5
(650)
613,7
(680)
750,7
(868)
696,3
(714)
1716,3
(3411)
4 Хлориди мг/дм3 561
686,7
(774)
522
(730)
424,7
(577)
508
(668)
372
(403)
499,7
(630)
631,7
(747)
619
(796)
1059
(1815)
5 Мінералізація мг/дм3 2216,7
2658
(2880)
2268
(2646)
2032
(2106)
2418
(2632)
2154
(2354)
2424,7
(3198)
2644
(2870)
2564,7
(2950)
4284
(7214)
6 Амонію іон мг/дм3 0,8
0,8
(1,3)
1,56
(2,4)
1,06
(1,6)
1,2
(1,8)
0,8
0,5
(0,6)
1
(1,3)
0,6
(0,82)
16,6
(46,2)
7 Нітрити мг/дм3 0,4
0,9
(1,6)
0,7
(1,1)
0,8
(0,9)
0,9 (1)
0,8
(0,9)
0,9
(1,7)
1,3
(2,4)
1,2
(1,4)
1,5 (1)
8 Нітрати мг/дм3 30,6
25,1
(28,8)
30,7
(38,6)
26,2
(28,3)
31,1
(32,2)
27,6
(31,9)
27,4
(32,2)
29,9
(36)
25,3
(27,5)
26,6
(40,1)
9 Залізо заг. мг/дм3 0,3
3,4
(5,1)
5,2
(6,9)
3,6
(4,8)
1,7
(2,7)
4,7
(6,7)
2 (2,6)
5,8
(8,2)
5,5
(10,9)
22,5
(41,5)
10
Фосфати
/РО43-/
мг/дм3 0,4
0,1
(0,2)
0,1
0,1
(0,3)
0,1
(0,1)
0,1
0,1
(0,1)
0,1
(0,1)
0,1
(0,1)
0,2
(0,3)
11 Кальцій мг/дм3 270,2
329,3
(411)
241,3
(303)
217,7
(236)
250
(308)
227,5
(239)
225
(265)
277,3
(298)
273,7
(323)
362,7
(481)
12 Уран мг/дм3
0,6
(0,8)
0,5
(0,5)
0,4
(0,5)
0,5
(1)
0,4
(0,6)
0,4
(0,5)
0,7
(1,4)
0,4
(0,7)
0,4
(0,6)
Крім радіонуклідів шахтні води містять значну кількість завислих речовин, вміст
яких, згідно ГДС, не повинен перевищувати 19,8 мг/л. Реально ж, шахтні води містять від 60
до 100 мг/л завислих речовин.
Для шахтних вод Інгульської шахти ДП «Схід ГЗК» характерно перевищення ГДС
такими елементами як сульфати, вміст яких становить 780 мг/л при нормативі 501,4 мг/л;
вміст нітритів становить 1 мг/л при нормативі 0,38 мг/л; вміст заліза загального – 6 мг/л при
нормативі 0,26 мг/л.
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 вип. 26
© Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ
ВОД НА ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
29
Враховуючи реальні показники складу води і вимоги нормативної документації, якою
керується підприємство «Схід ГЗК» при скиданні шахтних вод в р. Інгулець, на підприємстві
була застосована УОШВ.
В основу роботи цієї установки покладено процеси співосадження радіоізотопів при
виділенні і осадженні іонів Ca
2+
, Mg
2+
. Для цієї мети використовується реакція утворення
нерозчинного сульфату кальцію, одержуваного при взаємодії гідроксиду кальцію з розчином
сірчаної кислоти. При цьому реалізується реакція:
Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4↓ + 2 H2O
Для отримання суспензії гідроксиду кальцію (вапняне молоко), в запропонованій
схемі очищення шахтних вод передбачається процес гасіння вапна водою, що протікає по
наступній реакції:
CaO + H2O = Ca(ОН)2
Утворені в процесі взаємодії гідроксиду кальцію і сірчаної кислоти кристали сульфату
кальцію (гіпсу) виступають в якості сорбенту для радіонуклідів. Крім того, при утворенні
сульфату кальцію під дією сірчаної кислоти значні кількості відносно розчинних карбонатів і
гідрокарбонатів перетворюються в низько розчинний сульфат по реакції
CaCO3 + H2SO4 = CaSO4↓ + H2O + CO2
Ca(HCO3)2 + H2SO4 = CaSO4↓ + 2 H2O + 2 CO2
Аналогічним чином трансформуються карбонати і гідрокарбонати магнію і заліза.
Перетворення карбонатів і гідрокарбонатів в сульфати, які мають низьку розчинність, при
розділенні твердої і рідкої фаз призводить до незначного зменшення концентрації солей у
водах, що очищуються.
У процесі співосадження утворюється значна кількість нерозчинних речовин, для
відділення яких від рідкої фази використовується метод відстоювання. Тим не менше, навіть
при десятигодинному відстоюванні утворюється значна кількість частинок, які
перешкоджають процесу розділення твердої і рідкої фаз методом фільтрування. Для
осадження утвореної суспензії передбачений процес освітління, що полягає в додаванні в
неосвітлений фільтрат розрахункової кількості поліакриламіду (ПАА). При взаємодії ПАА з
твердими частинками суспензії утворюється коагулят, який у подальшому, методом
фільтрування на дисковому фільтрі, відділяється від рідкої фази. Отриманий фільтрат
містить до 10 мг/л твердих речовин.
Отриманий фільтрат, після проведення коригування і доведенні його рН до 8-8,5
скидається в навколишнє середовище. Принципова і технологічна схеми оброблення
шахтних вод з метою приведення їх хімічного, радіонуклідного і мінерального складу у
відповідністі до вимог ГДС, наведені на рис. 1 і рис. 2.
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 вип. 26
© Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ
ВОД НА ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
30
Рис. 1. Принципова схема очищення шахтних вод на Інгульскій шахті ДП «СхідГЗК»
Рис. 2. Технологічна схема очищення шахтних вод на Інгульскій шахті ДП «Схід ГЗК"»
Склад шахтних вод Інгульскої шахти ДП «Схід ГЗК», що пройшли процес очищення
на УОШВ і скидаються у навколишнє середовище, наведено у таблиці 2.
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 вип. 26
© Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ
ВОД НА ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
31
Таблиця 2. Склад шахтних вод, що пройшли процес очищення на УОШВ Інгульскої шахти
ДП «Схід ГЗК» і скидаються у навколишнє середовище
№
п/п
Показники
складу
Од.
вим.
ГДС
після очищення {середнє значення(максимальне значення)}
січень лютий
березе
нь
квітен
ь
травен
ь
червен
ь
липень
серпен
ь
вересе
нь
1 рН од. рН 6,5-8,5
7,2
(7,9)
7,9
(8,8)
7,3
(8,5)
7,4
(7,9)
7,3
(7,9)
7,4
(8,3)
7,6
(8,5)
6,9
(7,3)
7,9
(11,5)
2
Завислі
речовини
мг/дм3 19,8
16,76
(19,4)
20,98
(27,2)
18,78
(22,1)
17,76
(19,7)
21,11
(46,5)
18,96
(23,5)
48,48
(293)
18,6
(19,7)
32,64
(108)
3 Сульфати мг/дм3 501,4
691,7
(731)
672,3
(698)
815
(829)
728,3
(836)
647,7
(694)
884
(985)
914,7
(996)
996,3
(1085)
920
(991)
4 Хлориди мг/дм3 561
554
(591)
600,8
(688)
574,7
(599)
573,7
(647)
546,7
(556)
723
(737)
654,7
(761)
777,7
(964)
670,3
(827)
5 Мінералізація мг/дм3 2216,7
2259,3
(2330)
2400,5
(2600)
2364,7
(2506)
2178,7
(2486)
2218
(2336)
2823,3
(3198)
2766
(3220)
3187,3
(3794)
2955,3
(3292)
6 Амонію іон мг/дм3 0,8
0,6
(0,8)
1,7
(2,2)
1,5
(1,7)
1,3
(2,5)
0,8
(0,9)
0,9
(1)
2,6
(5,9)
0,8
(1)
2,8
(4,3)
7 Нітрити мг/дм3 0,4
0,5
(0,8)
0,8
(0,9)
1
(1)
1,4
(1,8)
0,8
(1)
3
(3,9)
2,2
(2,9)
1,5
(2)
2,4
(2,7)
8 Нітрати мг/дм3 30,6
19,1
(22)
25,1
(30)
22,7
(25,6)
27,1
(29)
22,6
(25)
30,5
(38)
28,3
(39,2)
21,5
(24,1)
25,4
(33)
9 Залізо заг. мг/дм3 0,3
0,1
(0,1)
0,7
(1)
0,2
(0,3)
0,2
(0,3)
0,3
(0,6)
0,1
(0,2)
0,3
(0,4)
0,2
(0,5)
0,5
(1,4)
10
Фосфати
мг/дм3 0,4 0,1
0,1
(0,1)
0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
11 Кальцій мг/дм3 270,2
282
(299)
264,3
(277)
307,3
(344)
258
(345)
240,3
(267)
317,7
(337)
331,7
(440)
359,7
(507)
389
(429)
12 Уран мг/дм3
0,1
(0,3)
0,4
(0,5)
0,04
(0,1)
0,1
(0,2)
0,1
(0,3)
0,04
(0,1)
0,05
(0,1)
0,04
(0,1)
0,03
(0,1)
Аналіз отриманих даних однозначно свідчить, що склад шахтних вод, що пройшли
процес очищення на УОШВ Інгульської шахти ДП "Схід ГЗК" і скидаються у навколишнє
середовище, за своїм хімічним складом, рівнем загальної мінералізації і кількістю
мікровключень у ряді випадків за деякими показниками не відповідає вимогам,
встановленим нормативною документацією. Серед розчинних компонентів перевищення
ГДС характерно за такими показниками, як сульфати та хлориди, а концентрація інших
елементів сягає верхньої межі ГДС.
Таким чином, для очищення шахтних вод Інгульської шахти ДП «Схід ГЗК» існуючих
схем і методів очищення вкрай недостатньо і нами запропоновано застосовувати, як
найбільш доцільний, метод електродіалізного очищення.
Вибір технології знесолення шахтних вод
При виборі тієї чи іншої технології знесолення часто виникає питання, яку технологію
обрати. Найбільшими конкурентами при знесоленні значних об`ємів вод високого ступеню
солоності є два мембранних методи: зворотній осмос (процес мембранного розділення
рідких розчинів шляхом проникнення через напівпроникну мембрану розчинника під дією
тиску застосованого до розчину, що перевищує його осмотичний тиск) і електродіаліз
(процес проходження іонів розчиненої речовини через мембрану під дією електричного поля
у вигляді градієнта електричного потенціалу), які поперемінно конкурують між собою за
право домінувати.
Хоча теоретично при обох процесах потрібна співставна кількість енергії, необоротне
розсіювання енергії істотно відрізняється. Необоротні втрати енергії при зворотньому осмосі
викликані гідравлічним опіром мембрани потоку води і, таким чином, залежить від
концентрації солі у розчині. У електродіалізі необоротні втрати енергії викликані
електричним опором потоку іонів через мембрану. Для подачі розчинів з низькою
концентрацією солей потреби в енергії, як правило, нижче у випадку використання
електродіалізу ніж при зворотному осмосі, з реверсним подаванням сильно концентрованих
розчинів.
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 вип. 26
© Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ
ВОД НА ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
32
Існують критерії, зручні для порівняння, якими можна оперувати. Домінуючими, за
якими слід проводити зіставлення ефективності зворотного осмосу і електродіалізу, є три
фактори:
попередня підготовка води;
частота заміни мембран;
енергоємність процесу.
В даному випадку порівнянням вартості самих установок, які варіюють у різних країнах
(розкид цін до 30%), ми навмисне нехтуємо.
У таблиці 3 наведено порівняльну характеристику двох мембранних процесів:
електродіалізу та зворотного осмосу.
Таблиця 3. Порівняльна характеристика процесів електродіалізу та зворотного осмосу
Електродіаліз
Зворотній осмос
1. Мембрани майже не чутливі до компонентів і фізико-
хімічних параметрів середовища, у якому експлуатується
Мембрани мають високу чутливість до різного роду домішок
органічного та неорганічного характеру
2. Процес не вимагає застосування схем передпідготовки води Процес вимагає застосування розвинених схем передпідготовки
води (досягають 8 стадій)
3. Для зворотного осмосу, і для електродіалізу (але у значно меньшому ступеню, ніж для зв. осмосу) найбільш небезпечними є солі
жорсткості, особливо кальцієва жорсткість*
4. Система реверсного електродіалізу може працювати при
залишковій концентрації активного хлору до 1 мг/дм3
Зворотний осмос потребує дехлорування, щоб захистити
мембрану від деградації через окислення вільним хлором
5. Мінімальне біологічне забруднення мембрани, що
по`вязано зі здатністю реверсного електродіалізу працювати
у присутності невеликих концентрацій активного хлору
Зворотний осмос потребує дехлорування, щоб захистити
мембрану від деградації через окислення вільним хлором, а отже
вірогідність біологічного забруднення мембрани зростає
6. Система реверсного електродіалізу дозволяє відновлювати
воду до 95 %
Для системи зворотного осмосу ступінь відновлення води
знаходиться в межах 65-75 %
7. Мембрана реверсного електродіалізу нечутлива до впливу
бактерій і впливу високих температур
При зворотному осмосі потрібні спеціальні розчини
8. Мембрана реверсного електродіалізу не потребує
спеціальних умов зберігання
При зворотному осмосі потрібен контроль температури при
зберіганні мембрани
9. Мембрана**, що використовується в технології реверсного
електродіалізу, може експлуатуватися 2- 10 років, залежно
від складу середовища,
Мембрана зворотного осмосу може використовуватися не більше
1-3-х років через чутливість до факторів процессу, зокрема
середовища, в якому експлуатується.
10. Мембрана реверсного електродіалізу може бути очищена
кислотою, розсолом, каустичною содою
Мембрана зворотного осмосу вимагає спеціальних дорогих
очищаючих хімікатів (хелатів)
11. Вода, піддана процесу електродіалізу, після змішування
вмісту катодної та анодної камер, не потребує додаткової
обробки
В результаті зворотного осмосу стічна вода містить дуже велику
кількість кислоти, що вимагає її нейтралізації каустичною содою
чи вапном
12. Очищення електродіалізних пакетів не зустрічає будь-яких
труднощів
Розбирання заводських блоків апаратів зворотного осмосу, що
мають спіральну конфігурацію, найчастіше неможлива
13. Мембрани для електродіалізу грубі, композитні,
надзвичайно міцні
Мембрани зворотного осмосу ізотропні (з однорідною
структурою) або анізотропні (з поверхневим тонкодисперсних
шаром) тонкі
14. Мембрани після висихання відновлюють свої властивості,
що надзвичайно важливо в країнах з жарким кліматом
Мембрани надзвичайно чутливі до пересихання і реально
зберігають свої якості від 6 місяців до року
15. Мембрани легко регенеруються розчинами кислот Мембрани не підлягають регенеруванню
16. Повна витрата електроенергії на процес електродіалізу (з
урахуванням енергії перекачувальних насосів) варіює в
межах 1,5-2,5 кВт/год/м3
Для води з масовою часткою солей 3,5-4,0 % робочий тиск в
установках зі знесолення повинен бути 7-8 МПа. І, незважаючи на
високу селективність мембран, процес проводять у дві стадії.
17. На видалення 1 кг солі необхідно до 2 кВт/год
електроенергії
Для знесолення 1 м3 такої води необхідно до 10 кВт/год
електроенергії
* Причому, ці переваги можна збільшити, перейшовши з мембран, що мають стирол-
дівінілбензольну основу на акрилову.
** Для зниження вмісту солей кальцію не існує ефективних методів.
Технічна складова установки EDL-10
Для перевірки наших припущень стосовно доцільності використання для підвищення
ефективності очищення шахтних вод ДП «Схід ГЗК» описаних методів була розроблена
лабораторна установка EDL-10.
Основною її частиною слугує розбірний електродіалізний модуль, що складається з
наступних деталей і вузлів:
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 вип. 26
© Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ
ВОД НА ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
33
стяжні плити;
міжмембранні поліетиленові прокладки лабіринтового типу з поліетиленовою
заставної сіткою – турбулізаторами;
іонообмінні мембрани;
електроди (вбудовані в стяжні плити);
з'єднання 1/2 СPVC для приєднання до технологічних трубопроводів;
стяжні шпильки з нержавіючої сталі і болти з шайбами;
ущільнювальні гумові рамки.
Конструктивно електромембранний апарат являє собою пакет, що набирається
послідовним чергуванням іонообмінних мембран і міжмембранних прокладок, укладених
між стяжними плитами із вбудованими електродами і стягнутими за допомогою шпильок.
Кожна міжмембранна прокладка з двома сусідніми (верхньою і нижньою) мембранами
утворює камеру, що представляє собою герметичний канал, в порожнину якого вміщено
сепаратори-турбулізатори, призначення яких створювати необхідну турбулентність потоку
розчину і запобігати безпосередньому контакту мембран між собою. У міжмембранних
прокладках по одній з коротких сторін зроблено робочі отвори, які при збірці утворюють
вертикальні канали (колектори-розподільники) по всій висоті пакетів системи підведення і
відведення розчинів, що подаються на переробку. У отворів присутні щілини, що живлять
проточний канал. Шляхом повороту прокладки навколо горизонтальної (довгої) осі при
збірці пакету змінюється положення живильних щілин – зміщення щілин з одного отвору на
інший. Таким чином створюються ізольовані одна від одної групи камер (або тракти). У
процесі роботи розчини безперервно протікають через відповідні камери апарату. Витікаючі
потоки кожного тракту об'єднуються в збірних відвідних каналах. Крайні камери пакета, які
розташовані безпосередньо біля електродів, є електродними. Конструкція апарату виключає
контакт розчинів, що переробляються, з вузлами і деталями, крім підвідних і відвідних CPVC
з'єднань, поліетиленових прокладок і мембран. В системі підключення апарату передбачені
необхідні місця роз'єму для з'єднання з технологічними трубопроводами і підключення
електричного живлення. Завдяки цьому апарат легко готується для переміщення в зібраному
вигляді. Окрім розбірного електродіалізного модуля лабораторна установка EDL-10
складається з:
- насосів ділюата, концентрату, електроліту;
- ротаметрів для контролю швидкості потоку в камерах ділюату, концентрату,
електроліту;
- манометрів для регулювання тиску в камерах ділюату, концентрату, електроліту;
- баків для розчину ділюату, концентрату, електроліту;
- блоку управління насосами;
- джерела електричного живлення;
- клапанів управління робочими розчинами;
- вентилів байпасів насосів, пробовідбірника;
- насосів подачі розчинів.
Принципова гідравлічна схема установки EDL-10 наведена на рис. 3. Основні технічні
характеристики лабораторної установки EDL-10 наведено в таблиці 4.
Таблиця 4. Технічні характеристики лабораторної установки EDL-10
Тип електромембранного апарату Багатокамерний, однопакетний, двотрактный
Розмір між мембранних прокладок, мм 247x108x1,05
Матеріал прокладок і сепаратора-турбулізатора Поліетилен високого тиску
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 вип. 26
© Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ
ВОД НА ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
34
Розмір мембран, мм 247x108x0,5
Тип мембран: Аніонітові
Катіонітові
Кількість робочих мембран апарату, шт., всього: 20
10 – аніонітові
10 – катіонітові
Максимальна продуктивність по тракту, л/год 100
Коефіцієнт використання мембран, % 61
Число електродів 2
Матеріал електродів:
Катод нержавіюча сталь Х18Н10Т
Анод титан марки ВТ1 з вакумним напиленням платиною 5 μκ
Межа напруги на електродах, В 0 – 100
Максимальний робочий струм, А 3,0
Максимальна температура рабочих розчинів на виході з апарату:
у проточному режимі 400С
у циркуляційному режимі 350С
Робочий напір у лінії вихідного розчину на вході в апарат, кг/см2 0,1- 0,5
Максимально допустимий короткочасний напір на вході, кг/см2 1,5
Максимально допустима різниця напорів між трактами, кг/см2 0,1
Рис. 3. Принципова гідравлічна схема установки EDL-10:
Б1 - бак для розчину електроліту, Б2 - бак для концентрату, Б3 - бак для ділюату, М1 - М3 -
манометри вимірювання вхідного тиску на апарат EDL-10, Р1 - Р3 - ротаметри (витратоміри),
БУН - блок управління насосами, ИП - джерело електричного живлення, EDL-10 -
електромембранний двухтрактний апарат лабораторний, К1-К3 - клапани керування
робочими розчинами, К4 - К6 - вентилі байпасів насосів, К7 - вентиль пробовідбірника, Н1-
Н3 - насоси подачі розчинів на EDL-10.
Порядок роботи на установці:
1. У робочу ємність (бак Б1) подають однорідний розчин з однаковою концентрацією
іонів.
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 вип. 26
© Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ
ВОД НА ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
35
2. Одночасно вмикаються усі три насоси (Н1, Н2, Н3), вентилі байпасів при цьому
відкриті, а вхідні вентилі апарату закриті.
3. Поступово відкриваємо вентилі подачі розчину на електродіалізний модуль (К7),
тиск та швидкість потоку в трактах вирівнюється до єдиного показника, потік води повинен
бути в межах 300 л/год.
4. Подаємо напругу на апарат увімкнувши джерело живлення (ИП), робоча напруга
порядку 20 В і 1А.
5. У процесі роботи апарату концентрація іонів змінюється, в камері ділюата (Б3)
концентрація падає, в камері концентрату (Б2) вона зростає.
6. Процес контролюємо шляхом відбору проб через вентилі пробовідбірників 7.
Показники солевмісту в трактах, електропровідності, рН, швидкості потоку, часу обробки
заносимо в таблицю для фіксації даних.
6. Після роботи вимикаємо джерело живлення, перекриваємо подачу робочих розчинів
на апарат, вимикаємо насоси.
7. Проводимо аналізи отриманих результатів і розчинів.
Новизна. Створена на базі методу електродіалізу лабораторна установка EDL-10
показала більшу ефективність цього методу за умови деяких удосконалень мембран і
спеціальних режимів струму у порівнянні з існуючою технологію переробки шахтних вод
ДП «Схід ГЗК». Підвищення ефективності роботи апарата досягається шляхом створення
багатоканальних, багатокамерних збірок. Загальний вигляд лабораторної установки EDL-10
наведено на рис. 4.
Економічний ефект при використанні електродіалізної технології знесолення води
досягається за рахунок зниження витрати реагентів і подальшого глибокого іонітного
знесолення води. При електродіалізному знесолюванні попередньо очищеної від дисперсних
частинок води не потрібні підкислення концентрату і кислотна промивка мембран. Для
регенерації іонітних фільтрів можна також використовувати суміші сильних кислот, що
утворюються в контурі концентрування електродіалізного апарату.
Екологічна ефективність досягається за рахунок скорочення скидання мінералізованих
стоків у відкриті водойми та відводу з продувною водою тільки тих солей, які перейшли в
контур концентрування з оброблюваної води.
Тестові випробування лабораторної установки EDL-10 для очищення модельних
розчинів
На лабораторній установці було проведено серію тестових випробувань з
використанням модельних розчинів з мінералізацією 1,5 -2,5 г/л (модельні розчини 1, 2, 3 з
мінералізацією 2,5 г/л, 1,5 г/л, 2 г/л та електропровідностями 520 мкСм, 410 мкСм, 450 мкСм
відповідно). Результати експериментів наведено у таблицях 5, 6, 7, 8.
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 вип. 26
© Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ
ВОД НА ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
36
Рис. 4. Загальний вигляд лабораторної установки EDL-10
Таблиця 5. Споживання енергії і хімічних речовин
Комбінація
випаровування та
мембранних процесів
Випаровування
Мембранні
процеси
Споживання ел. енергії (кВт.год/м
3
) 25,22 26,02 24,06
Відновлення чистої води / загальне
(%)
0,39 0,62 0,02
Споживання сірчаної кислоти
(кг/м
3
)
80 77 52
Споживання гідроксиду натрію
(кг/м
3
)
2,51 0,663 4,65
Таблиця 6. Результати експериментів із знесолення модельного розчину 1 з використанням
лабораторної установки EDL-10
№
Час
очищення,
хв
Об`єм
води, л
Швидкість
потоку,
л/хв
рН
Електропровідність,
мкСм
Тиск,
атм
Напруга, В
Робочий струм,
А
а б а б а б а б
1 180 55 0,4 0,4 5-6 5-6 520 25 0,18 51 0,25 0,05
2 180 55 0,4 0,4 5-6 5-6 520 22 0,18 51 0,25 0,05
3 180 55 0,4 0,4 5-6 5-6 520 23 0,18 51 0,25 0,05
4 180 55 0,4 0,4 5-6 5-6 520 25 0,18 51 0,25 0,07
5 180 55 0,4 0,4 5-6 5-6 520 25 0,18 51 0,25 0,06
6 180 55 0,4 0,4 5-6 5-6 520 27 0,18 51 0,25 0,06
7 180 55 0,4 0,4 5-6 5-6 520 24 0,18 51 0,25 0,05
8 180 55 0,4 0,4 5-6 5-6 520 28 0,18 51 0,25 0,05
9 180 55 0,4 0,4 5-6 5-6 520 26 0,18 51 0,25 0,05
10 180 55 0,4 0,4 5-6 5-6 520 25 0,18 51 0,25 0,05
а – вихідний модельний розчин, б - розчин після обробки на EDL-10
Таблиця 7. Результати експериментів із знесолення модельного розчину 2 з використанням
лабораторної установки EDL-10
№
Час
Об`єм
Швидкість
потоку,
рН
Електропровідність,
мкСм
Тиск,
Напруга, В
Робочий струм,
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 вип. 26
© Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ
ВОД НА ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
37
очищення,
хв
води, л л/хв атм А
а б а б а б а б
1 180 70 0,4 0,4 5-6 5-6 410 14 0,03 51 0,24 0,04
2 180 70 0,4 0,4 5-6 5-6 410 13 0,03 51 0,24 0,04
3 180 70 0,4 0,4 5-6 5-6 410 15 0,03 51 0,24 0,07
4 180 70 0,4 0,4 5-6 5-6 410 15 0,03 51 0,24 0,06
5 180 70 0,4 0,4 5-6 5-6 410 14 0,03 51 0,24 0,05
6 180 70 0,4 0,4 5-6 5-6 410 12 0,03 51 0,24 0,05
7 180 70 0,4 0,4 5-6 5-6 410 16 0,03 51 0,24 0,05
8 180 70 0,4 0,4 5-6 5-6 410 15 0,03 51 0,24 0,08
9 180 70 0,4 0,4 5-6 5-6 410 15 0,03 51 0,24 0,06
10 180 70 0,4 0,4 5-6 5-6 410 15 0,03 51 0,24 0,04
а – вихідний модельний розчин 1, б – розчин після обробки на EDL-10
Таблиця 8. Результати експериментів із знесолення модельного розчину 3 з використанням
лабораторної установки EDL-10
№
Час
очищення,
хв
Об`єм
води, л
Швидкість
потоку,
л/хв
рН
Елекропровідність,
мкСм
Тиск,
атм.
Напруга, В
Робочий струм,
А
а б а б а б а б
1 160 60 0,3 0,3 5-6 5-6 450 17 0,02 51 0,3 0,07
2 160 60 0,3 0,3 5-6 5-6 450 18 0,02 51 0,3 0,07
3 160 60 0,3 0,3 5-6 5-6 450 18 0,02 51 0,3 0,06
4 160 60 0,3 0,3 5-6 5-6 450 18 0,02 51 0,3 0,05
5 160 60 0,3 0,3 5-6 5-6 450 18 0,02 51 0,3 0,06
6 160 60 0,3 0,3 5-6 5-6 450 19 0,02 51 0,3 0,05
7 160 60 0,3 0,3 5-6 5-6 450 16 0,02 51 0,3 0,07
8 160 60 0,3 0,3 5-6 5-6 450 18 0,02 51 0,3 0,05
9 160 60 0,3 0,3 5-6 5-6 450 18 0,02 51 0,3 0,06
10 180 60 0,3 0,3 5-6 5-6 450 25 0,02 51 0,3 0,07
а – вихідний модельний розчин 1, б - розчин після обробки на EDL-10
Зміну електропровідності розчинів катіонів та аніонів з часом, при перенесенні їх
крізь відповідну мембрану у лабораторній установці EDL-10, наведено на рис. 5.
Рис. 5. Зміна електропровідності розчинів катіонів та аніонів, при перенесенні їх крізь
відповідну мембрану у лабораторній установці EDL-10
З наведених данних видно, що зі збільшенням часу досліду кількість іонів, що
мігрують у аналітну чи каталітну камеру збільшується. Слід звернути увагу на те, що
кількість катіонів і аніонів, які пройшли крізь відповідні мембрани, приблизно однакова. Це
вкрай важливо, оскільки при змішуванні концентрованих розчинів з аналітної та каталітної
камер якісний склад розчину буде ідентичним вихідній воді, що піддавалась знесоленню.
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 вип. 26
© Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ
ВОД НА ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
38
Якісний склад води після очищення залишається практично незмінним, в той час, як її
мінералізація значно зменшується.
Висновки
Спільне використання електродіалізу і методу співосадження, що призводить до
співосадження урану на частинках сульфату кальцію на стадії після процесу коагуляції,
дозволяє підвищити ефективність очищення шахтних вод Інгульської шахти ДП «Схід ГЗК»
до концентрації не більше 0,01 мг / дм
3
.
Запропонована технологія дає можливість безпосереднього скиду очищених
урановмісних шахтних вод у відкриті водоймища.
Використання змінного електричного струму в технологіях електродіалізу значно
розширює область його застосування і дозволяє використовувати для очищення стоків
підприємств уранопереробної промисловості.
ЛІТЕРАТУРА
1. «Розробка технології з підвищення ефективності очищення шахтних вод від хімічних
забруднювачів)» - Закл. звіт про НДР - договір № 944/35 від 04.10.2012 р. між ДУ «ІГНС НАН
України» та ДП»СхідГЗК» - номер держреєстрації 0112U008121. – К., 2012., - 73 маш.арк.
2. «Створення установки очищення рідких радіоактивних відходів об’єктів ядерно-паливного
циклу» - Закл. звіт про НДР - договір № 36 від 17.03.2014 р. – ДУ «ІГНС НАН України» - номер
держреєстрації 0114U002702. – К., 2014. – 71 маш.арк.
3. Патент України, № UА 77398. Спосіб одержання активованої суспензії бентоніту.
Забулонов Ю.Л., Кадошніков В.М., Лисиченко Г. В., Литвиненко Ю. В. // Заявка № U 2012 09789
от 14.08.12. Опубл. 11.02.13. - Бюл. №3.
4. Патент України № UА 77123. Спосіб очищення вод, забруднених важкими металами,
радіонуклідами, у присутності органічних речовин різної природи. Ю. Л.Забулонов,
Кадошніков В. М., Литвиненко Ю. В. // Заявка № U 2012 09790 от 14.08.12.- Опубл. 25.01.13. –
Бюл. №2.
5. Zabulonov Y., Lytvynenko Y., Rozko A., PhedorenkoY., Kadoshnykov V., Yurzhenko M. Sorption of cations of
different nature mineral-polymeric composite based on sodium polyacrylate // VIII Ukrainian-Polish conference
Polymers of special applications" 01-04 October 2014: abstract book. - smt. Polyanicya Bukovel,
Ukraine.
6. Zabulonov Y., LytvynenkoY., Rozko А., Phedorenko Y., Kadoshnykov V. Special polymeric mineral composites
with increased sorption activity to the transition metal ions // "Polymers of special applications": VIII
Ukrainian-Polish conference 01-04 October 2014: abstract book. – smt. Polyanitsya, Ukraine, 2014. – Р.
166-168.
7. Забулонов Ю.Л., Кадошніков В.М., Литвиненко Ю.В. Вплив електромагнітного поля на фізико-
хімічні властивості дисперсних систем у багатокомпонентних рідинах, що містять радіонукліди //
Сб. науч. тр. СНИЭП. – Севастополь, 2009. - Вып. 04. - С. 113-120.
REFERENCES
1. «Rozrobka tekhnolohii z pidvyshchennia efektyvnosti ochyshchennia shakhtnykh vod vid khimichnykh
zabrudniuvachiv» [Development of technology to improve the efficiency of the mine water treatment
chemical pollutants]- Zakl. zvit pro NDR - dogovir № 944/35 vid 04.10.2012 р. mizh SI «ІGNS NAN
Ukraine» tа DP «ShidGZК» - № DR 0112U008121.Kіеv: [in Ukraine]
2. «Stvorennia ustanovky ochyshchennia ridkykh radioaktyvnykh vidkhodiv ob’iektiv yaderno-palyvnoho
tsyklu» [Creating a clean installation of liquid radioactive wastes of the nuclear fuel cycle] - Zakl. zvit
pro NDR - dogovir № 36 vid 17.03.2014 р. – SI «ІGNS NAN Ukraine» № DR 0114U002702. Kіеv [in
Ukraine]
3. Patent Ukrainy № UA 77398. Sposib odergannia actyvovanoi suspenzii bentonitu [Method activated
bentonite slurry] Yu. Zabulonov, V. Kadoshnikov, G. Lysychenko, Yu. Lytvynenko // Zaiavka № U 2012
09789 ot 14.08.12. - Opubl. 11.02.13. – Biul. №3. Kіеv: [in Ukraine].
4. Patent Ukrainy № UA 77123. Sposib ochyshchennia vod, zabrudnenykh vazhkymy metalamy,
radionuklidamy, u prysutnosti orhanichnykh rechovyn riznoi pryrody [The method of treating water
contaminated with heavy metals, radionuclides, organic compounds in the presence of different nature]
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 вип. 26
© Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ
ВОД НА ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
39
Yu. Zabulonov, V. Kadoshnikov, Yu. Lytvynenko // Zaiavka № U 2012 09790 ot 14.08.12.- Opubl.
25.01.13– Biul. №2. Kіеv: [in Ukraine]
5. Yu. Zabulonov, Yu. Lytvynenko, A. Rozko, Yu. Phedorenko, V. Kadoshnykov, M. Yurzhenko Sorption of cations of
different nature mineral-polymeric composite based on sodium polyacrylate // VIII Ukrainian-Polish conference
"Polymers of special applications" 01-04 October 2014: abstract book. - smt. Polyanicya Bukovel,
Ukraine.
6. Yu. Zabulonov, Yu. Lytvynenko, A. Rozko, Yu. Phedorenko, V. Kadoshnykov Special polymeric mineral
composites with increased sorption activity to the transition metal ions // "Polymers of special
applications": VIII Ukrainian-Polish conference 01-04 оctober 2014: abstract book. – smt. Polyanitsya,
Ukraine, 2014. – Р. 166-168.
7. Yu. Zabulonov, V. Kadoshnykov, Yu. Lytvynenko Vplyv elektromahnitnoho polia na fizyko-khimichni
vlastyvosti dyspersnykh system u bahatokomponentnykh ridynakh, shcho mistiat radionuklidy [The
impact of electromagnetic fields on the physicochemical properties of dispersed systems in
multicomponent fluids containing radionuclides]// Sb. nauch. tr. SNYEP. (2009). Sevastopol: [in
Ukraine]
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ ВОД НА ПРИМЕРЕ
ИНГУЛЬСКОЙ ШАХТЫ ГП «ВОСТОК ГОК»
Данилов С. В.,Забулонов Ю. Л., Одукалец Л. А., Кадошников В. М.
Забулонов Ю. Л. чл.-кор. НАН Украины, докт. тех. наук, проф., зав. отд. ГУ «Институт геохимии окружающей среды НАН Украины»,
zabulonov@mail.ru;
Данилов С. В. аспирант ГУ «Институт геохимии окружающей среды НАН Украины», SeRg <svdanilov@yahoo.com;
Одукалец Л. А. н.с. ГУ «Институт геохимии окружающей среды НАН Украины», laoduk@i.ua
Кадошников В. М. н.с. ГУ «Институт геохимии окружающей среды НАН Украины», vm.kadoshnikov@gmail.com
В работе описан метод повышения эффективности очистки шахтных вод и способ его реализации.
Комбинированное использование электродиализа и метода соосаждения заключается в том, что
сначала происходит соосаждение урана на частицах сульфата кальция, а последующее применение
электродиализа после процесса коагуляции наночастиц позволяет получить очистку стока с
концентрацией урана не более 0,01 мг / дм3. Рассмотрена возможность извлечения не только урана,
но его спутников:радия, полония и др. В статье приведены результаты исследований с применением
установки очистки шахтных вод, в том числе результаты лабораторных измерений состава
шахтных вод ГП «Восток ГОК», поступающих на установку, состав шахтных вод, прошедших
процесс очистки на УОШВ Ингульской шахты ГП «Восток ГОК» и сбрасываемых в окружающую
среду и результаты тестовых экспериментов с обессоливания раствора с использованием
лабораторной установки EDL-10. Показана перспективность использования электродиализа при
переменном электрическом токе. При протекании переменного тока в электрохимической системе
создаются условия для осуществления более широкого класса различных электрохимических реакций
в растворах, на электродах и межфазной границе электрод-электролит, электролит-мембрана.
Преимуществом применения нестационарного режима при электродиализе является его низкая
чувствительность к концентрации ионов водорода (рН), что позволяет работать как с сильно
кислыми, так и с сильно щелочными растворами. Подтверждено ограничения применения
электродиализа, что связано с невозможностью изъятия незаряженных компонентов
высокоминерализованных растворов, если такие будут присутствовать.
Ключевые слова: электродиализ, шахтные воды, очистка, мембраны, лабораторная установка,
обессоливание, смягчение, pH.
IMPROVEMENT OF EFFICIENCY OF MINE WATERS CLEANING BY THE EXAMPLE
OF INGULSKAYA MINE OF SE « VostGOK»
S. Danilov, Yu. Zabulonov, L. Odukalets, V. Kadoshnikov
Yu. Zabulonov Cor. Member NASU, D.Sc. (Tech.) SI «Institute of Environmental Geochemistry NAS Ukraine», zabulonov@mail.ru;
S. Danilov Doctoral Student SI «Institute of Environmental Geochemistry NAS Ukraine» SeRg <svdanilov@yahoo.com
mailto:zabulonov@mail.ru
http://mbox2.i.ua/compose/1829120393/?cto=r8GFt3CV1Ky5nom3zMKpgbuQloq%2BeZjLrJg%3D
mailto:laoduk@i.ua
mailto:vm.kadoshnikov@gmail.com
mailto:zabulonov@mail.ru
http://mbox2.i.ua/compose/1829120393/?cto=r8GFt3CV1Ky5nom3zMKpgbuQloq%2BeZjLrJg%3D
Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища 2016 вип. 26
© Данилов С. В., Забулонов Ю. Л., Кадошніков В. М., Одукалець Л. А. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ
ВОД НА ПРИКЛАДІ ІНГУЛЬСЬКОЇ ШАХТИ ДП «СХІД ГЗК»
40
L. Odukalets, researcher SI «Institute of Environmental Geochemistry NAS Ukraine», laoduk@i.ua
V. Kadoshnikov researcher SI «Institute of Environmental Geochemistry NASU», vm.kadoshnikov@gmail.com
The paper describes a method for increasing in the efficiency of mine water treatment and the
method of its implementation. The combined use of electrodialysis and the coprecipitation method
is that the first is coprecipitation of uranium on the particles of calcium sulfate, and the next use of
electrodialysis process after coagulation nanoparticles can get effluent with uranium concentration
of less than 0.01 mg / dm
3
. The possibility of extracting not only uranium, but its associated
elements: radium, polonium, and others. The article presents the results of studies using mine water
treatment installations, including the results of laboratory measurements of mine water of
Subsidiary "VostGOK", coming to setting, the composition of mine waters that have undergone
treatment at MWTI of Inhulskaya Mine of State Enterprise " VostGOK » and results of test
experiments on solution desalt using a laboratory setup EDL-10. The perspective of using
electrodialysis with an alternating electric current is showed. When alternating current flows in an
electrochemical system, it is created the conditions for the implementation of the broader class of
electrochemical reactions in various solutions on the electrodes and the interface electrode-
electrolyte, the electrolyte membrane. The advantage of the application of unsteady mode during
electrodialysis is its low sensitivity to hydrogen ion concentration (pH) that allows to work with
both strongly acidic and strongly alkaline solutions. The restrictions of use of electrodialysis, that
are due to the impossibility of removal of the uncharged components of highly solutions, if any are
present, are confirmed.
Keywords: electrodialysis, mine water treatment, membrane laboratory facility, desalination, softening, pH.
mailto:laoduk@i.ua
mailto:vm.kadoshnikov@gmail.com
|