Введение
Глава 1. Анализ современного состояния и основных направлений развития технологий переработки техногенных вод горных предприятий 13
1.1. Условия формирования техногенных вод медно-цинковых горных предприятий 13
1.2. Анализ современных методов переработки техногенных вод горных предприятий 50
1.2.1. Применение ионной флотации для извлечения тяжёлых металлов из техногенных вод 50
1.2.2. Обзор современных методов рационального подбора реагентов-собирателей для ионной флотации 61
1.2.3. Особенности электрофлотационного способа извлечения металлов из техногенных вод 81
1.3. Оценка способов утилизации шламов переработки техногенных вод медно-цинковых горных предприятий 97
Выводы по главе 1 (обоснование выбора направления исследования и постановка задач) 101
Глава 2. Экспериментальная оценка процессов комплексного извлечения ценных компонентов из техногенных вод с получением высоколиквидных кондиционных продуктов 105
2.1. Задачи экспериментальных исследований 105
2.2. Методики определения содержания и состава компонентов, участвующих в процессе ионной флотации 107
2.2.1. Определение меди (II) с пикрамин эпсилоном 107
2.2.2. Определение меди (II) ионометрическим методом 108
2.2.3. Определение железа с сульфосалициловой кислотой 108
2.2.4. Определение железа потенциометрическим методом 109
2.2.5. Определение цинка с Родамином С 110
2.2.6. Определение марганца с персульфатом аммония 111
2.2.7. Методики проведения ИК - Фурье - и хромато - масс - спектрометрии 111
2.2.8. Методика проведения гибридного метода: термогравиметриче ской и дифференциально-сканирующей калориметрии в совмещении с ИК- Фурье и масс - спектрометрией отходящих газов 112
2.3. Методики исследования свойств растворов реагентов собирателей 114
2.3.1. Определение растворимости реагентов-собирателей 114
2.3.2. Определение констант кислотной диссоциации реагентов 114
2.4. Методики приготовления реагента РОЛ, изучения его свойств и регенерации 115
2.4.1. Предварительная подготовка сырья к химической деструкции 115
2.4.2. Методика получения реагента РОЛ методом химической деструкции полиэтиленгликольтерефталата 116
2.4.3. Методика расчёта произведения растворимости комплексов «субстрат - реагент РОЛ» 117
2.4.4. Методика регенерации реагента РОЛ 118
2.5. Методы проведения расчётов квантово-химических параметров субстратов, реагентов-собирателей и систем «субстрат-реагент» 119
2.6. Методы исследования влияния добавляемых реагентов на эксплуатационные свойства образующихся шламов 122
2.6.1. Определение оптимального количества реагента-осадителя в процессе нейтрализации кислых вод 122
2.6.2. Изучение кинетических кривых осаждения полученных шламов нейтрализации 122
2.6.3. Определение плотности и влажности шламов нейтрализации 123
2.6.4. Методика приготовления растворов реагентов-флокулянтов 123
2.6.5. Определение относительной, кинематической, приведённой, удельной, логарифмической приведённой, характеристической вязкостей растворов и расчёт молекулярной массы реагентов-флокуляторов 124
2.6.6. Оценка флокулирующего действия реагентов 126
2.7. Методики проведения флотационных испытаний 127
2.7.1. Методика проведения испытаний методом напорной флотации 127
2.7.2. Методика проведения испытаний методом электрофлотации 128
2.8. Методики реутилизации твердой дисперсной фазы, образовав шейся в процессе переработки техногенных вод 130
2.8.1. Применение программного продукта «Shlam» для реутилизации шламов нейтрализации 130
2.8.2. Методика получения цинкового купороса ZnS04 х 7Н20 131
2.8.3. Методика получения медного купороса CuS04 х 5Н20 132
2.9. Методика исследований процесса электрофлотационного извлечения марганца 133
2.9.1. Методика проведения эксперимента на электролизной установке 133
2.9.2. Методики экспериментальных исследований процесса окисли тельного осаждения ионов Мп «активным хлором» 134
2.9.3. Методики экспериментальных исследований процесса электрофлотационного извлечения дисперсной фазы марганца 139
2.9.4. Методики исследования физико-химических свойств дисперсной фазы марганца, полученной при электрокоагуляционном извлечении 141
Выводы по главе 2 144
Глава 3. Методология создания ресурсовоспроизводящих технологий переработки техногенного гидроминерального сырья 144
Глава 4. Экспериментальное изучение процессов выделения и концентрирования меди (II), цинка, марганца (II) методами осаждения из техногенных вод медно-цинковых горных предприятий 151
4.1. Исследование процесса осаждения меди, цинка и марганца в присутствии железа из техногенных вод методом нейтрализации 151
4.2. Реутилизация шламов нейтрализации 165
4.3. Влияние процессов коагуляции и флокуляции на интенсификацию и полноту осаждения полезных компонентов из техногенных вод 176
4.3.1. Определение молекулярных масс реагентов-флокулянтов 176
4.3.2. Изучение влияния реагентов-флокулянтов на полноту осаждения ценных компонентов из модельных растворов при различных значениях рН 183
4.3.3. Исследование кинетики осаждения дисперсной фазы и расчет флоккулирующего эффекта добавляемых реагентов 186
4.3.4. Изучение влияния коагулянтов на величину флокулирующего эффекта 193
4.4. Исследование процесса окислительного осаждения марганца (II) из техногенных вод 197
4.4.1. Изучение процессов реагентного окислительного и электро-окис-лительного осаждения марганца из поликомпонентных систем 198
4.4.2. Изучение процесса электрокоагуляционного выделения и концентрирования марганца (II) из растворов в виде дисперсной фазы 201
4.4.3. Исследование состава продуктов электрокоагуляционного выделения и концентрирования марганца 209
4.4.4. Механизм электрокоагуляционного выделения и концентрирования марганца из растворов в виде дисперсной фазы 213
4.5. Квантово-химические исследования параметров реакционной способности субстратов меди, цинка, железа и марганца и установление их эффективных извлекаемых форм 218
Выводы по главе 4 233
Глава 5. Исследование процессов флотационного извлечения меди (II), цинка, марганца (II) из техногенных вод медно-цинковых горных предприятий 237
5.1. Квантово-химический метод выбора реагентов-собирателей для флотационного извлечения катионов меди (II) и цинка из техногенных вод горных предприятий 237
5.1.1. Исследование квантово-химических ПРС молекул известных реагентов-собирателей, применяемых для флотационного извлечения катионов тяжелых и цветных металлов их техногенных вод 238
5.1.2. Квантово-химическая оценка возможности образования наиболее устойчивых систем «субстрат-реагент», способных к самосборке комплексов цинка и меди (II) на примере взаимодействия с 1,2 - диацил-гидразином 250
5.1.3. Изучение корреляционной зависимости между ПРС реагентов-собирателей и их флотационной активностью 263
5.1.4. Выбор реагентов-собирателей для ионной флотации меди (II) и цинка на основе принципа «структура-свойство/активность-свойство» 272
5.1.5. Исследование перспективных реагентов-собирателей для ионной флотации цинка и меди (II) - сложных эфиров терефталевой кислоты, обладающих оптимальным набором ПРС 276
5.1.6. Разработка реагента-собирателя РОЛ для ионной флотации цинка и меди (II) из техногенных вод горных предприятий 284
5.1.7. Изучение особенностей механизма действия реагента РОЛ при флотационном извлечении цинка и меди (II) из техногенных вод 295
5.1.8. Исследование структуры и химического состава продуктов взаимодействия реагента РОЛ с субстратами цинка и меди 307
5.1.9. Применение сложных эфиров терефталевой кислоты для флотации углей низкой стадии метаморфизма 320
5.2. Исследование особенностей извлечения марганца из техногенных вод методом электрофлотации 326
5.2.1. Изучение механизма извлечения марганца из техногенных вод методом электрофлотации 326
5.2.2. Выбор конструкции и материала электродов в электрофлотационной камере аппарата 329
5.2.3. Изучение кинетики электрофлотационного извлечения марганца из водных растворов 332
5.2.4. Влияние плотности тока на электрофлотационное извлечение дисперсной фазы марганца из водных растворов 337
Выводы по главе 5 342
Глава 6. Разработка и апробация ресурсовоспроизводящих технологий комплексной переработки техногенных вод медно - цинковых горных предприятий 347
6.1. Разработка и обоснование ресурсовоспроизводящей технологии комплексной переработки техногенных вод с приоритетным содержанием цинка и меди (II) на основе метода ионной флотации 347
6.2. Обоснование эколого-экономической эффективности комплексной переработки техногенных вод ОАО «Гайский ГОК» с приоритетным содержанием цинка и меди 356
6.3. Разработка и обоснование ресурсовоспроизводящей технологии комплексной переработки техногенных вод с высоким содержанием марганца на основе метода электрофлотации 372
6.4. Обоснование эколого-экономической эффективности ресурсовоспроизводящей технологии комплексной переработки кислых подотвальных вод ЗАО «Бурибаевский ГОК» с высоким содержанием марганца на основе метода электрофлотации 386
Выводы по главе 6 398
Заключение 401
Библиографический список 404
Приложения 434
