Перспективы использования хвостов обогащения апатит-нефелиновой руды для дефторирования сточных вод

Сточные воды, содержащие фториды, представляют собой значимую экологическую проблему для горнодобывающей и перерабатывающей отраслей промышленности. Технологические процессы, включая добычу полезных ископаемых, обогащение руд и сернокислотную переработку апатитовых концентратов, сопровождаются образованием огромных объемов сточных вод с высокой концентрацией фторид-ионов. Эти соединения оказывают угнетающее действие на экосистемы и здоровье людей, в связи с чем возникает необходимость в разработке эффективных методов дефторирования. Рассмотрена перспектива использования отходов добывающей и металлургической промышленностей (нефелинового концентрата и пыли газоочистных установок) в качестве реагентов-осадителей для первой стадии очистки. Проведены исследования по подбору реагентов и их эффективных доз с целью максимального удаления фторид-ионов из сточной воды. Установлено, что достижение эффективности процесса дефторирования сточных вод более 99% зафиксировано при соотношении F/Al2O3 равном 1:2,5 при использовании нефелинового концентарат. Последующее снижение концентрации фторидионов проводили с использование пыли газоочистки выбросов электросталеплавильных печей в соотношении CaO/F равном 1,75:1 с эффективностью очистки 84,1%. Доочистку сточной воды от фторид-ионов до нормативов сброса в рыбохозяйственные объекты осуществляли коагуляционным методом с применением солей алюминия.

Пересунько Ю. Д., Азопков С. В. Перспективы использования хвостов обогащения апатит-нефелиновой руды для дефторирования сточных вод // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 9-1. – С. 143–155. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2025_91_0_143.

Пересунько Юлия Дмитриевна¹ — магистр, инженер, e-mail: yperesunko@mail.ru, ORCID ID: 0009-0004-6977-5792,
Азопков Сергей Валерьевич¹ —канд. техн. наук, зав. лабораторией, e-mail: sergej.azopkov@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-3422-3443,
¹ Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева.

Пересунько Ю.Д., e-mail: yperesunko@mail.ru

1. Azopkov S. V., Kuzin E. N., Kruchinina N. E. Study of the efficiency of combined titanium coagulants in the treatment of formation waters // Russian Journal of General Chemistry. 2020, vol. 90, no. 9, pp. 1811—1816. 10.1134/S1070363220090364.

2. Лозовик П. А., Галахина Н. Е. Изменение химического состава воды системы Р. Кенти в результате техногенного влияния // Труды Карельского Научного Центра РАН. — 2017. — № 3. — С. 21—35. DOI: 10.17076/lim309.

3. Кузин Е. Н., Кручинина Н. Е. Получение комплексных коагулянтов на основе минеральных концентратов и их использование в процессах очистки воды // Обогащение руд. — 2019. — № 3. — С. 43—48. DOI: 10.17580/or.2019.03.07.

4. Маслобоев В. А. Светлов А. В., Конина О. Т., Митрофанова Г. В., Туртанов А. В., Макаров Д. В. Выбор связующих реагентов для предотвращения пылеобразования на хвостохранилищах переработки апатит-нефелиновых руд // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2018. — № 2. — С. 161—171. DOI: 10.15372/FTPRPI20180218.

5. Невская М. А. Селезнев С. Г., Маслобоев В. А., Ключникова Е. М., Конина О. Т., Светлов А. В., Макаров Д. В. Геоэкологические и организационно-экономические проблемы переработки горнопромышленных отходов в Российской Федерации // Вестник Кольского научного центра РАН. — 2020. — № 1. — С. 11—25. DOI: 10.37614/2307-5228.2020.12.1.002.

6. Яценко В. А. Формирование новых редкоземельных минерально-сырьевых источниковсырья на примере республики саха (Якутия) // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2021. — Т. 3. — № 1. — С. 248—256. DOI: 10.33764/2618-981X-2021-3-1-248-256.

7. Ануфриева С. И., Быховский Л. З., Лихникевич Е. Г., Пермякова Н. А. Природные и техногенные источники получения функциональных материалов на основе редких земель и скандия // Труды Кольского научного центра РАН. — 2018. — Т. 9. — № 2-1. — С. 118—121. DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.118-121.

8. Левченко Е. Н., Веремеева Л. И., Горлова О. Е. Техногенное минеральное сырье: особенности вещественного состава и технологических свойств, геолого-технологическое картирование // Руды и металлы. — 2018. — № 1. — С. 64—75. DOI: 10.24411/0869-5997-2018-00007.

9. Спиридонов И. Г., Левченко Е. Н. Горнопромышленные отходы и экологическая безопасность // Разведка и охрана недр. — 2018. — № 10. — С. 15—24.

10. Морозков А. В., Норов А. М. Перспективные способы переработки кольского нефелинового концентрата в современных условиях // Труды Кольского научного центра РАН. — 2020. — Т. 11. — № 3-4. — С. 111—117. DOI: 10.37614/2307-5252.2020.3.4.024.

11. Smirnova A. I., Dyagileva A. B. Evaluation of the effect of temperature on the efficiency of wastewater treatment with a composite coagulant-flocculant based on nepheline raw materials // Russian Journal of Applied Chemistry. 2021, vol. 94, pp. 252—258. DOI: 10.1134/S1070427221020166.

12. Smirnova A. I., Dyagileva A. B., Prismakova A. E. Technology for obtaining low-concentration composite coagulant-flocculant // Russian Journal of Applied Chemistry. 2018, vol. 91, pp. 1841— 1848. DOI: 10.1134/S1070427218110150.

13. Кузин Е. Н. Получение отвержденных форм алюмокремниевого коагулянта и их использование в процессах водоочистки и водоподготовки // Цветные металлы. — 2016. — № 10. — С. 8—13. DOI: 10.17580/tsm.2016.10.01.

14. Кочетков С. П., Зайцева Т. Н. Экологические проблемы и их решения при получении строительных материалов и экологически безопасных фосфатов из техногенного сырья // Вестник Коломенского института (филиала) Московского политехнического университета. Серия: Естественные и технические науки. — 2019. — № 12. — С. 165—175.

15. Kuilin Wan, Lei Huang, Jia Yan, Boyan Ma Removal of fluoride from industrial wastewater by using different adsorbents: A review // Science of the Total Environment. 2021, vol. 773, article 145535. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.145535.

16. Tahaikt M., Haddou A., El Habbani R., Amor Z., Elhannouni F., Taky M., Kharif M., Boughriba A., Hafsi M., Elmidaoui A. Comparison of the performances of three commercial membranes in fluoride removal by nanofiltration. Continuous operations // Desalination. 2008, vol. 225, no. 1-3, pp. 209—219. DOI: 10.1016/j.desal.2007.07.007.

17. Millar G. J., Couperthwaite S., Wellner D. B., Macfarlane D. C., Dalzell S. A. Removal of fluoride ions from solution by chelating resin with imino-diacetate functionality // Journal of Water Process Engineering. 2017, vol. 20, pp. 113—122. DOI: 10.1016/j.jwpe.2017.10.004.

18. Hao Dong, Huan Tang, Xinxing Shi, Wenlan Yang, Wenjing Chen, Han Li, Yu Zhao, Zhengyong Zhang, Ming Hua Enhanced fluoride removal from water by nanosized cerium oxides impregnated porous polystyrene anion exchanger // Chemosphere. 2022, vol. 287, article 131932. DOI: 10.1016/j. chemosphere.2021.131932.

19. Krishna Kumar Yadav, Neha Gupta, Vinit Kumar, Shakeel Ahmad Khan, Amit Kumar A review of emerging adsorbents and current demand for defluoridation of water: Bright future in water sustainability // Environment International. 2018, vol. 111, pp. 80—108. DOI: 10.1016/j.envint.2017.11.014.

20. Mukherjee S., Halder G. A review on the sorptive elimination of fluoride from contaminated wastewater // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2018, vol. 6, no. 1, pp. 1257—1270. DOI: 10.1016/j.jece.2018.01.046.

21. Li Wang, Ye Zhang, Ning Sun, Wei Sun, Yuehua Hu, Honghu Tang Precipitation methods using calcium-containing ores for fluoride removal in wastewater // Minerals. 2019, vol. 9, no. 9, article 511. DOI: 10.3390/min9090511.