Research on Purification Effect of Saline Mine Water from the Mines KGHM “Polska Miedź” S.A.

Mine waters flowing into underground excavations of the mines which are included to KGHM „Polska Miedź” S.A. are characterized by diverse mineralization, hence the different utilization may be applied. In the major cases the mine waters are released directly or through sediment tanks to watercourses, which on the one hand increases the flow rate, on the other hand – taking into consideration high salinity (chlorides and sulfates charges) – cause degradation of water quality. In effect occurs deep and extensive transformation of water systems and downgrading of the environment in subsystems of groundwater and surface water. The purpose of the studies was purification of mine waters from calcium, magnesium and heavy metals. In research on mine waters treatment membrane filtration, precipitation methods and ionite techniques were used. Applied methodology of removal of heavy metals from mine waters gave satisfactory results. All analyzed heavy metals have been removed to the assumed level. During the studies it was claimed that the precipitation of calcium and magnesium at the same time causes the precipitation of heavy metals. Because solubility equilibria of carbonates and hydroxides of heavy metals are much smaller than the solubility equilibria of calcium and magnesium carbonates, therefore heavy metals precipitate with them. Calcium and magnesium sediments are the media for precipitated heavy metals compounds. In addition, the presence of the carbonate ions derived from the dissolved calcium carbonate reduce the solubility of heavy metals carbonates. On this basis, it is proposed to apply precipitation of pollutants with sodium carbonate before filtration on ion-exchange bed. Such solution has two advantages. First, decreasing the content of heavy metals before ionite may lengthenworktime of bed between regenerations. Second, the lower the content of heavy metals in brine is, the more efficiently they will be removed by the ionite.

Wody kopalniane płynące pod terenami kopalni należących do KGHM “Polska Miedź” S. A. cechują się zróżnicowaną mineralizacją, stąd też podlegają różnym procesom utylizacyjnym. W większości przypadków wody kopalniane płyną bezpośrednio lub poprzez zbiorniki sedymentacyjne do cieków wodnych, które zwiększają wskaźnik przepływu, a drugiej strony – biorąc pod uwagę wysokie zasolenie (nasycone chlorkami i siarczkami) – powodują pogorszenie się jakości wody. W efekcie występuje głęboka i kompleksowa zmiana systemów wodnych oraz degradacja środowiska w zakresie wód gruntowych i powierzchniowych. Celem badania było oczyszczenie wód kopalnianych z wapnia, magnezu i metali ciężkich. Wody kopalniane poddano przetworzeniu przez membrany filtracyjne, metody uczestniczące oraz techniki jonizacyjne. Zastosowana metodologia usuwania metali ciężkich z wód kopalnianych przyniosła oczekiwane efekty. Wszystkie badane pierwiastki zostały obniżone do założonego wcześniej poziomu. Podczas analiz uznano, że wapń i magnez występuje równocześnie z metalami ciężkimi. Dzieje się tak ponieważ rozpuszczalność równowartych węgli, jak i wodorotlenków, metali ciężkich jest znacząco mniejsza niż rozpuszczalność równowartych wapieni i węglanów magnezu. Osady wapnia i magnezu są nośnikami związków metali ciężkich. W dodatku, obecność jonów węgla oderwanych z rozpuszczonego węglanu wapnia obniża rozpuszczalność węglanów metali ciężkich. Na tej podstawie zaproponowano dodanie zanieczyszczeń zawierających węglan sodu przed filtracją w procesie wymiany jonowej. Takie rozwiązanie ma dwie zalety. Po pierwsze, obniża zawartość metali ciężkich zanim jony zmniejszą okres pracy jonitu pomiędzy regeneracjami. Po drugie, im niższa zawartość metali ciężkich w solankach, tym skuteczniej zostaną one usunięte przez jonity.