WASTEWATER MANAGEMENT AND SOLID/LIQUID SEPARATION IN MINING

Abstract

It is known that only less than 3% of the water reserves of the world, two thirds of which are surrounded by water, are composed of fresh water resources. Fresh water resources are decreasing day by day, this directs the industries that use water to continue their activities by reusing the treated clean water effectively obtained from the wastewater they generate. Water is used in almost every stage of the mining sector, which is one of the largest industrial branches in Turkey. In order to be reused in the processes, the wastewater, which is mostly composed of solid mineral particles and water, must be partially/completely purified from the solid mineral particles it contains in a fast and effective manner. Thus, mining operations continue without interruption by feeding the clean water provided by the solid/liquid separation back into the facility. Also, with the treatment of wastewater through applying various methods and then reusing the cleaned water, the need for additional water required for facilities is reduced and the possible pollution caused by wastewater in nature can be prevented. In this context, within the scope of this study; it is aimed to contribute to better understanding of the wastewater management and solid/liquid separation methods commonly used in mining applications.

Keywords

• Wastewater Management
• Solid/Liquid Separation
• Coagulation-Flocculation
• Centrifugal Force
• Filtration

MADENCİLİKTE ATIKSU YÖNETİMİ VE KATI/SIVI AYRIMI

Abstract

Üçte ikisi sularla çevrili olan Dünya’nın su rezervlerinin %3’ünden daha az miktarını tatlı su kaynaklarının oluşturduğu bilinmektedir. Tatlı su kaynakların her geçen gün azalması, su kullanan endüstrileri, oluşturdukları atıksulardan elde edilen temiz suyu tekrar kullanarak faaliyetlerini sürdürmeye yöneltmektedir. Ülkemizdeki en büyük sanayi kollarından birisi olan madencilik sektörünün de hemen hemen her aşamasında su kullanılmaktadır. Çoğunlukla katı mineral taneleri ve sudan oluşan atıksuyun tesislerde tekrar kullanılabilmesi için içermiş olduğu katı mineral tanelerinden hızlı ve etkin bir şekilde kısmen/tamamen arındırılması gerekmektedir. Gerçekleştirilen katı/sıvı ayrımı ile sağlanan temiz suyun tesise tekrar beslenebilmesi ile madencilik faaliyetlerinin sekteye uğramadan devam etmesi sağlanmaktadır. Ayrıca; çeşitli yöntemler uygulanarak atıksudan temiz su kazanımı ile gerek tesisler için gerekli ilave su ihtiyacı azalmakta, gerekse doğada atıksu kaynaklı muhtemel kirliliğin önüne geçilebilmektedir. Bu bağlamda bu çalışma kapsamında; madencilik faaliyetlerinde yaygın olarak kullanılan atık su yönetimi ve katı/sıvı ayırma yöntemlerinin daha iyi anlaşılmasına katkı sağlanması amaçlanmıştır.

Keywords

• Atıksu yönetimi
• Katı/sıvı ayrımı
• Koagülasyon-flokülasyon
• Merkezkaç kuvveti
• Filtrasyon

References

1. Acar, H., 2001. Attention Must Be Paid to Matters During the Establishment and the Running of a Wastewater Clarity Unit for a Marble Processing Plant. The Third Marble Symposium, 3-5 May, Afyon, 289-296.
2. Ağırtmış, D., 2017. Fonolit İşleme Tesisi Atıksuyunun Koagülasyon ve Flokülasyon Yöntemleriyle Arıtımı. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Isparta, 83 s.
3. Amirtharajah, A., Mills, K.M., 1982. Rapid‐Mix Design for Mechanisms of Alum Coagulation, Journal American Water Works Association (AWWA) 74(4), 210-216.
4. Andritz, 2020. Hyperbaric disc filter - HBF Andritz Separation, Austria, http://www.andritz.com/
5. Ateşok, G. 2009. Kömür Hazırlama ve Teknolojisi, YMGV Yayını, İstanbul.
6. Avrupa Birliği Türkiye Delegasyonu, 2018. Madencilik Atıklarının Yönetimi, https://www.avrupa.info.tr/tr/madencilik-atiklarinin-yonetimi-144, Erişim Tarihi: 14.10.2020.
7. Aznar-Sánchez, J.A.; García-Gómez, J.J.; Velasco-Muñoz, J.F.; Carretero-Gómez, A. Mining Waste and Its Sustainable Management: Advances in Worldwide Research. Minerals 2018, 8, 284.
8. Bratby, J., 1993. Coagulation and Flocculation with an Emphasis on Water and Wastewater Treatment, Uplands Press Ltd, Croydon, England, 349 s.

9. Celik, M.Y., Sabah E., 2008. Geological and Technical Characterization of Iscehisar (Afyon-Turkey) Marble Deposits and the Impact of Marble Waste on Environmental Pollution. Journal of Environmental Management, 87 (1), 106-116.
10. Coleman, R.L., Wallace, B.P., 1978. Tailings disposal in Canada, milling practice in Canada. CIMM, 16, 13–20.
11. Concha A.F., 2014. Solid–Liquid Separation in the Mining Industry, Fluid Mechanics and Its Applications Volume 105, Springer International Publishing Switzerland.
12. de Haan, A.B., 2015. Solid-Liquid Separation, In Process Technology: An Introduction, Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, 197-228.
13. Demiral, A., 2013. Killerin Elektrokinetik Özellikleri ve Flokülasyonu. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir, 65 s.
14. Drummond, B., Mackinnon, W., Sorensen, C., 2015. Application of the Hyperbaric Disc Filter for Fine Coal Product Dewatering, http://www.acps.com.au. Erişim Tarihi: 10.10.2020.
15. Drzymala, J., 2007. Mineral Processing: Foundations of Theory and Practice of Minerallurgy, 1st English edition, Wroclaw University of Technology Yayınları, Wrocklaw, Polonya, 502 s.
16. Eckenfelder, W.W.Jr., 1989. Industrial Water Pollution Control (Second Edition). McGraw-Hill Internal Editions, Civil Engineering Series, Singapur, 600 s.
17. Ediz, İ, Beyhan, S., Yuvka, Ş., 2001. Madencilikte Toz Kaynaklari ve Kontrolü. Dumlupınar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 2, 121-132.
18. Ersoy, B., 2003. Mermer İsleme Tesisi Su Arıtımında Kullanılan Flokülantların Tanıtımı. Türkiye IV. Mermer Sempozyumu, 18-19 Aralık, Afyon, 449-462.
19. Ersoy, B., Alptekin, A.M., Sarıışık, A., Gürcan, S., Erkan, Z.E., Yıldız, A., 2005. Doğal Taş Işleme Tesisi Atık Sularından Bulanıklığın Giderilmesine Farklı Yöntemlerin ve Farklı Koagülantların Etkisi. Madencilik ve Çevre Sempozyumu, 5-6 Mayıs, Ankara, 117-125.
20. Ethem, M.Y., 1975. Flokülasyon Tekniği ve Günümüzdeki Önemi, Madencilik Dergisi, TMMOB Maden Mühendisleri Odası, 14 (3), 21-28.
21. Flotwett Separation Technologies, 2018. https://www.flottweg.com/product-lines/decanter/, Erişim Tarihi: 10.10.2020.
22. Fuerstenau, M.C., Miller, J.D., Kuhn, M.C., 1985. Chemistry of Flotation. Society of Mining Engineers of AIME, New York, 177 s.
23. Gregory, J., 1973. Rates of Flocculation of Latex Particles by Cationic Polymer. Journal of Colloid and Interface Science, 42, 448-459.
24. Gupta, A., Yan, D., 2016. Mineral Processing Design and Operations: An Introduction Second Edition, Elsevier, Amsterdam, Netherlands.
25. Gülsün Kılıç, M., Hoşten, Ç., 2009. A comparative study of electrocoagulation and coagulation of aqueous suspensions of kaolinite powders. Journal of Hazardous Materials 176(1-3), 735-740.
26. Hacıfazlıoğlu, H., 2016. Kömür Yıkama Tesis Atıklarının Susuzlandırılmasında Eski ve Yeni Teknolojiler, Bilimsel Madencilik Dergisi Cilt 55, Sayı 3, 17-25.
27. Hand, P.E., 2000. Dewatering and Drying of Fine Coal to A Saleable Product. COALTECH 2020.
28. Hunter, R.S., 1981. Zeta Potential in Colloid Science: Principles and Applications, London Academic Press, Londra, İngiltere, 398 s.
29. Işık, S., 2015. İnce Boyutlu Lavvar Tesisi Atığının Susuzlandırılmasında Optimum Flokülasyon Şartlarının Belirlenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Isparta, 72 s.
30. İpekoğlu, Ü., 1997. Susuzlandırma ve Yöntemleri. Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Basım Ünitesi, İzmir, 113 s.
31. Kıdıman, F.B., 2009. Düşük Tenörlü Krom Cevherlerinin Zenginleştirilmesinin Araştırılması. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 81 s.
32. Mavis, J., 2003. Water Use in Industries of the Future: Mining Industry, Center for Waste Reduction Technologies for U.S. Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, Industrial Technologies Program, Washington, D.C., 47-53.
33. Moss, N., 1978. Theory of Flocculation, Mine and Quarry, 7 (May), 57.
34. Mpofu.P., Mensah. J.A., Ralston. J., 2003. Investigation of the Effect of the Polymer Structure Type On Flocculation. Rheology and Dewatering Behaviour of Kaolinite Dispersions. International Journal of Mineral Processing 71, 247-268.
35. Mutlutürk, M., 2018. Doğaltaş Üretimi ve Su İlişkisi, Bilimsel Madencilik Dergisi, Özel Sayı, 135-142.
36. Myers, D., 1999. Surfaces, Interfaces, and Colloids; Principles and Applications, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 493 s.
37. Ocepek, D., 1989. Bogatenje Mineralnih in Energetskih Surovin, Univerza Edvarda Kardelja v Ljubljani, FNT VTOZD, Montanistika, Ljubljana, 350 s.
38. Öztürk, İ., Timur, H., Koşkan, U., 2005. Atık Su Arıtımının Esasları. T.C Çevre ve Orman Bakanlığı, Ankara.
39. Özün, S., Atalay, M.U., 2016. A Comparative Study on Interactions of Ionic Collectors with Orthoclase, Physicochemical Problems of Mineral Processing 52(2), 955–972.
40. Özün, S., 2018. Maden İşletme ve Cevher Zenginleştirme Tesislerinde Atıksu Yönetimi. 1. Uluslararası İçmesuyu ve Atıksu Sempozyumu (Afyonkarahisar, Turkey), 73-84.
41. Özün, S. Ulus, D.A., 2019. Coagulation and Flocculation Behavior of Fines in Foid-Bearing Rock Processing Plant (FRPP) Wastewater at Alkaline Environment. Powder Technology 344, 335-342.
42. Özün, S., Ergen, G., 2019. Determination of Optimum Parameters for Flotation of Galena: Effect of Chain Length and Chain Structure of Xanthates on Flotation Recovery. ACS Omega 4(1), 1516-1524.
43. Özün, S., Atalay, M.U., Demirci, S., 2019. Study of Adsorption Characteristics of Long Chain Alkyl Amine and Petroleum Sulfonate on Silicates by Electrokinetic Potential Microflotation FTIR and AFM Analyses. Particulate Science and Technology 37(4), 492-503.
44. Özün, S., Vaziri Hassas, B., Miller, J.D., 2019. Collectorless Flotation of Oxidized Pyrite, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 561, 349-356.
45. Resmi Gazete, 2004. Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği, Çevre ve Orman Bakanlığı Yönetmelikler, 25687 (31/12/2004). https://www.mevzuat.gov.tr/mevzuat?MevzuatNo=7221&MevzuatTur=7&MevzuatTertip=5, Erişim Tarihi: 25.10.2020
46. Salopek, B., Krasic, D., Filipovic, S., 1992. Measurement and Application of Zeta-Potential, Rudarsko-geoloSko-naftni zbornik, 4, Zagreb, 157-151.
47. Sayılgan, E., Karacan, G., 2019. Characterization and Evalution of Removal Conditions of Lead-Zinc-Copper Flotation Plant Waste, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 7(1), 175-181.
48. Shaw, D.J., 1970. Introduction to Colloid and Surface Chemistry, Butterworths, London, 236 s.
49. Singh, R. N., Hagare, D., Sivakumar, M., 1996. Wastewater Quality Management in Coal Mines in the Illawarra Region. International Conference on Mining and the Environment, 1-16.
50. SNF, https://www.snf.co.uk/chemical-coagulants-used-water-treatment, Erişim Tarihi: 10.10.2020.
51. Somasundaran, P., Das, K.K., 1998. Flocculation and Selective Flocculation-An Overview. In: Atak S, Önal G., Çelik M.S.(eds)., Innovation in Mineral and Coal Processing, A.A. Balkema Publishers, Rotterdam, 81-91.
52. Stutzmann, Th., Siffert, B., 1997. Contribution to the Adsorption Mechanism of Acetamide and Polacrylamide on to Clays. Clays and Clay Minerals, 25, 392- 406.
53. Svarovsky, L., 1981. Characterization of Particles Suspended in Liquids, Solid-Liquid Separation Second edition, Ed. Ladislav Svarovsky, Butterworths-Heinemann Ltd, Oxford, United Kingdom, 8-32.
54. Svarovsky, L., 2000. Solid-Liquid Separation (Fourth Edition), Butterworth-Heinemann, 568 s.
55. Szczepańska, J., Twardowska, I., 2004. Solid Waste: Assessment, Monitoring and Remediation, in Waste Management Series 4 (Eds. I. Twardowska, H.E. Allen, A.F. Kettrup, W.J. Lacy), 319-385.
56. Szilagyi, I., Sadeghpour, A., Borkovec, M., 2012. Destabilization of Colloidal Suspensions by Multivalent Ions and Polyelectrolytes: From Screening to Overcharging, Langmuir 28 (15), 6211-6215. DOI: 10.1021/la300542y
57. Şengül, F., Küçükgül, E.Y., 1995. Çevre Mühendisliğinde Fiziksel-Kimyasal Temel İşlemler ve Süreçler, Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Yayınları, İzmir, Yayın No: 153.
58. Tatsi, A.A., Zouboulis, A.I., Matis, K.A., Samaras, P., 2003. Coagulation-Flocculation Pretreatment of Sanitary Landfill Leachates, Chemosphere, 53, 737-744.
59. Torun, R., 1961. Cevher Zenginleştirme-Minerallerin Ayrılma Prensipleri ve Maden Sanayindeki Tatbikatı, Maden Tetkik ve Arama Dergisi, 56(56), 115-131.
60. Townsend, I., 2003. Automatic Pressure Filtration in Mining and Metallurgy, Minerals Engineering 16, 165-173.
61. Wills, B.A., Napier-Munn, T., 2006. Mineral Processing Technology, 7th Edition, Elsevier Science & Technology Books, 444 s.
62. Wu, Z.H., Hu, Y.J., Lee, D.J. Mujumdar, A.S., Li, Z.Y., 2010. Dewatering and Drying in Mineral Processing Industry: Potential for Innovation, Drying Technology, 28:7, 834-842, DOI: 10.1080/07373937.2010.490485
63. Yılmaztürk, D., 2011. Andezit Işleme Atıksuyunun Fizikokimyasal Arıtımı. Selçuk Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, Konya.
64. Yoon, R.H., 2006. Advanced Coal Cleaning and Recovery, US-India Coal Working Group Meeting, April 4-5.