Теперь исследователь из Университета Флориды придумал, как резко сократить это время — всего до двух-трех часов, что является потенциальным благом для горнодобывающих компаний, окружающей среды и глобальных регионов, где не хватает воды.«Я думаю, что способность экономить воду будет действительно большой, особенно когда вы говорите о Китае и других частях мира», — сказал Марк Оразем, выдающийся профессор химической инженерии инженерного колледжа Герберта Вертхайма UF.
Идея его команды привлекла внимание компании Mosaic из Миннесоты, которая производит фосфаты и калий для удобрений и управляет четырьмя фосфатными рудниками в Центральной Флориде.«Мы ценим давнее партнерство, которое мы поддерживаем с Университетом Флориды.
Для нас важно постоянно искать исследования, которые повышают эффективность наших процессов». Сказал Пол Кучера, старший инженер-консультант по исследованиям и разработкам компании Mosaic.
В горнодобывающих предприятиях вода используется для обогащения полезных ископаемых, пылеподавления и транспортировки жидкого навоза. Когда они закончили с этим, вода удерживает частицы побочных минеральных продуктов, известных в бизнесе по добыче фосфатов как глинистые сточные воды. В случае фосфатных рудников, которые так распространены во Флориде, глинистые сточные воды имеют консистенцию молока.«Он выглядит твердым, но если бросить в него камень, он разлетится», — сказал он.
Эта вода закачивается в огромные отстойники — некоторые размером с квадратную милю и глубиной около 40 футов — где частицы могут опускаться на дно. Одна только Флорида является домом для более чем 150 квадратных миль таких прудов, что составляет около половины Нью-Йорка.Но это длительный процесс, потому что частицы электрически заряжены.
Подобные заряды отталкиваются, а противоположные — притягиваются. Подобный заряд частиц заставляет их отталкиваться друг от друга, что удерживает их во взвешенном состоянии в воде, вместо того, чтобы слипаться и опускаться на дно.
Это означает, что горнодобывающие компании могут повторно использовать воду только по частям — часть, снятая с поверхности. Мало того, что вода, заполненная частицами, бесполезна, земля, которую занимают отстойники, является ценным активом, который можно использовать для других целей.
Идеи по ускорению этого процесса уходят в прошлое. В 1807 году раннее применение батареи, изобретенной Вольтой в 1800 году, показало, что частицы глины перемещаются в ответ на электрическое поле. В 1990-х годах для разделения глины и воды порциями использовалось электрическое поле, но эта концепция была сочтена неэкономичной.
Конструкция Оразема отличается тем, что она позволяет непрерывно подавать глинистые сточные воды в систему сепарации. Там в качестве электродов используются верхняя и нижняя пластины. К электродам прикладывается разность электрических потенциалов, создавая электрическое поле, которое заставляет заряженные частицы двигаться к дну, где они образуют влажное твердое вещество, называемое лепешкой. В зоне обезвоживания кека частицы не могут двигаться, поэтому вода выталкивается наверх.
Затем кек можно использовать для заполнения отверстий, образовавшихся в результате горных работ, а вода теперь достаточно прозрачна, чтобы ее можно было повторно использовать для обработки добытой фосфатной руды.«Вместо того, чтобы связывать воду в этих местах отложения глины, вода отправляется обратно в процесс, а затем используется повторно, повторно используется и повторно используется», — сказал Оразем.Команда Оразема создала прототип размером с лабораторию.
Следующим шагом, по его словам, будет определение того, как увеличить его до точки, при которой он сможет работать в реальной шахте.Хотя концепция Оразема была разработана для фосфатных рудников Флориды, он сказал, что она может быть использована где угодно и будет особенно полезна в засушливой Северной Африке. В Марокко и Западной Сахаре, где сосредоточено 85 процентов мировых запасов фосфатов, особенно не хватает воды.«Переработка воды будет иметь решающее значение», — сказал Оразем. «Так что во Флориде это проблема.
В пустыне это будет серьезной проблемой».