Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO

1. Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Dílčí cíl V005Demineralizační technologie úpravy důlních vod – Návrh komplexní metodiky. Vývoj komplexní demineralizační technologie úpravy důlních vod pro jejich komerční využití.

2. Analýza a zhodnocení stávajícího stavu produkce a kvality důlních vod na těžebních lokalitách hnědého uhlí ČR

3. Schematické znázornění řešených úkolů

4. Chemické srážení síranů • Desulfatace dle metody IEI HGF, VŠB-TUO Pozn.: * dávky jsou uvedeny v ml.l-1 (pro tyto testy byl použit tekutý ALR-F)

5. Modelové ověření desulfatace dle metody IEI HGF, VŠB-TUO Sokolovská uhelná, právní nástupce, a.s. – ČS Divize Jiří Mostecká uhelná, a.s. – důlní voda Velkolomu ČSA Obrázek 1:Vyrovnávací nádrž 1 (přítok na ÚDV ČSA) Obrázek 2: Výroba SD kalu (míchadlo EUROSTAR IKA) Chemické srážení síranů

6. AlR-F (1) Ca(OH)2 Vyčištěná voda (1) DV A B C Obrázek 3: Výsledky desulfatace s použitím krystalického a regenerovaného hlinitanu sodného-lom Jiří Filtrát 4 (2) Ettringitový kal (1) Kal (2) H2SO4 D Neutralizační NaOH Filtrát 2 (2) F E CaSO4.0,5H2O Filtrát 3 (2) Odpad G Al(OH)3 Regenerační NaOH NaAlO2(2) H Nakládání s čistírenským kalem • Regenerace • Získání hlinitých iontů z čerstvého čistírenského kalu a jejich zpětné použití v procesu desulfatace – obecné schéma

7. Nakládání s čistírenským kalem • Regenerace • Testování čistírenského a desulfatačního kalu na surové důlní vodě-lom Jiří • Metodika: • dávkování vzorku kalu do 500 ml • surové důlní vody • rychlé míchání tyčinkou (1 minuta) • míchání po dobu 30 min při 250 ot.min-1 • filtrace suspenze • ve filtrátu stanoveno pH, c(SO42-), • c(Al3+) a c(RL) Obrázek 4: Výsledky testů desulfatačního kalu (čerstvého) na surové důlní vodě Obrázek 5: Výsledky testů čistírenského kalu (čerstvého) na surové důlní vodě

8. Obrázek 6: Úbytek mědi vázané v aminokomplexu pomocí ettringitu Nakládání s čistírenským kalem • Sorbent • Testování ettrongitu jako sorbentu při odstranění amoniakálního komplexu mědi a zinku z modelového roztoku • Metodika: • 0,1g ettringitu do 100 ml modelového roztoku • míchání po dobu 19 hodin • každých 30 minut odebrán vzorek pro stanovení koncentrace mědi a zinku • Výsledky • měď odstraněna s prakticky • 100 % účinností • zinek odstraněn s cca • 80 % účinností

9. Nakládání s čistírenským kalem • Využití desulfatačního kalu v technologii stavebních hmot-maltovin • Úprava směsného desulfatačního kalu

10. Nakládání s čistírenským kalem • Stanovení fyzikálně mechanických vlastností experimentálních směsí • Pevnost v tahu za ohybu • Pevnost v tlaku

11. Nakládání s čistírenským kalem • Výstavba zkušební stěny

12. Nakládání s čistírenským kalem • Výsledky: • Optimalizace průběhu tepelné úpravy směsného desulfatačního kalu při teplotě 1100 ºC, směsný desulfatační kal byl předsušen při 90 ºC a dále byl termicky aktivován na teplotu 1100 ºC. Nárůst požadované teploty trval 5 hodin. Požadována teplota byla udržována po dobu 30 minut a poté se směsný desulfatační kal nechal přirozeně vychladnout. • Možnost využití upraveného směsného desulfatačního kalu jako pojiva nebo přísady v maltovinách pro omítání bylo zjištěno, že upravený směsný desulfatační kal ve směsi s pískem jako maltové pojivo svým charakterem odpovídá středně hydraulickému vápnu. Nejvyšších pevností u experimentálních směsí bylo dosaženo při 100% náhradě vápna. • Vhodný regulátor – z lokality Most je směs lignosulfonanu vápenatého a uhličitanu sodného a – z lokality Sokolov je energosádrovec v množství 50 hm.% mechanotermicky aktivovaného směsného desulfatačního kalu. • Maltovina na bázi mechanotermicky aktivovaného směsného desulfatačního kalu z lokality Most je mrazuvzdorná pro 10 cyklů zmrazování. Maltovina na bázi mechanotermicky aktivovaného směsného desulfatačního kalu z lokality Sokolov je mrazuvzdorná pro 5 cyklů zmrazování. • možné využití: • - v opravných maltovinách pro interiéry (s retardérem); • - pro expanzivní maltoviny (trhací maltoviny); • - jako materiál pro výbuchuvzdorné krátkodobé hráze ve štolách při hlubinném dobývání uhlí. • Výsledný návrh receptury minerální omítky na bázi mechanotermicky upraveného směsného desulfatačního kalu je: 1,8 hm. dílů písku fr. 0/2 mm; 0,66 hm. dílů mechanotermicky aktivovaného kalu, retardovaného 50 hm.% energosádrovce nebo směsí lignosulfonanu vápenatého a uhličitanu sodného a 1 hm. dílem vody.

13. Odmanganování • Odmanganování s použitím manganistanu draselného a hydroxidu vápenatého-lom Jiří • Odstranění manganu z důlní vody při pH 7 • Metodika: • neutralizace surové důlní vod koncentrace manganu cca 6 mgl-1, • t=5 minut • do 1 l neutralizované důlní vody dávkován 0,1% KMnO4 • míchání po dobu 15 minut na míchací koloně MK6 při 150ot.min-1 • filtrace, stanovení pH a koncentrace manganu Výsledky odmanganování (pH 7) pomocí KMnO4

14. Odmanganování s použitím manganistanu draselného a hydroxidu vápenatého-lom Jiří Odstranění manganu z důlní vody při pH 8 Odmanganování • Metodika: • alkalizace surové důlní vody (koncentrace manganu cca 3 mg.l-1) • do 1 l neutralizované důlní vody dávkován 0,1% KMnO4 • míchání po dobu 15 minut na míchací koloně MK6 při 150 ot.min-1 • filtrace, stanovení pH a koncentrace manganu Výsledky odmanganování (pH 8) pomocí KMnO4

15. Ekonomické zhodnocení úpravy důlních vod • Odhad nákladů pro desulfataci důlních vod na ÚDV Vršany a ÚDV ČSA • Pro přiblížení bylo použito situace na lokalitě Kateřina-Radvanice Struktura nákladů na 1 m3 upravené vody v roce 2006 [Kč/m3]

16. Ekonomické zhodnocení úpravy důlních vod Jednicové náklady úpravy důlní vody při kapacitě 126 m3/hod: Jednicové náklady v závislosti na zvyšujícím se množství upravované důlní vody Přesnost výpočtů závisí na objemu upravených důlních vod, na míře obnovy a dimenzování technologie a v neposlední řadě na přesnosti podkladů.

17. Ekonomické zhodnocení úpravy důlních vod Ekonomické zhodnocení využití ettringitového kalu jako donoru hlinitých iontů Řešené varianty: • varianta (0): úprava surové důlní vody bez odstraňování síranů • varianta (1): úprava důlní vody při zařazení desulfatačního uzlu pro odstraňování síranů • varianta (2): úprava důlní vody při zařazení desulfatačního uzlu a regenerace ettringitového kalu • Navýšení nákladů varianty (1) oproti variantě (0) : • Výpočet byl proveden pro kapacitu úpravy 126 m3/hod = 1 103 760 m3/rok, což vede k navýšení nákladů na jednici v hodnotě 32,07 Kč/m3 upravované vody. • Změna nákladů varianty (2) oproti variantě (1): • úspora nákladů: 14,92 mil. Kč/rok = 13,52 Kč/m3 • zvýšení nákladů: 37,24 mil. Kč/rok = 33,74 Kč/m3 • rozdíl (zvýšení) nákladů: 22,32 mil. Kč/rok = 20,22 Kč/m3 • Rekapitulaci: • zvýšení nákladů vlivem realizace desulfatačního uzlu: 32,07/Kč/m3 upravované vody • zvýšení nákladů vlivem regenerace ettringitového kalu: 20,22 Kč/m3 upravované vody • zvýšení nákladů desulfatace vody s regenerací • oproti úpravě vody bez desulfatace: 52,29 Kč/m3 upravované vody

18. Podání přihlášky vynálezu s názvem: „Využití ettringitu jako donoru hlinitých iontů“ ev. č. 059/10-10-2008 na CTT, VŠB-TUO Podání přihlášky vynálezu s názvem: „Mechanotermicky aktivovaný desulfatační kal“ ev.č.:063/12-12-2008 na CTT, VŠB-TUO Užitné vzory

19. Hajduková, J.: Výzkum demineralizace důlních vod společnosti Sokolovská uhelná, právní nástupce, a.s., Disertační práce, Ostrava, 2009. MALÍKOVÁ, P.: Využití desulfatačního kalu v technologii stavebních hmot, Disertační práce, Ostrava, 2009. Javůrková, L.: Studie možnosti využití ettringitového kalu k odstranění iontů vybraných kovů z vodného prostředí, Disertační práce, Ostrava, 2007. ŠPALDON, T.: Možnosti desulfatáciekyslých bánských vod, Disertační práce, Ostrava, 2007. Heviánková, S.: Regenerace ettringitového kalu jako donoru hlinitých iontů, Disertační práce, Ostrava, 2006. Disertační práce

20. Blahuš, M.: Srovnání odmanganování v důlní a modelové vodě, Diplomová práce, Ostrava, 2008. brančíková, Z.: Odstranění manganu v důlní vodě z lomu Jiří, Sokolovská uhelná, právní nástupce a.s., Diplomová práce, 2008. dubničková, M.: Možnosti úpravy důlní vody na ÚDV Svatava, Sokol, Diplomová práce, Ostrava, 2008. Kohoutková, M.: Desulfatace důlních vod hlinitanem sodným na ÚDV Svatava, Sokolov, Diplomová práce, Ostrava, 2007. orságová, K.: Odmanganování důlní vody z hnědouhelného lomu Jiří, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a.s., Diplomová práce, Ostrava, 2007. Žurek, D.: Odstraňování měďnatých kationů pomocí sulfátohlinitanu vápenatého, Diplomová práce, Ostrava, 2007. odvodyová, V.: Studie kvality vypouštěných důlních vod z Velkolomu Jiří, Diplomová práce , Ostrava, 2006. Diplomové práce

21. HAJDUKOVÁ, J., VIDLÁŘ, J.:Posibilities of treatment and utilization of sludges from desulphation of mine waters. GeoScience Engineering [online],Vol.LV, 2009, Isuue No. 3, p.16-25 Available from www: <http://gse.vsb.cz/2009/LV-2009-3-16-25.pdf>. ISSN 1802-5420. HAJDUKOVÁ, J.: Desulphationsludge.: 13th Conference on EnvironmentandMineralProcessing, VŠB-TU Ostrava, 2009, s. 199-203, part I, ISBN 978-80-248-1994-5. HEVIÁNKOVÁ, S., ZECHNER, M. : Desulfatace důlních vod hlinitanem sodným na ÚDV Svatava, Sokolovská uhelná, právní nástupce, a.s., Zpravodaj Hnědé uhlí, leden 2008, s. 40-46, ISSN 1213-1660. HEVIÁNKOVÁ, S., BESTOVÁ, I. : Odstraňování manganu z kyselých důlních vod, Uhlí Rudy Geologický průzkum, březen 2008, s.12-14, ISSN 12107697. KYNCL, M., DIRNER, V., VIDLÁŘ, J.: Využití,zpracování a zneškodňování vodárenských kalů, Sb.evrop.konf.ODPADOVÉ FÓRUM 2008,Milovy-Sněžné,ISBN 978-80-02-02012-7. MALÍKOVÁ, P., VÁCLAVÍK, V.: Vliv desulfatačního kalu na pojivové vlastnosti  maltovinách, Informace ČSSI OP Ostrava – Jevy, konání a díla, 2008/1.1, ISSN 1213-4112, 1 – 3. HAJDUKOVÁ, J., MALÍKOVÁ, P.: Možnost využití desulfatačního kalu při odstranění kovů z vod, Konference: Recyklace odpadů XI – Část I, HGF VŠB-TU Ostrava (2007), ISBN 978-80-248-1597-8, 153 – 156. HEVIÁNKOVÁ, S., BESTOVÁ, I. : Removalofmanganesefromacid mine water, JournalofMiningandMetallurgy, TechnicalFaculty Bor, Serbia, 43 A, 2007, p.43-52, ISSN 1450-5959. Publikace

22. HEVIÁNKOVÁ, S., BESTOVÁ, I. : Demanganizationofacid mine waters, 11th Conference on EnvironmentandMineralProcessing, Ostrava 2007, ISBN 978-80-248-1431-5. HEVIÁNKOVÁ, S., VIDLÁŘ, J. : Příspěvek k regeneraci ettringitového kalu, Sb. věd. prací Současnost a perspektiva těžby a úpravy nerudních surovin, Ostrava, duben 2007. HEVIÁNKOVÁ, S., BESTOVÁ, I. : DemanganizationofAcid Mine Water. 8thInternationalScientificConference on Technology SystemsOperation. 2007; s. 291-294, Prešov. MALÍKOVÁ, P., HAJDUKOVÁ, J.: Vliv teploty úpravy desulfatačního kalu na pevnostní charakteristiky v sádrových směsích, Konference: Recyklace odpadů XI – Část II, HGF VŠB-TU Ostrava (2007), ISBN 978-80-248-1676-0, 77 – 81. VÁCLAVÍK, V., MALÍKOVÁ, P.: Contribution to possibilities of sludge utilization from the chemical-treatment of mine waters and waste waters with excess content of sulphate in the building mixtures, Proc. 11th Conference on Environment and Mineral Processing - Part II, VŠB-TU Ostrava (2007), ISBN 978-80-248-1278-6, 297-300. VIDLÁŘ, J., DIRNER, V.: Důlní vody hnědouhelných lomů-možnosti jejich úpravy a využití, Sb.evrop.konf. APROCHEM 2007, Milovy-Sněžné, s. 2448-2454, ISBN 978-80-02-01893-3. Publikace

23. Děkuji za pozornost