CC BY
15
- © Р.И. Пашкевич, Т.П. Белова, С.Р. Таранов, 2014
УДК 550.4.02
Р.И. Пашкевич, Т.П. Белова, С.Р. Таранов
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТАВА ДРЕНАЖНЫХ ВОД ОТВАЛОВ НА МЕСТОРОЖДЕНИИ «АМЕТИСТОВОЕ»»
На основании данных минерального состава пород отвалов и данных натурных исследований выполнен оценочный прогноз содержания элементов в ходе отработки месторождения. Использовался метод численного моделирования процесса фильтрации дождевой воды в отвалах с учетом химических реакций. Представлены данные изменения концентрации элементов в дренажных водах на выходе из отвалов на пятилетний срок эксплуатации.
Ключевые слова: численное моделирование, дренажные воды отвалов, фильтрационные параметры.
1. Характеристика пород отвалов
Минеральный состав пород был определен с помощью рентгеноспектрального микроанализатора Сатеса с энергетическим спектрометром Х-тах [1]. Породы отвалов состоят в основном из силикатных минералов, главным образом из кварца (26% об.), КПШ (22% об.), хлорита (22,2% об.), мусковита (18,4% об.) и каолинита (7% об.) (табл. 1). Сульфидные минералы представлены в малых количествах, а именно пиритом (0,7% об.), сфалеритом (0,01% об.), пентландитом (0,004% об.), галенитом (0,004% об.) и ковеллином (0,002% об.). В небольшом количестве обнаружены также титан-содержащие рутил (0,9% об.) и ильменит (0,004% об.).
С помощью компьютерной обработки растровых изображений поверхности аншлифов, полученных на микрозонде, были оконтурены зерна минералов и минеральных агрегатов. Установленные медианные значения площадей сечений и периметров отдельных минеральных зерен приведены в табл. 1.
По результатам микрозондового анализа установлено, что марганец присутствует в виде изоморфных примесей в сфалерите, ильмените и хлорите. Учитывая, что содержание сфалерита и ильме-
270
Минералогические и геометрические характеристики минералов пород из отвалов месторождения Аметистовое
Минерал Объемная доля, Периметр зерна (медиана), м Площадь сечения зерна (медиана), м2 Доля в пористой среде, м3м-3, при пористости
0,35 0,41
Пирит 7,0-10-3 1,71-Ю-4 2,0-10-9 4,55-10-3 4,13-10-3
Сфалерит-а 1,0-Ю-4 1,3-Ю-4' - 6,5-10-5 5,9-10-5
Пентландит-а 4,0-10-5 1,0-10-6' - 2,6-10-5 2,36-10-5
Калиевый поле- 0,22 5,38-Ю-4 2,3-10-8 0,143 0,130
вой шпат
Хлорит 0,22 4,35-Ю-4 1,3-10-8 0,143 0,130
Пеннантит 0,02 - - 0,013 0,0118
Кварц 0,260 1,606-10-3 6,2-10-8 0,169 0,153
Каолинит 0,070 3,09-Ю-4 1,8-10-8 0,0455 0,0413
Галенит 4,0-10-5 8,0-10-5" - 2,6-10-5 2,36-10-5
Гетит 0,010 3,09-Ю-4 1,8-10-8 6,5-10-3 5,9-10-3
Мусковит 0,184 3,75-Ю-4 1,6-10-8 0,120 0,109
Ковеллин 2,0-10-5 3,0-10-6' - 1,29-10-5 1,17-10-5
Селен аморфный 2,0-10-7" - - 1,05-10-7" 9,56-10-8"
Рутил 9,0-10-3 1,80-Ю-4 2,0-10-9 5,85-10-3 5,31-10-3
Ильменит -а 4,0-10-5 5,34-Ю-4 1,3-10-8 2,6-10-5 2,36-10-5
* — Диаметр зерна (м); ** — определено по содержанию элементного селена 0,81% в ковеллине.
нита ничтожно малы, принято, что основным источником марганца является хлорит — вторичный минерал магнезиально-железистого состава, развивающийся по ортопироксенам в породах среднего состава. Предполагается, что в породах отвалов содержится не только хлорит, но и пеннантит из группы хлорита, а также, что весь марганец входит в состав пеннантита. Расчет количества пеннантита в хлорите проведен по содержанию марганца (мол. %) с учетом теоретического стехиометрического состава минерала МпзАКА^зОю) (ОН)8. Установлено, что хлорит, входящий в состав пробы I из отвала месторождения «Аметистовое», содержит от 3,34 до 6,59 (масс. %) пеннантита.
В породах отвалов методом микрозондового анализа обнаружен ковеллин, содержащий в виде изоморфных примесей железо
271
(3,59 масс. %) и цинк (0,12 масс. %). Селен обнаружен в виде микровключений в ковеллине. Его объемная доля была рассчитана исходя из массовых соотношений основных элементов ковелина — меди и серы, а также элементов-примесей — железа и цинка с учетом плотности ковеллина (d=4,68) и элементного селена (d=4,8087). Расчетный объем элементного селена составил 0,81 об. %.
По результатам микрозондового анализа были рассчитаны реальные формулы минералов с учетом изоморфных примесей для сфалерита, ильменита и пентландита.
2. Численная модель
Моделирование выполнялось на базе программного комплекса (ПК) MIN3P, трехмерной конечно-элементной модели потоков воды, газа и переноса при химических реакциях. ПК разработан К.У. Майером (1999) и широко применялся для моделирования кислотных стоков и нейтральных загрязняющих дренирующих стоков в горном деле, от лабораторных исследований до работ на реальных отрабатываемых месторождениях (Bain et al., 2001; Mayer et al., 2002; Amos et al., 2004; Jurjovec et al., 2004; Molson et al., 2008; Ouangrawa et al., 2009; Pabst et al., 2011, Demers et al., 2013). Модель включает базы данных, основанные на данных из баз MINTEQA2, Версия 3 (Allison et al., 1991) и WATEQf4 (Balland Nordstrom, 1991). Авторами статьи базы данных ПК были дополнены отсутствующими в ней минералами и откорректированы в соответствии с новыми числовыми данными из базы MINTEQA2/PRODEFA2, Версия 4, 1999 (MINTEQA2/PRODEFA2, 1999).
2.1. Уравнение движения
ПК предполагает поток жидкости Дарси в переменно-насыщенной пористой среде и решает уравнения переноса для потока и химических реакций. В случае потока воды уравнение сохранения массы выражается в виде:
§+ф1т-v' [kwRvb] - Q=0, (1)
где Sw — объемная водонасыщенность (м3м-3); Ss — удельный коэффициент сохранения (м-1); b — гидравлический напор (м); t — время (с); ф — пористость (м3м-3); Qa — источниково-стоковый член (с-1);
272
к; — относительная проницаемость пористой среды по отношению к водной фазе (безразмерная); К — тензор гидравлической проводимости (м-с-1).
Обобщенные нелинейные функции кривых задержания воды (5* - у) и функции относительной проницаемости (к; - у) используются в модели на основе уравнений Ван-Генухтена (1980) и Вос-тена- Ван Генухтена (1988):
1 - 5
5 = 5 + -(2)
_1 + К V г
к™ = 5'ек [1 - (1 - 5^7 Р ]2, (3)
где 5г; — остаточная водонасыщенность (м3м-3); у — напор (м); ау, пу и ту—параметры Ван-Генухтена (1980), определяемые из данных по влагозадержанию (при ту = 1 - 1/пу); I — параметр связности пор; 5е; — эффективная водонасыщенность:
5 = ^ - ^ (4)
1 -
2.2. Уравнение переноса
Конвективно-дисперсионный транспорт растворенных фазовых компонентов выражается в следующем виде:
|(5„(рГ*) +1(5дфТ*) + V • (ЯКГ*) - V • (5„фо*уТ;) -
-V • (5афОдУТ*) - - О*,8 - О*,еХ - = 0 , (5)
где 5* — насыщенность газовой фазой (м3м-3); Т; и Т* — полные фазовые концентрации компонента ] в воде и газе соответственно (кг-дм-3Н2о); — скорость фильтрации Дарси (м-с-1); О* и О* — тензоры дисперсии, включая механическую дисперсию и молекулярную диффузию, соответственно для компонентов водной и газовой фаз (м2с-1). Члены и являются источниково-стоковыми членами представляющими вклад в Т; из реакций внутри водной фазы и реакций растворения-отложения соответственно. Члены О;,еХ и представляют внешние источники и стоки для жидкой и газовой фаз.
Растворение и отложение минералов описывается законом сохранения изменения массы минерала:
273
^ = КК, к = 1...Мт, (6)
где фк — доля минерала в объеме пористой среды (м3минм-3об); V % — молярный объем минерала (дм„инмоль-1); Я % — общая скорость реакции, контролирующая растворение и отложение минерала (моль-дм-3об-с-1); Мт — количество минералов.
Скорость реакции может быть сформулирована различным образом в соответствии с механизмом для каждого минерала. В ПК используется три типа механизма: 1. равновесные реакции; 2. кинетически контролируемые реакции и 3. траспортно (или диффузионно) контролируемые реакции. Равновесные реакции следуют закону действия масс. В настоящем исследовании большинство реакций приняты как поверхностно-контролируемые, с использованием одной из двух следующих формулировок:
Я% = -к%,е" [1 - 1ДРк/Кк ] (7)
Rm =-SkK\Ti ]n, (8)
где kkm'ef{—эффективная константа скорости реакции (моль-дм-3обс-1); IAPk — произведение активности ионов; Kk — константа равновесия; km — удельная константа (мольп-1дмн20м-2,инс-1); Sk — поверхность зерна, участвующая в реакции (м^индм^б); T, — концентрация в жидкой фазе компонента i, контролируемого скоростью (моль-дм-н2о). В настоящей работе некоторые реакции отложения и растворения зависят от pH, и тогда [Ti] становятся равными pH.
Реакционная способность минералов может быть принята постоянной или функцией зависящей от времени объемной доли минерала (Mayer et al., 2002): ( л Y
, (9)
kf = k0ff
Ф
чФ0 у
где ф0 и фí — объемные доли минерала соответственно в начале процесса (^=0) в текущее время t; п — показатель степени, который может принимать значение п=2/3 (модель «двух третьих») или п=0 (постоянная скорость реакции).
В общем случае окисление сульфидных минералов предполагается транспортно-контролируемым, т.е. скорость реакции зависит от
и
274
скорости диффузии кислорода к участвующим в реакции частицам породы. В настоящей работе используется модель сужающегося ядра (МСЯ), используемая в ПК для представления транспортно-контро-лируемых реакций. Такая формулировка выражается следующим образом (Davis G.B., Ritchie A.I.M., 1986).
( -p Л [Ol
[O^, (10)
Rm =-103 SkDk
(rp - rr r
■i J 'k
где Dk — коэффициент диффузии через оксидный слой, покрывающий частицу (м2с-1); rf — радиус зерна ядра (м); rf — радиус неокис-ленного зерна ядра (м); [O2]w — концентрация кислорода в жидкой фазе на поверхности зерен; Vk — стехиометрический коэффициент кислорода в реакции окисления сульфида.
ПК использует полностью неявный метод решения контрольного объема. Для линеаризации уравнений движения и переноса используются итерации Ньютона. Предполагается изотермическое течение жидкости с однородной плотностью (Molson et al., 2008). Подробно информация об используемых уравнениях и методе их численного решения в ПК MIN3P изложена в (Mayer et. al., 2002) и (Mayer, 2010).
2.3. Область моделирования, граничные условия,
фильтрационные параметры
В целях прогноза загрязнения стоков использовалась одномерная геометрия модели. Подобный подход был успешно апробирован при моделировании капиллярных барьерных эффектов (Molson et al., 2008) и загрязненных нейтральных стоков (Demers et al., 2013). В результате численных экспериментов определялись геохимические и гидравлические параметры в центре штабеля.
ПК не учитывает условия замораживания воды или снегового покрова. Принято, что в зимних условиях поток воды через штабель отсутствует и скоростью реакций можно пренебречь.
На верхней границе области моделирования, представляющей собой открытую в атмосферу поверхность, задавался нестационарный среднемесячный секундный расход осадков, рассчитанный по данным месячного количества осадков (Инженерно-гидрометеорологические изыскания. 262-СД1. ЗАО «Золотопроект», 2010) (табл. 2).
Химический состав атмосферных осадков, использованный при моделировании, представлен в табл. 3. Данные взяты по результатам
275
Среднемесячный секундный расход атмосферных осадков, принятый при моделировании, м/с.
Месяц
05 06 07 08 09 10
1,54-10-9 11,96-10-9 19,29-10-9 21,22-10-9 17,36-10-9 1,93-10-9
Таблица 3
Химический состав атмосферных осадков, принятый при моделировании
Элемент Концентрация (моль-л-1) Элемент Концентрация (моль-л-1)
Ca2+ 4,74-Ю-4 Ni2+ 1,0-10-20
K+ 4,0'10-6 Ti4+ 1,0-10-20
Cl- 1,24-Ю-4 CO32- 1,12-10-3
H4SÍO4 3,0-10-5 O2(aq) 2,653-Ю-4
Al3+ 1,0-10-20 Pb2+ 1,0-10-20
Fe2+ 1,0-10-20 Zn2+ 1,0-10-20
Fe3+ 1,0-10-8 Mn2+ 2,0-10-20
SO42- 4,48-10-5 SeO42- 1,0-10-20
HS- 1,0-10-20 Cd2+ 1,0-10-20
Mg2+ 9,0-10-6 Co2+ 1,0-10-20
Na+ 7,4-10-5 V3+ 1,0-10-20
Cu2+ 1,0-10-20
pH 6,6
химических анализов дождевой воды 01.09.1992 г. в районе г. Пет-ропавловска-Камчатского (Серёжников А.И., 2000). Содержания К и Mg скорректированы с учетом данных анализов талой снеговой воды на месторождении при съемке 2013 г. (Исследования загрязнения снежного покрова, ОО КК «Экология Камчатки», 2013) и данных для типичного состава дождевых вод (Apello, Postma, Mayer et al., 2002). Содержания нетипичных для дождевой воды элементов Cu, Pb, Zn, Cd, Co, V, Ni, Ti были приняты бесконечно малыми.
На дне штабеля пород отвалов было поставлено граничное условие свободного выхода потока воды, соответствующее условию постоянного гидравлического напора 0 м. Предполагалось, что в начальный момент времени породы отвалов насыщены водой того же состава, что и атмосферные осадки. Начальный гидравлический
276
Таблица 4
Фильтрационные параметры штабелей отвалов пород
Параметр Значение (источник) Размерность
Параметры Ван-Генухтена а 5,96 (Mayer et al., 2002) м-1
п 3,61 (-"-) -
сг 1 0,07 (-"-) 0,5 (Mayer et al., 2002; Molson et al., 2008) -
Давление воздуха на входе ре 0,0 (Mayer et al., 2002) м
Коэффициент диффузии 02 в воде 2,38-10-9 (Mayer et al., 2002) м2-с-1
в воздухе 2,07T0-5 (-"-) м2-с-1
Таблица 5
Гидрогеологические параметры, варьируемые в численных экспериментах
Номер Параметр (источник)
варианта Пористость Коэффициент фильтрации, м/с
1 0,35 (Demers et al., 2013) 6-10-6 (Mayer et al., 2002)
2 -"- 5-10-4 (Demers et al., 2013)
3 0,41 (Mayer et al., 2002) 6-10-6
4 -"- 5-10-4
напор был задан равным 0 м. Средняя максимальная высота отвалов была задана 20 м.
Фильтрационные параметры штабелей отвалов пород, принятые при моделировании, представлены в табл. 4. Продольная гидравлическая дисперсия не учитывалась. Поскольку истинные значения пористости и коэффициента фильтрации отвалов неизвестны, они варьировались в диапазоне, указанном в табл. 5.
3. Результаты численного моделирования
В отчете НИГТЦ [1] в 50-суточном цикле лабораторных исследований было установлено превышение содержания в растворе марганца, цинка и селена над установленными значениями ПДКрх. Ниже представлены результаты моделирования прогноза содержания указанных элементов в дренажных водах отвалов.
277
Реакции и констаиты равновесия, принятые при моделировании (из базы данных МШЭР и MINTEQA2/PRODEFA2)
Минерал Реакция log Km
Пирит FeS2 + 7/2O2 + H2O ^ Fe2+ + 2SO42- + 2H+ - 1
Сфалерит-а* Zn0,896Fe0,093Mn0,007Cu0,003Cd0,001S + 2O2 ^ ^ SO42- + 0,896Zn2+ + 0,093Fe2+ + 0,007Mn2+ + + 0,003Cu2+ + 0,001Cd2+ _ 1
Пентландит-а* Ni4,453Fe4,091Cu0,263Co0,183S8 + 16O2 ^ 8SO42- + + 4,453Ni2+ +4,091Fe2++ 0,273Cu2+ + 0,183Co2+ _ 1
Калиевый по- (KAl)Si3O8 + 4H+ + 4H2O ^ K+ + Al3+ + 3H4SiO4 0,082
левой шпат
Пеннантит Mn52+Al(AlSi3O10)(OH)8 + 16H+ ^ 5Mn2+ + + 2Al3+ + 3H4SiO4 + 6H2O 13,02
Кварц SiO2(am) + 2H2O о 3H4SiO4 3,98
Каолинит Al2Si2O5(OH)4 + 6H+ о 2Al3+ + 2H4SiO4(aq) + + H2O 7,4
Галенит PbS + H+ о Pb2+ + HS- -12,8
Гетит HFeO2 + 3H+ о Fe3+ + 2H2O -1,0
Мусковит KAl2(AlSi3O10)(OH)2 + 10+ ^ K+ + 3Al3+ + + 3H4SiO4(aq) -13,0
Ковеллин CuS + H+ о Cu2+ + HS- 22,27
Селен аморф- Se + H2O о HSe- + H+ + 1/2O2(aq) 7,11
ный
Рутил TiO2 + 4H+ о Ti4+ + 2H2O 9,6
Ильменит-а* Fe0,858Mg0,134Ti0,936Mn0,058V0,013O3 + 6H+ о о 0,858Fe2+ + 0,134Mg2+ + 0,936Ti4+ + + 0,058Mn2+ + 0,013V3+ + 3H2O -0,9
Окислительно- Fe2+ + 1/4O2(aq) + H+ о Fe3+ + 1/2H2O -8,5
восстановительные пары Ге2+/Ге3+ БО^/НБ- HS- + 2O2(aq) о SO42- + H+ -138,5
Газы O2(g) о O2(aq) 2,9
CO2(g) + H2O о CO32- + 2H+ 18,1
* — расчетные реальные формулы минералов с учетом изоморфных примесей; 1 — необратимая реакция; 2 — необратимая реакция, контролируемая log K.
278
Таблица 7
Формулы скорости реакции и кинетические коэффициенты, принятые при моделировании на базе ПК МШЗР
Минерал Формула Dk, м2с 1 (источник) k™ c,f, моль дм-^с"1 (источник) rP, м1 r[, M
Пирит (6) 1,0-10"12(MIN3P, 2012) - 2,40-10-5 2,30-10-5
Сфалерит -а —"— 1,0-10"13 (Ouangrawa et al., 2009) - 6,50-10-5 6,40-10-5
Пентландит -а 3,2-10-13(Mayer et al., 2002) - 5,00-10~7 4,90-10-7
Калиевый полевой шпат (4) - 5,0-КГ11 (Molson et al., 2008; Ouangrawa et al., 2009) - -
Хлорит - l.O-lO"11 (Molson et al., 2008; Ouangrawa et al., 2009; Demers et al., 2013) - -
Пеннантит - 1,0-10-11 (принято по значению для хлорита) - -
Кварц - 1,0-10"8(Ouangrawa et al., 2009) - -
Каолинит - 1,0-Ю-10 (Mayer, 1999) - -
Галенит —"— - 1,0- 10~n (среднее значение для минералов) - -
Гетит - 1,0-Ю-8 (Mayer, 1999) - -
Мусковит - 1,0-10"11 (Demers et al., 2013) - -
Ковеллин - 1,0-10~7 (Mayer etal., 2002) - -
Селен аморфный - 1,0- 10~n (среднее значение) - -
Рутил - 1,0- 10"n(Demers et al., 2013) - -
Ильменит -а - 1,0- 10~n (среднее значение) - -
1 — по результатам компьютерной обработки растровых изображений поверхности аншлифов, полученных на микрозонде.
Поскольку лабораторные исследования были выполнены не в динамических условиях, достаточно точную калибровку модели в настоящее время выполнить не представляется возможным. Требуется выполнение дополнительных лабораторных экспериментов по фильтрации воды через колонку, заполненную каменным материалом отвалов. Для повышения надежности данных моделирования в дальнейшем необходимо выполнить также исследования материала отвалов на рентгеновском дифрактометре и электронном сканирующем микроскопе.
В отсутствии возможности калибровки численной модели, для получения достоверных результатов, рассмотрение результатов расчетов на значительный срок эксплуатации месторождения моделирования не представляется рациональным. Поэтому на рис. 1-4 и в табл. 8 представлены результаты численных экспериментов в течение модельного периода отработки месторождения, равного 5-ти годам.
Из рис. 1 видно, что увеличение пористости отвалов снижает максимальное значение концентрации иона селеноводорода. Увеличение коэффициента фильтрации вызывает рост темпа падения концентрации. Выбранные варьируемые значения указанных коэффициентов (табл. 5) выбраны в диапазоне от пылеватого песка до нижнего значения для гравия.
Рис. 1. Прогноз изменения концентрации иона селеноводорода в дренажных водах на выходе из отвалов. 1 — пористость 0,35, коэффициент фильтрации 5-10-4 м/с; 2 — пористость 0,41, коэффициент фильтрации 6-10-6 м/с; 3 — пористость 0,41, коэффициент фильтрации 5-10-4 м/с
280
гп+2, мо 7.00Е-07 ль//
= _ _ - _
6.00Е-07 5.00Е-07 - — - _
4.00Е-07 ■ З.О0Е-О7 _
—
2.00Е-07 -1.00Е-07 -
— —
й — т
О.ООЁ+ОО • 0. эо 1. эо 2. оо < 3. 30 ет 4, 30 5. 30 6. 30
Рис. 2. Прогноз изменения концентрации цинка в дренажных водах на выходе из отвала. 1 — пористость 0,41, коэффициент фильтрации 5-10-4 м/с; 2 — пористость 0,35, коэффициент фильтрации 5-10-4 м/с; 3 — пористость 0,41, коэффициент фильтрации 6-10-6 м/с
Рис. 3. Прогноз изменения концентрации марганца в дренажных водах на выходе из отвалов. 1 — пористость 0,41, коэффициент фильтрации 5-10-4 м/с; 2 — пористость 0,35, коэффициент фильтрации 5-10-4 м/с; 3 — пористость 0,41, коэффициент фильтрации 6-10-6 м/с
5.5 Н-1-1-1---1-г
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
Рис. 4. Прогноз изменения рН дренажных вод отвалов во времени (годы). 1 — пористость 0,41; коэффициент фильтрации 6-10-6 м/с; 2 — пористость 0,41; коэффициент фильтрации 5-10-4 м/с; 3 — пористость 0,35; коэффициент фильтрации 5-10-4 м/с
Таблица 8
Прогнозные концентрации аналитов в дренажных водах отвалов на конец пятилетнего периода эксплуатации в сопоставлении с результатами анализов подотвальных вод в 2013 г.
Аналит Концентрация, мкг/л
Прогноз Проба 1 п/о* Проба 2 п/о**
ИЭв- 0,01 1,5 20
2П2+ 13 67 48 000
Мп2+ 6600 1700 24 000
* — подотвальные воды, отвал высотой 10-12 м, после интенсивного дождя продолжительностью 1 сут, 02.10.2013.
** — подотвальные воды, отвал высотой 3-6 м, после интенсивного дождя продолжительностью 1 сут, 02.10.2013.
Коэффициент фильтрации 5-10-4 м/с равен значению, используемому в аналогичном моделировании в работе (ОешегБ et а1., 2013), где использовались натурные модели отвалов на разрабатываемом месторождении.
Видно, что снижение пористости и коэффициента фильтрации вызывает снижение значения и темпа роста концентрации цинка.
Видно, что снижение пористости и коэффициента фильтрации вызывает снижение значения и темпа роста концентрации марганца.
282
4. Выводы и заключение
В табл. 8 приведено сравнение прогнозируемых концентраций на конец пятилетней эксплуатации месторождения c результатами анализов подотвальных вод проб 2013 г.
Из табл. 8 можно сделать вывод об удовлетворительном соответствии результатов численного моделирования натурным данным.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Экспериментальное моделирование образования и нейтрализации дренажных вод на месторождении «Аметистовое». Отчет о научно-исследовательской работе. Т.П. Белова, P.M. Новаков, С.В. Паламарь, Т.И. Ратчина, Н.Г. Буткач, Ю.С. Гавриленко, И.А. Буткевич. НИГТЦ ДВО РАН. ДП ЗАО «Корякгеолдобыча Аметистовое», Петропавловск-Камчатский, 2013. — 62 с.
2. Строительство площадки кучного выщелачивания золота из руд месторождения «Аметистовое». Технический отчет по инженерно-строительным изысканиям. Технический отчет по инженерно-гидрометеорологическим изысканиям. 262-СД1. ЗАО «Золотопроект», И.Г. Федоров, В.И. Реймер, ДП ЗАО «Корякгеолдобыча Аметистовое», 2010.
3. Строительство горно-обогатительного предприятия на месторождении «Аметистовое». Инженерно-экологические изыскания. Исследования загрязнения снежного покрова. Гидрохимические исследования поверхностных водотоков. Р.И. Пашкевич, Т.П. Белова, К.А. Павлов, П.В. Муратов, P.M. Новаков, С.В. Паламарь, Т.И. Ратчина, Н.Г. Буткач, Ю.С. Гавриленко, И.А. Буткевич. OO КК «Экология Камчатки», ДП ЗАО «Корякгеолдобыча Аметистовое», Петропавловск-Камчатский. 2013. — 161 с.
4. О результатах гидрогеологического доизучения с инженерно-геологическими и геоэкологическими исследованиями и картографированием масштаба 1:200 000, проведенного на территории листа N 57-XXVII в 1991-1996 гг., Серёжников А.И., отв. исполнитель, В.А. Лазарев, А.А. Полетаева и др., «Камчатприродресурс». ГДП «Камчатнедра», Камчатский территориальный гидроэкоцентр, 2000. — 161 с.
5. Allison J.D., Brown, D.S., Novo-Gradac, K.J., 1991. MINTEQA2/PRO-DEFA2, A geochemical assessment model for environmental systems, version 3.0. EPA/600/3-91/021, EPA/600/3-91/021. Environ. Res. Lab., US EPA, Washington, DC.
6. Amos R.T., Mayer K.U., Blowes D.W., Ptacek C.J. Reactive transport modeling of column experiments for the remediation of acid mine drainage // Environ. Sci. Technol. — 2004. — No 38. — P. 3131-3138.
7. Bain J.G., Mayer K.U., Blowes D.W., Frind E.O., Molson J., Kahnt R., Jenk U. Modelling the closure-related geochemical evolution of groundwater at a former uranium mine // J. Contam. Hydrol. — 2001. — No 52. — P. 109-135.
283
8. Davis G.B., Ritchie A.I.M. A model of oxidation in pyritic mine waste. Part 1: Equations and approximate solution // Appl. Math. Model. — 1986. — No 10. — P. 314-322.
9. Demers I., Molson J., Bussiere B., Laflamme D. Numerical modeling of contaminated neutral drainage from a waste-rock field test cell // Appl. Geochem. — 2013. — No 33. P. 346-356.
10. Jurjovec J., Blowes D.W., Ptacek C.J., MayerK.U. Multicomponent reactive transport modelling of acid neutralization reactions in mine tailings // Water Resour. Res. — 2004. — No 40, W11202.
11. Mayer, K.U. A Numerical mode1 for multicomponent reactive transport in variably saturated porous media. Ph.D. Thesis, Univ. Waterloo, Canada. — 1999. — 306 p.
12. Mayer K.U. MIN3P user guide. University of British Columbia Department of Earth and Ocean Sciences, Vancouver, BC, V5T 2M1, 2010. — 87 p.
13.Mayer K.U., Frind E.O., Blowes D.W. Multicomponent reactive transport modeling in variably saturated porous media using a generalized formulation for kinetically controlled reactions // Water Resour. Res. — 2002. — No 38 (9). — P. 1174 (13-1 — 13-21).
14. Molson J.W., Aubertin M., Bussiere B., Benzaazoua M. Geochemical transport modelling of drainage from experimental mine tailings cells covered by capillary barriers // Appl. Geochem. — 2008. — No 23. — P. 1-24.
15. Ouangrawa M., Molson J., Aubertin M., Bussiere B., Zagury G.J. Reactive transport modelling of mine tailings columns with capillarity-induced high water saturation for preventing sulfide oxidation // Appl. Geochem. — 2009. — No 33. — P. 346-356.
16. Pabst T., Molson J., Aubertin M., Bussiere B. Physical and geochemical transport modelling of pre-oxidized acid-generating tailings with a monolayer cover. 2011 Mine Closure Conf., Lake Louise, Canada, 2011. .
17. MINTEQA2/PRODEFA2. A geochemical assessment model for environmental systems: User manual supplement for version 4.0, HydroGeoLogic, Inc. Herndon, Virginia and Allison Geoscience Consultants, Inc. Flowery Branch, Georgia, June 1998 (revised September 1999). Prepared for U.S. EPA National Exposure Res. Lab. Ecosystems Res. Division, Athens, Georgia. Appendix A. Thermodynamic database for MINTEQA2 V4.0.
18. van Genuchten M.T. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils // Soil Sci. Soc. Am. J. — 1980. — No 44. — P. 892-898.
19. Wosten J.H.M., van Genuchten M.T. Using texture and other soil properties to predict the unsaturated soil hydraulic functions // Soil Sci. Soc. Am. J. — 1988. — No 52. — P. 1762-1770.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
1Пашкевич Роман Игнатьевич — доктор технических наук, директор, e-mail: pashkevich@kscnet.ru
гБелова Татьяна Павловна — кандидат технических наук, зав. лабораторией, e-mail: belova@kscnet.ru
284
гТаранов Сергей Рудольфович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: nigtc@kscnet.ru
1Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук
UDC 550.4.02
NUMERICAL SIMULATION OF THE DRAIN WATERS COMPOSITION OF WASTES ON AMETIST DEPOSIT
1Pashkevich R.I. Doctor of Sciences, Director, e-mail: pashkevich@kscnet.ru 1Belova T.P. Candidate of Sciences, Laboratory Head, e-mail: belova@kscnet.ru 1Taranov S.R. Candidate of Sciences, Research Scientist, e-mail: nigtc@kscnet.ru Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences
The evaluating forecast of elements content during field mining was carried out on basis of mineral composition of the dumps rocks and data of field observation. The method of numerical simulation of the process of rain water filtration in the dumps taking into account chemical reactions was used. The data of elements concentration changes in drain water at the outlet of the dumps for a five-year period of operation were presented. Key words: numerical simulation, drain waters of dumps, filtration parameters.
- REFERENCES
1. Eksperimentalnoe modelirovanie obrazovaniya i neytralizatsii drenazhnyh vod na mestorozhdenii «Ametistovoe». Otchet o nauchno-issledovatelskoy rabote. T.P. Be-lova, R.M. Novakov, S.V. Palamar, T.I. Ratchina, N.G. Butkach, Yu.S. Gavrilenko, I.A. Butkevich. NIGTTs DVO RAN. DP ZAO «Koryakgeoldobycha Ametistovoe», Petropavlovsk-Kamchatskiy, 2013, 62 p.
2. Stroitelstvo ploschadki kuchnogo vyschelachivaniya zolota iz rud mestorozh-deniya «Ametistovoe». Tehnicheskiy otchet po inzhenerno-stroitelnym izyskaniyam. Tehnicheskiy otchet po inzhenerno-gidrometeorologicheskim izyskaniyam. 262-SD1. ZAO «Zolotoproekt», I.G. Fedorov, V.I. Reimer, DP ZAO «Koryakgeoldobycha Ametistovoe», 2010.
3. Stroitelstvo gorno-obogatitelnogo predpriyatiya na mestorozhdenii «Ametisto-voe». Inzhenerno-ekologicheskie izyskaniya. Issledovaniya zagryazneniya snezhnogo pokrova. Gidrohimicheskie issledovaniya poverhnostnyh vodotokov. R.I. Pashkevich, T.P. Belova, K.A. Pavlov, P.V. Muratov, R.M. Novakov, S.V. Palamar, T.I. Ratchina, N.G. Butkach, Yu.S. Gavrilenko, I.A. Butkevich. OO KK «Ekologiya Kamchatki», DP ZAO «Koryakgeoldobycha Ametistovoe», Petropavlovsk-Kamchatskiy. 2013, 161 p.
4. O rezultatah gidrogeologicheskogo doizucheniya s inzhenerno-geologicheskimi i geoekologicheskimi issledovaniyami i kartografirovaniem masshtaba 1:200 000, provedennogo na territorii lista N 57-XXVII v 1991-1996, Seryozhnikov A.I., otv.
285
ispolnitel, V.A. Lazarev, A.A. Poletaeva i dr., «Kamchatprirodresurs». GDP «Kam-chatnedra», Kamchatskiy territorialnyi gidroekotsentr, 2000, 161 p.
5. Allison J.D., Brown, D.S., Novo-Gradac, K.J., 1991. MINTEQA2/PRO-DEFA2, A geochemical assessment model for environmental systems, version 3.0. EPA/600/3-91/021, EPA/600/3-91/021. Environ. Res. Lab., US EPA, Washington, DC.
6. Amos R.T., Mayer K.U., Blowes D.W., Ptacek C.J. Reactive transport modeling of column experiments for the remediation of acid mine drainage, Environ. Sci. Technol, 2004, No 38, pp. 3131-3138.
5. Bain J.G., Mayer K.U., Blowes D.W., Frind E.O., Molson J., Kahnt R., Jenk U. J. Contam. Hydrol, 2001, No 52, pp. 109-135.
6. Davis G.B., Ritchie A.I.M. Appl. Math. Model, 1986, No 10, pp. 314-322.
7. Demers I., Molson J., Bussiere B., Laflamme D. Appl. Geochem, 2013, No 33, pp. 346-356.
10. Jurjovec J., Blowes D.W., Ptacek C.J., Mayer K.U. 2004. Water Resour. Res. 40, W11202.
11. Mayer K.U. Thesis, Univ. Waterloo, Canada, 1999, 306 p.
12. Mayer K.U. MIN3P user guide. University of British Columbia Department of Earth and Ocean Sciences, Vancouver, BC, V5T 2M1, 2010, 87 p.
13. Mayer K.U., Frind E.O., Blowes D.W. Water Resour. Res, 2002, No 38 (9), pp. 1174 (13-1 — 13-21).
14. Molson J.W., Aubertin M., Bussiere B., Benzaazoua M. Appl. Geochem. 2008, No 23, pp. 1-24.
15. Ouangrawa M., Molson J., Aubertin M., Bussiere B., Zagury G.J. Appl. Geochem, 2009, No 33, pp. 346-356.
16. Pabst T., Molson J., Aubertin M., Bussiere B. Mine Closure Conf., Lake Louise, Canada, 2011.
17. MINTEQA2/PRODEFA2. A geochemical assessment model for environmental systems: User manual supplement for version 4.0, HydroGeoLogic, Inc. Herndon, Virginia and Allison Geoscience Consultants, Inc. Flowery Branch, Georgia, June 1998 (revised September 1999). Prepared for U.S. EPA National Exposure Res. Lab. Ecosystems Res. Division, Athens, Georgia. Appendix A. Thermodynamic database for MINTEQA2 V4.0.
18. van Genuchten M.T. Soil Sci. Soc. Am. J., 1980, No 44, pp. 892-898.
19. Wosten J.H.M., van Genuchten M.T. Soil Sci. Soc. Am. J., 1988, No 52, pp. 1762-1770. EES
286
