CC BY
39
© ТТ. Исмаилов, В.И. Голик, В.И. Комащенко, 2005
УДК 622.014.3:502.76
ТТ. Исмаилов, В.И. Голик, В.И. Комащенко
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ХРАНЕНИЯ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ
щ ш роблема хранения хвостов при-
-И. обрела особую актуальность с экологической точки зрения. На 1000 т хвостов отводится примерно 0,1 га площади в ряде случаев достаточно плодородной земли. Рекреационная способность природы уже не справляется с возрастающим количеством отходов, что приводит к деградации экосистем среды обитания. На Северном Кавказе проблема еще более обостряется расчлененностью рельефа и естественной изоляцией объектов. В районах деятельности рудников продукты деятельности хвостохранилищ намного превышают допустимые концентрации, а величина загрязнения приближается к критическому уровню.
Традиционные технологии управления массивами хвостохранилищ лишь частично предотвращают перенос минеральных частиц в экосистемы окружающей среды, а консервация хранилищ образованием защитного слоя снижает параметры загрязнения пылью, не уменьшая интенсивности физико-хи-мических процессов перерождения минералов в теле массивов.
Радикальным способом защиты экосистем является выщелачивание хвостов с утилизацией полезных продуктов переработки, однако реализация этой технологии - дело будущего.
Природоохранные технологии управления хвостохранилищами выбираются на основе эколого-экономической моде-ли, целевой функцией которой является максимум прибыли, а ограничивающими условиями - соотношение компенсационных
затрат и ущерба от хранения отходов, мощности и технологического уровня предприятия.
Традиционные технологии упрочнения поверхности хвостохранилищ: глиной,
цементом, силикатами, битумом, посевом травы и комбинированные позволяют несколько уменьшить темпы физического разрушения массива и переноса минеральных частиц в экосистемы окружающей среды. Прочность закрепления достигает 0.5 МПа, что достаточно для предотвращения запыления среды. При этом возникают сложности при необходимости утилизации отходов.
В качестве альтернативы традиционным способам нами рекомендована новая технология, включающая предварительную геохимическую подготовку хвостов к консервации; консервацию за счет искусственного образования изолирующих сред из самих хвостов и контролируемое изменение состояния хвостов.
Применение доломитов и извести улучшает прочность верхнего слоя массива хвостов. В нижнем слое образуется материал, прочность которого не уступает прочности верхнего слоя и сравнима с прочностью слабой бетонной смеси. Прочность же закрепления в результате выщелачивания обеспечивает сохранность массива от физического разрушения природными явлениями с большим эффектом, чем традиционными способами.
Для условий Садонских месторождений характерно, что при увеличении окислительно-восстановительного потенциала среды происходит гидролиз сульфатов. Активированные горно-обо-гатительными процессами хвосты подвергаются выщелачиванию атмосферными осадками.
Для определения закономерностей этого влияния выполнен эксперимент, включающий измерение содержания ингредиентов в растворах, проникающих из хвостохранилищ на уровне почвы, в трех станциях по периметру Унальского хво-стохранилища, в котором складируются отходы обогащения Мизурской фабрики.
Колебания показателей оказались закономерными: с уменьшением дебита стоков зимой содержание металлов в растворах увеличивается.
Традиционные способы управления хранилищами на состояние среды влияют не значительно. Концентрация ме-таллов здесь превышает ПДК по свинцу в 40-50 раз, по цинку в 500-600 раз.
По результатам эксперимента сделаны выводы: консервация хвостохранилищ покрытием снижает только параметры загрязнения пылью, а на параметры загрязнения окружающей среды металлами не влияет; основная цель консервации хвостохранилищ - подготовка хвостов для переработки в будущем.
Хвостохранилище следует рассматривать как техногенное месторождение с низким содержанием полезных компонентов и высоким содержанием вред-ных примесей, измельченное, окислен-ное и труднообогатимое. Консервация и хранение хвостов экологически корректно до тех пор, пока техногенное возмущение экосистемы не превысит уровня, при котором биота еще сохраняет способность к самовосстановлению после снятия техногенной нагрузки.
На практике реализуется один из вариантов управлением хвостохранилищем:
• паллиативный - упрочнение массива с предотвращением физического уноса минеральных частиц за пределы храни-
лища и нанесением окружающей среде ущерба выносом загрязнителей в среду в процессе природного выщелачивания;
• оптимизированный - переработка хвостов с утилизацией продуктов в хозяйстве и гарантированной безопасностью экосистем среды.
Для условий Садонского СЦК управление хвостами по безотходной технологии обеспечивает прибыль, сравнимую с показателями его сегодняшнего основного производства.
Одной из основных проблем является опасность вытекающих из хвостохрани-лища стоков. Попытки нейтрализации стоков до норм ПДК пока еще единичны.
К технологиям очистки промышленных стоков предъявляются требования: минимальное использование химических реагентов; простота, надежность и обеспеченность оборудованием; отсутствие отходов; пригодность дилюата к использованию.
По результатам лабораторных и полупромышленных экспериментов разработана малоотходная технологическая схема (рисунок), освоенная в свое время на урановом месторождении «Шокпак» в Северном Казахстане.
Шахтная вода поступает в сгуститель 1, куда подается щелочная пульпа первой стадии электрохимической обработки вод. Верхний слив сгустителя поступает в емкость - накопитель 2 и затем - на стадию электрохимической обработки шахтных вод 3. Щелочной католит с осадком выводится в отстойник 4, откуда пульпа гидроксидов и карбонатных солей откачивается в сгуститель 1. Анодные камеры электролизеров промываются шахтной водой, которая после обработки вместе с католитом поступает в емкость - нейтрализатор 5. Нейтральный раствор поступает на стадию электродиализного обессоливания и одновременного концентрирования растворов 6. Вода и рассолы после анодных камер электролизеров 7, с pH 1-2 и ЕЙ 1000 мВ могут быть использованы в про-
Технологическая схема очистки загрязненных вод
цессах выщелачивания металлов из руд. Продуктивный раствор выщелачивания обрабатывается в катодных камерах электролизеров 7 с целью осаждения в отстойнике 8 целевого компонента в виде концентратов с солями металлов. Избыток получаемых рассолов может быть выпарен, так как в рассоле практически отсутствуют соли жесткости.
В условиях Архонского рудника (РСО-Алания) получены параметры очистки:
• производительность установки по исходной воде -60 м3/ч.
• свойства шахтной воды: pH- 7,56; Ж0-28,4 мг-экв/дм3; ОВП - 300 мВ; температура - 6 °С; Ка+ + К+ - 1271 мг/дм3; С1- -1643,7 мг/дм3; Са2+- 268 мг/дм3; Б042- -
29,4 мг/дм3; М£2+-182,1 мг/дм3; Ж)3--н/о; Бе - н/о; N02 - 0,06 мг/дм3; КН4+ - 0,4 мг/дм3; С032-- 31,5 мг/дм3; Ме- 4,6 мг/дм3; НС03- - 148,2 мг/дм3; общая минерализация - 5 г/дм3.
Загрязненная вода, например, шахтная, с механическими примесями посту-
пает в сборник, откуда насосом подается в пластинчатый сгуститель. В сгуститель после электрохимического умягчения и осветления католита поступает и осадок солей: гидроксиды кальция и магния при соотношении Т:Ж =1:10. В сгустителе за счет гидроксидов кальция и магния происходит осаждение металла.
Состав осадка для архонских вод Са-С03 - 81 %, (ОН)2 - 14 %. За счет это-
го жесткость исходной воды снижается с
28,4 мг-экв/дм3 до 10, а солесодержание снижается с 5 до 4 г/дм3. Анолит из аппаратов АЭХУ-8 подвергается контрольной фильтрации для очистки от твердых взвесей размером более 5 микрон. Очищенный от твердых взвесей анолит с солесодержа-нием 4 г/дм3 поступает в сборник, а оттуда на обессоливание в электродиализаторы.
Электродиализное обессоливание производится в каскаде из 4-х электродиализаторов по прямоточной схеме в аппаратах типа ЭДШ-60 с характеристикой: размер мембран -1500x1000 мм; рабочая площадь мембран - 1,32 м2; тол-
щина мембран - 0,6 мм; расстояние между мембранами -0,8 мм; количество парных ячеек -300; напряжение тока на парную ячейку-1,0 вольт.
Деминерализованная вода - дилюат из ячеек электродиализаторов выводится с солесодержанием до 1 г/дм3, а минеральные соли удаляются из рассольных ячеек в виде рассола с концентрацией солей 15 %.
Для архонского месторождения технологические параметры деминерализации шахтной воды: сила тока 135 ампер; напряжение тока 300 вольт; выход по току 80 %; съем соли за проход 35 %; остаточное соле-содержание до 1 %; выход очищенной воды 80 %; выход рассола 20 %; солесодержание рассола 15 %.
— Коротко об авторах ---------------------------------------------------------------------
Исмаилов Т.Т. - кандидат технических наук, профессор, Московский государственный горный университет,
Голик В.И. - доктор технических наук, профессор, Северо-Кавказский государственный технологический университет,
Комащенко В.И. - доктор технических наук, профессор, Российский государственный геологоразведочный университет.
------------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
МЕЛЬНИК Владимир Васильевич Разработка технологических решений скважинной гидравлической добычи угля 25.00.22 д.т.н.
МИНДУБАЕВА Евгения Наильевна Обоснование рациональной технологической схемы угольной шахты по критерию трудоемкости работ 25.00.21 к.т.н.
РОДИН Алексей Вячеславович Экономическое обоснование программ развития региональных комплексов золотодобывающей промышленности 08.00.05 к.э.н.
© ТТ. Исмаилов, В.И. Голик, В.Г. Герасименко, 2005
УДК 622.014.3:502.76
