CC BY
78
------------------------------------- © А.В. Богданов, Е.А Шишмарева,
2011
УДК 504.064.47
А.В. Богданов, Е.А. Шишмарева
РЕКУПЕРАТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ МЫШЬЯКСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ
Предложена технология экобетонирования промышленных отходов, позволяющая извлекать ценные компоненты из отходов производства и формировать безопасные для окружающей среды искусственные грунты.
Ключевые слова: токсичные отходы, техногенное месторождение, экология, мышьяк, экобетонирование.
Особый комплекс проблем, требующих незамедлительного решения, в настоящее время связан с образованием и накоплением токсичных отходов, являющихся одним из наиболее опасных видов техногенных нагрузок, негативно влияю-щих на состояние природной среды и создающих серьёзную угрозу для здоровья населения. Крайне опасны отходы пирометаллур-гического производства, содержащие мышьяк, которые могут очень долгое время оставаться активными, т.е. способными к химическим превращениям и миграции под действием естественных природных условий. Основная часть продукции мышьяковых заводов до 1949 г. была востребована оборонной промышленностью. После запрета использования арсинов необходимость в их производстве отпала, и целый ряд предприятий прекратил свою деятельность. Однако производственные площадки этих заводов, как правило, не были ликвидированы.
По современным экологическим требованиям пирометаллургические огарки, накопленные к настоящему времени в огромных количествах, следует рассматривать как техногенные
месторождения. Одним из таких месторождений является отвал бывшего Ангарского металлургического завода (АМЗ) (город Свирск Черемховского района Иркутской области), содержащий около 500 кг золота и 1 500 кг серебра. Ситуация обостряется еще и тем, что промплощадка с общим содержанием мышьяка около 1 600 т расположена в 500 м от реки Ангары, что является угрозой возникновения экологической катастрофы всего природно-промышленного региона Братского водохранилища.
Работа проведена в рамках гранта администрации Иркутской области № 56 от 22.11.05 «Проведение мониторинговых исследований техногенных потоков и ореолов рассеяния тяжелых металлов геохимического барьера верхней части Братского водохранилища». Необходимость проведения исследований определена целым рядом нормативноправовых актов: в дополнение к относящимся к сфере обращения с отходами статьям действующего законодательства, разрабатывается закон «О ликвидации мест захоронения отходов». Особенно делается акцент на многотоннажные экологически опасные отходы, та-
350
300
250
200
Содержание
мышьяка,
мг/кг
8 000
5 000
3 000
П 2 000
1 000
500
200
100
50
25
_ 0
ПДК 2 мг/кг
0
М
50 100 150 200 250 300 350
Рис. 1. Карта риска мышьяковистого загрязнения промплощадки АМЗ
контур
отвала
огарков
здания
цехов
АМЗ
Содержание мышьяка, мг/кг 100-500 40-100 10-40 6-10 0 - 6
I
техногенные образования - огарки переработанного концентрата мышьяковой руды современные покровные суглинки черного цвета с большим содержанием органики суглинки плотные, листоватые, светло-коричневые, коричневые, буровато-коричневые супеси плотные слабослоистые, коричневые, бурые с редкой галькой песок разнозернистый, плотный бурый, зеленовато-желтый песчано-галечные отложения. Галька хорошо окатанная (1-5 см).
Заполнитель - песок мелко-среднезернистый серый, зеленовато-серый
Рис. 2. Загрязнение почвенного профиля промплощадки АМЗ
кие как пирометаллургические огарки, расположенные на Байкальской территории в непосредственной близости от населенных мест.
По данным геоэкологических исследований установлено, что проникновение соединений растворимых форм мышьяка достигает радиуса 300 м и глу-
бины 20 м. Превышение нормативов загрязнения составляет: мышьяка — 250 ПДК, меди — 140 ПДК, свинца — 9 ПДК. Зона заражения имеет форму эллипса, вытянутого в северо-западном и юго-восточном направлениях (рис. 1, 2) [1].
Соотношение Т : Ж Время контакта, ч Концентрация Аs, мг/дм3 Превышение ПДК
Фракция (-1+0,074) Фракция (-0,074) Фракция (-1+0,074) Фракция (-0,074)
1:2,5 3 0,02 0,474 0,46 9,78
1:100 29 0,378 0,483 7,56 9,66
1:100 48 0,496 0,671 9,92 13,42
1:880 72 0,504 0,682 10,08 13,64
1:1200 166 0,510 0,690 10,2 13,8
Для определения физико-химических свойств изучаемых объектов были проведены исследования наиболее опасной водорастворимой части соединений мышьяка. Образцы материала огарков были взяты на расстоянии 2 м от скважины 3/7 с глубины 0,5 м от верхней поверхности места отбора. Результаты водной отмывки приведены в табл. 1.
В результате проведенных аналитических исследований различных конструкционных фрагментов АМЗ установлено, что максимальное количество мышьяка, вымываемого из 1 г пробы кирпича рафинировочного цеха, составляет 1,32 мг/дм3, что превышает ПДК в 26,4 раза. Для количественного определения компонентов, входящих в состав технологической смеси экобетонирования, были проведены исследования по определению их общей кислотности и щелочности. Общая щелочность остатков конструкционных сооружений производственных цехов — 1,05 мг-экв/л, общая кислотность огарков составила 2,45 мг-экв/л, что говорит о высоком содержании сульфат-ионов.
На основании полученных результатов разработана комплексная технология экобетонирования мышьяксодержащих отходов. Предложенный способ обезвреживания мышьяксодержащих отходов методом экобетонирования на основе интеграционной минеральноматричной технологии заключается в
том, что при его реализации используется химическая активность промышленного отхода — щелочного кека. Благодаря этому исключается нерациональная операция по их нейтрализации. Компоненты отходов участвуют в химических процессах формирования новообразований, обладающих вяжущими свойствами, и вследствие этого становятся «элементами» новой структуры благодаря создающейся в процессе переработки отходов минеральной матрице. Механизм преобразования токсичных и щелочных отходов имитирует природные процессы формирования различных осадочных пород.
Как показал анализ различных способов обогащения драгоценных металлов, с эколого-экономической и технической точек зрения оптимальной технологией рекуперации золота из огарков АМЗ является тиокарбамидное выщелачивание. Известкование пульпы кека позволяет: связать образующуюся серную кислоту в малорастворимый сульфат кальция, окислить двухвалентное железо, перевести мышьяк в малорастворимые формы, тем самым предотвращая поступление мышьяка в объекты окружающей среды. Предложена принципиальная гидрометаллургическая схема переработки золото-серебрянных хвостов мышьяковой пирометаллургии, состоящая из основных технологических операций (рис. 3) [2].
Рис. 3. Принципиальная технологическая схема утилизации огарков мышьякового производства
Таким образом, предложенная технология экобетонирования промышленных отходов АМЗ позволяет не только извлекать ценные компоненты из отходов производства, но и формировать безопасные для окружающей среды искусственные грунты.
1. Богданов А.В. Рекуперативная технология обезвреживания промплощадки Ангарского металлургического завода / А.В. Богданов, Е.А. Столярова // Экология и промышленность России. — 2006. — № 2. — С. 25—27.
2. Богданов А.В. Технология обезвреживания мышьяксодержащих отходов Ангарского металлургического завода /
Общая величина предотвращённого экологического ущерба в результате утилизации отходов производства АМЗ составит 54 млн. 69 тыс. руб. Прогнозируется снижение канцерогенного риска на 677 случаев онкозаболеваний на миллион человек.
------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
А.В. Богданов, Е.А. Столярова// Прогрессивные методы обогащения и технологии глубокой переработки руд цветных, редких и платиновых металлов: материалы международного совещания. Красноярск, 2—8 окт. 2006 г. — Красноярск: Изд-во ГОУ ВПО, ГУЦМиЗ, 2006. — С. 244—246. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------
Богданов А.В., Шишмарева Е.А. — Читинский государственный университет, root@techumv. chita.ru
