Научная статья на тему 'Способ повышения экологической безопасности при реабилитации территорий установок кучного выщелачивания'

Способ повышения экологической безопасности при реабилитации территорий установок кучного выщелачивания Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
299
53
Поделиться

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Антонинова Н. Ю.

Приведены результаты исследований очистки сточных вод от цианидов и роданидов хвостовых растворов кучного выщелачивания золото-серебросодержащих руд. Ключевые слова: кучное выщелачивание, экологическая безопасность, цианиды, роданиды.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Антонинова Н. Ю.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Способ повышения экологической безопасности при реабилитации территорий установок кучного выщелачивания»

УДК 622.839.43.002.68:628.35

Н.Ю. Антонинова

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РЕАБИЛИТАЦИИ ТЕРРИТОРИЙ УСТАНОВОК КУЧНОГО ВЫЩЕЛА ЧИВАНИЯ

Приведены результаты исследований очистки сточных вод от цианидов и роданидов хвостовых растворов кучного выщелачивания золото-серебросодержащих руд. Ключевые слова: кучное выщелачивание, экологическая безопасность, цианиды, рода-ниды.

Неделя горняка

ш я ромышленное производство Л. л. является источником многочисленных отходов, которые регулярно поступают в окружающую среду и часто являются причиной крайне нежелательных экологических последствий.

Исследования по предотвращению отрицательного воздействия промышленного производства на окружающую среду приобретает в настоящее время всё большее значение. В большинстве случаев загрязнение биосферы происходит за счет химических веществ, содержащихся в сточных водах предприятий различных отраслей промышленности и их твердых отходах.

В горно-перерабатывающей промышленности, в частности, при обогащении минерального сырья, охрана окружающей среды представляет собой комплексную систему мероприятий для предотвращения или уменьшения прямого и косвенного воздействия производства на природную среду.

Техногенное воздействие кучного выщелачивания на объекты окружающей среды проявляется не только в период строительства и эксплуатации предприятий. В отсутствии реабилитации нарушенной территории негативные

факторы техногенного воздействия могут на длительное время определить состояние окружающей среды в районе предприятия кучного выщелачивания.

Как следует из опыта работы предприятий кучного выщелачивания, их экологическая безопасность достигается при реализации природоохранных мероприятий, базирующихся на исследованиях о поведении различных форм цианидов в объектах окружающей среды и разложении этих токсикантов различными средствами.

Целесообразность использования таких мероприятий для конкретной установки кучного выщелачивания определяется условиями оптимизации параметров техногенных ландшафтных комплексов и гармоничного сочетания их с природными. Из значительного числа критериев, регулирующих нормальные экологические взаимоотношения промышленного объекта и природной среды, основным является разработка и внедрение новых схем и способов реабилитации территорий [1].

Одним из способов повышения экологической безопасности при реабилитации территорий установок кучного выщелачивания является технология

обезвреживания цианидсодержащих сточных вод с помощью гидрофитных малоразмерных растений семейства рясковых.

Водные растения этого семейства Lemna minor, Lemna polyrrhiza и Lemna trisulca используются для биологической очистки сточных вод животноводческих комплексов [2]. Ряска представляет собой округлую или продолговатую листовидную пластинку, от которой отходит корень. На Урале распространена ряска с размером пластинок ~ 4 мм. Она интенсивно размножается ветвлением пластинок в воде при рН ~ 8,0—8,7 с образованием сплошного зеленого покрова на поверхности водоемов. В кислой среде (рН менее 5,0) растение погибает, а в щелочной более 9,5 — плохо размножается с замедлением процессов разложения токсикантов. Ряска обладает способностью приспосабливаться к новой среде и питается рстворенными в воде веществами. Она энергично поглощает углекислоту и обильно выделяет кислород. Легкое выделение ряски из очищаемых вод предопределяет ее ценность при обезвреживания цианидных стоков со щелочной реакцией.

Исследования по очистке сточных вод от цианидов и роданидов проводили на хвостовых растворах опытнопромышленной установки кучного выщелачивания золото-серебросодер-жащих руд Сафьяновского месторождения (100 км к СВ от Екатеринбурга, г. Реж).

Концентрация основных ингредиентов цианидов и роданидов в сточных водах аварийной емкости составила соответственно 24,5 мг/л и 57,3 мг/л. Определение оптимальных режимных параметров обезвреживания проводилось путем серии экспериментов, задача которых состояла в установлении степени очистки сточных вод кучного выщела-

чивания от цианидов в зависимости от таких факторов, как:

1. Продолжительность эксперимента;

2. Расход аммофоса;

3. Площадь зеркала поверхности сточных вод занимаемой ряской.

Программа проведения экспериментов включала два этапа:

Изучение поведения ряски малой в зависимости от перечисленных выше факторов.

Изучение влияния вещественного состава ложа прудков на разложение цианидов и роданидов.

Технологический раствор был налит в три лотка. Первый лоток (контрольный) содержал ряску в воде из природного водоема, где были взято это растение. Второй лоток предназначался для изучения процесса разложения цианида и роданидов микроорганизмами — аборигенами, которые находились в технологическом растворе установки кучного выщелачивания. Третий лоток, как и первый, заселили ряской, которая также закрывала 50 % водной поверхности. В раствор второго и третьего лотка вносился аммофос 50 г/м3, в качестве минерального удобрения для подкормки микроорганиз-мов-аборигенов и ряски. Наблюдения проводились в течение поздней весны, лета и осени.

В результате исследований установлено:

Рост ряски продолжался в 1 и 3 лотке.

В лотке с минеральными удобрениями ряска развивалась интенсивнее.

Искусственное добавление фосфора и азота в виде аммофоса в отвальные стоки кучного выщелачивания интенсифицирует очищение воды ряской от цианидов и подпитывает микрофлору.

Ряска обладает высокой поглотительной способностью по отношению к цианидам и роданидам.

Способность ряски интенсивно разрушать цианиды и роданиды в растворах с их повышенной концентрацией позволяет применять это растение в начальных стадиях очистки стоков с высокой концентрацией токсикантов для удаления их основной массы из раствора.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

При биологической очистке сточных вод большое значение имеет природа веществ с точки зрения их доступности для микроорганизмов и их концентрация, наличие в сточных водах биогенных элементов (калий, фосфор, азот, кальций, магний и др.). Скорость очистки зависит от количества микроэлементов и микроорганизмов, участвующих в процессе, условий их обитания, количества растворенного кислорода, кислотности среды и температуры.

Поиск эффективных путей регулирования активности микроорганизмов в экосистеме и установление оптимальных условий их жизнедеятельности позволит повысить активность микробных ценозов при окислении сточных вод и интенсифицировать процесс очистки.

В процессе исследований установлено, что важным фактором биохимической очистки сточных вод является физиологическое состояние ложа биопрудов.

Формирование вещественного состава дна биопрудов, как открытой экологической системы, должно происходить в искусственных условиях, подбором оптимальных условий жизнедеятельности микрофлоры, так как почва — это сложная физикохимическая система, которая формируется на определенных геологиче-

ских породах и в зависимости от этого может иметь разную реакцию.

Многочисленными экспериментами по формированию дна в биопрудах, проведенными в разных странах мира, показано, что в водоемах с кислой средой практически нет растительности, отсутствует животный мир, следовательно, они характеризуются большей степенью загрязнения и только техногенные водоемы с нейтральной и щелочной средой отличаются меньшей степенью загрязнения. Так как степень загрязнения остаточных водоемов находится в прямой зависимости от рН среды, то понижение кислотности дает положительные результаты: почва обогащается кальцием, что способствует более полному удовлетворению потребности растений в этом элементе; улучшаются условия для деятельности полезных микроорганизмов, что благотворно сказывается на питании растений.

Введение в вещественный состав ложа прудков таких пород как известняк, химический состав которых приближается к теоретическому составу кальцита (56 % CaО и 44 % СО2) позволит сократить время очистки отвальных стоков установки кучного выщелачивания.

Известняк — это осадочная горная порода, состоящая преимущественно из кальцита СаСО3. Наиболее частыми примесями в известняках являются доломит, кварц, глинистые минералы, окислы и гидроокислы железа и марганца, а также пирит, марказит, фосфаты, гипс, органическое вещество и др. Почва района Сафьяновского месторождения характеризуется кислой реакцией среды (рН 3,7 — 4,9).

Исследования по разложению цианидов в технологических растворах в зависимости от вещественного состава ложа прудков проводились с использованием почв Сафьяновского медно-

колчеданного месторождения на территории которого находилась опытнопромышленная установка кучного выщелачивания и Хвощевского месторождения известняков, которое находится в 3 км от Сафьяновского карьера.

На втором этапе проведения опытов на дно одного сосуда укладывался слой почвы установки кучного выщелачивания, другого — слой Хвощевского известняка. Толщина почвы в сосудах — 2 см, масса — 3 кг, объем технологического раствора — 5 л. В каждый сосуд добавлялся аммофос в количестве 50 г/м3 и ряска, которая закрывала 50 % водной поверхности раствора. Эксперимент продолжался 30 суток.

выщелачивания золота из окисленных руд Сафьяновского месторождения.

Обработка проб, отобранных в отработанном рудном штабеле данным технологическим раствором с ряской привела к уменьшению концентрации цианида в жидкой фазе до 0,2 мг/л, роданида — до 0,8 мг/л, а добавление аммофоса в количестве 50 г/т к бактериальному раствору усилила процесс разложения цианида и роданида до уровня ПДК -до 0,04 мг/л цианида и до 0,1 мг/л родани-дов. Интенсификация развития ряски в присутствии известняка объясняется наличием элементов и микроэлементов, входящих в его состав (кальций 40 %, магний 0,39 %, сера 0,01 %,

Оценка качества сточных вод после выщелачивания и проб отработанной руды

Основные этапы реабилитации территорий установки кучного выщелачивания

Приготовление питательных сред, оптимальных для более интенсивного оазвигия ряски

Культивирование микроорганизмов и формирование состава ложа биопруда

Обезвреживание отработанного рудного штабеля методом промывки водой, прошедшей стадию биохимической очистки, с использованием существующей системы орошения и сбора растворов из штабеля

Формирование рекультивационного слоя

Подбор экологически перспективных видов древесных, кустарниковых, травянистых растении

Основные этапы реабилитации территорий установок кучного выщелачивания

Результаты опытов показывают, что почва, известняк и добавка аммофоса усилили метаболизм ряски. Концентрация токсикантов (цианида и роданида) в сосуде с породой Хвощевского карьера уменьшилось практически в 8 раз, а в сосуде с породой Сафьяновского карьера в 5 раз.

Технологические растворы, полученные в сосуде с породой Хвощевского карьера с концентрацией цианида 3,0 мг/л и роданида 7,5 мг/л были использованы для обезвреживания отработанного рудного штабеля установки кучного

калий 120-480 г/т, азот 16-17 г/т, марганец 3 г/т, медь 6 г/т), которые улучшают питание растений.

Проводимые эксперименты показали, что использование каскада искусственно созданных биологических прудов с ряской позволит снизить остаточную концентрацию токсикантов в растворе до уровня ПДК при последовательном протекании раствора по каскаду.

Общее влияние установок на окружающую среду по данным [3] находится в пределах установленных экологических нормативов, но для интенсифика-

ции процессов очистки при разработке технологии реабилитации территории установки кучного выщелачивания необходимы следующие этапы реабилита-

1. Мосинец В.Н. Горные работы и окружающая среда. [Текст] / В.Н Мосинец., М.В. Грязнов — М.: Недра, 1978 г. — 183 с.

2. А. с. 1121239 СССР, МКИ4 С 02 F 3/32. Способ биологической очистки сточных вод животноводческих комплексов [Текст] / В.М. Шаларь, В.М. Могыдля (СССР). —

ции территорий установки кучного выщелачивания, представленные на рисунке.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

№ 3590904/23-26 (22); заявл. 1983; опубл. 1984, Бюл. № 40. — С. 61.

3. Петров В.Ф. Экологическая оценка установок кучного выщелачивания золота / [Текст] / В.Ф. Петров, С.В. Петров, Н.М. Мурашов // Горный журнал. — 2001. — № 5. — С. 56 — 58. ЕШ

— Коротко об авторе ---------------------------------------------------------------------

Антонинова Н.Ю. — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Лаборатория экологии горного производства, Институт горного дела УрО РАН г. Екатеринбург, e-mail: direct@igd.uran.ru

А

----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)

АРМЕЙСКОВ Виталий Николаевич Обоснование способов повышения несущей способности крепи вертикальных стволов на основе современных средств ее упрочнения 25.00.22 к.т.н.