CC BY
86
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.
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.
--------------- 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.
