Технологические и технические решения проблемы ликвидации техногенного ртутного загрязнения территории в районе шлихообогатительных установок золотодобывающих предприятий Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

--------------------------------------- © И.Ю. Рассказов, А.М. Поздняков,

Л.Т. Крупская, 2011

УДК 502.55:620.26

И.Ю. Рассказов, А.М. Поздняков, Л. Т. Крупская

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ЛИКВИДАЦИИ ТЕХНОГЕННОГО РТУТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ В РАЙОНЕ ШЛИХООБОГАТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ЗОЛОТОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Изложены технологические и технические решения проблемы ликвидации техногенного ртутного загрязнения на территории россыпной золотодобычи.

Ключевые слова: техногенное ртутное загрязнение, золотодобывающее предприятие, токсичные химические элементы, обогатительное оборудование.

~ИЪ связи с истощением запасов

-Ж.} природных россыпей на юге Дальнего Востока все острее встает вопрос о необходимости интенсивного вовлечения в повторную отработку техногенные россыпные месторождения, в том числе загрязненные ртутью, а также разработки экологически чистой технологии их освоения. В период 2000-2007 гг. проведены масштабные работы по адаптации промышленного обогатительного оборудования к решению задачи ликвидации локальных загрязнений и очистки территорий шлихообогатительных установок (ШОУ) золотодобывающих предприятий Хабаровского края и Амурской области от ртути, свинца, мышьяка и других токсичных веществ.

Детальный анализ видов и факторов ртутного загрязнения и характеристика известных очагов загрязнения приведены в работах [1-6]. Однако для обеспечения экологической безопасности населения горняцких поселков от ртутного и иного загрязнения необходима разработка и последующая реализация программы конкретных мероприятий, направленных на решение проблемы лик-

видации ртутного загрязнения территории ШОУ в процессе золотодобычи.

Результаты исследования свидетельствуют о том, что источники загрязнения ртутью территории горнопромышленного освоения, в том числе ШОУ, можно условно разделить на две группы: 1) Потери отходов в процессе амальгамации, допущенные при нарушении правил их складирования - в конкретном случае часть «хвостов» доводки золотосодержащих концентратов разбрасывалась по территории в нарушение требований действующего природоохранного законодательства; 2) Не соблюдение правил эксплуатации оборудования для амальгамации, в частности, при эксплуатации ретортных печей на ШОУ допускались ураганные выбросы паров ртути в окружающую среду, которые конденсировались и выпадали в виде капель, как на территории ШОУ, так и за ее пределами. Прямым свидетельством таких нарушений является наличие значительных количеств чистой ртути в трубопроводах системы вентиляции ретортной печи и на ограждающих элементах (например, после удаления линолеумного покрытия пола в помещении ретортной печи на

ШОУ Херпучинского прииска обнаружены сплошные лужи чистой ртути).

В процессе освоения россыпных месторождений накоплены большие объемы отходов горного производства. К ним относятся не только вскрышные породы, но и продукты дражной и гидравлической переработки аллювиальных золотоносных отложений, «хвосты» шлихообогатительных установок (ШОУ). Они характеризуются значительным содержанием токсичных химических элементов, оказывающих негативное воздействие на природные системы [1-4]. В отходах обогащения обнаружено до 60 мг/кг техногенной ртути, а также пирита, арсенопирита и др. Неслучайно, в местах отработок исчезают редкие виды флоры и фауны, снижаются биоразнообразие и биологическая продуктивность.

Одним из перспективных направлений ликвидации очаговых загрязнений ртутью и другими вредными веществами является использование стандартного обогатительного оборудования. В течение последних лет авторам удалось подобрать оптимальный параметричес-кий ряд обогатительного и гидрометаллургического оборудования, от-работать параметры, смонтировать и запустить в эксплуатацию установку по извлечению ртути и суммы тяжелых минералов из отвалов ШОУ.

Так, например, на отдельных объектах ШОУ Софийского (п. Софийск Верхнебуреинского района Хабаровского края) и Херпучинского (п. Херпу-чи район Полины Осипенко Хабаров-ского края) приисков было извлечено 100,3 и 37,5 кг ртути соответственно. Кроме того, с очищаемых территории удалено 80 и 43 кг свинца, 180 и 135 кг смешанного сульфидного концен-трата (арсенопирит и пирит). Объемы переработки по объектам составили:

- ШОУ Софийского прииска - 150 т песчано-гравнйного материала и растительною слоя;

- ШОУ Херпучинского прииска -130 т.

Переработка ртутьсодержащих материалов на ШОУ включала следующие операции:

1) Ручная зачистка территории ШОУ со снятием слоя грунта мощностью 10-25 см (в зависимости от глубины распространения ртути, контролируемой оперативным геологическим опробыванием). В результате зачистки получено 200-230 т породы, из которой грохочением выделен (после тщательной промывки водой на грохоте) материал крупностью 0-20 мм в количестве 130-150 т. Этот материал совместно с «лежалыми хвостами» доводки и составил исходный продукт, подвергаемый механической и термической демеркуризации;

2) Механическая демеркуризация реализуется путем гравитационного концентрирования ртути;

3) Термическая - отгонкой ртути из продуктов гравитационного концентрирования в водоохлаждаемой реторте.

- Для реализации механического способа очистки применялось следующее оборудование:

- бункер-накопитель исходного материала;

- шаровая мельница О-36 объемом 0.6 м3 с шаровой загрузкой массой 300 кг (стальные шары исходным диаметром 50 мм) - для приготовления пульпы:

- грохот на основе шпальто-вого сита с величиной отверстия 2

мм;

- концентрационный стол опорного типа СКО -2Л, адаптированного для извлечения из пульпы, в т.ч. и жидкого вещества, ртути:

Рис. 1. Реконструкция нарифления деки концентрационного стола: I - дополнительная рифля у приемного лотка 10x10x400 мм; 2 - рифля, отсекающая концентрат арсенопирита и пирита от ртути; 3 - рифля для отделения амальгамированных продуктов свинца и др.; 4 - граница штатного нарифления

- электромагнитный сепаратор 120Т - СЭ для удаления магнитной фракции из концентрата.

Технологический процесс по демеркуризации территории ШОУ включает в себя:

1) ручную сплошную зачистку территории ШОУ, суть которой заключалась в кайлении поверхности отвалов на глубину 10-20 см со сбором продуктов рыхления на металлический лист и последующем переносе материала в металлическую буферную емкость;

2) подачу из буферной емкости загрязненного грунта на измельчение в шаровую мельницу. Масса разовой загрузки - 1.5 т. Время измельчения 1.5-2 часа. Окончание процесса определялось по характерному усилению звука падающих шаров в мельнице;

3) разгрузку мельницы с подачей пульпы на шпальтовый грохот с тщательной промывкой надгрохотного продукта чистой водой и ручной разборкой с целью извлечения свинцовой амальгамы размером более 2x2 мм;

4) получение минусового (подрешетного продукта). Пульпа накапливалась в емкости, где она отстаивалась, и осветленная вода с поверхности пульпы удалялась сифоном в водосборник ШОУ:

5) подачу сгущенной пульпы на концентрационный стол СКО-2Л, адаптированный к переработке материала, содержащего жидкую фазу высокой плотности -ртуть;

6) перечистку полученного концентрата на электромагнитном сепараторе и концентрационном столе;

7) отгонку ртути из перечищенного концентрата в герметичной водоохлаждаемой реторте.

После выполнения приведенных выше операций извлеченные ртуть и твердый материал реторты передавались по акту недропользователю.

Некоторые технологические приемы и технические решения, реализованные в технологической схеме извлечения ртути на промышленном обогатительном оборудовании, заключаются в следующем:

- инерционный привод концентрационного стола СКО-2Л настроен на длину хода деки не более 10 мм;

- штатный асинхронный электродвигатель СКО-2Л заменен соизмеримым по мощности и регулируемым по частоте вращения коллекторным электродвигателем переменного тока. Применение нового регулируемого привода позволило оперативно без остановки стола изменять частоту колебаний деки в пределах 250-440 об/мин с возможностью выбора оптимальной для данного конкретного продукта и при этом визуально контролиро-

вать качество концентрата (в т.ч. амальгамы и жидкой ртути);

- в конструкцию нарифления Песковой деки СКО-2Л (рисунок) внесены изменения, на первый взгляд, незначительные, но они существенны с точки зрения физики и гидродинамики процесса концентрирования продукта в тонком слое жидкости при наложении неравномерных колебаний, которые позволили выделить жидкий продукт - ртуть -в отдельную визуально наблюдаемую полосу на концентрирующей части деки стола. Изменения заключаются в конструктивном обновлении рифлей у приемного лотка пульпы и установке двух дополнительных рифлей на гладкой части деки стола.

Внесенные конструктивные изменения и выбранные режимные параметры работы стола, в частности поперечный угол наклона деки в пределах 0-1°, позволяют вывести в концентрат более 90 % ртути и 95 % свинца из пульпы.

С целью предупреждения вредного воздействия паров ртути на персонал установки по демеркуризации на местах производства работ реализованы следующие мероприятия:

- на рабочих местах и на зачищаемых от ртути площадях согласно требованиям «Санитарных правил работы со ртутью...» с целью ориентировочного контроля воздуха на наличие паров ртути развешивались бумажные индикаторы на уровне дыхания человека. При наличии паров ртути экспонированные полоски бумаги приобретают розовый цвет. Время между началом развешивания полосок и началом окрашивания фиксируется в журнале и по таблице определяется концентрация паров ртути в воздухе рабочей зоны (в мг/м3), которая находится в зависимости от длительности времени окрашивания:

- на рабочих местах были организованы места группового хранения антидотов и индивидуальных средств защиты органов дыхания (респираторы РУ-60М с патронами марки Г»);

- площадь ведения работ регулярно орошалась водой, и все процессы гравитационной демеркуризации велись в водной среде;

- процесс демеркуризации проводился непосредственно на месте нахождения ртутьсодержащих отходов без перемещения последних с целью недопущения вторичных загрязнений ртутью.

По результатам выполненных исследований сделаны следующие выводы:

1. По результатам мониторинга работы установки на ШОУ Софийского и Херпучинского приисков, выполненного научными сотрудниками ИГД ДВО РАН, установлена высокая степень извлечения загрязняющих веществ;

2. С целью дальнейшего совершенствования качества извлечения ртути необходимо в процессе работы концентрационного стола оперативно регулировать в пределах 4-12 мм длину хода деки стола. В настоящее время проводятся НИР и ОКР по автоматизации работы концентрационного стола в системе параметров: «длина хода -количество колебаний деки»;

3. Применяемая технология может быть реализована в процессе очистки от ртути и масштабных загрязнений, появившихся в результате деятельности иных вредных производств, например, территории Амурского целлюлознобумажного комбината в Хабаровском крае.

1. Коваль А.Т., Сидоров Ю.Ф., Остапчук В.И., Нагорный В.А. Техногенное загрязнение экосистем ртутью районов золотодобычи Амурской области и Хабаровского края // Добыча золота. Проблемы и перспективы. Хабаровск, 1997. С. 347-352.

2. КрупскаяЛ.Т., Саксин Б.Г., Бебнова М.Б. Техногенное загрязнение экосистем ртутью под воздействием горного производства на Севере Дальнего Востока и методы их защиты от деградации //Освоение Севера и проблемы природопользования. Тез. докл. V Межд. конф. Сыктывкар, 2001. С. 146-147.

3. Крупская Л.Т., Саксин Б.Г., Ивлев А.М. и др. Оценка трансформации экосистем под воздействием горного производства на юге Дальнего Востока. Хабаровск: ХГТУ, 2001. 192 с.

4. Сидоров Ю.Ф., Крупская Л.Т., Поздняков А.М., Саксин Б.Г. Прогнозная экологическая оценка техногенного загрязнения ртутью экосистем районов золотодобычи юга Дальнего Востока. Хабаровск: ХГТУ, 2003. 31 с.

5. Поздняков А.М., Бродягин В.А, Крупская Л. Т. Экологически безопасная технология переработки отходов Софийского прииска ОАО «Приморзолото» // Научные и практические аспекты добычи цветных и благородных металлов. Хабаровск, 2000. С. 495- 496.

6. Мязин В.П., Татауров С.Б. Разработка и совершенствование технологий и оборудования по извлечению золотосодержащей амальгамы и токсичных соединений ртути из техногенных образований // Горный информационно-аналитический бюллетень, 1997. № 1. С. 6170. ЕШ

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------------

Рассказов И.Ю. - доктор технических наук, директор ИГД ДВО РАН, E-mail:adm@igd.khv.ru

Поздняков А.М. - старший научный сотрудник лаборатории ИГД ДВО РАН,

E-mail :eco@igd. khv. ru

Крупская Л.Т. - доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией ИГД ДВО РАН, E-mail:eco@igd.khv.ru

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

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

КАЗАХСКАЯ ГОЛОВНАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

ОСПАНОВ Бекболат Секенович Модельное обоснование рациональных параметров густоты съемочных пикетов с учетом высоты сечения рельефа 25.00.32 к.т.н.