Научная статья на тему 'Усовершенствование технологии обогащения сапонитовой руды в процессе добычи алмазов'

Усовершенствование технологии обогащения сапонитовой руды в процессе добычи алмазов Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
200
41
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АЛМАЗОНОСНАЯ РУДА / САПОНИТ / ЗАМКНУТАЯ СХЕМА ВОДООБОРОТА / КАЛЬЦИЙАЛЮМОСИЛИКАТНЫЙ РЕАГЕНТ / DIAMONDIFEROUS ORE / SAPONITE / CLOSED CIRCUIT OF WATER CIRCULATION / CALCIUM ALUMINOSILICATE REAGENT

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Алексеев Алексей Иванович, Зубкова Ольга Сергеевна, Полянский Арсений Станиславович

Рассмотрена проблема утилизации отходов обогащения руды. Приведены недостатки существующего метода добычи алмазов, а также представлен материальный баланс производства и минералогический состав отходов, на основе которых выдвинуты основные задачи по созданию замкнутой системы водооборота. Гранулометрический анализ показывает, что суспензия является коллоидом. Глинистый минерал сапонит, находящийся в таком состоянии без дополнительной обработки реагентами, может осаждаться десятилетиями. Приведены условия синтеза кальцийалюмосиликатного реагента. Минеральный состав пульпы после процесса обогащения алмазной руды исследован рентгенофлуоресцентным методом. Представлены исследования по осаждению сапонитовой пульпы различными реагентами (сульфат алюминия, оксихлорид, полиакриламидный флокулянт) по сравнению с алюмосиликатом кальция. Приведена схема замкнутой циркуляции воды обогатительной фабрики и утилизации осадка с учетом химического состава взвеси, находящейся в оборотной воде, и влияние климатических параметров на реализацию технологического процесса. По результатам исследований сделаны выводы по улучшению процесса обогащения алмазоносной руды.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Алексеев Алексей Иванович, Зубкова Ольга Сергеевна, Полянский Арсений Станиславович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Improving the technology of enrichment of saponite ore in the process of diamond mining

The article is devoted to the problem of utilization of enrichment waste. The shortcomings of the existing diamond mining method are given, also the material balance of production is given, the mineralogical composition of waste, based on which data main tasks for creating a closed water circulation system are put forward. The granulometric composition of the suspension shows that it has colloidal sizes. The clay mineral saponite located in such condition without additional treatment with reagents is estimated to precipitate for decades. The article describes the conditions for the synthesis of calcium aluminosilicate reagent. The mineral composition of pulp described in the article after the process of enrichment of diamond ore is studied by X-ray fluorescence method. Studies on the deposition of pulp with various reagents (aluminum sulfate, oxychloride, polyacrylamide flocculant) compared with calcium aluminosilicate are shown. A scheme of circulation of water in the processing plant and the disposal of sediment, taking into account the chemical composition of suspension, and the influence of climatic parameters on the implementation of the technological process. According to the results of the research, the conclusions for improving the process of enrichment of diamond ore are made.

Текст научной работы на тему «Усовершенствование технологии обогащения сапонитовой руды в процессе добычи алмазов»

ISSN 1560-3644 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИМ РЕГИОН._ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2020. № 1

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 1

УДК 66.065.2 DOI: 10.17213/1560-3644-2020-1-74-80

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ САПОНИТОВОЙ РУДЫ В ПРОЦЕССЕ ДОБЫЧИ АЛМАЗОВ

© 2020 г. А.И. Алексеев, О. С. Зубкова, А. С. Полянский

Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург, Россия

IMPROVING THE TECHNOLOGY OF ENRICHMENT OF SAPONITE ORE IN THE PROCESS OF DIAMOND MINING

A.I. Alexeev, O.S. Zubkova, A.S. Polyanskiy

Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russia

Алексеев Алексей Иванович - д-р техн. наук, профессор, кафедра «Химических технологий и переработки энергоносителей», Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург, Россия. E-mail: 4alexeev@mail.ru

Зубкова Ольга Сергеевна - аспирант, кафедра «Химических технологий и переработки энергоносителей», Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург, Россия. E-mail: zubkova-phd@mail.ru

Полянский Арсений Станиславович - магистрант, кафедра «Химических технологий и переработки энергоносителей», Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург, Россия. E-mail: Arseniy34@yandex.ru

Alexeev Alexey I. - Doctor of Technical Sciences, Professor, Department «Chemical Technologies and Energy Processing», Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russia. E-mail: 4alexeev@mail.ru

Zubkova Olga S. - Postgraduate Student, Department «Chemical Technologies and Energy Processing», Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russia. E-mail: zubkova-phd@mail.ru

Polyanskiy Arseniy S. - Master Student, Department «Chemical Technologies and Energy Processing», Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russia. E-mail: Arseniy34@yandex.ru

Рассмотрена проблема утилизации отходов обогащения руды. Приведены недостатки существующего метода добычи алмазов, а также представлен материальный баланс производства и минералогический состав отходов, на основе которых выдвинуты основные задачи по созданию замкнутой системы водооборота. Гранулометрический анализ показывает, что суспензия является коллоидом. Глинис-тый минерал сапонит, находящийся в таком состоянии без дополнительной обработки реагентами, может осаждаться десятилетиями. Приведены условия синтеза кальцийалюмосиликатного реагента. Минеральный состав пульпы после процесса обогащения алмазной руды исследован рентгенофлуорес-центным методом. Представлены исследования по осаждению сапонитовой пульпы различными реагентами (сульфат алюминия, оксихлорид, полиакриламидный флокулянт) по сравнению с алюмосиликатом кальция. Приведена схема замкнутой циркуляции воды обогатительной фабрики и утилизации осадка с учетом химического состава взвеси, находящейся в оборотной воде, и влияние климатических параметров на реализацию технологического процесса. По результатам исследований сделаны выводы по улучшению процесса обогащения алмазоносной руды.

Ключевые слова: алмазоносная руда; сапонит; замкнутая схема водооборота; кальцийалюмосиликатный реагент.

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 1

The article is devoted to the problem of utilization of enrichment waste. The shortcomings of the existing diamond mining method are given, also the material balance of production is given, the mineralogical composition of waste, based on which data main tasks for creating a closed water circulation system are put forward. The granulometric composition of the suspension shows that it has colloidal sizes. The clay mineral saponite located in such condition without additional treatment with reagents is estimated to precipitate for decades. The article describes the conditions for the synthesis of calcium aluminosilicate reagent. The mineral composition of pulp described in the article after the process of enrichment of diamond ore is studied by X-ray fluorescence method. Studies on the deposition of pulp with various reagents (aluminum sulfate, oxychloride, polyacrylamide flocculant) compared with calcium aluminosilicate are shown. A scheme of circulation of water in the processing plant and the disposal of sediment, taking into account the chemical composition of suspension, and the influence of climatic parameters on the implementation of the technological process. According to the results of the research, the conclusions for improving the process of enrichment of diamond ore are made.

Keywords: diamondiferous ore; saponite; closed circuit of water circulation; calcium aluminosilicate reagent.

Введение

Оценка экологического состояния и благополучия природных систем и их эффективная охрана и целесообразное использование относится к числу важнейших проблем, имеющих социально-экономическое значение. Архангельская область имеет более 400 месторождений, включающих крупные источники глиноземного, углеводородного сырья, алмазов и других полезных ископаемых. Серьезный вклад в развитие области оказывают углеводородная и алмазодобывающая промышленность. Основным алмазодобывающим предприятием на севере РФ является ПАО «Севералмаз».

Добыча алмазов, особенно открытым карьерным способом, наносит серьезный ущерб окружающей среде [1]. В Архангельской алмазоносной провинции добыча ведется на сильно обводненной территории, что осложняет процесс, и для подготовки территории обогатительной фабрики к производству был проведен целый ряд операций, включающий в себя постройку хвостохранилища, водопонижающих скважин, вырубку леса и ряд других изменений ландшафта. Большинство стран мира, в связи с подобным ростом экологических проблем, переходит на совершенно иной принцип обращения с ресурсами и образовавшимися отходами, в том числе от разработки руд.

Это принцип 3R: reduse - это снижение образования отхода; reuse - это повторное использование; recycle - переработка.

Обзор проблемы

На месторождении им. М.В. Ломоносова кимберлиты представлены преимущественно глинистым минералом сапонитом (более 70 %), месторождение находится в центральной части Беломорско-Кулойского плато, расположенного под углом к Белому морю в излучине рек Золо-

тица и Светлая, ручья Светлый. Основным объектом для сброса технических вод является река Золотица, впадающая в Белое море [2].

Главным недостатком при добыче алмазов на данном месторождении является отсутствие надлежащей утилизации отходов обогащения на ПАО «Севералмаз». Оборотная вода для повторного использования должна содержать не более 0,5 г/л взвешенных частиц, однако данное содержание достигается только в зимний период, в остальное время оно находится в пределах 6 -120 г/л. В России 97 % добытых алмазов приходится на коренные месторождения, на них же приходится основное количество балансовых запасов (94,7 %). Добыча алмазов без утилизации отходов производства может привести к серьезным экологическим проблемам [3]. Ярким примером является добыча алмазов предприятием Dominion Diamond Corporation (Канада, шахта Ekati): со времени создания рудника в 1998 г., в воде озер, расположенных ниже шахты, произошли заметные изменения в химическом составе. Наибольший вред нанесен на участках, близких к сбросу сточных вод, где заметен рост концентрации [Ca] с <1 до > 30 мг/л и соответствующее увеличение рН от < 7 до > 8, что существенно влияет на микроорганизмы, находящиеся в воде [3].

Для оценки эффективности процесса осветления оборотной воды от сапонитовой суспензии были проведены опыты на сгустителях высокого сжатия, в результате выявились высокий расход реагентов, электроэнергии и ряд других недостатков.

Обзор литературы

Проблемой изучения переработки сапони-товой руды в России занимались такие исследователи как В.М. Сизяков, М.В. Пашкевич, А.И. Алексеев и др., целью исследований была комплекс-

ISSN 1560-3644 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИМ РЕГИОН._ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2020. № 1

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 1

ная переработка алюмосиликатного сырья, экологическая проблема переработки сапонитовых руд, применение щелочного алюмосиликатного сырья для производства коагулянтов.

A.И. Алексеев занимается переработкой алюмосиликатного сырья, ионным обменом в глинистой суспензии, комплексной переработкой апатит-нефелиновых руд с созданием замкнутых технологических схем [4].

Г.П. Двойченкова исследовала электрохимическую обработку оборотной воды обогатительной фабрики трубки «Интернациональная» [5].

B.М. Сизяков занимался сгущением тонкодисперсных окислительных пульп с применением флокулянтов [6].

А.Л. Невзоров исследовал свойства хвостовых отложений при обогащении кимберлито-вых руд и пути утилизации отходов обогащения сапонитовой руды [7].

Однако в трудах перечисленных авторов не затрагиваются вопросы расчёта эффективной скорости осаждения сапонита с учётом гранулометрического состава взвешенных веществ и уплотнения его в шламонакопителе алмазодобывающей обогатительной фабрики. Недостаточно исследованы процессы сгущения с применением отечественных и зарубежных коагулянтов и флокулянтов, причем в ряде случаев наблюдается повторная стабилизация суспензии. Для достижения поставленных задач надо разработать и реализовать комплексную переработку сапо-нитсодежащих отходов, а также стимулировать покупателей к приобретению продукции, получаемой из отходов при применении коагулянта, синтезированного на основе щелочного алюмо-силикатного сырья, а также использовать рекультивированные территории карьеров.

Методы и материалы исследования

Расчёт материального баланса обогатительной фабрики Ломоносовского ГОКа. На Ломоносовском горно-обогатительном комбинате работает обогатительная фабрика № 1 мощностью переработки 4 млн т руды в год, с ежегодной добычей порядка 2,2 млн карат алмазов. 1 карат алмаза весит 0,2 г, 2200000 0,2 = 440000 г = = 440 кг алмазов.

Перерабатывается 1 млн т руды в год - получаем 440 кг алмазов [8]: 1) в 2016 г. добыто основной продукции 2012,7 тыс. карат, т.е. 402 540 г = 402,54 кг; 2) содержание алмазов в рудах и песках трубок Архангельская и Карпинского - 2,1 кар/т или 0,2 2,1 = 0,42 г/т; 3) для

того чтобы добыть 402,54 кг алмазов, в 2016 г. потребовалось переработать 958428,57 т руды (из расчета 0,42 г/т).

Расчет процентного содержания алмазов в исходной руде: в 1 т руды содержится 0,42 г алмазов, т.е. в 1000000 г руды содержится 0,42 г алмазов, что составляет: (0,42^100): 1000000 = = 42:1000000 = 0,000042 %. Таким образом, 99,000058 % составляет минерал сапонит и 0,000042 % составляет минерал алмаз [8].

Отличительной особенностью Архангельской алмазоносной провинции является повышенное содержание минерала сапонита (по данным геологов более 70 %, общая химическая формула NacMgз(ALSi4*OloXOH2) • 4H2O) [10].

Согласно данным предприятия ПАО «Се-вералмаз» получение слива требуемого качества (500 мг/л) не представляет сложности, особенно в зимний период, но получение сгущенного продукта с плотностью 70 % по массе на сгустителях невозможно. Повышенное содержание глинистых частиц приводит к зашламованию схемы или вовлечению в процесс дополнительной воды из других источников. Для эффективного обогащения алмазоносной руды и снижения нагрузки на окружающую среду предлагается создать технологию замкнутого цикла водооборота и решить следующие задачи: 1) изучение химического, гранулометрического состава взвесей, находящихся в оборотной воде; 2) синтез реагента с заданными физико-химическими свойствами с сочетающимися функциями коагулянта и флоку-лянта; определение оптимального соотношения Ж:Т (вода:сапонит); 3) осаждение оборотной технологической воды от взвесей до технологических норм (0,5 г/л); 4) уменьшение площадей хвостохранилища за счет взаимодействия коагулянта с сапонитовыми минералами.

Исследования гранулометрии сапонитсо-держащей оборотной воды. Согласно технологической схеме система оборотного водоснабжения организуется по цепочке: обогатительная фабрика - хвостохранилище - обогатительная фабрика. Подача воды для обогащения алмазоносной руды производится с водопроводных колодцев (ВК), располагающихся по контуру хвостохранилища на участке хвостового хозяйства (УХХ). Отстоявшаяся вода после хвосто-хранилища подаётся в мельницу размола, затем поступает на спиральные классификаторы (КСН). Для изучения гранулометрического состава взвесей использован универсальный лазерный экспресс-анализатор распределения разме-

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 1

ров частиц Horiba LA-950, позволяющий определить гранулометрический состав слива с классификаторов после процесса обогащения сапони-товой руды, поверхностной воды хвостохрани-лища, оборотной воды, поступающей на обогащение (табл. 1).

По результатам исследования было установлено, что минимальный размер частиц сапо-нитовой руды составляет 0,0088 мкм, при этом скорость осаждения резко уменьшается, а броуновское смещение увеличивается. Частицы са-понитовой руды сильно диспергированы и практически не осаждаются, а благодаря броуновскому движению они перемещаются в любом направлении. Скорость осаждения для данного размера частиц по формуле Стокса с учётом коэффициента пластинчатой формы составляет 6,51 10-7 м/с, это говорит о том, что сапонитовая руда представляет собой раствор с содержанием коллоидных частиц, которые не оседают под действием сил тяжести. В лабораторных условиях осаждение сапонитовой руды без добавления коагулянтов и флокулянтов составляет около 1 мм в сутки, или около 0,4 м в год.

Таблица 1 / Table 1

Гранулометрический состав взвесей в оборотной воде

/ Granulometric composition of suspensions in cycle water

Наименование пробы Средний размер частиц, мм

ВК №2 УХХ Обогатительной фабрики 0,00001081

ВК №3 УХХ Обогатительной фабрики 0,00000738

ВК №4 УХХ Обогатительной фабрики 0,00001567

Слив КСН технологическая линия №2 0,00001891

Оборотная вода с Обогатительной фабрики 0,00000881

Исследования химического состава взвесей оборотной воды. Исследования качественного элементного состава взвешенных веществ проводилось с использованием рентгенофлуорис-центного спектрофотометра XRF-1800. Физико-химическая характеристика жидкой фазы исследуемых проб практически идентична и характеризуется слабощелочными значениями рН, низким окислительно-восстановительным потенциалом и малой величиной минерализации, химический состав отобранных проб с ВК № 2, ВК № 3, ВК № 4 УХХ Обогатительной фабрики, слив КСН технологическая линия № 2, проба оборотной воды с Обогатительной фабрики (табл. 2).

Химический состав образца показывает, что кварцсодержащие, железосодержащие и магнийсодержащие вещества, которые распределены по всей поверхности хвостохранилища, в основном и попадают в окружающую среду.

Таблица 2 / Table 2 Оксидный состав взвешенных веществ / Oxide composition of suspended substances

Наименование пробы Содержание, % по массе

SiO2 AI2O3 MgO Fe2O3 CaO K2O TiO2 MnO Na2O P2O5

ВК №2 53,9 5,69 26,13 7,58 2,73 1,61 0,6 0,13 1,17 0,6

ВК №3 54,2 5,72 26,05 7,16 2,51 1,64 0,6 0,12 1,24 0,6

ВК № 4 53,3 5,6 25,99 7,82 2,88 1,52 0,6 0,13 1,22 0,6

Слив КСН 2 линия 55,9 4,01 17,45 13,12 4,42 2,09 0,92 0,23 0,54 0,63

Оборотная вода с ОФ 53,9 5,59 26,25 7,3 2,56 1,59 0,57 0,12 1,23 0,61

Синтез неорганического осадителя. Для эффективного осаждения взвешенных веществ Санкт-Петербургским горным университетом с учётом исследований оксидного состава взвесей был разработан кальцийалюмосиликатный (АСК) реагент. Синтез кальцийалюмосиликатного реагента осуществляется в соответствии с диаграммой СаО - АЬОэ - SiO2 и температурными полями кристаллизации трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината [9]. Учитывая это обстоятельство, предложен способ получения активного сорбента в процессе очистки сточных вод за счет разложения исходного силикатного реагента. Это свойство силикатов кальция связано со структурными особенностями кристаллических соединений. Синтез силикатов кальция заданного состава в зависимости от исходного отношения СаО^Ю2 в шихте рекомендуется осуществлять в следующих температурных интервалах: xCaO +

1273-1473 К^ ^^ п 1373-1573 К^ „ ^ст» „

>1523 К

3СаО^Ю2.

Данный состав получаемого кальцийалю-минийсиликатного неорганического коагулянта определяется исходным химическим составом сырьевой смеси, который варьируется с различным содержанием основных минералов трехкаль-циевого силиката, двухкальциевого силиката, трехкальциевого алюмината и четырехкальциево-го алюмоферрита [9]. Состав композиционного коагулянта представляет собой гранулированную смесь саморассыпающегося шлака на основе силикатов кальция и магния и гидроалюмосиликатов из ряда глин и гидрослюд, термически обрабатывается в интервале температур 850 - 900 °С.

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 1

Процесс очистки оборотной воды с содержанием глинистого материала сапонита происходит следующим образом:

Ca2SiO4 + 2Н2О = 2Ca2+ aq +H2SiO2

+2OH

При контактировании силикатов кальция с водой первичным актом является его химическое взаимодействие с образованием в растворе ионов. Гидросиликат кальция имеет в структуре гидроксильные группы, способные к катионному и анионному ионообмену [5]. Реакция замещения ОН- группы на катионы в щелочной среде складывается из последовательных стадий: адсорбция: Si-OH + Ме(ОН)(х1)+ = Si-OHHO Ме(х-1)+; конденсация: Si-O-Ca + An- = Si-O-CaAn.

Поскольку в сапонитовой суспензии присутствуют заряженные частицы дисперсной фазы, эффективным является добавление каль-цийалюминийсиликатного неорганического коагулянта. Применение коагулянтов с повышенной основностью обеспечивает получение крупных агрегатов с высокой скоростью осаждения. Разрушения двойного электрического слоя коллоидной частицы сапонита достигается за счет химической активности неорганического коагулянта.

Экспериментальная часть

Для оценки эффективности очистки воды от взвешенных веществ был проведен опыт по определению показателя общей мутности воды [6]. Эксперименты показывают, что в сравнении с традиционными коагулянтами, кальцийалюмо-силикатный реагент очищает воду при большем сгущении. Результаты по показателю мутности воды, уровню образовавшейся чистой воды, плотности осадка представлены в табл. 3.

Таблица 3 / Table 3

Результаты опытов по сгущению и очистке оборотной воды / Results of experiments of condensation and cycle water purification

Коагулянт Уровень чистой воды, см Содержание взвешенных веществ, мг/дм3 Плотность осадка, г/см3

7%-й раствор сульфата алюминия 3 12,23 1,027

9 %-й раствор оксихлорида алюминия 11 14,47 1,03

Кальцийалюмосиликатный реагент 3 7,26 1,45

Флокулянт 7 21,36 1,027

Как видно, с использованием минерального осадителя количество взвешенных веществ уменьшается в 2 раза по сравнению с традиционно применяемыми реагентами достигается более плотное сгущение осадка.

Обсуждение результатов

Исходя из полученных данных можно сказать, что кальцийалюмосиликатный реагент снижает количество вредных веществ в воде, по сравнению с другими коагулянтами, такими как сернокислый алюминий, применяемый к тому же виду воды. В работах А.В. Утина можно встретить обработку сапонитсодержащей воды не только сернокислым алюминием, но и разрушение структуры минерала сапонита углекислым газом (карбонизация) [7]. Для осаждения и образования хлопьев сапонитсодержащей воды необходим 1 мл 7 %-го раствора сернокислого алюминия, но даже в таком количестве коагулянт оставляет в воде соединения алюминия. Произведенные с сернокислым алюминием опыты показали, что через 15 минут после обработки воды остаточное содержание алюминия составило 17,2 мг/дм3, и с течением времени концентрация практически не снижается и составляет спустя час 15,75 мг/дм3. Карбонизация воды перед подачей раствора сернокислого алюминия приводит к лишним затратам и к увеличению стехио-метрических соотношений в реакции, а также влечет повышение содержания карбоната кальция и магния в достаточно минерализованной воде. Таким образом, без минералогического исследования руды на всем протяжении цикла добыча - обогащение - хвостохранилище и без исследования гранулометрического состава осаждение традиционными коагулянтами не приводит к желаемому результату.

В случае повышенного содержания взвешенных веществ в оборотной воде (норма для осаждения составила не более 40 г/л для всех испытуемых коагулянтов), требуемую концентрацию можно получать добавлением карьерной воды. Избыток осветленной воды после каль-цийалюмосиликатного реагента для последующего выпуска в реку Золотицу придётся дополнительно очищать на сорбционных фильтрах с применением инновационно новых сорбентов, отличающихся низкой ценой и повышенными сорбционными характеристиками [10, 11]. Таким образом, замкнутую систему для горнообогатительного комбината можно организовать следующим образом: очистка карьерного водо-

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

отлива для разбавления оборотной воды ^ разбавление оборотной воды (норма для осаждения не более 40 г/л) ^ осветление оборотной воды ^ подача осветлённой воды на обогащение ^ подача сгущённого продукта в отвал.

Для дальнейшего изучения процесса утилизации сгущённого продукта после осаждения взвешенных веществ кальцийалюмосикатным реагентом, можно сделать предварительный вывод, что возможным применением осадка может оказаться использование его как бурового раствора или в качестве кальциевого удобрения.

Заключение

На основании проделанного исследования, можно сделать следующие выводы:

1. Осаждение сапонитовой суспензии невозможно без предварительного разбавления, вследствие низкой плотности и высокой дисперсности.

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

2. Для разбавления сапонитовой суспензии и для снижения нагрузки на окружающую среду целесообразно вовлекать в процесс предварительно очищенную карьерную воду.

3. Перед использованием традиционных коагулянтов для осаждения (сернокислый алюминий) необходимо исследовать химический состав сапонитовой руды на всем протяжении технологического цикла, а также при осаждении взвешенных частиц, учитывая их размер.

4. Исходя из гранулометрического и химического состава руды и суспензии синтезирован коагулянт с заданными физико-химическими свойствами, который непосредственно влияет на глинистую составляющую взвешенных веществ.

5. Организована система оборотного водоснабжения, позволяющая сократить расход свежей воды и исключающая сброс производственных стоков, а при наличии повышенного количества карьерной воды предлагается создать дополнительную водоочистку для выпуска в окружающую среду воды с нормами, соответствующими ГН 2.1.5.1315-03.

6. За счёт вяжущих свойств синтезированного неорганического минерального осадителя снижается нагрузка на стены дамбы, что предот-

TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 1

вращает дальнейшее разрушение стен и позволит

уменьшить площадь хвостохранилища.

Литература

1. Баранов Д.Н. Современные тенденции развития организаций добывающей промышленности Архангельской области // Экологические и природоохранные проблемы современного общества и пути их решения: материалы XIII междунар. научной конф.: в 2 ч. / под редакцией А.В. Семенова, Н.Г. Малышева, Ю.С. Руденко. М.: Изд-во: Моск. ун-т им. С.Ю. Витте. 2017. С. 156 - 166.

2. Zubkova O.S., Alekseev A.I. Complex processing of saponite waste of a diamond-mining enterprise // Journal of Mining and Geological sciences. Publishing House «St. Ivan Rilski». Sofia. 2019. Vol. 62. №. 2. P. 183 - 188.

3. Griffiths K., Thienpont J., Jeziorski А., John P. Smol. The impact of calcium-rich diamond mining effluent on downstream cladoceran communities in softwater lakes of the Northwest Territories, Canada / Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 2018. Vol. 75. №. 12. P. 2221 - 2232.

4. Алексеев А.И. Комплексная переработка апатит-нефелиновых руд на основе создания замкнутых технологических схем // Записки Горного ин-та. Т. 215. СПб., 2015. С. 75 - 82.

5. Двойченкова Г.П., Каплин А.И., Шободоев С.Б. Интенсификация процесса мокрого самоизмельчения кимберлитов применением электрохимически обработанных водных систем // Горный информационно-аналитический бюллетень. М., 2009. № 6. С. 390 - 397.

6. Сизяков В.М., Иваник С.А., Фокина С.Б. Исследование процессов сгущения и фильтрации тонкодисперсных окисленных пульп // Обогащение руд. СПб.: Изд. дом «Руда и металлы», 2012. Вып. № 2. С. 24 - 28.

7. Невзоров А.Л., Коршунов А.А. Перспективы и направления утилизации отходов обогащения кимберлитовых руд на месторождении им. М. В. Ломоносова // Проблемы региональной экологии. 2009. № 2. С. 213 - 216.

8. Zubkova O.S., Alekseev A.I., Kononchuk O.O. Influence of the development of the mineral resources sector of the Arkhangelsk region on the environment // Innovation-Based Development of the Mineral Resources Sec-tor: Challenges and Prospects: 11th conference of the Russian-German Raw Materials, 2018. P. 437 - 447.

9. Дмитренко Ю.А., Старосвитский О.В., Мамченко А.В. Получение физиологически полноценной питьевой воды с помощью сапонита // Изв. вузов. Химия и химическая технология / ИГХТУ. Иваново, 2014. Т. 57, № 10. С. 92 - 93.

10. Фекличев В.Г. Диагностические спектры минералов // М.: Недра. 1989. 479 с.

11. Чуркина О.С., Лопатина А.В. Разработка экономически эффективной технологии очистки воды на основе комплексной переработки сапонитовой руды с применением оксихлоридного коагулянта // Инновационное развитие № 5 / «ИП Сигитов Т.М.» (ЦСЭИ), Пермь. 2017. С. 20 - 26.

References

1. Baranov D.N. [Modern trends of mining industry development in Arkhangelsk state]. Ekologicheskie i prirodookhrannye prob-lemy sovremennogo obshchestva i puti ikh resheniya: materialy XIII mezhdunar. nauchnoi konf. [Ecological and environment protection problems of modern society and ways of solution: materials of XIII international science conference]. Moscow, 2017, pp. 156 - 166. (In Russ.)

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 1

2. Zubkova O.S., Alekseev A.I. Complex processing of saponite waste of a diamond-mining enterprise. Journal of Mining and Geological sciences. Publishing House «St. Ivan Rilski». Sofia. 2019. Vol. 62. No. 2. Pp. 183 - 188.

3. Griffiths K., Thienpont J., Jeziorski A., John P. Smol. The impact of calcium-rich diamond mining effluent on downstream cla-doceran communities in softwater lakes of the Northwest Territories, Canada / Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 2018. Vol. 75. No. 12. Pp. 2221 - 2232.

4. Alekseev A.I. Kompleksnaya pererabotka apatit-nefelinovykh rud na osnove sozdaniya zamknutykh tekhnologicheskikh skhem [Complex refining of apatite-nepheline ores based on the creation of closed-loop process flow sheets]. Zapiski Gornogo, 2015, Vol. 215. pp. 75 - 82. (In Russ.)

5. Dvoichenkova G.P., Kaplin A.I., Shobodoev S.B. Intensifikatsiya protsessa mokrogo samoizmel'cheniya kimberlitov primeneniem elektrokhimicheski obrabotannykh vodnykh sistem [Intensification of wet autogenous grinding process of kimberlites by use of electrochemically treated water systems]. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten', 2009. No. 6, pp. 390 - 397. (In Russ.)

6. Sizyakov V.M., Ivanik S.A., Fokina S.B. Issledovanie protsessov sgushcheniya i fil'tratsii tonkodispersnykh okislennykh pul'p [Fine-dispersed oxidized pulps thickening and filtration processes study]. Obogashchenie rud, 2012, Issue 2, pp. 24-28. (In Russ.)

7. Nevzorov A.L., Korshunov A.A. Perspektivy i napravleniya utilizatsii otkhodov obogashcheniya kimberlitovykh rud na mes-torozhdenii im. M.V. Lomonosova [Prospects and areas of utilization of kimberlite ore dressing waste products on deposit named after M.V. Lomonosov]. Problemy regional'noi ekologii, 2009, No. 2, pp. 213 - 216. (In Russ.)

8. Zubkova O.S., Alekseev A.I., Kononchuk O.O. Influence of the development of the mineral resources sector of the Arkhangelsk region on the environment // Innovation-Based Development of the Mineral Resources Sector: Challenges and Prospects: 11th conference of the Russian-German Raw Materials, 2018. Pp. 437 - 447.

9. Dmitrenko Yu.A., Starosvitskii O.V., Mamchenko A.V. Poluchenie fiziologicheski polnotsennoi pit'evoi vody s pomoshch'yu saponita [Obtaining a physiologically adequate drinking water with the help of saponite]. Izv. vuzov. Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya, 2014, No. 10, pp. 92 - 93. (In Russ.)

10. Feklichev V.G. Diagnosticheskie spektry mineralov [Diagnostic minerals spectra]. Moscow: Nedra, 1989, 479 p.

11. Churkina O.S., Lopatina A.V. Razrabotka ekonomicheski effektivnoi tekhnologii ochistki vody na osnove kompleksnoi pere-rabotki saponitovoi rudy s primeneniem oksikhloridnogo koagulyanta [Development of cost-effective water treatment technology based on complex processing of saponite ore using oxychloride coagulant]. Innovatsionnoe razvitie, 2017, No. 5, pp. 20 - 26. (In Russ.)

Поступила в редакцию /Received 28 января 2020 г. / January 28, 2020

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.