CC BY
15
УДК 553.4;553.0461 DOI 10.23671/VNC.2019.2.31380
ЗАКОНОМЕРНОСТИ В ХАРАКТЕРЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ РАЗРЕЗАХ И ПО ЛАТЕРАЛИ СОДЕРЖАНИЙ БАЗОВЫХ МЕТАЛЛОВ В КЕРНЕ СКВАЖИН В ФИАГДОНСКОМ ХВОСТОХРАНИЛИЩЕ (РЕСПУБЛИКА СЕВЕРНАЯ ОСЕТИЯ-АЛАНИЯ)
А.Г. Гурбанов1, А.Б. Лексин2, В.М. Газеев3, О.А. Гурбанова4, А.Б. Лолаев5, В.Э. Илаев6
Аннотация. В статье впервые публикуются данные о геохимических особенностях захороненных промышленных отходов, полученные количественным методом РФА (проанализированы все (71) пробы, отобранные из керна трех скважин, пробуренных на всю мощность хвостохранилища -10 м, 22 м и 31,5 м, закономерно увеличивающуюся с востока на запад в соответствии с базисом эрозии долины р. Хаником-дон. На основании анализа полученных геохимических данных выявлены определенные закономерности в характере распределения в вертикальных разрезах содержаний макро- и микроэлементов и в распределении по латерали величин средних содержаний базовых металлов в керне скважин.
Хвостохранилище Фиагдонской обогатительной фабрики (ФОФ) расположено в пойме р. Хаником-дон (правый приток р. Фиагдон, в 2,5 км к северу от пос. Верхний Фиагдон). Площадь хвостохранилища около 56 000 м2 и в нем, по данным ФОФ, находится 2,4 млн тонн промышленных отходов с содержаниями (в масс. %): Pb - 0,19 - запасы - 4 560 т.; Zn - 0,36 - запасы - 8 400 т.; Cu - 0,12- запасы - 2 880 т; Fe - 6,8 - запасы - 163 200 т; Mn - 0,14- запасы - 3 360 т.; Ag - 4,0 г/т - запасы - 9,6 т.
Закономерности в распределении содержаний макро- и микроэлементов в вертикальных разрезах на всю мощность хвостохранилища, в разных его частях с востока на запад (800 м по латерали), заключаются в том, что вниз по вертикальному разрезу:
- в восточной части хвостохранилища (скважина № 2), в целом, происходит увеличение содержаний: MnO, Fe2O3o6ui, S Zn, Pb и уменьшение содержания As, а содержание Ва практически постоянное, за исключением резкого положительного пика на глубинах 2-3 м;
- в центральной части хвостохранилища (скважина № 1), в целом, происходит увеличение содержаний: S, Cu, Zn, Ba, As и уменьшение содержаний: MnO, а распределение содержания Fe2O3 и Pb крайне неравномерно;
- в западной части хвостохранилища (скважина № 3) происходит: увеличение содержаний Cu, Zn, Ba, As, практически постоянное содержание MnO и неравномерный характер распределения Fe2O3, S, Pb.
По рассчитанным средним величинам содержаний ряда элементов в керне скважин впервые выявлены следующие латеральные закономерности с востока на запад:
- постепенное снижение содержания (оксидов и S в масс. %, элементы в г/т здесь и далее) : Fe2O3 (8.7-7.96.2), Cu (388-336.2-313), Pb (3045-2701-2382);
- постепенное увеличение содержаний: S (2,2-2,6-3.0), As (904-1066-1372);
- постепенное увеличение содержания в центральной части и его снижение в западной части: MnO (0,190.25-0,16), Zn (1944-2051-1997);
- постепенное снижение содержания в центре хранилища и увеличение на его западном крае: Ba (9659-5794149);
В связи с тем, что полученные нами новые [7] данные о величинах средних содержаний базовых металлов оказались выше или ниже средних содержаний этих же элементов, использованных Фиагдонским ГОКом для подсчета запасов металлов, хранящихся в хвостохранилище, их условные запасы могут измениться следующим образом: Pb - содержание было 0,19 %, стало 0,2709, запасы были 4 560 т, а стали - 6 501,6 т; Zn - содержание было 0,36 %, стало 0,1997, запасы были 8 400 т, а стали - 4 659,7 т; Cu - содержание было 0,12 %, стало 0,03457, запасы были 2 880 т, стали 829,7 т; Fe - содержание было 6,8 %, стало 8.62, запасы были 163 200 т, а стали - 206 880 т; Mn - содержание было 0,14 %, стало 0,201, запасы были 3 360 т, стали - 4 824 т.
После получения результатов исследований еще не проанализированных 24 проб из поверхностного [0,3-0.5 м] слоя хвостохранилища запасы ряда металлов могут еще увеличиться, что сделает разработку способа полной утилизации отходов, с предварительным извлечением из них экономически ценных и экологически опасных элементов, еще более привлекательным мероприятием с экономической точки зрения.
Ключевые слова: Фиагдонское хвостохранилище, содержания базовых металлов, буровые скважины, запасы металлов, закономерности в распределении содержаний элементов в вертикальных разрезах промышленных отходов.
1 Гурбанов Анатолий Георгиевич - к. г-м. н., в. н. с. КНИО ВНЦ РАН, г. Владикавказ; в. н. с. лаборатории петрографии ИГЕМ РАН, г. Москва (gurbanov@igem.ru).
2 Лексин Алексей Борисович - сотрудник лаборатории «Геоинформатики», ИГЕМ РАН, г. Москва (lexin@igem.ru).
3 Газеев Виктор Магалимович - к. г-м. н., с. н. с. КНИО ВНЦ РАН, г. Владикавказ; н. с. лаборатории петрографии ИГЕМ РАН, г. Москва (gazeev@igem.ru).
4 Гурбанова Ольга Александровна - к. х. н., ассистент, геологический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова г. Москва.(gur_o@mail.ru)
5 Лолаев Алан Батразович - д. т. н., профессор, зав. каф. ФГБОУ СКГМИ (ГТУ), гл. н. с. КНИО ВНЦ РАН, г. Владикавказ (abl-2010@mail.ru).
6 Илаев Виталий Эрикович - аспирант ФГБОУ СКГМИ (ГТУ), г. Владикавказ (ive.2015@yandex.ru).
ТОМ 19
ВВЕДЕНИЕ
Хвостохранилище Фиагдонской обогатительной фабрики (ФОФ), на которой обогащались руды Фиагдонского, Какадур-Ханикомского полиметаллических месторождений, расположено в пойме р. Хаником-дон (правый приток р. Фиагдон, в 2,5 км к северу от пос. Верхний Фиагдон) с резко выраженным базисом эрозии. В северо-восточной части хвостохранилища ФОФ р. Хаником-дон стекает в тоннель сечением около 9 м2, длиной 787 м, из которых 684 м пройдены в скальных породах, а 103 м со стороны выходного портала выполнены в форме галереи по дну хвостохрани-лища. Сечение водоотводного тоннеля принято из расчета пропуска максимального расхода р. Хаником-дон. Однако в 2012 году, в течение пяти дней (15-19 июня) выпало более двухмесячной нормы осадков, что вызвало формирование крупного паводка по реке Хаником-дон и резко увеличило поверхностный сток по нижнему уступу плотины. Это привело к обрушению перемычки между верхним и нижним порталами на протяжении 75 м и в р. Фиагдон было вынесено 60-70 тыс. м3 насыпных грунтов и хвостов, что привело к загрязнению вод и донных осадков экологически опасными элементами не только р. Фиагдон,
но и р. Терек на территориях РСО-А и Чеченской Республики.
Из анализа фотоматериалов, полученных при съемке 20.08.2012 г. партией ЭГП ГУП «Севосе-тингеоэкомониторинг», сделан вывод о том, что за 2 месяца произошло значительное вымывание и обрушение тела плотины, в котором грунты имеют высокое содержание экологически опасных элементов, а вымывание обусловлено значительным поверхностным стоком с поверхности хвостохра-нилища, созданным интенсивными атмосферными осадками.
Хвостохранилище (рис. 1) введено в эксплуатацию в 1970 г. и расположено в узком, каньо-нообразном ущелье в пойме р. Хаником-дон, имеющем вытянутую в широтном направлении ^образную форму и ограниченном с северного и южного бортов скальными выходами раннеюрских песчано-сланцевых (с маломощными графитовыми прослоями и кварцевыми микропрожилками) толщ. От долины р. Фиагдон хвостохранилище отделено высокой насыпной дамбой. Площадь хвостохранилища около 56 000 м2. Его длина по ущелью достигает 800 м при ширине от 50 и до 200 м. По данным ФОФ в хвостохранилище захоронено 2,4 млн тонн промышленных отходов с содержаниями (в масс. %) и запасами (в тоннах):
Рис. 1. Схема расположения Фиагдонского хвостохранилища и устьев скважин
ТОМ 19
Pb - 0,19 (запасы - 4 560 т); Zn - 0,36 (запасы - 8 400 т); Cu - 0,12 (запасы - 2 880 т); Fe - 6,8 (запасы - 163 200 т); Ti - 0,16 (запасы - 3 840 т); Mn - 0,14 (запасы - 3 360 т); Ag - 4,0 г/т (запасы - 9,6 т) [5]. Из рудных минералов в промышленных отходах выявлены: сфалерит, галенит, халькопирит, борнит, пирит, арсенопирит, титаномагнетит и реже барит. Мероприятия по рекультивации и контролю над сохранностью защитного почвенно-растительного слоя хвостохранилища не проводятся с момента его закрытия в 2003 г. [1].
Хвостохранилище расположено в сейсмо- и селеопасном районе, где и сейчас наблюдаются малоамплитудные тектонические подвижки. Не исключено, что при возникновении природных катастрофических событий (продолжительные ливневые дожди и наводнение, селевой поток, землетрясение с М 6-7), дренажный тоннель и защитная дамба хвостохранилища могут быть разрушены, и тогда вниз по долине р. Фиагдон пойдет техногенный сель, загрязняя экологически опасными элементами все на своем пути, как это частично уже было в 2009 и 2012 гг. Такое развитие событий может привести к возникновению природно-техноген-ной катастрофы регионального масштаба.
Промышленные отходы, содержащие тяжелые металлы (ТМ), являются опасными и постоянными загрязнителями окружающей среды. При этом следует учитывать, что многие из ТМ могут передвигаться по пищевым цепям и таким путем оказываться и накапливаться в организме человека. Опасность этого процесса заключается в том, что ТМ вызывают целый ряд заболеваний, в том числе и онкологических. А в связи с тем, что ТМ практически не выводятся из биогеоценозов, необходимо искать методы их извлечения и утилизации. Решение этой проблемы заключается в следующем:
1) получение количественными методами надежных данных о содержании и закономерностях распределения экологически опасных и экономически ценных элементов в вертикальном разрезе на всю мощность Фиагдонского хвостохранилища;
2) подготовка обоснования для разработки и создания способа/технологии переработки и полной утилизации промышленных отходов. Разработанная для хвостохранилища № 2 Тырныаузского вольфрамово-молибденового комбината [3; 4] технология утилизации методом кислотного выщелачивания может быть адаптирована применительно к утилизации промышленных отходов горно-обогатительных (ГОК) и горно-металлургических комбинатов (ГМК) Северного Кавказа и других регионов России. Решению первой задачи и посвящена эта статья.
Переработка захороненных в хвостохранили-щах промышленных отходов позволит снизить риски возникновения природно-техногенных катастроф, решить ряд экологических и социальных проблем региона, связанных со здоровьем населения, с созданием новых рабочих мест, а также с
извлечением экономически ценных и экологически опасных металлов и получением экологически чистого сырья для производства стройматериалов.
МЕТОДИКИ ОТБОРА ПРОБ И ИХ АНАЛИТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
В процессе экспедиционных работ 2015 г. было проведено опробование керна трех скважин, пробуренных нами на всю мощность хранилища в его восточной (скважина № 2 глубиной 10 м), центральной (скважина № 1 глубиной 22 м) и западной (скважина № 3 глубиной 31.5 м) частях. Такая разница в мощностях захороненных отходов, на расстоянии 800 м, обусловлена большой величиной базиса эрозии в долине р. Хаником-дон. Из керна скважин методом пунктирной борозды с каждого метра отбиралась отдельная проба весом по 100 г каждая. Для исследований закономерностей в характере распределения содержаний базовых металлов была отобрана 71 проба. Так, в скважине № 2 пробами охарактеризованы интервалы от 1.5 м до 10 м, в скважине №1 - от 1.5 м и до 22 м, а в скважине № 3 - от 1.5 м до 31.5 м. Остатки от керна скважин были объединены в сводные пробы для возможных будущих технологических исследований. Для проб из устьев скважин с помощью GPS-приемника фиксировались географические координаты и высотные отметки с занесением их в базу данных. Керн трех скважин сложен переслаивающимися средне- (с-з) и крупнозернистыми (к-з) лежалыми «песками». Каждая геохимическая проба весом не менее 100 г. упаковывалась в двойной герметически закрывающийся полиэтиленовый пакет для длительного хранения, чтобы избежать разложения вторичных (гипергенных) водосодержащих минералов.
Подготовка проб для анализов. Отобранные пробы высушивались, а затем из них методом квартования отбирались навески по 20 г, достаточные для всех видов запланированных исследований количественными методами XRF и ICPMS. После этого все отквартованные части проб дробились и истирались до размера 100 меш. для последующих аналитических исследований.
Исследования выполнялись в ЦКП ИГЕМ РАН «ИГЕМ - АНАЛИТИКА». Анализ химического состава проб и определение в них содержаний ряда микроэлементов выполнен методом рентгено-флю-оресцентной спектрометрии (XRF) на спектрометре последовательного действия PW-2400 производства компании Philips Analytical B.V. (Нидерланды, 1997). При калибровке спектрометра использованы отраслевые и государственные стандартные образцы горных пород и минерального сырья (14 OCO, 56 ГСО). Качество результатов соответствует требованиям III категории точности количественного анализа по ОСТ РФ41-08-205-99. Подготовка препаратов для анализа макроэлементов выполнена путем плавления 0,3 г порошка пробы с 3 г тетрабората лития в индукционной печи с последу-
ТОМ 19
ющим отливом гомогенного стеклообразного диска. Потери при прокаливании (LOI) определялись гравиметрическим способом. Время выдержки при температуре 950° С составляло 30 мин. Подготовка препаратов для анализа микроэлементов выполнена путем прессования 1 г порошка пробы с полистиролом под давлением 5 т/см2.
РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В статье рассмотрены впервые полученные результаты геохимических исследований 71 пробы из керна 3 скважин, на основании анализа которых были выявлены конкретные закономерности в характере распределения содержаний оксидов и базовых металлов в вертикальных разрезах и по латерали. Результаты геохимических исследований приведены в таблицах № 1-3 и на рис. 2-4. Рассмотрим их с восточного края хвостохра-нилища до его западного края. В скважине № 2 в восточной части хвостохранилища наблюдаются следующие закономерности в вариациях содержаний базовых металлов (табл. № 1, рис. № 2) вниз по вертикальному 10-метровому разрезу: в целом происходит увеличение содержаний: MnO, ^е203общ, Эобщ, Zn, Pb и уменьшение содержания As, содержание Ва практически постоянное, за исключением резкого положительного пика на глубинах 2-3 м, а содержание Cu неравномерное. Аномальные (максимальные) концентрации базовых металлов (оксиды и сера в масс. %, а элементы в г/т) распределены в вертикальном разрезе следующим образом: 1.5 м - Cu = 441; 2 м - Ва = 1 390; 3 м - Ва = 1 726, As = 1 089; 5 м - Си = 458, Zn = 3 187; 6 м - Fe203 = 9.85; Pb = 3 255; 9 м - MnO
= 0.27, Ре203 = 10.5, Б = 2.61, Zn = 2 398, РЬ = 5 492; 10 м - МпО = 0.27, РЬ = 4 147. Минимальные концентрации базовых металлов распределены в вертикальном разрезе следующим образом: 1.5 м - Ре203 = 6,96; Б = 1.83; Zn = 1 067; Аэ = 772; 2 м - МпО = 0.11; 4 м - Ва = 410; Аэ = 806; 6 м - Си = 300; 7 м - Си = 295; Ва = 382; 8 м - Аэ = 843; 10 м - Аэ = 793.
В скважине № 1 в центральной части хвостохранилища наблюдается следующая закономерность в характере распределения содержаний базовых металлов вниз по вертикальному 22-метровому разрезу: в целом происходит увеличение содержаний Б, Си, Zn, Ва, Аэ и уменьшение содержаний: МпО, а распределение содержания Ре2О3 и РЬ крайне неравномерно (таблица № 2)
Аномальные (максимальные) концентрации базовых металлов (оксиды и сера в масс. %, а элементы в г/т) распределены в вертикальном разрезе следующим образом: 2 м - Ва = 728, РЬ = 7 894, Ре2О3 = 19.9, 4 м - Ва = 1 436; 5 м - Си = 478; 6 м - Б = 3.0; 8 м - РЬ = 4 803; 9 м - Ре2О3 = 12.05; 10 м - Zn = 2 951; 12 м - Б = 3.35, Аэ = 2 012; 15 м - Ре2О3 = 10.12, РЬ = 4 123; 16 м - Б = 3.09; 17 м - Аэ = 1614; 20 м - Б = 3.24, Си = 533; 21 м - Аэ = 1 764; 22 м -РЬ = 2 406, Ва = 1 925. Минимальные концентрации базовых металлов распределены в вертикальном разрезе следующим образом: 1.5 м - РЬ = 990, Аэ = 701, Ва = 288, Б = 1.89, Zn = 1 238, МпО = 0.11, Си = 176; 2 м - Си = 161; 6 м - Ре2О3 = 5.84, Си = 232, Zn = 1 236; 8 м - Аэ = 702, Б = 2.13; 11 м - Ре2О3 = 5.83, Аэ = 750; 12 м - Ва = 256; 14 м - Ре2О3 = 5.32, Zn = 1 273, Аэ = 838; 18 м - МпО = 0.105, Ре2О3 = 4.99, Аэ = 956; 22 м - МпО = 0.09, Ре2О3 = 5.05. 3
В скважине № 3 в западной части хвостохранилища наблюдаются следующие закономерности
Результаты анализа проб керна из скважины № 2 методом РФА
Таблица № 1
Глубина отбора (в метр) Номер пробы MnO FezO3o64. S общ. Cu Zn Ba Pb As
(%) (%) (%) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm)
1.5 23/16 0.13 6.96 1.83 441 1067 441 3038 772
2 24/16 0.11 7.46 2.44 398 2277 1390 2100 1061
3 25/16 0.12 7.71 2.17 438 1558 1726 1790 1089
4 26/16 0.15 8.04 2.06 369 1940 410 2341 806
5 27/16 0.15 8.54 2.26 458 3187 441 2330 864
6 28/16 0.25 9.85 2.25 300 1990 439 3255 919
7 29/16 0.26 9.36 2.18 295 1635 382 3022 993
8 30/16 0.2 9.02 2.3 443 1659 442 2934 843
9 31/16 0.27 10.5 2.61 420 2398 475 5492 903
10 32/16 0.27 9.77 2.11 418 1730 447 4147 793
Среднее по 10 0.191 8.72 2.22 388 1944 659 3045 904
ТОМ 19
2.1 1.9
3500 3000 2500 2000 1500 1000
5 общ.
Скважина № 2
—Б общ.
-Среднее потрем скважинам
1п
Скважина № 2
-Среднее по трем скважинам
РЬ
Скважина № 2
4 6 3 10
-РЬ Среднее по трем скважинам
Р^Одобщ.
Скважина №2
2 4 6 8 10 12
♦ Ре203 общ. Среднее потрем скважинам
Си
Скважина № 2
-Среднее по трем скважинам
Ва
Скважина № 2
4 б 8 10 12
Среднее потрем скважинам
Аэ
Скважина № 2
Рис. 2. Графики распределения содержаний элементов в пробах из керна скважины № 2
в характере распределения содержаний базовых металлов в вертикальном 31,5-метровом разрезе: происходит увеличение содержаний Си, 2п, Ва, Аэ, практически постоянное содержание МпО и неравномерный характер распределения Ре2О3, Б, РЬ.
Аномальные (максимальные) концентрации базовых металлов (оксиды и сера в масс. %, а эле-
менты в г/т) распределены в вертикальном разрезе следующим образом: 1.5 м - Б = 4.7, Си = 1194. Аэ = 2 300; 3 м - 2п = 3 245; 6 м - 2п = 3 675; 7 м - Ре2О3 = 10.2, Ва = 623, РЬ = 2 600; 11 м - МпО = 1.15, Ре2О3 = 15.0; 13 м - МпО = 1.61, Ре2О3 = 10.03, РЬ = 5 839; 14 м - Си = 305; 15 м - Аэ = 2 566; 19 м - 2п = 3 591, Си = 437; 22.5 м - Си = 563; 26 м
ТОМ 19
Таблица № 2
Результаты анализа проб керна из скважины № 1 методом РФА
Глубина отбора в метрах Номер пробы MnO Fe2Oзoбщ. S общ. Си /и Ва РЬ Л8
(%) (%) (%) (РРт) (РРт) (РРт) (РРт) (РРт)
1.5 1/16 0.11 5.7 1.89 176 1238 288 990 701
2 2/16 1.28 19.9 2.02 161 2287 728 7894 781
3 3/16 0.26 8.63 2.35 239 2396 877 2389 955
4 4/16 0.26 9.53 2.12 349 1758 1436 2618 887
5 5/16 0.18 8.72 2.51 478 1563 656 2262 1169
6 6/16 0.136 5.84 3.05 232 1236 342 2765 889
7 7/16 0.351 10.79 2.32 358 1599 585 3169 1007
8 8/16 0.529 9.64 2.13 213 2141 617 4803 702
9 9/16 0.516 12.05 2.22 298 2139 454 3861 855
10 10/16 0.261 6.49 2.3 243 2951 418 2241 871
11 11/16 0.139 5.83 2.46 292 2179 414 1666 750
12 12/16 0.195 9.09 3.35 292 1953 256 1323 2012
13 13/16 0.15 6.59 2.53 337 2414 429 2892 917
14 14/16 0.108 5.32 2.89 320 1273 360 1411 838
15 15/16 0.305 10.15 2.67 437 1649 465 4123 1066
16 16/16 0.192 6.4 3.09 411 2961 385 3290 1111
17 17/16 0.116 7.63 2.84 413 2179 374 2250 1614
18 18/16 0.105 4.99 2.55 334 1981 385 1808 956
19 19/16 0.146 7.04 2.71 422 1654 449 1606 1535
20 20/16 0.197 9.7 3.24 533 1988 438 2277 1011
21 21/16 0.131 6.92 2.87 498 2688 433 1846 1764
22 22/16 0.094 5.05 2.92 447 2417 1925 2406 1537
Среднее по 22 0.201 8.62 2.61 345.7 1997 1796 2710 1114
- Ва = 26 961, РЬ = 5 258; 27 м - Ва = 32 219, РЬ = 5 258; 28 м - Си = 546, Ва = 10 053. Минимальные концентрации базовых металлов распределены в вертикальном разрезе следующим образом: 1.5 м
- МпО = 0.04; 2 м - Си = 160, Дэ = 753; 4 м - Си = 132, гп = 1 214, Ва = 232, РЬ = 594; 6 м - Ва = 258; 7 м - Б = 2.24, Си = 308, Дэ = 886; 11 м - Б = 2.26, Си = 259, Дэ = 532; 12 м - Рв2О3 = 5.61, Ва = 259; 14 м - Б = 2.63; 15 м - МпО = 0.09, Си = 166, гп = 1 252, Ва = 237, РЬ = 773; 15.5 м - МпО = 0.058, Рв2О3= 3.99; 16 м - МпО = 0.67, Рв2О3 = 3.57, Б = 2.4, Си = 258, РЬ = 650; 17 м - Ва = 246; 18 м - МпО = 0.085, Ре2О3 = 4.1, Ва = 247; 20 м - Ре2О3 = 4.41; 21 м - Ре203 = 4.02; 22 м - Б = 2.53; 22.5 м - МпО = 0.005, Ре2О3= 2.38, гп = 232; 23 м - Ре2О3 = 4.35; 24 м - Б = 2.34; 25 м - Ре2О3 = 4.64; 26 м - МпО = 0.049, Ре2О3 = 4.84; 26.5 м - МпО = 0.075, Ре2О3 = 4.15, Б = 2.55; 27 м - МпО = 0.044, гп = 933; 27.5 м - Ре2О3 = 4.45; 28.5 м - Ре2О3 = 4.57; 29.5 м - МпО = 0.07,
Ре2О3 = 4.78; 30 м - Б = 2.51; 30.5 м - МпО = 0.077, Ре^3 = 4.57; 31 м - Ва = 713; 31.5 м - Ре2О3 = 4.62.
По рассчитанным средним величинам содержаний базовых металлов в керне скважин (таблицы 1-3) впервые выявлены следующие латеральные закономерности в характере их распределения с востока на запад:
- постепенное снижение содержания (оксидов и Б в масс.%, металлы в г/т, здесь и далее): Ре2О3 (8.77.9-6.2), Си (388-336.2-313), РЬ (3 045-2 701-2 382);
- постепенное увеличение содержаний: Б (2,22.6-3.0), Дэ (904-1 066-1 372);
- постепенное увеличение содержания в центральной части и его снижение в западной части: МпО (0.19-0.25-0.16), гп (1 944-2 051-1 997);
- постепенное снижение содержания в центре хранилища и увеличение на его западном крае: Ва (9 659-579-4 149);
ТОМ 19
Результаты анализа проб керна из скважины № 3 методом РФА
Таблица № 3
Глубина отбора Номер пробы МпО ГегОзобщ. с ^ общ. Си гп Ва РЬ Л8
(%) (%) (%) (ррт) (ррт) (ррт) (ррт) (ррт)
1.5 33/16 0.044 8.02 4.79 1194 1413 620 1586 2300
2 34/16 0.189 6.81 3.31 160 2231 275 1459 753
3 35/16 0.138 6.66 3.07 250 3245 302 1108 1100
4 36/16 0.165 9.15 3.52 132 1214 232 594 1059
5 37/16 0.1 5.48 3.18 193 2035 270 914 1387
6 38/16 0.119 4.97 2.74 260 3675 258 1134 1179
7 39/16 0.358 10.2 2.24 308 2263 623 2600 886
8 40/16 0.2 6.6 2.78 260 2748 289 1974 1292
9 41/16 0.148 5.89 3.29 267 2179 278 1446 1474
10 42/16 0.177 8.17 2.51 215 1290 310 1801 1009
11 43/16 1.154 15.01 2.26 159 2483 266 14631 532
12 44/16 0.177 5.61 3.39 227 1460 259 2393 1274
13 45/16 1.618 10.03 2.75 234 2262 339 5839 1766
14 46/16 0.169 7.52 2.63 305 2702 254 1512 1428
15 47/16 0.091 4.77 3.3 166 1252 237 773 2566
15.5 48/16 0.058 3.99 3.1 215 2352 252 946 1485
16 49/16 0.067 3.57 2.4 158 1892 259 650 1025
17 50/16 0.119 6.44 2.92 191 1478 246 763 1104
18 51/16 0.085 4.15 3.23 185 2184 247 824 1625
19 52/16 0.111 5.21 3.7 437 3591 264 1264 1613
20 53/16 0.102 4.41 2.96 301 2692 300 1052 1470
21 54/16 0.089 4.02 2.76 225 2322 308 917 1553
22 55/16 0.109 5.98 2.53 270 2040 493 1067 1646
22.5 56/16 0.005 2.38 2.62 563 532 53644 13526 746
23 57/16 0.088 4.35 2.86 244 2674 533 1345 1588
24 58/16 0.11 5.8 2.34 225 2108 398 1481 1235
25 59/16 0.085 4.64 2.79 328 2144 884 1591 1678
26 60/16 0.049 4.84 3.04 236 1120 26961 5258 1395
26.5 61/16 0.075 4.15 2.55 331 1867 4785 2601 1356
27 62/26 0.044 5.55 3.17 318 933 32219 5811 1311
27.5 63/16 0.079 4.45 3.18 377 2753 1893 1747 1569
28 64/16 0.076 5.96 2.97 546 2158 10053 2733 1269
28.5 65/16 0.078 4.57 2.87 341 2326 1270 1841 1316
29 66/16 0.094 6.22 2.72 299 1677 1055 1395 1429
29.5 67/16 0.07 4.78 3.11 333 2496 1235 1747 1885
30 68/16 0.117 6.5 2.51 347 1519 1062 1652 1284
30.5 69/16 0.077 4.57 3.15 300 2228 1300 1568 1509
31 70/16 0.102 6.72 2.8 359 1699 713 2059 1304
31.5 71/16 0.085 4.62 3.03 313 2051 1280 1651 1543
Среднее по 39 0.1749 6.18 3.01 313.05 1997 4149 2382 1372
ТОМ 19
МпО
Скважина № 1
-МпО Среднее потрем скважинам
1п
Скважина № 1
10 15 20
- Среднее п о трем с кважи нам
РЬ
Скважина № 1
10 15 20
- Среднее п о трем с кважи нам
Рб20зоб|ц.
Скважина № 1
-Ре203общ. Среднее потрем скважинам
Си
Скважина № 1
Ва
Скважина № 1
10 15 20
- Среднее п о трем с кважи нам
Аэ
Скважина № 1
10 15 20
•Среднее потрем скважинам
Рис. 3. Графики распределения содержаний элементов в пробах из керна скважины № 1
ТОМ 19
86
УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. На основании анализа результатов геохимических исследований всех проб (71 шт.) из керна трех скважин, пробуренных в разных местах хво-стохранилища (на востоке - скв. № 2 глубиной 10
м; в центре - скв. № 1 глубиной 22 м; на западе - скв. № 3 глубиной 31.5 м), выявлен характер распределения содержаний базовых металлов в вертикальных разрезах.
2. При анализе рассчитанных величин средних содержаний базовых металлов выявлены следую-
МпО
Скважина №3
10 15 20 25 30
-МпО Среднее потрем скважинам
5 общ.
Скважина №3
-5 общ. Среднее потрем скважинам
Скважина №3
15 20 25 30 35
"Среднее потрем скважинам
РЬ
Скважина
16000 14СОО 12СОО 10000 0000 6000 +000
£
10 15 20 25 30 35
- РЬ--Среднее по трем с кважи нам
Рб20добщ.
Скважина №3
5 10 15 20 25 30 35
• Ре203общ. Среднее по трем скважинам
Си
Скважина №3
14СО 12СО
600 400 -
-ж-.-А, 1 —
200 0
■Си Среднее потрем скважинам
Ва
Скважина №3
65536 16334 «96 1024 256 54 16
10 15 20 25 30 35
э Среднее по трем скважинам
Аэ
Скважина
зосо
2500 20ГО 15СО ЮСО 500
1
.Л А /ЧЛ
^ у V 1
■Среднее потрегл скважинагл
Рис. 4. Графики распределения содержаний элементов в пробах керна скважины № 3
ТОМ 19
щие закономерности в характере их распределения по латерали с востока на запад хвостохрани-лища на 800 м:
- снижение концентраций: Ре2О3 (8.72-7.966.18), Си (388-336-313), РЬ (3 045-2 701-2 382);
- снижение содержания к центру и резкое увеличение на западе: Ва (659-579-4 149),
- постепенное увеличение концентраций: Б (2.22-2.61-3.01), As (904-1 066-1 372);
- постепенное увеличение величин средних содержаний в центральной части хвостохранилища и его незначительное снижение в западной части: МпО (0.19-0.25-0.164), гп (1 944-2 051-1 997).
3. В вертикальных разрезах по керну скважин № 1-3 установлены положительные аномальные (максимальные) и минимальные содержания ряда оксидов и базовых металлов (РЬ, гп, Си, Дэ, Ва, МпО, Ре2О3). Максимальные концентрации оксидов Мп и Ре и ряда элементов в вертикальных разрезах промышленных отходов скорее всего были обусловлены: а) наличием богатой, но тонкодисперсной или наноразмерной вкрапленности рудных минералов (галенита, сфалерита, халькопирита, арсенопирита и др.) в жильных минералах из рудных тел, которые не флотировались и «уходили» в хвосты, обусловив в них высокие содержания базовых металлов. Аналогичная картина была установлена в хвостохранилищах Тырныаузского вольфра-мово-молибденового комбината [6; 2]; б) сбоями в процессе флотации, в результате чего рудные минералы могли «уходить» в хвосты; в) поступлением на обогатительную фабрику полиметаллических руд с других месторождений, применительно
к которым разработанная для руд месторождений Фиагдонского ГОКа технология обогащения руд не была адаптирована.
4. На основании анализа новых геохимических данных (получены после публикации [7]) рассчитаны средние содержания оксидов (в масс. %) и базовых металлов (в г/т) в промышленных отходах, находящихся в хвостохранилище. Они составили для: МпО = 0.201; Ре2О3= 8.62; Б = 2.61; Си = 345.73; гп = 1 997.4; Ва = 1 795.66; РЬ = 2 709.5; Дэ = 1 114.2. В связи с тем, что эти величины средних содержаний базовых металлов оказались выше или ниже средних содержаний этих же металлов, использованных Фиагдонским ГОКом для подсчета их запасов, хранящихся в хвостохранилище, их условные запасы могут измениться следующим образом: РЬ содержание было 0,19 %, стало 0,2709, запасы были 4 560 т, а стали 6 501.6 т; гп содержание было 0,36 %, стало 0,1997, запасы были 8 400 т, а стали 4 659.7 т; Си содержание было 0,12 %, стало 0,03457, запасы были 2 880 т, стали 829.7т; Ре содержание было 6,8 %, стало 8.62, запасы были 163 200 т, а стали 206 880 т; Мп содержание было 0,14 %, стало 0,201, запасы были 3 360 т, стали 4 824 т.
Эти данные делают разработку способа полной утилизации отходов, с предварительным извлечением из них экономически ценных и экологически опасных элементов, довольно привлекательным мероприятием с экономической точки зрения.
Работа выполнена по плану НИР ВНЦ РАН при финансовой поддержке НИОКТР КНИО ВНЦ РАН: регистрационный номер - АААА-А19 119040190054-8.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вагин В.С., Голик В.И. Проблемы использования природных ресурсов Южного федерального округа // Учебник для вузов. - Владикавказ: Проект-Пресс, 2005. 192 с.
2. Винокуров С.Ф., Гурбанов А.Г., Богатиков О.А., Сыч-кова В.А., Шевченко А.В., Лексин А.Б., Дударов З.И. Геохимические особенности утилизации захороненных отходов Тырныаузского вольфрамово-молибденового комбината методом кислотного выщелачивания // ДАН, 2016, том 470, № 4, С. 344-347.
3. Винокуров С.Ф., Гурбанов А.Г., Шевченко А.В., Дударов З.И. (54) Способ утилизации слабокарбонатных отходов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд // RU (11) 2 627 656(13) C1. Федеральная служба по интеллектуальной собственности. 09.08.2017. Бюл. № 22.
4. Винокуров С.Ф., Богатиков О.А., Гурбанов А.Г., Ка-рамурзов Б.С., Газеев В.М., Лексин А.Б., Шевченко А.В., Долов С.М., Дударов З.И., Серегин О.Д., Сычкова В.А. Экологические риски хранения отходов Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината и проблемы их комплексной утилизации // Изд. КБГУ. г. Нальчик. 2018. 130 с. ISBN 975-5-7558-0585-8.
5. Газданов А.Ц. и др. Отчет о научно-исследовательской
работе «Подготовка экологически напряженных локальных объектов к мониторингу (Оценка техногенного воздействия хвостохранилищ Мизурской и Фиагдонской обогатительных фабрик на окружающую среду). Госкомнедра РСО-А, геологическое научно-производственное предприятие «Севосгеонаука». Фонд ФГГРУП «Севосцветметраз-ведка». 1996. 103 с.
6. Гурбанов А.Г., Богатиков О.А., Карамурзов Б.С., Газеев В.М., Винокуров С.Ф., Лексин А.Б., Шевченко А.В., Долов С.М., Дударов З.И., Боготов Н.Х., Лолаев А.Б., Оганесян А.Х., Дзебоев С.О., Козинкин А.В., Козаков А.Т., Цуканова Л.Е. Проблемы утилизации промышленных отходов Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината (Кабардино-Балкарская республика) в свете новых данных // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2015. № 1 (63). С. 82-90.
7. Гурбанов А.Г., Лексин А.Б., Газеев В.М., Гурбанова О.А., Лолаев А.Б., Илаев В.Э., Дзебоев С.О., Оганесян А.Х. Вариации содержаний макро- и микроэлементов в вертикальных разрезах в промышленных отходах Фиагдонского хвостохранилища (Республика Северная Осетия-Алания) //Вестник ВНЦ РАН. 2019. Т. 19. № 1. С. 59-68.
ТОМ 19
RELATIONSHIP IN CHARACTER DISTRIBUTION OF BASE METALS CONTENTS IN THE VERTICAL SECTION AND ON THE LATERAL IN CORE FROM FIAGDONSKY TAILING POND (REPUBLIC OF NORTH OSETIYA-ALANIA) A.G. Gurbanov1,2, A.B. Leksin1, V.M. Gazeev1,2, O.A. Gurbanova4, A.B. Lolaev23, V.E.Ilaev3
1 Institute of Ore Deposits Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry (IGEM RAS ), Moscow (gurbanov@igem.ru), (lexin@ igem.ru), gazeev@igem.ru.
2 Vladikavkaz scientifi c center of the RAS, Vladikavkaz, (gurbanov@igem.ru), (gazeev@igem.ru).
3 North Caucasian Mining and Metallurgical Institute (State Technological University), Vladikavkaz, (ive.2015@yandex.ru).
4 Moscow State University named after Lomonosov, Moscow.
Abstract. The data obtained by the quantitative XRF method on geochemical pecullarities in burial industrial wastes (have been analyzed 71 samples, collected from core of three wells, drilled on the whole thickness of tailing pond - 10 m, 22 m and 31.5 m a regular increasing from the east to the west with a specification of base erosion of Chanikom river valley are published in the article, for the first time.
Based on geochemical data obtained the certain relationship in character of oxides and base metal distribution in vertical section and in distribution on the lateral of its value of average contents in the core of well are exposed.
The tailing pond of the Fiagdon concentrating factory (FCF) is located in the floodplain of the Hanikom-don river (the right tributary of the Fiagdon river, in 2.5 km to the north from the Verkhnyi Fiagdon village). The area of the tailing pond is about 56 000 sq. m. According to the FCF data about 2.4 million tons of industrial wastes were buried in the tailing pond with contents (in mass%): Pb - 0.19 - reserves - 4560 tons; Zn - 0.36 - reserves - 8400 tons; Cu - 0.12 - reserves - 2880 tons; Fe - 6.8 - reserves - 163200 tons; Mn - 0,14 - reserves - 3,360 tons; Ag - 4.0 ppm - reserves - 9.6 tons.
Relationships in the distribution of the content of macro- and microelements in vertical sections on the entire thickness of the tailings in different parts of it from the east to the west (800 m in the lateral) consist in the fact that:
- at the eastern part of tailing pond (well №2), as a whole, an increase in the content MnO, Fe2O3com, Scom, Zn, Pb and, as a whole, an decrease in the content of As down along the vertical section, but content of Ba is practicable: constant, exclude of big positive peak at the depth of 2-3m are occurs:
- at the central part of tailing pond (well № 1), as a whole, an increase in the content S, Cu, Zn, Ba, As and decrease in the content of MnO, but distribution of Fe2O3 and Pb content is extremely irregular are occurs;
- at the western part of tailing pond (well №3) an increase in the content Cu, Zn, Ba, As, practicable constant content of MnO and irregular character of distribution of Fe2O3, S, Pb
Based on the calculated average values of the contents of a number of elements in the core of wells the following lateral variations in their distribution from east to west were revealed for the first time:
- gradual decrease in content (oxides and S in mas.% and base metal in ppm, here and furthermore) for: Fe2O3 (8.7-7.9-6.2), Cu (388-336.2-313), Pb (3045-2701-2382);
- gradual increase in content for: S (2,2-2.6-3.0), As (904-1066-1372);
- gradual increase in content in the central part and its decrease in the western part for: MnO (0.19-0.25-0.16), Zn (1944-20511997);
- gradual decrease in content in the center of the storage and an increase on its western part for: Ba (9659-579-4149);
Due to the fact that our new data [after Gurbanov et al., 2019] obtained exceed the average levels of content used by the Fiagdon GOK for calculating the metal reserves stored in the tailing pond, their conditional reserves should change as follows: Pb content was 0.19% became 0,2709 reserves were 4560 tons became - 6501.6 tons; Zn - the content was 0.36% became 0,1997 the reserves were 8400 tons. and became - 4659.7 tons; Cu - the content was 0.12% became 0,03457 the reserves were 2880 tons became 829.7 tons; Fe- the content was 6.8 % became 8.62 the reserves were 163200 tons. became 206880 tons,; Mn - the content was 0.14% became 0,201 the reserves were 3360 tons became - 4824 tons.
After receiving the results of the investigation of all don't yet analazed samples (24 samples from the surface layer [0.3-0.5 m] of the tailing pond), the some metals reserves may still increase, which will make the development of a method for the complete utilization of waste, with the preliminary extraction of economically valuable and environmentally hazardous elements, a more attractive measure from an economic point of view.
Keywords: the Fiagdonsky tailing pond, the content of base metals, wells, reserves of metals, relationship in distribution of elements content in vertical sections of industrial waste.
REFERENCES
1. Vagin V.S., Golik V.I. Problemy ispol'zovaniya prirodnyh resursov YUzhnogo federal'nogo okruga // Uchebnik dlya vuzov. -Vladikavkaz: Proekt-Press, 2005. 192 s.
2. Vinokurov S.F., GurbanovA.G., Bogatikov O.A., Sychkova V.A., SHevchenko A.V., Leksin A.B., DudarovZ.I. Geohimicheskie osobennosti utilizacii zahoronennyh othodov Tyrnyauzskogo vol'framovo-molibdenovogo kombinata metodom kislotnogo vyshchelachivaniya //DAN, 2016, tom 470, № 4, S. 344-347.
3. Vinokurov S.F., Gurbanov A.G., SHevchenko A.V., Dudarov Z.I. (54) Sposob utilizacii slabokarbonatnyh othodov flotacionnogo obogashcheniya vol'framo-molibdenovyh rud // RU (11) 2 627 656(13) C1. Federal'naya sluzhba po intellektual'noj sobstvennosti. 09.08.2017. Byul. № 22.
4. Vinokurov S.F., Bogatikov O.A., Gurbanov A.G., Karamurzov B.S., Gazeev V.M., Leksin A.B., SHevchenko A.V., Dolov S.M., Dudarov Z.I., Seregin O.D., Sychkova V.A. Ekologicheskie riski hraneniya othodov Tyrnyauzskogo vol'framo-molibdenovogo kombinata i problemy ih kompleksnoj utilizacii//Izd. KBGU. g. Nal'chik. 2018. 130 s. ISBN 975-5-7558-0585-8.
5. Gazdanov A.C. i dr. Otchet o nauchno-issledovatel'skoj rabote «Podgotovka ekologicheski napryazhennyh lokal'nyh ob»ektov k monitoringu (Ocenka tekhnogennogo vozdejstviya hvostohranilishch Mizurskoj i Fiagdonskoj obogatitel'nyh fabrik na okruzhayushchuyu sredu). Goskomnedra RSO-A, geologicheskoe nauchno-proizvodstvennoe predpriyatie «Sevosgeonauka». Fond FGGRUP «Sevoscvetmetrazvedka». 1996. 103 s.
6. Gurbanov A.G., Bogatikov O.A., Karamurzov B.S., Gazeev V.M., Vinokurov S.F., Leksin A.B., SHevchenko A.V., Dolov S.M., Dudarov Z.I., Bogotov N.H., Lolaev A.B., Oganesyan A.H., Dzeboev S.O., Kozinkin A.V., Kozakov A.T., Cukanova L.E. Problemy utilizacii promyshlennyh othodov Tyrnyauzskogo vol'framo-molibdenovogo kombinata (Kabardino-Balkarskaya respublika) v svete novyh dannyh // Izvestiya Kabardino-Balkarskogo nauchnogo centra RAN. 2015. № 1 (63). S. 82-90.
7. Gurbanov A.G., Leksin A.B., Gazeev V.M., Gurbanova O.A., Lolaev A.B., Ilaev V.E., Dzeboev S.O., Oganesyan A.H. Variacii soderzhanij makro- i mikroelementov v vertikal'nyh razrezah v promyshlennyh othodah Fiagdonskogo hvostohranilishcha (Respublika Severnaya Osetiya-Alaniya) //Vestnik VNC RAN 2019 T 19 № 1 S59-68_
ТОМ 19
