Оценка влияния отвала кека ЗАО «ЗСУ» на компоненты ос и возможности его полной переработки, как техногенного месторождения

Технологические      процессы      горнодобывающей      и горноперерабатывающей промышленности неразрывно связаны с потреблением природных ресурсов и формированием разнообразных отходов, накапливающихся в окружающей природной среде. Так и на ЗАО «Золото Северного Урала» одной из основных экологических проблем является накопление и негативное воздействие минеральных отходов обогащения на компоненты окружающей среды.

ЗАО «ЗСУ» уже на протяжении 12 лет ведет разработку золотосеребряного месторождения Воронцовское. Предприятие входит в группу лидеров золотодобывающих компаний Урала. Можно сказать, что на 2010г добыча составила: по золоту – 34,2 т, по серебру – 23,9 т. Месторождение Воронцовское разрабатывается открытым способом и расположено в 450 км к северу от г. Екатеринбурга, 20 км. на юг от города Краснотурьинск. В 2010 году производственная мощность ЗАО «ЗСУ» вышла на абсолютно новый уровень и составляет 900 тыс.т. руды в год.

На предприятии добывают два типа руды: окисленные (рыхлые) руды и первичные золотосульфидные жильно-вкрапленные. Переработка ведется двумя технологиями, в две параллельные цепи: окисленные методом кучного выщелачивания (штабельная технология) и первичные методом сорбции на уголь (уголь в пульпе). Как один, так и другой, процессы предполагают использование цианидов (NaCN).

Технология извлечения драгоценных металлов выщелачиванием с использованием цианидов на данном этапе развития человечества является как самой эффективной, процент извлекаемого металла от его общего содержания в перерабатываемой руде может составлять до 96%, так и одной из вреднейших технологий, оказывающей негативное воздействие на окружающую природную среду.

В связи с реконструкцией цеха переработки первичных руд с целью увеличения производительности, количество заскладированных хвостов выщелачивания (кек) составит 18 млн. т.

Отвал кека, являющийся объектом длительного размещения отходов и постоянного их накопления, к настоящему времени содержит около 6 млн. т. хвостов. Общая площадь территории занимаемой отвалом составляет 136,6 га.

В связи с изучением данного отхода и его влияния на ОС были проведены лабораторные исследования хвостов, полученных после отжима пульпы агитационного выщелачивания на пресс - фильтре. Результаты определения гранулометрического состава приведены в табл. 1-1.

Гранулометрический состав пробы кека

Таблица 1-1

	Водный рассев
	Вес, г	Выход в %
-0,50 + 0,25	0,120	0,03
-0,25 + 0,125	0,760	0,21
-0,125 + 0,100	1,720	0,48
-0,100 + 0,071	7,340	2,03
-0,071 + 0,050	14,720	4,07
-0,050 + 0,045	15,400	4,26
-0,045 + 0,036	7,750	2,14
-0,036 + 0,032	12,895	3,57
-0,032 + 0,025	14,468	4,00
-0,025 + 0,015	58,185	16,10
-0,015 + 0,010	41,830	11,58
-0,010 + 0,005	54,411	15,06
-0,005 + 0,004	16,355	4,53
-0,004 + 0,003	20,758	5,74
-0,003 + 0,002	29,564	8,18
-0,002 + 0,001	41,830	11,58
-0,001	23,274	6,44
Итого:	361,38	100,00

Кек является высокодисперсным материалом, в котором общее содержание фракции +0,071мм – 2,75%, -0,071мм – 97,25%. По крупности можно выделить три основных класса образующих материал пробы:

– песчаная фракция (-0,25 +0,05мм) – 6,82%;

– пылеватая фракция (-0,05 +0,005мм) – 56,71%

– материал, относящийся по крупности к фракции глин -0,005мм – 36,47%.

Химический состав кека представлен в табл. 1-2.

Таблица 1-2

Название отхода: отходы при добыче рудных полезных ископаемых (хвосты цианирования руды-кек)	Содержание веществ (%)
Алюминий	1,400466
Железо	4,201396
Кадмий	0,00015
Кальций	4
Кремний диоксид	70,2
Магний	11,1
Марганец	0,3499
Медь	0,0218
Мышьяк	0,1861
Никель	0,00181
Свинец	0,00486
Сульфаты	8,49997
Сурьма	0,00259
Цинк	0,0276
Драг. металлы (Au, Ag)	0,00033
Кобальт	0,00302
Ртуть	0,000008
Сумма	100
рН	8,4

Химический состав кека

Отходы выщелачивания, имеющие прямой контакт с природной средой, во времени подвергаются ветровой и водной эрозии, это, в свою очередь, приводит к загрязнению плодородного слоя почв, приземных слоев атмосферы, поверхностных и подземных вод.

Кроме того, главную опасность представляет пыление отвала пылью неорганической с содержанием SiO2 20-70%. Также при подобных явлениях опасность представляет накопление загрязняющих веществ в поверхностных слоях почвы (синильная кислота, Fe, Mg и т.д.) и их взаимодействие с природными элементами, приводящее к нарушению баланса в окружающей среде. Расположение отвала на территории промышленной площадки обуславливает его прямое воздействие на человека.

Актуальность работы по данному направлению состоит в том, что разработка методов снижения воздействия отвала на окружающую среду, поможет также сохранить ценный компонент, содержащийся в кеке в количестве 20% от начального. Хвосты цианирования на Воронцовском месторождении содержат от 1 г/т до 1,24 г/т золота, что характеризует рассматриваемый объект как техногенное месторождение бедных золотосодержащих руд.

В этой связи, целью проводимых исследований является снижение воздействия отвала (хвостохранилища полусухого типа) – техногенного месторождения ЗАО «Золото Северного Урала» на атмосферный воздух, почвенно-растительный покров и природные воды, а также предотвращение потерь потенциального минерального сырья вследствие ветровой и водной эрозии путём консервации техногенного месторождения.

Проведенный анализ существующих методов экранирования и пылеподавления отходов показал, что применяемые в настоящее время методы (экранирование глинистыми слоями, плёнками из полимерных материалов, отходами нефтепереработки и пр.) имеют существенные недостатки (ухудшающиеся со временем изоляционные свойства, возможность перфорации, загрязнение вод поверхностного стока и пр.). В этой связи возникла необходимость разработки надежного, экологически безопасного и экономически эффективного способа изоляции техногенного месторождения на основе формирования экранов из полимерных материалов в оплавленном совместно с грунтами состоянии (ПМО).

Разработанная технология консервации техногенного месторождения заключается в планировании поверхности хвостохранилища, проведении дренажных мероприятий, укладке отходов полимерных материалов и наполнителей, нагрева смеси экранирующего слоя до температуры плавления композиционного материала, составляющей 150 – 170С.

Для создания эффективных экранирующих покрытий были так же проведены так же исследования:

• >    структуры и свойств ПМО и их зависимости от параметров технологии формирования экрана.

• >    закономерностей старения ПМО при воздействии климатических и эксплуатационных факторов;

• >    влияния на структуру и свойства ПМО ультрадисперсных наполнителей и возможности улучшения таким способом эксплуатационных характеристик покрытий.

Предлагаемый способ консервирования отходов обогащения позволит:

• >    повысить прочность и тем самым сохранить форму покрытия на длительный срок;

• >    упростить, повысить технологичность процесса получения покрытия, способного реализовать гидроизоляционные свойства в условиях постоянной ветровой нагрузки и воздействия атмосферных

осадков, а также в условиях контакта с режущими и колющими предметами или осколками и т.д.

• >    уменьшить водопоглощение покрытия за счет термического взаимодействия композиционного материала и грунтового основания;

• >    решить основную проблему экранов, а именно разрушающее действие солнечной радиации, нанесением недорогого изолирующего слоя из гравия, гальки и подобных крупнозернистых материалов;

• >    существенно снизить стоимость экранирования и снизить загрязнение окружающей среды за счет использования и отходов полиэтилена и полипропилена;

• >    сохранить ценные компоненты, содержащиеся в промышленных техногенных образованиях, которые могут быть использованы в будущем, а в настоящее время представляют собой угрозу нарушения естественного состояния окружающей среды и условий существования человека.

В действительности экранирование техногенного массива лишь временно решит вопрос экологической проблемы, воздействия данного отвала на компоненты ОС. Следовательно, в будущем возникнет необходимость полной утилизации его и извлечения ценного компонента. В связи с этим были поставлены вполне конкретные задачи.

Их можно разделить на три последовательных этапа:

• 1.    Определение содержания цианидных комплексов в отходе и анализ возможных способов его обезвреживания, с определением оптимальных условий прохождения химических реакций.

• 2.    Анализ существующих методов доизвлечения драгоценных металлов из отходов металлургического производства. Проведение исследовательских работ, с целью разработки оптимальной схемы извлечения ценных компонентов(Au,Ag).

• 3.    Внедрение уже «пустого» кека в строительную промышленность, как возможной добавки к цементам, а так же рассмотрение возможности производства моноблоков на его основе.

Реализация всех поставленных задач и проекта в целом позволит достичь конкретных результатов, а именно:

• 1.    Существенно снизить антропогенную нагрузку на все компоненты ОС.

• 2.    Освободить для предприятия огромные площади, а, следовательно, решить многие территориальные проблемы.

• 3.    Повысить уровень соответствия предприятия европейским стандартам.

• 4.    Извлечь ценный компонент и тем самым получить дополнительную прибыль.

На сегодняшний день проект находится на первом этапе реализации. Совместно с работниками кафедры Геоэкологии и кафедры Химии, проводятся исследовательские работы, а так же работы по отслеживанию динамики изменения отвала и его влияния на ОС с использованием ДЗЗ.