Оценка влияния склада кека ЗАО «Золото Северного Урала» на компоненты окружающей среды и разработка методов её защиты

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 «Золото Северного Урала», ведет разработку Воронцовского золотосеребряного месторождения уже на протяжении 10 лет и входит в группу лидеров, среди золотодобывающих предприятий Урала. На 2008 год добыча золота составила 25 т. Разработка месторождения осуществляется открытым способом в Краснотурьинском районе Свердловской области п. Воронцовка. На предприятии ведется переработка двух типов руд: окисленных методом кучного выщелачивания и первичных методом сорбции на уголь (CIP).

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.

Производственная мощность предприятия с 2010 увеличится до 900 тыс.т руды в год, на данный момент мощность накопления промышленных отходов составляет около 700 тыс.т в год.

В связи с реконструкцией цеха переработки первичных руд с целью увеличения производительности, количество складируемых хвостов выщелачивания (кек) составит 18 000 000 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.

Результат проведенных лабораторных исследований хвостов переработки руды (кек), полученных после отжима пульпы агитационного выщелачивания на пресс-фильтре представлен в таблице (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%.

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 SiO 2 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.

Химический состав кека в процентном соотношении представлен в таблице (Табл. 1-2).

Химический состав кека

Таблица 1-2

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

Важными факторами, определяющими распространение вредных веществ и характеризующими аэрозольное загрязнение, являются состав и объем отходов в техногенных массивах, состав смесей веществ в сочетании с продуктами их химического взаимодействия, содержание воды и гигроскопичность, неоднородность и плотность тела массива, наличие экранирующих слоев, дренажи, а также климатические условия.

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 проведённых исследований являлось 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 проведены 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.

Проведённые исследования показали, что при увеличении температуры расплава композиционного материала до 180°С. процесс кристаллизации обрывается на промежуточной стадии. В случае же формирования структуры экрана в условиях медленного охлаждения и выдержки расплава на каждой ступени охлаждения, разрушившиеся центры кристаллизации успевают восстанавливаться. Охлаждение в течение длительного времени создает благоприятные условия для протекания процессов полной кристаллизации, что благоприятно сказывается на устойчивости покрытия в природных условиях.

Предлагаемый способ консервирования отходов обогащения позволяет:

• >    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.

На сегодня представленный проект находится на стадии разработки и исследований. Реализация его позволит предприятию снизить нагрузку на ОС, изолировать техногенное месторождение и тем самым, в дальнейшем, получить положительный экономический эффект.