Введение к работе
Актуальность темы исследований. Интенсивное развитие промышленности связано с загрязнением окружающей среды газовыми выбросами, сточными водами и техногенными образованиями. Как правило, сток, формирующийся на техногенной провинции и имеющий контакт с техногенными образованиями, загрязняется металлами, сульфат - и хлор-ионами, другими компонентами, содержание которых значительно превышает ПДК.
К одним из наиболее экологически опасных источников техногенного загрязнения относятся и отходы медно-цинковой промышленности, содержащие такие токсичные элементы как медь (ПДК 0,001 мг/дм3), цинк (ПДК 0,01 мг/дм3), железо (ПДК 0,3 мг/дм3) и другие ингредиенты. Типичным объектом медно-цинковой промышленности является Левихинский рудник (Свердловская область), в отвалах которого заскладированы окисленные и сульфидные забалансовые руды и минерализованные породы, то есть весь спектр отвальных руд и пород, имеющихся на других медно-цинковых рудниках, загрязняющих водные объекты.
Применяемые до настоящего времени методы защиты водных источников от загрязнения техногенными образованиями направлены на борьбу со следствием загрязнения сточных вод, а не с причиной, заложенной в самих отвалах. Поэтому усиление негативного воздействия на окружающую среду техногенных образований выдвигает проблему восстановления и рационального использования, как отвалов, так и нарушенных территорий, на одно из первых мест. Этим объясняется актуальность исследований, посвященных рекультивации, как одному из наиболее эффективных способов борьбы с загрязнением водных источников.
Объектом настоящего исследования являются отвалы забалансовых руд и минерализованных пород Левихинского рудника, загрязняющие в настоящее время открытые и подземные водные источники.
Предметом исследования является динамика формирования загрязнения стоком с отвалов Левихинского рудника и извлечение металлов-загрязнителей из сточных вод сорбционным способом.
Цель исследования. Разработка комплексной технологической схемы по очистке отвалов медно-цинковых руд и вскрышных пород для защиты водных объектов от загрязнения.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
охарактеризовать химический состав стока в районе складирования отвалов забалансовых медно-цинковых руд и пород на Левихинском руднике;
установить физико-химические характеристики и закономерности выщелачивания забалансовых руд Левихинского месторождения;
установить оптимальные параметры очистки отвалов руд и пород от меди, цинка и железа;
установить ингредиенты химического состава стоков, затрудняющие процесс ионообменного извлечения металлов-загрязнителей из сточных вод и разработать пути их устранения;
- разработать и обосновать технологическую схему очистки отвалов
медно-цинковых руд и минерализованных пород для защиты водных
объектов от загрязнения стоками с этих отвалов.
Илея работы состоит в использовании приемов и методов кучного выщелачивания для очистки отвалов медно-цинковых забалансовых руд и минерализованных пород.
На защиту выносится:
закономерности изменения интенсивности выщелачивания металлов из медно-цинковых руд и пород месторождений Левихинского типа;
технология химической рекультивации отвалов забалансовых медно-цинковых руд и пород без применения токсичных реагентов;
технология сорбционного извлечения металлов-загрязнителей из сточных вод.
Научная новизна. Установлены основные параметры процесса выщелачивания меди и цинка из медно-цинковых руд с выделением этапов растворения сульфатных и оксидных форм, вторичных и первичных сульфидов меди и цинка.
Определена количественная взаимосвязь интенсивности процесса извлечения меди и цинка из некондиционных руд от основных технологических параметров процесса выщелачивания.
Установлены закономерности извлечения металлов в процессе ионного обмена в зависимости от технологии приготовления раствора.
Методика выполнения работы. Научные положения в диссертационной работе установлены с помощью методов химического, минералогического, фазового анализов, математической обработки результатов, обобщение полученных результатов графоаналитическим методом.
Практическая значимость. Впервые разработана комплексная технологическая схема по очистке отвалов медно-цинковых забалансовых руд и минерализованных пород для защиты водных объектов от загрязнения без использования токсичных реагентов.
Реализация результатов исследований. Разработан технологический регламент, технико-экономическое обоснование и инвестиционный проект для проектирования участка очистки отвалов забалансовых медно-цинковых руд и минерализованных пород Левихинского рудника.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на научно-технической конференции «Техноген-97», Екатеринбург, 1997; на III Международном симпозиуме и выставке «Чистая вода Рос-сии-97», Екатеринбург, 1997; на VII Международной выставке-семинаре «Уралэкология-97», Екатеринбург, 1997; на II Международном конгрессе и технической выставке «Вода: Экология и Технология» Экватэк-98, Москва, 1998; на VI Горно-геологическом форуме Международная выставка и конференция «Природные ресурсы стран СНГ», Санкт-Петербург, 1998; на научно-технической конференции «Экологические проблемы промышленных регионов», Екатеринбург, 1999; на Международном научно-практическом семина-
ре «Планирование водохозяйственной деятельности в бассейне р. Тагил», Екатеринбург-Нижний Тагил, 1999.
Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из 105 наименований, содержит 21 таблицу, 56 рисунков. Содержание диссертации изложено на 152 страницах машинописного текста.