Введение к работе
Актуальность темы исследований. Добыча полезных ископаемых, в особенности при открытых горных работах, сопровождается тем, что десятки и сотни тысяч гектаров земель засыпаются отвалами, которые оказывают негативное воздействие на открытые и подземные водные источники.
Сточные воды, вытекающие из-под отвалов, как правило, загрязнены металлами, сульфат- и хлор-ионами, содержание которых значительно превышает предельно-допустимые концентрации (ПДК). В таких сточных водах, например, содержание меди и железа на ряде предприятий достигает 10-500 мг/дм , что в сотни тысяч раз превышает ПДК для рыбохозяйственного водоема.
К таким предприятиям относится и Кальмакырский рудник Алмалыкского горно-металлургического комбината (АГМК), ко-тот>ьтй своими оиялями зягтял бппек 400 ГЄКТЯПОЇЧ ттлодппп/шызс земель. Эти земли в условиях жаркого климата Узбекистана и близости к водным источникам могли давать богатые урожаи сельскохозяйственных культур. Воды, сформированные на отвалах Кальмакырского рудника, практически без очистки попадают в водные источники, загрязняя их.
Применяемые в настоящее время методы нейтрализации и цементации направлены на борьбу со следствием загрязнения сточных вод не борясь с ее причиной, заложенной в самих отвалах.
Наибольшую опасность представляют отвалы забалансовых руд, содержащие значительное количество металлов, которые, растворяясь за счет атмосферных осадков, загрязняют сточные воды.
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 радикальных способов борьбы с загрязнением вод.
Объектом настоящего исследования является природи -хозяйственный комплекс, существующий в условиях деятельности АГМК и испытывающий в настоящее время усиление негативного воздействия.
Предметом исследования является динамика процессов формирования загрязнения от рудного отвала.
Рудный отвал после складирования развивается по естественным законам природной среды, длительное время являясь очагом негативного воздействия на окружающую среду, в первую очередь на водные объекты. Без вмешательства человека период ренатура-
-4-лизации длится десятилетиями и в большинстве случаев не привода к восстановлению утраченной водоохранной функции.
Цель работы. Разработка комплексной технологической схемы п защите водных объектов от загрязнений отвалами забалансовых ме ных руд.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следук щие задачи:
изучить экологическое состояние района складирования отвало на Кальмакырском руднике;
изучить физико-химические характеристики и закономерності выщелачивания руд Кальмакырского месторождения;
установить оптимальные технологические режимы выщелачивг ния меди, золота и серебра из забалансовых руд;
ряяряботятъ и обосновать теуттлогическир схемы защити вол ных объектов от загрязнения стоками с отвалов забалансовых ру, и - проверить разработанные схемы в полупромышленном и опытш промышленных масштабах.
Идея работы состоит в использовании приемов и методов кучног выщелачивания для очистки отвалов забалансовых медных руд от загрязнителей.
Научные положения. Для медно-порфировых глинистых руд устг новлеяа стадиальность процесса выщелачивания рудных элементоз Она выражается в изменении скорости извлечения металлов из тве] дой фазы и селективности перехода их в раствор на разных стадия?
Разработана технология извлечения металлов-загрязнителей и окисленных и смешанных руд, предотвращающая рост нагрузки на водные объекты. Оптимальным для этого является использованиі методов и приемов кучного выщелачивания.
Уточнены требования к водозащитным мероприятиям при прове дении кучного выщелачивания.
Научная новизна. Установлено, что процесс выщелачивания ме,с идет в три этапа: интенсивный за счет растворения окисленных мі нералов, средний за счет растворения вторичных сульфидов и мед ленный за счет довыщелачивания приведенных выше минералов.
Определены зависимости растворения меди и золота от основны технологических параметров, а также определено, что растворени этих металлов идет в диффузионном режиме.
Установлена стадиальность извлечения меди и золота из руды: на первой стадии проводится сернокислотное выщелачивание мед а на второй тиокарбамидное выщелачивание золота.
Впервые разработаны оптимальные режимы выщелачивания н обоих стадиях процесса.
Установлено, что железо из растворов осаждается на породе в виде нерастввримых соединений типа ярозитов.
Методика выполепепия работы. Научные положения в диссертационной работе установлены применением методов химического, минералогического, фазового анализов, математической обработки полученных результатов, обобщения полученных результатов графоаналитическим методом и подтверждены результатами полупромышленных и опытно-промышленных испытаний.
Практическая значимость. Впервые разработана комплексная технологическая схема по защите водных объектов от загрязнения отвалами забалансовых медных руд, включающая извлечение загрязнителей (меди, железа и других) и благородных металлов (золота и серебра) кучным выщелачиванием с последующей биологической рекультивацией отвалов.
Разработанная схема испытана на опытно-промышленном участке кучного выщелачивания АГМК с получением 2200 т меди и экономического эффекта в размере 1,093 миллиона рублей в ценах до 1984 года.
Разработан "Технологический регламент для проектирования участка кучного выщелачивания руд Кедабекского месторождения".
Разработки защищены авторскими свидетельствами СССР №№ 924355, 1258117, 1306141, 1319661, 1423618, 1458406, 1558093.
Апробация работы. Основные положения диссертации поло-жены и осуждены па Всесоюзном научно-техническом семинаре "Совершенствование гидрометаллургических процессов и оборудования в металлургии тяжелых цветных металлов", Москва, ВДНХ, 1977; на научно-технической конференции "технические пути решения природоохранных задач в производстве тяжелых цветных металлов", Свердловск, 1986; на международном семинаре "Кучное и подземное бакте-иальное выщелачивание металлов из руд", Ленинград, 1987; на III научно-технической конференции "Новые направления технологии производства цветных металлов на Урале", Свердловск, 1989; на Всероссийской конференции "Бассейн реки: Эколого-водохозяйственные проблемы рационального водопользования", Екатеринбург, РосНИИВХ, 1996.
Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников из 123 наименований, содержит 27 таблиц, 30 рисунков. Содержание диссертации изложено на 138 стр. машинописного текста.