ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ  АСПЕКТЫ  ПОЛУЧЕНИЯ  ЦЕННЫХ  КОМПОНЕНТОВ  ИЗ  ХВОСТОВ  ОБОГАЩЕНИЯ  ГОК

Глуховская  Марина  Юрьевна

к.  т.  н.,  доцент  ОГУ,  г.  Оренбург

E-mail:  commarina97@mail.ru

Увеличение  объемов  производства  в  горнодобывающей  промышленности  неизбежно  приводит  к  росту  техногенных  отходов,  в  частности,  на  территориях  Оренбургской,  Свердловской,  Челябинской  областей  и  Башкортостана  накоплено  значительное  количество  отходов,  образующихся  при  добыче  и  переработке  медноколчеданных  руд:  отвалы  бедных  руд,  хвосты  обогащения,  шлаки  и  шламы  металлургического  производства,  промышленные  стоки.  В  силу  высокой  селективности  используемых  в  настоящее  время  технологий  по  обогащению  полезных  ископаемых  в  отвалах  техногенных  материалов  складировано  и  продолжает  накапливаться  большое  количество  недоизвлеченных  полезных  компонентов.

Являясь  важным  резервом  пополнения  объемов  минерального  сырья,  техногенные  образования  весьма  агрессивно  воздействуют  на  природную  среду.  При  этом  отмечается  [1;  2;  5],  что  негативное  влияние  отвалов  техногенных  материалов  на  окружающую  среду  на  порядок  выше,  чем  площадь,  которую  занимают  сами  отвалы.  Кроме  того,  атмосферные  осадки,  фильтруясь  через  отвалы  техногенных  образований  и  вытекая  из-под  них,  инициируют  процесс  естественного  выщелачивания  металлов.  Исследование  качественного  состава  подотвальных  и  рудничных  вод  показали,  что  они  содержат  большое  количество  ионов  цветных  металлов  и  имеют  высокую  минерализацию.  Следовательно,  отходы  обогащения  руд  представляют  собой  источник  чрезвычайной  экологической  опасности  для  природной  среды. 

Поэтому  интерес  к  переработке  таких  отходов  обусловлен  не  только  коммерческими  расчетами,  но  и  возросшими  экологическими  требованиями.

Исходя  из  того,  что  на  сегодняшний  день  большинство  медных  рудников  Урала  находится  в  стадии  доработки  своих  запасов,  актуальным  является  вопрос  об  изыскании  дополнительных  ресурсов,  способных  компенсировать  их  выбывающие  мощности.  Реальным  источником  дополнительного  товарного  продукта  могут  стать  накопленные  и  продолжающие  накапливаться  отходы,  которые  могут  быть  использованы  для  получения,  как  металлов,  так  и  других  полезных  компонентов  (ранее  недоизвлеченных),  а  также  различных  удобрений,  строительных  материалов,  химической  продукции  и  др.  В  этой  связи  отходы  горно-промышленного  производства  превращаются  в  важнейшие  виды  минерально-сырьевые  источники  сырья,  из  которого  можно  получить  продукцию  широкого  спектра  применения.

Из  всего  вышесказанного  следует,  что  проблема  использования  техногенных  отходов  горно-обогатительного  производства  Урала  имеет  два  практических  направления:  первое  –  извлечение  из  отходов  ценных  компонентов  при  одновременном  снижении  техногенной  нагрузки  на  окружающую  среду  и  второе  –  использование  извлеченных  ценных  компонентов  в  качестве  реального  дополнительного  продукта,  компенсируя  при  этом  выбывающие  мощности  рудников  Урала.

В  настоящее  время  техногенные  отходы  не  могут  быть  переработаны  в  рамках  существующих  технологических  схем,  так  как  при  длительном  хранении  хвостов  обогащения  руд  цветных  металлов  на  поверхности  сульфидов  и  сопутствующих  им  нерудных  минералов  образуются  новые  фазы,  что  приводит  к  ухудшению  селективности  процесса  флотации.  Кроме  того,  основным  сдерживающим  фактором  вовлечения  хвостов  обогащения  медно-цинковых  руд,  например,  в  промышленное  производство  полимикроудобрений,  является  повышенное  содержание  в  них  меди,  цинка,  золота,  серебра  и  других  микропримесей.

Исходя  из  этого,  кардинальным  решением  проблемы  рационального  использования  природных  ресурсов  и  защиты  окружающей  природной  среды  от  загрязнения  является  широкое  внедрение  принципов  малоотходных  и  ресурсосберегающих  технологий.  Поэтому  разработка  технологий  комплексной  переработки  гидротехногенных  георесурсов  позволила  бы  решить  своевременную  и  актуальную  задачу  повышения  полноты  использования  техногенных  отходов.

Нами  предложен  способ  интенсификации  процесса  получения  полимикроудобрений  из  отходов  производства,  содержащих  биологически  активные  элементы  и  может  быть  использован  при  утилизации  сточных  вод  обогащения  медно-цинковых  руд.  Получение  гидроокиси  металлов,  коагуляция  и  адсорбция  примесей  в  разработанном  нами  способе  основана  на  использовании  процесса  электрокоагуляции  [3;  4].

Известные  методы  получения  полимикроудобрений  из  кислых  промстоков  обогащения  медно-цинковых  руд  включают  щелочную  обработку  аммиачной  водой  до  рН  7,5  -  9,0  с  последующим  отстаиванием  полученной  взвеси  в  течение  1,5  -  2,0  часов  с  дальнейшим  отделением  и  сушкой  образовавшегося  осадка.  Недостатками  реагентных  способов  являются  длительность  процесса  отстаивания  и  низкая  эффективность  работы  технологического  оборудования.

В  данной  работе  рассмотрен  способ,  при  котором  процесс  обработки  ускоряется  за  счет  пропускания  потока  сточных  вод  со  скоростью  0,8  -  3,0  м/с  через  гидродинамический  электрокоагулятор  с  пространственной  системой  электродов  с  электрическим  полем  напряженностью  900-1100В/м.  Вследствие  воздействия  неоднородного  электрического  поля  ускоряется  процесс  коагуляции  при  последующей  щелочной  обработке  нерастворимых  и  малорастворимых  соединений  с  увеличением  скорости  кристаллизации,  так  как  она  происходит  во  всем  объеме  двухфазной  системы.  Последнее  сокращает  время  отстаивания,  следовательно  происходит  интенсификация  технологического  оборудования  и  увеличивается  его  производительность.

Образующиеся  в  системе  зародыши  гидроокисей  металлов  при  электрокоагуляции  укрупняются  за  счет  роста  индивидуальных  частиц  твердой  фазы  (кристаллизация)  и  путем  коагуляционных  взаимодействий  с  формированием  пространственных  агрегатов. 

Удельные  затраты  электроэнергии  сведены  к  минимуму  за  счет  уменьшения  расстояния  между  пространственными  электродами  и  плотности  тока,  высокой  электропроводности  растворов  и  скорости  его  движения  в  межэлектродных  зазорах  [4].  В  результате  наших  исследований  установлено,  что  оптимальные  дозы  металлов  в  виде  гидроокиси  составляют  от  2  до  5000  мг/дм³.  Эффекты,  наблюдаемые  при  наложении  электрического  поля  на  дисперсную  систему,  коагулирующую  под  действием  электролитов,  иногда  трудно  отделить  от  побочных  процессов,  сопровождающих  электроанодное  растворение  металла  электродов,  выделения  газов  и  др.  Тем  не  менее  с  полной  очевидностью  можно  говорить  об  интенсифицирующем  действии  электрического  поля  на  коагуляцию  дисперсных  примесей  техногенного  раствора  и  продуктов  гидролиза  коагулянтов. 

В  таблице  1  представлена  зависимость  времени  отстаивания  от  скорости  потока  сточных  вод  и  напряженности  электрического  поля  на  электродах  . 

Таблица  1.  Зависимость  времени  отстаивания  от  скорости  потока  сточных  вод  и  напряженности  электрического  поля

Использование  предлагаемого  способа  позволяет  сократить  время  отстаивания  при  производстве  полимикроудобрений  из  сточных  вод  медно-цинковых  руд  более  чем  в  14  раз  по  сравнению  с  известными.  Сокращение  времени  отстаивания  взвеси  позволяет  более  интенсивно  использовать  оборудование  и  тем  самым  увеличить  его  производительность.

Химический  состав  полимикроудобрений,  полученных  в  результате  электрообработки  с  последующим  отделением  и  высушиванием  осадка  сточных  вод  представлен  в  таблице  2.

Таблица  2.  Химический  состав  полимикроудобрений

Установлено,  что  содержание  микроэлементов  в  почвах  определяет  их  содержание  в  растениях,  влияя  на  их  продуктивность  и  качество  урожая  [8].  В  этой  связи  основой  для  разработки  мероприятий  по  производству  и  использованию  микроудобрений  должно  служить  содержание  микроэлементов  в  почвах,  их  географическая  распространенность  и  распределение  по  почвенному  профилю,  поэтому  вносить  микроэлементы  в  почву  лучше  в  составе  основных  минеральных  удобрений  (суперфосфата  и  аммофоса,  нитроаммофосок,  хлористого  калия  и  др.),  перспективно  вводить  микроэлементы  в  состав  длительно  действующих  удобрений,  а  также  вносить  их  с  поливной  водой  при  дождевании. 

Список  литературы:

1.Комплексное  освоение  недр:  перспективы  расширения  минерально-сырьевой  базы  России  /  Под  ред.  акад.  РАН.  К.  Н.  Трубецкого,  акад.  РАН.  В.  А.  Чантурия,  чл.-корр.  РАН.  Д.  Р.  Каплунова.  —  М.:  Изд.  ИПКОН,  2008.

2.Радченко  Д.  Н.,  Шадрунова  И.  В.  Утилизация  дисперсных  отходов  горно-металлургического  комплекса  [электронный  ресурс]  –  Режим  доступа.  -  URL:  http://www.minproc.ru/thes/2003/section7/  thes2003  sVII-8720.d

3.Сандаков  С.  А.  Электрофлотатор/  А.  С.  1546432  СССР,  МКИ5  C02F1/46.  С.  А.  Сандаков,  А.  П.  Васильев,  Н.  П.  Худяков  и  др.  (СССР).-№  4066562/23-26;  Заявлено  02.04.86;  0публ.  28.02.90,  БИ  №  8.

4.Сандаков  С.  А.  Расчет  электрофлотоустановки  с  электродами  на  квазиупругих  связях  //Вестник  ОГУ.-2006.  -№  6.  том  2.  -  С.143-149

5.Чантурия  В.  А.,  Макаров  Д.  В.,  Макаров  В.  Н.,  Васильева  Т.  Н.  Окисление  нерудных  и  сульфидных  минералов  в  модельных  экспериментах  и  в  реальных  хвостохранилищах//  Горный  журнал.-  2000.-  №  4.-  С.  55-58