Условия накопления сапонитсодержащих осадков и технология их сгущения в хвостохранилище месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова

Карпенко, Федор Сергеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Условия накопления сапонитсодержащих осадков и технология их сгущения в хвостохранилище месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова
ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Условия накопления сапонитсодержащих осадков и технология их сгущения в хвостохранилище месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова"

Учреждение Российской академии наук Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН

УДК 624.131 На правах рукописи

Карпенко Федор Сергеевич

Условия накопления сапонитсодержащих осадков и технология их сгущения в хвостохранилище месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова

Специальность 25.00.08 —

"Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

ОУ^ с«-

Москва - 2009 г.

003476440

Диссертационная работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте Геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН

Научный руководитель -

доктор геолого-минералогических наук, академик РАН Осипов Виктор Иванович

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Соколов Вячеслав Николаевич

кандидат геолого-минералогических наук, доцент Огородникова Елена Николаевна

Ведущая организация -

Московский государственный горный университет, кафедра геологии

Защита состоится 29 сентября 2009 г. в 14 часов на заседании совета Д 002.048.01 по защите диссертаций при Учреждении Российской академии наук Институте Геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН по адресу: 109004, Москва, ул. Николоямская, д. 51.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждении Российской академии наук Институте Геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН по адресу: 101000, Москва, Уланский пер., д. 13, стр. 2.

Просим Вас присылать отзывы (в 2-х экземплярах), заверенные печатью учреждения, на имя ученого секретаря совета по адресу: 101000, Москва, Уланский пер., д. 13, стр. 2, а/я 145, e-mail: dissert@geoenv.ru, факс 623-18-86.

Автореферат разослан «<??» августа 2009 г. ---------------кандидат геолого-минералогических наук

Батрак Глеб Игоревич

Введение

Актуальность исследований. В начале 1980-х годов была открыта Архангельская алмазоносная провинция (ААП). В административном отношении провинция находится на территории Приморского района Архангельской области, в 100 км к северу от г. Архангельска и связана с ним автомобильной дорогой. В географическом плане район ААП расположен в пределах западной части Беломоро-Кулойского плато. Архангельская алмазоносная провинция является первой на территории Европы, а по своим запасам - второй сырьевой базой алмазов в России после месторождений Якутской алмазоносной провинции. В настоящее время Архангельская алмазоносная провинция включает два месторождения алмазов - им. М.В.Ломоносова и им. В.П. Гриба. В 1987 г. были утверждены запасы месторождения им. М.В. Ломоносова, по размеру которых оно относится к разряду крупных месторождений. Результаты минералогических исследований алмазов, их сортировки и оценки свидетельствуют о высоком качестве сырья, в котором на долю ювелирного ряда приходится более 60 %. Все это делает освоение алмазных месторождений Архангельской провинции важным и значимым. В 2005 г. на трубке Архангельская начались опытно-промышленные работы по добыче алмазов. Методики и технологии, апробируемые здесь, будут использованы при дальнейшем освоении других трубок месторождения. В связи с этим особое значение приобретает изучение особенностей его строения, оказывающих влияние на процесс его разработки.

Месторождение им. М.В.Ломоносова включает десять кимберлито-вых трубок - Снегурочка, Архангельская, им. Карпинского-1, им. Карпин-ского-2, Пионерская, Поморская, им. Ломоносова, Кольцовская, Белая и Первомайская. Слагающие трубки породы имеют не совсем обычный состав и значительно отличаются от типичных кимберлитов Якутии и Южной Африки. Одна из важных особенностей состава - очень незначитель-

ное содержание в породах, слагающих трубки, минералов-спутников алмаза - пиропа и пикроильменита при повышенных содержаниях хромшпине-лидов. Уже в середине 1980-х годов было обращено внимание на уникальность месторождения им. М.В.Ломоносова, обусловленную, с одной стороны высоким качеством алмазного сырья, и, с другой стороны, тем, что породы трубок месторождения практически полностью замещены глинистыми минералами (преимущественно сапонитом), а не представляют собой твердые массивные породы, как, например, в трубках Якутской провинции. Работы, проведенные в 2003-2005 гг. Институтом геоэкологии РАН (ИГЭ РАН) на трубке Архангельская, показали, что содержание сапонита в породах жерловой фации трубки практически не изменяется с глубиной и составляет около 90 %. В связи с этим крайне важно оценить, какое влияние оказывает сапонит на процесс переработки руды и дальнейшего складирования хвостов ее обогащения.

Сапонит (так называемый "мыльный камень") - высокомагнезиальный глинистый минерал, триоктаэдрический смектит, в структуре которого находятся 1-2 монослоя воды. Высокая физико-химическая активность сапонита приводит к тому, что в водной среде он образует тонкодисперсную суспензию, имеющую в естественных условиях очень низкие скорость седиментации и плотность образующегося осадка. В то же время, благодаря своему составу и свойствам, сапонит является минералом, который может широко применяться в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.

экологическую обстановку и увеличивает риск загрязнения окружающей среды. Отлагаясь в породах, слагающих намывные дамбы, сапонит ухудшает их прочностные свойства, что ведет к снижению устойчивости дамб. Низкая скорость осаждения сапонитовой суспензии делает невозможным осветление воды в количестве, необходимом для обеспечения оборотного технологического водоснабжения, что требует увеличения количества дополнительной воды, вовлекаемой в технологический процесс.

Цели и задачи исследовании. Перечисленные выше вопросы определяют основную цель исследования - изучение влияния сапонита на свойства вмещающих пород, выявление закономерностей изменения его свойств при технологической переработке кимберлитовой руды для разработки способа ускоренного осаждения и уплотнения (сгущения) осадка сапонита и его дальнейшего складирования. Решение этих проблем позволит учитывать изменение устойчивости грунтов при проектировании гидротехнических сооружений, максимально уменьшить площади хвостохрани-лищ, снизить тем самым неблагоприятное воздействие на природную среду при разработке месторождений. Это решение возможно лишь на основе изучения внутреннего строения отложений, накапливающихся в хвосто-хранилище, преобладающих в них типов структурных связей, физико-химических процессов, вызывающих их осаждение и уплотнение.

Для достижения этих целей необходимо решить следующие задачи:

- изучить строение и состав хвостов обогащения кимберлитовой руды, накапливающихся в пляжной и прудковой частях хвосто-хранилища;

- определить основные физико-химические процессы, происходящие в этих отложениях при привнесении туда сапонита - основного минерала, слагающего трубки месторождения;

- оценить влияние этих процессов на изменение физических и механических свойств отложений;

- найти оптимальные виды воздействия на пульпу, позволяющие

вызвать ускоренную седиментацию и уплотнение ее твердой фазы;

- оценить возможности и разработать методику их практического применения.

Объект исследования. В процессе исследований изучались техногенные грунты - хвосты обогащения кимберлитовой руды, складируемые в хвостохранилище 1-ой очереди Ломоносовского ГОКа. Хвостохранилище является опытно-промышленным участком, на котором опробуются технологии, которые будут впоследствии применены при дальнейшей разработке месторождения. Хвосты обогащения, поступая в хвостохранилище, откладываются там в его пляжной и прудковой зонах. В пляжной зоне откладываются наиболее крупные фракции пород, которые формируют собственно пляж и ограждающие дамбы - т.н. защитный экран из хвостов. Наиболее тонкая фракция пород поступает и скапливается в прудковой части хвостохранилища, постепенно заполняя его.

Информационная база исследований. Основой для проведения данных исследований послужили результаты, полученные в ходе научно-исследовательских работ, проведенных в Институте геоэкологии Российской академии наук (ИГЭ РАН) на хвостохранилище Ломоносовского ГОКа в 2005-2007 гг., исполнителем которых являлся автор. В ходе работ были проведены полевые исследования (в 2005, 2006 и 2007 гг.), включавшие непосредственно геологические наблюдения и отбор проб, лабораторные исследования и обработка полученных материалов. За основу при проведении исследований были взяты методики испытаний и результаты, полученные при проведении научно-исследовательских работ ИГЭ РАН в 2003-2005 г.г. (В.И. Осипов и др., 2005) на трубке Архангельская месторождения им. М.В. Ломоносова и в расположенном в 5 км от нее хвостохранилище Поморского ГОКа. Также в настоящих исследованиях широко использовались многочисленные материалы по геологическому строению ААП и региона в целом, опубликованные в литературе.

Научная новизна исследований заключается в следующем:

- изучено строение пляжной зоны хвостохранилища на трубке Архангельская месторождения им. М.В. Ломоносова, определены состав, физические и механические свойства слагающих ее отложений, показано, что эта зона сложена песчано-глинистыми породами, содержащими наряду с зернами песка глинистые микроагрегаты;

- установлены основные закономерности влияния сапонита на физические и прочностные свойства пород пляжной зоны, дан прогноз возможного изменения их свойств при дальнейшей эксплуатации месторождения, показано, что увеличение объема хвостохранилища приведет к снижению устойчивости ограждающих дамб;

- изучено строение прудковой части хвостохранилища и оценено его изменение по мере заполнения последнего;

- предложен оптимальный состав флокулянтов для ускоренного осаждения сапонита в прудковой зоне и осветления оборотной воды;

- на основе анализа физико-химических процессов взаимодействия частиц в дисперсной системе сапонит - вода предложен способ уплотнения (сгущения) осадка сапонита и его обезвоживания при циклическом замораживании - оттаивании суспензии и методика практического применения этого способа.

Основные защищаемые положения.

1. Пляжная зона и ограждающие дамбы хвостохранилища сложены намывными песчано-глинистыми породами. В составе намывных пород наряду с песчаными зернами присутствуют микроагрегаты глинистых минералов, обусловливающие их физические и механические свойства. Проведенные исследования показали, что присутствие сапонита в намывных отложениях отрицательно влияет на устойчивость дамб. Дополнительная нагрузка на дамбы при увеличении глубины хвостохранилища приведет к еще большему снижению их устойчивости. Это свидетельствует о том, что в процессе эксплуатации хвостохранилища, при увеличении глубины за счет наращивания высоты офаждающих дамб, снижается его экологическая безопасность.

2. В прудковой части хвостохранилища происходит быстрое накопление водной суспензии, дисперсная фаза которой состоит преимущественно из сапонита. Из-за развитого диффузного слоя частицы сапонита обладают высокой устойчивостью в водной среде - образующаяся суспензия характеризуется высокой устойчивостью и медленной седиментацией, при которой образуется очень рыхлый осадок. Суспензия может длительное время находиться в неосветленном состоянии, что приводит, с одной стороны, к нехватке осветленной воды для обеспечения оборотного водоснабжения, с другой - к быстрому заполнению прудковой части суспензией и слабоуплотненным осадком сапонита, объем которых может в 4 - 5 раз превысить запроектированный объем хвостохранилища.

3. Применение флокулянтов для осветления воды позволяет значительно увеличить скорость седиментации сапонита. Проведенные исследования эффективности действия флокулянтов позволили выделить их оптимальные марки и концентрации. При этом действие флокулянтов позволяет лишь незначительно повысить плотность образующего осадка, т.е. их применение позволит решить проблему ус-

коренного осветления оборотной воды, но практически не влияет на уменьшение объема осадков в хвостохранилище.

4. Уплотнение (сгущение) осадка сапонита и его дальнейшая утилизация возможна при замораживании и последующем оттаивании суспензии в прудковой части хвостохранилища, приводящему к разрушению диффузного слоя минеральных частиц, их агрегации и образованию ближних коагуляционных связей. При этом образуется осадок сапонита с плотностью скелета в 4 раза превышающей исходную, который может извлекаться из хвостохранилища и складироваться в специальных картах-хранилищах, где будет происходить его последующая дегидратация и консолидация.

5. Для реализации метода осаждения сапонита при замораживании -оггаивании суспензии предложена технологическая схема хвостохранилища, реализация которой позволит максимально снизить объем осадков в хвостохранилище и нагрузку на ограждающие дамбы, увеличить объем и скорость образования осветленной воды, утилизировать образующийся осадок, повысив тем самым экологическую безопасность хвостохранилища, используя лишь климатические условия района, без дополнительных энергозатрат. Практическая значимость работы. Результаты проведенных исследований позволят учитывать изменение устойчивости ограждающих дамб при проектировании новых хвостохранилищ, в частности 2-ой очереди Ломоносовского ГОКа. Применение предложенного способа уплотнения и обезвоживания осадка сапонита (в горном деле называемом сгущением хвостов) при замораживании - оттаивании суспензии в прудковой части значительно снизит объем хвостохранилища, необходимый для разработки месторождений. Все это позволит снизить риск неблагоприятного экологического воздействия на окружающую среду. Сгущение осадка сапонита и его последующая консолидация даст возможность его утилизации и дальнейшего использования в различных отраслях промышленности

и сельского хозяйства.

Апробация результатов исследований. Основные результаты, полученные в ходе исследований, вошли в научно-технический отчет по работам, проведенным ИГЭ РАН на хвостохранилище Ломоносовского ГОКа в 2005-2007 гг. Кроме этого, результаты проведенных исследований были представлены к обсуждению на Сергеевских чтениях (Москва, ИГЭ РАН, 2007 г., в соавторстве с Евтюшиным A.C.) и секции "Геоэкология" Всероссийской конференции "Актуальные проблемы экологии и природопользования" 2008 г. на экологическом факультете Российского университета дружбы народов (в соавторстве с Цзян Чень, КНР). По результатам работ была опубликована статья в ведущем рецензируемом журнале, определенном ВАК.

Автор выражает глубокую благодарность академику РАН В.И. Оси-пову, под руководством которого проводились исследования, подготовка и написание работы. Также автор выражает благодарность за проведенные специальные исследования при выполнении работы ст.н.с. ИГЭ РАН к.г,-м.н. A.A. Каздыму, исследовавшего минералогический состав намывных пород в специально изготовленных шлифах, ст.н.с. кафедры геокриологии МГУ, к.г.-м.н. Р.Г. Мотенко, проводившей специальные исследования теп-лофизических свойств суспензии сапонита и доценту кафедры геокриологии МГУ, к.г.-м.н. С.Ю. Пармузину, выполнившему тегатофизический расчет модели хвостохранилища. Искреннюю благодарность автор приносит сотрудникам лаборатории "Изучения состава и свойств грунтов" ИГЭ РАН за неоценимую помощь в решении теоретических вопросов и проведении экспериментальных исследований при подготовке работы. Особую при-

знательность автор испытывает к к.г.-м.н. |В.Г. Шлыкову!, к сожалению безвременно ушедшему из жизни, результаты рентгенографических исследований которого послужили основой многих положений данной работы.

Содержание работы.

Работа состоит из введения, 5-ти основных глав и заключения. Во введении даются основные сведения об объекте исследований, его актуальности, определяются основные цели й задачи исследований, их информационная база, показываются научная новизна и практическая значимость проведенных работ, приводятся данные об апробации их результатов, сформулированы основные защищаемые положения.

В главе 1 приводится литературный обзор, посвященный геологическому строению Архангельской алмазоносной провинции, входящих в нее месторождений им. М.В. Ломоносова и В. Гриба, рассматривается строение и состав кимберлитовых трубок, слагающих месторождение им. М.В. Ломоносова, история и схема его разработки.

В главе 2 описывается строение и свойства сапонита, возможности его практического использования, условия его залегания в породах трубки Архангельская и накопления в прудковой части хвостохранилища.

В главе 3 дается описание строения пляжной зоны хвостохранилища. Рассматривается состав и свойства накапливающихся здесь отложений, дается прогноз их изменения в процессе эксплуатации.

В главе 4 рассматривается строение прудковой части хвостохранилища, его изменение за время эксплуатации. Приводятся основные положения теории взаимодействия частиц в дисперсной системе, на основе которой определяются закономерности образования и накопления суспензии' сапонита, рассматриваются возможные механизмы образования и уплотнения осадка из нее. Приводятся результаты экспериментальных исследований по осаждению сапонита с применением концентрационной коагуляции, флокуляции, воздействия электрическим током и метода температурного воздействия (замораживания — оттаивания суспензии).

В главе 5 приводится термодинамический расчет возможности замораживания - оттаивания суспензии сапонита в хвостохранилище в местных

природных условиях. На основании проведенною расчета предлагается технологическая схема хвостохранилища, реализация которой позволит повысить экологическую безопасность хвостохранитища, используя лишь климатические условия района, без дополнительных эаергозатрат.

В заключении сформулированы основные выводы из проведенной работы.

Объем работы составляет 155 страниц, включая 61 рисунок, 22 таблицы и список литературы из 141 наименования.

Первое защищаемое положение.

Пляжная зона и ограждающие дамбы хвостохранилища сложены намывными песчано-глинистыми породами. В составе намывных пород наряду с песчаными зернами присутствуют микроагрегаты глинистых минералов, обусловливающие их физические и механические свойства. Проведенные исследования показали, что присутствие сапонита в намывных отложениях отрицательно влияет на устойчивость дамб. Дополнительная нагрузка на дамбы при увеличении глубины хвостохранилища приведет к еще большему снижению их устойчивости. Это свидетельствует о том, что в процессе эксплуатации хвостохранилища, при увеличении глубины за счет наращивания высоты ограждающих дамб, снижается его экологическая безопасность.

Пляжная зона и ограждающие дамбы хвостохранилища сложена продуктами техногенной переработки кимберлитовых пород трубки "Архангельская". Эта толща не является однородной и сложена отложениями, по своему гранулометрическому составу соответствующими песчаным грунтам размерностью от пылеватых до крупных. Основная часть пляжной зоны сложена красновато-коричневыми рыхлыми отложениями, по своему гранулометрическому составу являющимися песками средней крупности и крупными, постоянно чередующимися как сверху вниз по разрезу, так и вдоль и вкрест простирания. В их минералогическом составе преобладает

кварц (79 %), доломит (9 %), кальцит и микроклин (2 %), сапонит, встречаются гетит и каолинит, серпентин и серпентинизированный оливин. Физические и механические свойства отложений, слагающих пляжную зону, приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Физические и механические свойства отложений пляжной зоны

Влажность W, % Плотность р, г/см3 Плотность скелета грунта р4 г/см3 Коэффициент пористости, д.е. Степень водонасыщения, д.е. | Модуль общей деформации Ео, МПа Прочность Коэффициент фильтрации см/с Коэффициент консолидации Су, см2/с

В тотальных напряжениях В эффективных напряжениях

Угол внутреннего тре-| ния ф, град Сцепление С, кПа Угол внутреннего трения <р, град Сцепление С, кПа

22,6 1,77 1,44 0,919 0,68 3,6 21 14 25 14 2.6110"6 2,51-10-'

После сброса пульпы часть сапонита, содержащегося в ней, осаждается в пляжной зоне хвостохранилища. В процессе разработки месторождения его содержание в намывных отложениях увеличивается и может достигать 20 %. Концентрация сапонита оказывает значительное влияние на изменение свойств отложений пляжной зоны. Изменение физических свойств отложений показано на рис. 1 и в таблице 2.

Таблица 2.

Изменение физических свойств грунтов при добавлении в них сапонита

Содержание сапонита, % Влажность % Плотность р, г/см'1

0 22,6 1,77

5 27,7 1,77

10 34,8 1,76

20 51,9 1,69

Наиболее существенно при добавлении сапонита к намывным грунтам изменяется их влажность (более чем в 2 раза), при этом грунты становятся полностью водонасыщенными. Увеличение влажности фунтов приводит к уменьшению их прочности, что показано на рис 2. и в таблице 3.

Рис. 2. Изменение прочностных свойств намывных отложений пляжной зоны при изменении влажности

Таблица 3.

Зависимость прочностных свойств грунтов от влажности

влажность, % прочностные свойства

тотальные напряжения эффективные напряжения

угол внутреннего трения, ф,° сцепление, КПа угол внутреннего трения, <р,° сцепление, КПа

22,6 21 14 25 14

27,7 19 11

34,8 18 8

51,9 18 3 18 3

Из приведенных материалов видно, что увеличение влажности намывных отложений, вызванное присутствием в них сапонита, обладающего аномально высокой влажностью, приводит к снижению их прочности, выражающемуся в некотором уменьшении угла внутреннего трения и значительном снижении сцепления.

Такое изменение свойств не характерно для песчаных грунтов, которым по своему гранулометрическому составу соответствуют рассматриваемые отложения. Общеизвестно, что сами по себе пески характеризуются низкими значениями сцепления. При добавлении в них глинистой составляющей (в данном случае сапонита) происходит увеличение количества контактов между минеральными частицами и увеличение связности системы. Это в свою очередь приводит к росту сцепления грунта. В случае добавления сапонита в намывные отложения наблюдается другой характер изменения сцепления - при увеличении глинистой составляющей оно падает. Очевидно это вызвано тем, что с увеличением глинистой составляющей в отложениях пляжной зоны происходит снижение плотности системы (уменьшение количества контактов) и значительное увеличение влажности осадка. Вода, попадая в намывные отложения при добавлении в них сапонита, располагается между минеральными частицами грунта, ослабляя связи между ними, что приводит к уменьшению сцепления между частицами и, соответственно, снижению прочности осадка.

Эксплуатация месторождения в существующем ныне технологическом цикле неминуемо приводит к необходимости постоянного увеличения емкости хвостохранилшца. В настоящий момент оно происходит за счет увеличения глубины, т.е. путем наращивания высоты ограждающих дамб. Увеличение глубины хвостохранилища и объема складируемых там хвостов увеличит нагрузку на ограждающие дамбы, т.е. на грунты, слагающие их, будет действовать добавочное давление. Намывные грунты, содержащие сапонит, являются полностью водонасыщенными, следовательно добавочное давление будет воздействовать на содержащуюся в них

поровуто воду, вызывая избыточное поровое давление в грунтах. Повышение уровня воды в хвостохранилище также может привести к дополнительному повышению порового давления в грунтах, слагающих дамбы, за счет капиллярного поднятия воды. Повышение порового давления в дисперсных грунтах должно приводить к снижению эффективного давления, и следовательно к уменьшению прочности и устойчивости дисперсной системы. Изменение прочностных свойств грунтов при различном избыточном поровом давлении показано на рис. 3.

ОБОБЩЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ недренярованньл сдвиговых испытаний грунтов

о* = 0.01 Мпа

ф= 19° 12 Ф = 034 С = 3 КПа

т = 0.01 Мпа

V 13° 4й<Р = «.24 с = 3 КПа

<т = 0.03 МПа

ф= 11° (2ф = 0.20 с = 4 КПа

т = 0.04 МПа

<Р= 7° 1йф = 0.12 с = 5 КПа

Графнк сдвиг«

О ода 0.1 0.15 0.2 0.25

Верпосально« десдее ... ...пт. о, МП*

Рис. 3. Изменение прочностных свойств намывных грунтов при различном избыточном поровом давлении (сто)

Полученные результаты показывают, что увеличение порового давления приводит к снижению значений сцепления и угла внутреннего трения, что приведет к уменьшению прочности намывных грунтов, слагающих ограждающие дамбы и, следовательно, снижению их устойчивости при подъеме уровня хвостохранилища.

Проведенные исследования свойств намывных грунтов пляжной зо-

ны хвостохранилища Ломоносовского ГОКа позволяют сделать следующие выводы.

Переработанные вмещающие породы, складирующиеся в пляжной зоне хвостохранилища при разработке месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова, обладают специфическими свойствами, отличающими их от обычных песчаных пород. Эти особенности связаны с минералогическим составом пород, в котором присутствуют глинистые минералы. Значительное влияние на прочность намывных пород оказывает их водная составляющая. Добавление в намывные породы сапонита приводит к значительному (более чем в 2 раза) увеличению их общей влажности. Вода при этом располагается между частицами и ослабляет связи между ними, что приводит к снижению прочности пород. Кроме того, возникающее в грунтах при увеличении высоты дамб поровое давление, еще более уменьшает прочность пород.

Второе защищаемое положение.

В прудковой части хвостохранилища происходит быстрое накопление водной суспензии, дисперсная фаза которой состоит преимущественно из сапонита. Из-за развитого диффузного слоя частицы сапонита обладают высокой устойчивостью в водной среде - образующаяся суспензия характеризуется высокой устойчивостью и медленной седиментацией, при которой образуется очень рыхлый осадок. Суспензия может длительное время находиться в неосветлеппом состоянии, что приводит, с одной стороны, к нехватке осветленной воды для обеспечения оборотного водоснабжения, с другой - к быстрому заполнению прудковой части суспензией и слабоуплотненным осадком сапонита, объем которых может в 4- 5 раз превысить запроектированный объем хвостохранилища.

Основная часть глинистого материала, содержащегося в хвостах после обогащения кимберлитовой руды, после сброса в хвостохранилище на-

капливаетея в его прудковой зоне. По принятой технологической схеме здесь должно происходить осаждение минерального осадка и осветление оборотной воды (рис. 4).

Сброс иульпы Ограждающая дамба Прудковая зона

Пляжная зона

Осветленная вода ^^ВН Донные отложения

Рис. 4. Схема складирования хвостов в прудковой зоне хвостохранилища Ломоносовского ГОКа

В реальности складывается совершенно другая ситуация, показанная на рис. 5. В связи со специфическими физико-химическими свойствами сапонита, преобладающего в этой фракции отложений хвостов, его осаждение практически не происходит, а образуется суспензия, обладающая крайне малой плотностью и высокой пористостью, очень медленно осаждающаяся в естественных условиях. Лишь незначительная часть материала, попадающего в прудковую часть хвостохранилища, осаждается в виде донных осадков.

Рис. 5. Схема распределения хвостов в прудковой зоне хвостохранилшда Ломоносовского ГОКа (по состоянию иа июль 2007 г.)

Основная часть хвостохранилища занята суспензией сапонита. Ми-

нералогический состав суспензии следующий - сапонит (87 %), кварц (5 %), иллит (3 %) и каолинит (2 %). Строение Прудковой зоны по состоянию на апрель 2006 г. показано на рис. 6.

плотность скелета сухой взнеси, г/см 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.0

полностью осветленная вода условно осветленная вода

сапонитовая суспензия

Рис. 6. Строение прудковой зоны хвостохранилища Ломоносовского ГОКа. Апрель 2006г.

До глубины 1,8 м хвостохранилище было занято полностью осветленной водой. Ниже, до глубины ~ 2,7 м находилась суспензия с плотностью скелета менее 0,1 г/см3, которую можно назвать условно осветленной водой. Ниже, до глубины 5,2 м, хвостохранилище было заполнено суспензией со средней плотностью скелета 0,13 г/см3.

В июле 2007 г. ситуация значительно изменилась. Строение прудковой зоны на этот период показано на рис. 7. Полностью осветленная вода уже отсутствовала. Зона условно осветленной воды распространялась до глубины 1,1 м. Основная часть прудковой зоны хвостохранилища до глубины 6,5 м была занята суспензией со средней влажностью 630 %, плотностью скелета 0,18 г/см3 и пористостью 97 %. При этом общий уровень прудковой зоны повысился с абсолютной отметки 111 м в 2006 г. до 113 м

в 2007 г. Такое изменение ситуации несомненно связано с увеличением общего количества сапонита в хвостохранилище в процессе разработки месторождения.

плотность скелета сухой взвеси, г/см3

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40

Рис. 7. Строение прудковой зоны хвостохранилища Ломоносовского ГОКа. Июль 2007 г.

Результаты проведенных ранее исследований свойств суспензии сапонита (А.А.Чистяков, 1994, В.И. Осипов и др., 2005) показывают, что максимальная величина плотности скелета, до которой осадок сапонита может уплотниться в естественных условиях за обозримый период времени ~ 0,2 г/см3.

Средняя плотность скелета суспензии, накапливающейся в прудковой части хвостохранилища Ломоносовского ГОКа по состоянию на июль 2007 г. составляет 0,18 г/см3. Глубина слоя суспензии с плотностью скелета менее 0,2 г/см3, то есть область, в которой естественное осаждение сапонита еще может происходить, составляет < 3 м. Эти данные свидетельствуют о том, что в существующих ныне условиях не будет происходить ни осветления оборотной воды, ни сколько-нибудь значительного умень-

шения объема осадка в прудковой части водохранилища. При этом скорость осаждения сапонита в естественных условиях крайне мала (по результатам исследований она составляет около 1 мм в сутки или около 0,4 м в год).

Проведенный расчет показал, что коэффициент разуплотнения при разработке месторождения составляет 4, т.е. объем хвостов, накапливающийся в хвостохранилище в 4 раза превышает объем извлеченной руды.

С учетом всего сказанного, уже в ближайшее время возникнет необходимость нового повышения уровня хвостохранилища, которое не сможет вместить все увеличивающееся количество сапонита, поступающего в него (по проведенным расчетам объем осадков в пляжной и прудковой зонах может в 4 - 5 раз превысить запроектированный объем хвостохранилища), что в конечном итоге приведет к снижению устойчивости ограждающих дамб. Выходом из сложившейся ситуации может быть уменьшение объема осадка, накапливающегося в прудковой части хвостохранилища за счет его уплотнения и обезвоживания (сгущения).

Третье защищаемое положение.

Применение флокулянтов для осветления воды позволяет значительно увеличить скорость седиментации сапонита. Проведенные исследования эффективности действия флокулянтов позволили выделить их оптимальные марки и концентрации. При этом действие флокулянтов позволяет лишь незначительно повысить плотность образующего осадка, т.е. их применение позволит решить проблему ускоренного осветления оборотной воды, но практически не влияет на уменьшение объема осадков в хвостохранилище.

Соединяясь с водой, сапонит образует суспензию, чрезвычайно медленно осаждающуюся и образующую осадок, имеющий очень низкую плотность и высокую пористость. Это может быть объяснено, очевидно, следующим образом. Частицы сапонита, обладающие очень высоким по-

верхностным ^-потенциалом, при попадании в дисперсную среду (в данном случае воду) образуют двойной электрический слой с развитым диффузным слоем. При этом электростатические силы отталкивания превышают молекулярные силы притяжения между частицами. Развитый диффузный слой (большая толщина ионной атмосферы) не позволяет частицам сблизиться между собой и образовать коагуляционпый контакт. Исходя из этого, становится понятно, что для решения задачи осаждения осадка сапонита из суспензии надо преодолеть действие сил отталкивания между частицами, не позволяющих им сблизиться на расстояния, при которых между частицами начнут действовать силы притяжения. Для этого потребуется приложить к ним дополнительную энергию, которая понизит величину энергетического барьера и позволит частицам сапонита сблизиться между собой. Следовательно, для возникновения структурных связей в суспензии сапонита необходимо приложить к ней дополнительную энергию для того, чтобы разрушить гидратные пленки между частицами. Существует несколько способов приложения такой энергии - это введение в дисперсную систему коагулянтов или флокулянтов, воздействие на нее различными физическими полями (электрическим, магнитным), механическое воздействие (применение ультразвука, центрифугирование и др.), температурное воздействие. В горном деле для этого (сгущения хвостов) наиболее широко используются методы флокуляции и коагуляции.

Чтобы определить эффективность различных методов сгущения осадка сапонита, были проведены экспериментальные исследования. Всего было изучено действие 18 флокулянтов различного типа, неорганических коагулянтов А1С1з и АЬЗОд, а также воздействие электрического и магнитного полей.

Проведенные исследования показали, что применение флокулянтов значительно сокращает время образования осадка сапонита, но не приводит к существенному увеличению его плотности и уменьшению пористости, которые практически не отличаются от характеристик осадка, обра-

зующегося в естественных условиях. То есть действие флокулянтов ускоряет процесс уплотнения частиц суспензии сапонита под действием силы тяжести, но не может преодолеть действия сил отталкивания между частицами и сблизить их на расстояние, ira котором может проявиться действие сил притяжения. Образующийся осадок не стабилен, при перемешивании опять образуется водная суспензия.

Наиболее эффективным для осветления воды оказалось действие анионных флокулянтов серии Праестол, производимых на Пермской фабрике компании "Москва - Штокхаузен - Пермь" № 2540 и фирмы Ciba серии Magnafloc - Magnafloc 156 в концентрации 0,005 - 0,0005 %. При концентрации флокулянтов 0,005 % увеличивается скорость опускания фронта флокуляции, но их концентрация 0,0005 % приводит к меньшим значениям условно конечного седиментационного объема осадка. Средняя скорость осаждения суспензии сапонита при применении флокулянтов Праестол № 2540 и Magnafloc 156 при концентрации 0,005 % составляет 30 см/час, при концентрации 0,0005 % - 25 см/час. Применение флокулянтов для осветления оборотной воды потребует минимального количества реагента, концентрация которого может варьировать в широком диапазоне (0,005-0,0005 %), что облегчает управление технологическим процессом осветления и снижает вероятность его сбоев в случае изменения технологических условий, количества и состава исходной пульпы и т.п.

Таким образом, можно говорить о том, что применение флокулянтов позволяет значительно ускорить осаждение суспензии (скорость почти в 6000 раз превышает скорость осаждения в естественных условиях), но не может решить проблему уплотнения осадка и уменьшения его объема. Средняя плотность скелета осадка при применении флокулянтов Праестол № 2540 и Magnafloc 156 при концентрации 0,005 % составляет 0,20 г/см3, при концентрации 0,0005 % - 0,24 г/см3, что лишь незначительно превышает плотность осадка, образующегося в естественных условиях.

Четвертое защищаемое положение.

Уплотнение (сгущение) осадка сапонита и его последующая утилизация возможна при замораживании и последующем оттаивании суспензии в прудковой части хвостохранилища, приводящему к разрушению диффузного слоя минеральных частиц, их агрегации и образованию ближних коагуляционных связей. При этом образуется осадок сапонита с плотностью скелета в 4 раза превышающей исходную, который может извлекаться из хвостохранилища и складироваться в специальных картах-хранилищах, где будет происходить его последующая дегидратация и консолидация.

Проведенные исследования показали, что обычные физико-химические методы, широко используемые в горном деле для сгущения хвостов, не позволяют решить проблему уплотнения и обезвоживания осадка сапонита. Решить ее можно с помощью температурного воздействия. Один возможный способ температурного воздействия - высушивание суспензии. Его применение потребует значительных дополнительных затрат (энергетических, создание специальных сушилок, измельчителей и т.п.). Другой возможный способ - учитывая особенности местного климата использовать действие на суспензию сапонита отрицательной температуры, т.е. ее замораживание.

Для изучения вопроса о том, как действие отрицательной температуры будет влиять на структурообразование сапонитовой суспензии, было проведено несколько серий опытов. В этих опытах моделировались различные условия замораживания и оттаивания, которые могут возникать в условиях местного климата. Испытаниям подвергались образцы естественной суспензии, отобранные в хвостохранилище.

В первой серии образцы суспензии подвергались многократному замораживанию и оттаиванию в быстром режиме. После окончания опытов измерялась влажность осадка, определялась его плотность скелета и пористость. Всего было выполнено более 50 опытов. Результаты испытаний,

представленные в таблице 4, позволяют сделать следующие выводы. При промерзании сапонитовой суспензии происходит отделение воды от минеральной части и образование льда. Минеральная часть суспензии при оттаивании выпадает в осадок, который даже при перемешивании уже не соединяется с водой (взбалтывается и после этого быстро оседает). При многократном замораживании происходит постепенное уплотнение осадка, причем фактор многократности сказывается тем меньше, чем ниже температура замерзания. Средняя плотность скелета образовавшегося осадка составляет 0,53 г/см3, что почти в 3 раза больше, чем плотность скелета начальной суспензии. Также важным является то, что испытания проводились в условиях быстрого замораживания и оттаивания, т.е. в условиях, когда в дисперсных породах могут формироваться наименее прочные связи и наиболее рыхлая структура.

Таблица 4

Основные физические свойства осадка сапонита, образованного при многократ-

ном замораживании - оттаивании суспензии

Температура замораживания, °С Физические свойства осадка

Влажность % Плотность скелета рс1, г/см3 Пористость п, %

-3,5 180,0 0,46 83,5

-5 147,5 0,46 83,6

-7 145,5 0,51 81,4

-10 134,1 0,59 78,6

-15 125,6 0,62 77,4

Среднее 146,7 0,53 80,9

Во второй сери опытов изучалась фильтрация воды из осадка сапонита при оттаивании. Результаты испытаний, приведенные в таблице 5, показывают, что возможность оттока воды из осадка сапонита приводит к его дальнейшему уплотнению, конечная плотность скелета осадка составляет 0,74 г/см3, что более чем в 4 раза превышает среднюю плотность скелета исходной суспензии.

Таблица 5

Основные физические свойства осадка сапонита, образованного при многократном замораживании - оттаивании суспензии и последующей фильтрации воды из него

Влажность W, % Плотность скелета pd, г/см3 Пористость п,% Коэффициент фильтрации К£ м/с

98,9 0,74 73,2 1,83-Ю"4

Исследования консолидационных свойств сапонита, проведенные в третьей серии опытов, показали, что полученный в процессе циклического замораживания - оттаивания осадок способен консолидироваться под незначительной дополнительной нагрузкой. Результаты испытаний приведены в таблице 6.

Таблица 6

Основные физические свойства консолидированного осадка сапонита

Вертикальная нагрузка, МПа Влажность W,% Плотность скелета р<3, г/см3 Коэффициент пористости е, д,е. Пористость п,% Коэффициент фильтрации К£ м/с Коэффициент консолидации Су, см2/с

0,001 90,1 0,876 2,674 68,4 6,06-10"5 1,01-103

0,002 78,7 0,968 2,373 65,1 4,04-105 4,52-10'4

0,003 74,7 0,992 2,265 64,2 2,67-10'5 4,04-10"4

0,004 72,0 1,021 2,192 63,2 4,24-Ю"6 2,80-Ю"4

0,005 69,3 1,045 2,187 62,3 2,23-ю"6 2,09-10"4

0,006 66,9 1,074 2,125 61,2 9,97-10"' 1,83-10"

0,007 65,4 1,090 2,020 60,6 8,66-10"' 1,59-10"

0,008 64,4 1,104 1,991 60,2 5,38-Ю"7 1,57-Ю"4

Эти испытания показали, что осадок сапонита, образованный в процессе замораживания - оттаивания, обладает способностью к дальнейшему уплотнению под действием дополнительной нагрузки, то есть при воздействии температурного фактора сапонитовая суспензия структурируется и приобретает свойства, присущие связным дисперсным грунтам. Плотность скелета осадка, полученного при замораживании - оттаивании суспензии

превышает плотность скелета исходной суспензии ~ в 3 раза, после фильтрации воды - более чем в 4, а после консолидации осадка - более чем в 6 раз. Пористость осадка уменьшается с 97 % до 81, 73 и 60 % соответственно.

В целом, проведенные испытания доказали принципиальную возможность образования осадка сапонита из суспензии при ее замораживании и последующем оттаивании и определили основные свойства полученного осадка. Однако замораживание и оттаивание суспензии в них проводилось в быстрых условиях при всестороннем воздействии отрицательной температуры. Для определения того, как этот процесс может проходить в реальных условиях, была проведена серия опытов, моделирующих возможное замерзание и оттаивание сапонита в хвостохранилище (замораживание проводилось в медленном режиме, при этом воздействие холода могло происходить только сверху). Всего было проведено 3 серии таких опытов, результаты которых представлены в таблице 8.

Таблица 8

Основные физические и механические свойства осадка сапонита, образованного при

медленном замораживании - оттаивании в дренированных условиях

Цикл | Влажность % 1 ¡2 и 0 1 Плотность скелета г/см3 1 Коэффициент пористости е. д.е. ^ Пористость 11,% Предел текучести % | Предел раскатывания %р, % Число пластичности 1р, % Показатель теху-! чести д.е Относительная деформация набухания, д.е. Угол внутреннего трения <р, град Сцепление С, кПа

1 102,0 1,37 0,68 3,025 75,5 77,4 36,6 40,8 1,60

2 101,1 1,39 0,69 2,950 75,1 77,4 36,6 40,8 1,58

3 100,0 1,40 0,70 2,900 74,7 77,4 36,6 40,8 1,55 0 5 9

Результаты испытаний показывают, что при медленном замораживании и оттаивании суспензии в дренированных условиях происходит образование более плотного осадка, чем при быстром замораживании. Характеристики физических свойств образовавшегося осадка совпадают с характеристиками, полученными при многократном быстром замораживании -

оттаивании суспензии с последующей фильтрацией. При повторном медленном замораживании и оттаивании образованного осадка значительного изменения его свойств не происходит. Полученный осадок, так же, как и в предыдущих опытах, был испытан на консолидацию. После завершения этапа консолидации осадка были определены характеристики его физических и деформационных свойств, относительная деформация набухания, а также проведены сдвиговые консолидировано-недренированные испытания, по результатам которых были получены характеристики прочностных свойств. Результаты определений приведены в таблице 9.

Таблица 9

Основные физические и механические свойства консолидированного осадка сапонита, образованного при медленном замораживании - оттаивании в дренированных условиях

| Влажность V/, % 1 Плотность р, г/см3 ' Плотность скелета рс1, г/см3 1 Коэффициент пористо-| сти е, д.е. Пористость п, % Предел текучести , % | 1 » И . 1 й> О. С Число пластичности 1р, % Показатель текучести 1ь Д-е | Относительная дефор-| мация набухания, д.е. Модуль обшей деформации, МПа 1 Угол внутреннего трения [ ф,град Сцепление С, кПа Коэффициент консолидации Су, м2/с

0,5-

46,4 1,65 1,13 1,458 59,2 74,5 32,9 41,6 0,32 0,28 13 12 9,9-10"5

1,9

Проведенные исследования показывают, что после температурного воздействия (замораживания - оттаивания) суспензия сапонита начинает структурироваться. Из нее выпадает осадок, способный к дальнейшей консолидации и уплотнению. Таким образом, можно утверждать, что в изучаемой дисперсной системе появляются структурные связи.

В целом, результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы. При замораживании дисперсной системы, которой является суспензия сапонита, происходит разрушение диффузного слоя частиц, препятствующего их сближению. Освобождающаяся при этом вода, замерзая, оказывает дополнительное уплотняющее действие на частицы дисперсной фазы, в результате чего они сближаются на расстояние, на ко-

тором проявляется действие сил притяжения между ними. В системе начинают проявляться структурные связи между частицами, вследствие чего она уже обладает такими свойствами, как структурная прочность, пластичность и некоторые другие.

В своих работах В.И. Осипов (В.И. Осипов 1976, 1984) показал, что физические и механические свойства глинистых пород обусловлены типом контактов, возникающих между частицами, и зависят от того, какую стадию литогенеза порода прошла за время своего формирования. Согласно классификации В.И. Осипова, свойства осадка сапонита, образующегося при медленном замораживании - оттаивании суспензии в дренированных условиях, обусловлены возникающими в нем дальними коагуляционными контактами между частицами, соответствующими контактам, возникающим в естественных осадках на стадии седиментогенеза. Свойства консолидированного осадка обусловлены действующими в нем как дальними, так и ближними коагуляционными контактами между частицами, соответствующими контактам, возникающим в естественных осадках на стадии раннего диагенеза. Исключение составляют высокие значения числа пластичности и, особенно, степени набухания, характерные для естественных пород, прошедших в своем формировании стадию позднего диагенеза. Очевидно это связано с особыми свойствами сапонита, слагающего рассматриваемый осадок, значительно отличающимися от свойств большинства других глинистых минералов, которые и характеризуют его как смек-тит.

Вышеизложенные данные позволяют утверждать, что циклическое замораживание и оттаивание суспензии сапонита приводит к разрушению диффузного слоя частиц дисперсной фазы и возникновению между ними дальних коагуляционных контактов. Эти процессы аналогичны происходящим в естественных глинистых грунтах на стадии седиментогенеза, при этом дисперсная система находится в дальнем энергетическом минимуме. При приложении к образовавшемуся осадку дополнительной нагрузки

происходит дальнейшеь сближение частиц между собой. Дисперсная система при этом оказывается в ближнем энергетическом минимуме, силы притяжения между частищми преобладают над силами отталкивания, гид-ратные пленки, препятствующие сближению частиц все более утончаются и между частицами вознвкают контакты ближнего коагуляционного типа. При этом формируется все более плотная и устойчивая структура породы, обладающей более высокими прочностными свойствами. Процессы, происходящие в осадке сапонита на этой стадии, соответствуют происходящим в естественных глинистых грунтах на стадии раннего диагенеза. Специфические свойства сапонита, главным образом его способность к внут-рикристаллическому набуханию, обусловливают проявление у формирующего осадка свойств, характерных для пород прошедших стадию позднего диагенеза, а именно высокую пластичность и степень набухания.

Таким образом, можно утверждать, что применение способа замораживания - оттаивания суспензии сапонита позволяет разрушить диффузный слой частиц, препятствующий их сближению и образованию осадка и тем самым инициирует начало седиментогенеза сапонита. Важное значение при этом имеет режим замораживания и оттаивания: как видно из проведенных исследований, при медленном режиме с возможностью дренирования отделяющейся влаги образуется наиболее плотный осадок (плотность скелета осадка превышает плотность скелета исходной суспензии более чем в 4 раза). Образовавшийся осадок обладает способностью к дальнейшим диагенетическим изменениям - при приложении дополнительной гравитационной нагрузки происходит увеличение количества и площади контактов между частицами, упрочнение его структуры. Плотность скелета осадка при этом превышает плотность скелета исходной суспензии более чем в 6 раз, снижаются его влажность и пористость, улучшаются прочностные и деформационные свойства.

Пятое защищаемое положение.

Для реализации метода осаждения сапонита при замораживании - оттаивании суспензии предложена технологическая схема хвостохранилища, реализация которой позволит максимально снизить объем осадков в хвостохранилище и нагрузку на ограждающие дамбы, увеличить объем и скорость образования осветленной воды, утилизировать образующийся осадок, повысив тем самым экологическую безопасность хвостохранилища, используя лишь климатические условия района, без применения дополнительных энергозатрат.

Применение циклического замораживания и оттаивания сапонитовой суспензии и последующей консолидации образующегося осадка не только позволит значительно снизить объем складируемого в хвостохранилище сапонита (не изменяя его общее количество), но и даст возможность изымать его и утилизировать для дальнейшего использования в различных областях хозяйственной деятельности.

Для того, чтобы оценить возможность применения этого метода в природных условиях месторождения им. М.В. Ломоносова и практическую выгоду от его применения (в какой степени возможно уменьшить объем складируемых хвостов и, соответственно, необходимую для этого емкость хвостохранилища) были проведены специальные исследования теплофи-зических свойств сапонитовой суспензии. На основании полученных результатов и данных о местных климатических условиях был проведен теп-лофизический расчет динамики промерзания и оттаивания суспензии сапонита в хвостохранилище.

Проведенные исследования и расчеты показали, что если глубина накапливающегося в хвостохранилище слоя суспензии сапонита будет составлять 0,8-0,9 м в год, то при удалении снега с поверхности льда будет происходить полное промораживание суспензии в зимний период и ее оттаивание летом. Промораживание - оттаивание будет происходить лишь за счет изменения температуры воздуха, для этого не потребуется никаких

дополнительных источников энергии.

При практическом применении метода замораживания - оттаивания суспензии сапонита должны быть учтены следующие условия:

- замораживание суспензии должно происходить медленно;

- оттаивание мерзлого грунта должно происходить в дренированных условиях - должен быть обеспечен свободный отток отделенной воды;

- для накопления осветленной воды нужно создать дополнительный резервуар;

- глубина накапливающейся в хвостохранилище суспензии не должна превышать 0,8 - 0,9 м в год;

- хвостохранилище должно состоять из двух частей, в которых поочередно будет происходить накопление суспензии, ее последующее замораживание и оттаивание и удаление отделенной воды;

- образующийся осадок сапонита должен извлекаться из хвосто-хранилища и накапливаться в специальных картах - хранилищах.

Первое условие будет обеспечиваться автоматически - хвостохранилище является закрытым бассейном и поступление холода возможно только сверху. Для обеспечения следующих условий необходимо внести некоторые изменения в технологическую схему эксплуатации хвостохранили-ща. Гипсометрически ниже основного хвостохранилища, за ограждающей дамбой необходимо создать пруд осветленной воды. В донной части основного хвостохранилища надо разместить дренажную систему, по которой отделенная от осадка сапонита вода будет сливаться в пруд осветленной воды и накапливаться там для использования в оборотном водоснабжении. Такая система в хвостохранилище Ломоносовского ГОКа существует. Само хвостохранилище должно быть разделено на две части разделительной дамбой. В одну часть хвостохранилища будет происходить сброс пульпы и накопление суспензии сапонита, в другой - ее замораживание

зимой, оттаивание и слив отделенной воды в летний период. После замораживания и отгаивания суспензии здесь будет образовываться осадок сапонита со средней плотностью скелета 0,7 г/см3. Этот осадок должен извлекаться из хвостохранилища, перекачиваться и складываться в специально устроенных картах - хранилищах, которыми могут служить естественные впадины рельефа. После этого в освободившуюся часть хвостохранилища может опять происходить сброс пульпы, в другой части в это время будет происходить замораживание накопленной ранее суспензии. Так этот цикл может постоянно повторяться, при этом части хвостохранилища ежегодно должны меняться. Принципиальная схема хвостохранилища, которая позволит практически применить способ замораживания - оттаивания суспензии для осаждения осадка сапонита, показана на рис. 8.

Осадок сапонита, накапливающийся в картах - хранилищах, будет уплотняться под собственным весом, выделяющаяся при этом чистая вода будет стекать по уклону рельефа. При заполнении хранилища его следует

перекрыть сверху дренирующим слоем песчаного фунта и провести рекультивацию. Рядом в это время потребуется создать новое хранилище, где будут скапливаться следующие порции сапонита.

Описанная схема позволит сформировать экологически безопасное хранилище сапонита, осажденного из суспензии в хвостохранилище. Применение этой схемы не потребует значительных дополнительных материальных затрат (для образования и уплотнения осадка будет использоваться природный холод) и позволит обойтись без постоянного наращивания объема хвостохранилища. Проведенный расчет показал, что если условия разработки месторождения (содержание сапонита в кимберлитовой руде, темпы и объемы ее добычи) останутся неизменными, необходимые размеры хвостохранилища составят ~ 1,25x1,25 км при глубине 0,9 м. Последующего увеличения его глубины или площади в процессе эксплуатации не потребуется.

Выводы

В настоящей работе на примере хвостохранилища Ломоносовского ГОКа на трубке "Архангельская" месторождения им. М.В. Ломоносова было исследовано влияние сапонита, содержащегося в хвостах обогащения кимберлитовых руд, на условия их накопления. Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы.

1. Пляжная зона и ограждающие дамбы хвостохранилища сложены намывными песчано-глинистыми породами. В составе пород наряду с песчаными зернами присутствуют микроагрегаты глинистых минералов, обусловливающие их физические и механические свойства. Проведенные исследования показали, что увеличение содержания сапонита в намывных породах в процессе разработки месторождения приводит к значительному увеличению их влажности (при содержании сапонита в намывных отложениях в количестве 20 % их влажность увеличивается с 22,6 до 51,9 %). Это в свою очередь приводит к значительному уменьшению их прочности (при содержании сапонита в намывных отложениях в количестве 20 % угол внутреннего трения уменьшается с 21° до 18°, а сцепление с 14 кПа до 3 кПа). Увеличение нагрузки на намывные отложения, слагающие ограждающие дамбы, при увеличении глубины хвостохранилища приведет к значительному уменьшению их прочности (при увеличении противодавления в поро-вой воде до 40 кПа угол внутреннего трения в намывных отложениях уменьшается до 9°, а сцепление до 2 кПа) и, следовательно, снижению устойчивости дамб. Все эти данные свидетельствуют о снижении экологической безопасности хпостохраннлпща при увеличении его глу= бины и наращивании высоты ограждающих дамб.

2. В прудковой зоне хвостохранилища накапливается водная суспензия, дисперсная фаза которой представлена преимущественно сапонитом. Частицы сапонита, обладающие развитым диффузным слоем ионов проявляют в водной среде высокую устойчивость и не коагулируют. В

естественных условиях скорость осаждения сапонита составляет 0,4 м в год, при этом образуется очень рыхлый осадок (плотность скелета осадка составляет 0,18 - 0,20 г/см3, пористость - 97 %). В результате емкость хвостохранилища оказывается недостаточной для складирования в нем необходимого объема хвостов. Проведенный мониторинг строения хвостохранилища показал, что за 2 года эксплуатации (с 2005 г. по 2007 г.) произошло полное заполнение его прудковой зоны суспензией сапонита, осветления которой практически не происходит. Расчеты показывают, что общий объем осадков в пляжной и прудковой зоне, с учетом содержания сапонита в разрезе трубки, будет в 4 - 5 раз больше запроектированного объема хвостохранилища.

3. Для определения возможности ускоренного осветления оборотной воды в хвостохранилище было изучено действие 18 флокулянтов различного типа, неорганических коагулянтов А1С13 и A12S04, а также воздействие электрического и магнитного полей. В результате экспериментальных исследований установлено, что применение флокулянтов Праестол № 2540 и Magnafloc 156 с концентрацией 0,005 - 0,0005 % значительно сокращает время осаждения сапонита из суспензии (скорость осаждения увеличивается почти в 6000 раз и составляет 2530 в час), но не приводит к его уплотнению. Таким образом использование этих флокулянтов позволяет решить проблему осветления воды для оборотного водоснабжения, но не может решить проблему уплотнения осадка сапонита и уменьшения его объема в хвостохранилище.

4. Решить проблему уплотнения осадка сапонита физико-химическими методами не удается. В результате экспериментальных исследований установлено, что решение возможно при температурном воздействии на суспензию. Проведенные исследования показывают, что замораживание и последующее оттаивание сапонитовой суспензии инициирует ее ускоренное осаждение и уплотнение (сгущение). При медленном режиме замораживания с возможностью дренирования отделяющейся

влаги образуется наиболее плотный осадок, представляющий собой глину текучей консистенции с влажностью 100 %, плотностью скелета 0,70 г/см3, пористостью 75 %, углом внутреннего трения 5° и сцеплением 9 кПа. Образовавшийся осадок обладает способностью к дальнейшим диагенетическим изменениям - при приложении дополнительной гравитационной нагрузки происходит унрочнение его структуры. Консолидированный осадок представляет собой тугопластич-ную глину, со следующими основными свойствами - влажность 46 %, плотность скелета 1,1 г/см3, пористость 59 %, степень свободного набухания 0,28 д.е., модуль общей деформации 0,5 - 1,3 МПа, угол внутреннего трения 13°, сцепление 12 кПа.

5. Для практического применения способа уплотнения (сгущения) осадка сапонита при замораживании и оттаивании суспензии предложена технологическая схема хвостохранилища, применение которой позволит не только снизить объем накапливающегося там сапонита, но и даст возможность его извлекать и складировать для последующей утилизации и использования в различных областях хозяйственной деятельности. Организация функционирования хвостохранилища по предложенной схеме позволит значительно снизить глубину хвостохранилища и высоту ограждающих дамб и, соответственно, повысить их экологическую безопасность. Теплофизические свойства сапонита позволят осуществлять замораживание и оттаивание суспензии сапонита за счет климатических особенностей района без использования дополнительных источников энергии.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Влияние сапонита на устойчивость гидротехнических сооружений хво-стохранилищ на месторождении им. М.В. Ломоносова Архангельской области. // Геоэкология. 2008. № 3. С. 269 - 271.

2. Содержание сапонита как фактор развития оползневых процессов в техногенных намывных грунтах хвостохранилшц (на примере Ломоносовского ГОКа). В сб. Сергеевские чтения. Опасные природные и тех-ноприродные экзогенные процессы: закономерности развития, мониторинг и инженерная защита территорий. Вып. 9. М.: ГЕОС. 2007. С. 110 - 112 (в соавторстве с А.С. Евтюшиным).

3. Особенности строения хвостохранилшц месторождения им. М.В. Ломоносова Архангельской области. В сб.: Актуальные проблемы экологии и природопользования. Вып. 10 (часть 1). Системная экология и геоэкология. М. 2008. С. 100 - 102 (в соавторстве с Цзян Чень).

Карпенко Федор Сергеевич

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Подписано в печать 06.08.2009 г. Формат 60x90, 1/16. Объем 2.25 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №1398

Отпечатано в ООО "Фирма Блок" 107140, г. Москва, ул. Краснопрудная, вл.13. т. (499) 264-30-73

www.firmablok.ru Изготовление брошюр, авторефератов, печать и переплет диссертаций.

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Карпенко, Федор Сергеевич

Введение.

1. Геологическое строение района.

1.1. Особенности состава кимберлитов Архангельской алмазоносной провинции.

1.2. Строение и состав;кимберлитовых трубок месторождения им. М.В. Ломоносова.

1.3. История открытия и разработки месторождения им. М.В. Ломоносова

1.4. Схема разработки месторождения им. М.В. Ломоносова.

2. Сапонит и его свойства.

3. Физические и механические свойства намывных грунтов пляжной зоны хвостохранилища.

3.1. Строение пляжной зоны.

3.2. Влияние сапонита на физические и механические свойства намывных пород.

3.3. Влияние режима эксплуатации хвостохранилища на механические свойства намывных пород.

4. Строение прудковой зоны хвостохранилища, физико-химические свойства и способы осаждения сапонитовой суспензии.

4.1. Строение прудковой зоны хвостохранилища.

4.2. Основные положения теории физико-химического взаимодействия частиц дисперсных систем.

4.2.1. Понятие дисперсной системы.

4.2.2. Понятие двойного электрического слоя.

4.2.3. Основные закономерности взаимодействия частиц дисперсной системы.

4.2.4. Основные характеристики структурных связей между частицами дисперсной системы.

4.3. Методы осаждения суспензии сапонита.

4.3.1. Процессы коагуляции и флокуляции.

4.3.2. Применение флокулянтов.

4.3.3. Воздействие физическими полями.

4.3.4. Температурное воздействие.

5. Возможности и предполагаемые результаты применения метода замораживания и оттаивания суспензии сапонита в условиях месторождения им. М.В. Ломоносова.

5.1. Теплофизические свойства суспензии сапонита.

5.2. Возможность практического применения метода сгущения осадка сапонита и его складирование.

5.3. Расчет объема хвостохранилища.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Условия накопления сапонитсодержащих осадков и технология их сгущения в хвостохранилище месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова"

Актуальность исследований. В. начале 1980-х годов была открыта Архангельская алмазоносная провинция (ААП). Особенности расположения и строения делают ее разработку крайне важной для народного хозяйства. В административном отношении провинция находится на территории»Приморского района Архангельской области, в 100 км к северу от г. Архангельска (см. рис. 1) и связана с ним автомобильной дорогой. В географическом плане район ААП расположен в пределах западной части Беломоро-Кулойского плато. Архангельская алмазоносная провинция является1 первой* на территории Европы, а по своим запасам - второй сырьевой базой алмазов в России после месторождений Якутской алмазоносной провинции. В настоящее время Архангельская алмазоносная провинция включает два месторождения алмазов - им. М.В.Ломоносова и им. В.П. Гриба. В 1987 г. были, утверждены запасы месторождения им. М.В. Ломоносова, по размерам которых оно относится к разряду крупных месторождений. Результаты, минералогических исследований алмазов, их сортировки и оценки свидетельствуют о высоком качестве сырья, в котором на долю ювелирного ряда приходится более 60 %. Все это делает освоение алмазных месторождений Архангельской провинции важным и значимым. По словам академика Н.П: Лаверова [56], месторождение им. М.В. Ломоносова стало своеобразным полигоном для отработки новых технологий проведения геологоразведочных и других видов работ. В 2005 г. на трубке Архангельская начались опытно-промышленные работы по добыче алмазов. Методики и технологии, апробируемые здесь, будут использованы при-дальнейшем освоении других трубок месторождения. В связи с этим особое значение приобретает изучение особенностей его строения, оказывающих влияние на процесс его разработки.

Трубке им. В .Г

Пгрмемт

С£ В ЕРОДВ lWiC'1

1ДВИНКК

IMtl.'OpI

Контур Приморского

Контур месторождения LO природного парка регионального значения

Рис. 1. Административно-экономическая карта месторождений им. М.В. Ломоносова и им. В. Гриба (по В.В. Кроткову, Г.П. Кудрявцевой, О.А. Богатикову и др., 2001).

Месторождение им. М.В.Ломоносова включает десять кимберлитовых трубок — Снегурочка, Архангельская, им. Карпинского-1, им. Карпинского-2, Пионерская, Поморская, им. Ломоносова, Кольцовская, Белая и Первомайская. Слагающие трубки породы имеют не совсем обычный состав и значительно отличаются от типичных кимберлитов Якутии и Южной Африки. Одна из важных особенностей состава — очень незначительное содержание в породах, слагающих трубки, минералов-спутников алмаза - пиропа и пикро-ильменита при повышенных содержаниях хромшпинелидов. Уже в середине 1980-х годов было обращено внимание на уникальность месторождения им. М.В.Ломоносова, обусловленную, с одной стороны высоким качеством алмазного сырья, и, с другой стороны, тем, что породы трубок месторождения практически полностью замещены глинистыми минералами (преимущественно сапонитом), а не представляют собой твердые массивные породы, как, например, в трубках Якутской провинции. Работы, проведенные в 2003—2005 гг. Институтом геоэкологии РАН (ИГЭ РАН) на трубке Архангельская, показали, что содержание сапонита в породах жерловой фации трубки практически не изменяется с глубиной и составляет около 90 %. В связи с этим крайне важно оценить, какое влияние оказывает сапонит на процесс переработки руды и дальнейшего складирования хвостов ее обогащения.

Сапонит (так называемый "мыльный камень") - высокомагнезиальный глинистый минерал, триоктаэдрический смектит, в структуре которого находятся 1—2 монослоя воды. Высокая- физико-химическая активность сапонита приводит к тому, что в водной среде он образует тонкодисперсную суспензию, имеющую в естественных условиях очень низкие скорость седиментации и плотность образующегося осадка. В то же время, благодаря своему составу и свойствам, сапонит является минералом, который, может широко применяться в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Технологический процесс переработки руды построен таким образом, что после обогащения вмещающие породы, содержащие большое количество сапонита, смешиваются с водой, перемещаются по пульпопроводам и затем складируются в хвостохранилище, ограждающие дамбы которого намываются из этих же пород. Крайне низкая плотность сапонитового осадка вынуждает периодически увеличивать объем и площадь хвостохранилища в процессе разработки месторождения, что негативно влияет на экологическую обстановку и увеличивает риск загрязнения окружающей среды. Отлагаясь в породах, слагающих намывные дамбы, сапонит ухудшает их прочностные свойства, что ведет к снижению устойчивости дамб. Низкая скорость осаждения сапонитовой суспензии делает невозможным осветление воды в количестве, необходимом для обеспечения оборотного технологического водоснабжения, что требует увеличения количества дополнительной воды, вовлекаемой в технологический процесс.

Цели и задачи исследований. Перечисленные выше вопросы определяют основную цель исследования — изучение влияния сапонита на свойства вмещающих пород, выявление закономерностей изменения его свойств при технологической переработке кимберлитовой руды для разработки способа ускоренного осаждения и уплотнения (сгущения) осадка сапонита и его дальнейшего складирования. Решение этих проблем позволит учитывать изменение устойчивости грунтов» при проектировании гидротехнических сооружений, максимально уменьшить площади хвостохранилищ, снизить тем самым неблагоприятное воздействие на природную среду при разработке месторождений. Это решение возможно лишь на основе изучения внутреннего строения отложений, накапливающихся в хвостохранилище, преобладающих в них типов структурных связей, физико-химических процессов, вызывающих их осаждение и уплотнение.

Для достижения этих целей необходимо решить следующие задачи:

- изучить строение и состав хвостов обогащения кимберлитовой руды, накапливающихся в пляжной и прудковой частях хвостохрани-лища;

- определить основные физико-химические процессы, происходящие в этих отложениях при привнесении сапонита - основного минерала, слагающего трубки месторождения;

- оценить влияние этих процессов на изменение физических и механических свойств отложений;

- найти оптимальные виды воздействия на пульпу, позволяющие вызвать ускоренную седиментацию и уплотнение ее твердой фазы;

- оценить возможности и разработать методику их практического применения.

Объект исследования. В процессе исследований изучались техногенные грунты - хвосты обогащения кимберлитовой руды, складируемые в хвостохранилище 1-ой очереди Ломоносовского ГОКа. Хвостохранилище является опытно-промышленным участком, на котором апробируются технологии, которые будут впоследствии применены на хвостохранилище 2-ой очереди при дальнейшей разработке месторождения. Хвосты обогащения, поступая в хвостохранилище, откладываются там в его пляжной и Прудковой зонах. В пляжной зоне откладываются наиболее крупные фракции пород, которые формируют собственно пляж и ограждающие дамбы — т.н. защитный экран из хвостов. Наиболее тонкая фракция пород поступает и скапливается в прудковой части хвостохранилища, постепенно заполняя его.

Информационная база исследований. Основой для проведения данных исследований послужили результаты, полученные в ходе научно-исследовательских работ, проведенных в Институте геоэкологии Российской академии наук (ИГЭ РАН) на хвостохранилище Ломоносовского ГОКа в 2005-2007 гг., исполнителем которых являлся автор. В ходе работ были проведены полевые исследования-(в 2005, 2006 и 2007 гг.),. включавшие непосредственно геологические наблюдения и отбор проб, лабораторные исследования и обработка полученных материалов. За основу при проведении^ исследований были взяты методики испытаний и результаты, полученные при проведении научно-исследовательских работ ИГЭ РАН в 2003-2005 г.г. (В.И. Осипов и др., 2005) на трубке Архангельская месторождения им. М.В. Ломоносова и в расположенном в 5 км от нее хвостохранилище Поморского ГОКа. Также в настоящих исследованиях широко использовались многочисленные материалы по геологическому строению ААП и региона в целом, опубликованные в литературе. Список использованных источников приведен в конце данной работы.

Научная новизна исследований заключается в следующем:

- установлены основные закономерности влияния сапонита на физические и прочностные свойства пород пляжной зоны, дан прогноз возможного изменения: их свойств при дальнейшей .эксплуатации месторождения, показано, что увеличение объема хвостохранилища приведет к снижению устойчивости ограждающих дамб;

- изучено строение прудковой части хвостохранилища и оценено'его изменение по мере заполнения последнего;.

- предложен оптимальный состав флокулянтов-для; ускоренного осаждения сапонита в прудковой зоне и осветления оборотной воды;

- на основе анализа физико-химических процессов взаимодействия частиц1 в дисперсной системе: сапонит - вода; предложен способ уплотнения (сгущения) осадка сапонита и его обезвоживания при циклическом замораживании — оттаивании суспензии-и методика практического применения этого способа;

Основные защищаемые положения:

1. Пляжная зона и ограждающие дамбы хвостохранилища сложены намывными: песчано-глинистыми,: породами. В составе намывных пород наряду с песчаными зернами, присутствуют микроагрегаты глинистых минералов, обусловливающие их физические и. механические свойства. Проведенные, исследования показали, что присутствие сапонита в намывных отложениях отрицательно; влияет на: устойчивость дамб. Дополнительная нагрузка на дамбы при увеличении» глубины хвостохранилища приведет к еще большему снижению-их устойчивости. Это свидетельствует о том, что в процессе эксплуатации хвостохранилища, при увеличении? глубины за счет наращивания высоты ограждающих дамб снижается-его экологическая безопасность.

2. В прудковой части хвостохранилища происходит быстрое накопление водной суспензии, дисперсная фаза которой состоит преимущественно из сапонита. Из-за развитого диффузного слоя частицы сапонита обладают высокой устойчивостью в водной среде — образующаяся суспензия обладает высокой устойчивостью и медленной седиментацией, при которой образуется очень рыхлый осадок. Суспензия может длительное время находиться в неосветленном состоянии, что приводит, с одной стороны, к нехватке осветленной воды для обеспечения оборотного водоснабжения, с другой — к быстрому заполнению прудковой части суспензией и слабоуплотненным осадком сапонита, объем которого может в 4 - 5 раз превысить запроектированный объем хвостохра-нилища.

3. Применение флокулянтов для осветления* воды позволяет значительно увеличить скорость седиментации сапонита. Проведенные исследования эффективности действия флокулянтов позволили выделить их оптимальные марки и концентрации. При этом действие флокулянтов позволяет лишь незначительно повысить плотность образующего осадка, т.е. их применение позволит решить проблему ускоренного осветления оборотной воды, но практически не влияет на уменьшение объема осадков в хвостохранилище.

5. Для реализации способа осаждения сапонита при замораживании -оттаивании суспензии предложена технологическая схема хвостохранилища, реализация которой позволит максимально снизить объем осадков в хвостохранилище и нагрузку на ограждающие дамбы, увеличить объем и скорость образования осветленной воды, утилизировать образующийся осадок, повысив тем самым экологическую безопасность хвостохранилища, используя лишь климатические условия района, без дополнительных энергозатрат.

Практическая значимость работы. Результаты проведенных исследований позволят учитывать изменение устойчивости ограждающих дамб при проектировании новых хвостохранилищ, в частности 2-ой очереди Ломоносовского ГОКа. Применение предложенного способа уплотнения и обезвоживания осадка сапонита (в горном деле называемом сгущением хвостов) при замораживании — оттаивании суспензии в прудковой части значительно снизит объем хвостохранилища, необходимый для разработки месторождений. Все это позволит снизить риск неблагоприятного экологического воздействия на окружающую среду. Сгущение осадка сапонита и его последующая консолидация'даст возможность его утилизации и дальнейшего использования в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Апробация результатов исследований. Основные результаты, полученные в ходе исследований, вошли в научно-технический отчет по работам, проведенным ИГЭ РАН на хвостохранилище Ломоносовского ГОКа в 20052007 гг. Кроме этого, результаты проведенных исследований были представлены к обсуждению на Сергеевских чтениях (Москва, ИГЭ РАН, 2007 г., в соавторстве с Евтюшиным А.С.) [38] и секции "Геоэкология" Всероссийской конференции "Актуальные проблемы экологии и природопользования" 2008 г. на экологическом факультете Российского университета дружбы народов (в соавторстве с Цзян Чень, КНР) [116].

Часть результатов, полученных в ходе исследований и использованных в настоящей работе, вошла в статью автора, опубликованную в журнале "Геоэкология" [51].

Автор выражает глубокую благодарность академику РАН В.И. Осипо-ву, под руководством которого проводились исследования, подготовка и написание работы. Также автор выражает благодарность за проведенные специальные исследования при выполнении работы ст.н.с. ИГЭ РАН к.г.-м.н. А.А>. Каздыму, доценту кафедры геокриологии МГУ, к г.-м.н. С.Ю. Пармузину, ст.н.с. кафедры геокриологии МГУ, к.г.-м.н. Р.Г. Мотенко. Искреннюю благодарность автор приносит сотрудникам лаборатории "Изучения состава и свойств грунтов" ИГЭ РАН за неоценимую помощь в решении теоретических вопросов и проведении экспериментальных исследований при подготовке работы. Особую признательность автор испытывает к к.г.-м.н.

В.Г. Шлыкову!, к сожалению безвременно ушедшему из жизни, результаты рентгенографических исследований которого послужили основой многих положений данной работы.

Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Карпенко, Федор Сергеевич

141 Выводы

В настоящей работе на примере хвостохранилища Ломоносовского ГОКа на трубке "Архангельская" месторождения им. М.В. Ломоносова было исследовано влияние сапонита, содержащегося в хвостах обогащения ким-берлитовых руд, на условия их накопления. Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы.

1. Пляжная зона и ограждающие дамбы хвостохранилища сложены намывными песчано-глинистыми породами. В составе пород наряду с песчаными зернами присутствуют микроагрегаты глинистых минералов, обусловливающие их физические и механические свойства. Проведенные исследования показали, что увеличение содержания сапонита в намывных породах в процессе разработки- месторождения приводит к значительному увеличению их влажности (при содержании сапонита в различных типах намывных отложений в количестве 20 % их влажность увеличивается4 с 28,9 и 16,2 % до, соответственно, 59,1 и 44,6 %). Это в свою очередь приводит к значительному уменьшению их прочности (при содержании сапонита в намывных отложениях в количестве 20 % угол внутреннего трения уменьшается с 23 и 19° до, соответственно, 19 и 17°, а сцепление с 13 и 14 кПа до, соответственно, 4 и 2 кПа). Увеличение нагрузки на намывные отложения, слагающие ограждающие дамбы, при увеличении глубины хвостохранилища приведет к значительному уменьшению их прочности (при увеличении противодавления в поровой воде до 40 кПа угол внутреннего трения в намывных отложениях уменьшается до 9°, а сцепление до 2 кПа) и, следовательно, снижению устойчивости дамб. Эти данные свидетельствуют о снижении экологической безопасности хвостохранилища при увеличении его глубины и наращивании высоты ограждающих дамб.

2. В прудковой зоне хвостохранилища накапливается водная суспензия,

• ■ 142 дисперсная фаза которой представлена преимущественно сапонитом. Частицы сапонита; обладающие развитым диффузным слоем ионов, проявляют в водной среде высокую устойчивость,и не коагулируют. В естественных условиях скорость осаждения сапонита составляет 0,4 м в год, при этом образуется очень рыхлый осадок (плотность скелета осадка составляет 0,18 - 0,20 г/см3, пористость — 97 %). В результате емкость хвостохранилища оказывается; недостаточной для складирования в нем необходимого объема хвостов. Проведенный мониторинг строения хвостохранилища? показал, что за 2 года, эксплуатации (с 2005 г. по 2007! г.) произошло полное заполнение его прудковой зоньъ суспензией сапонита; осветления которой? практически не происходит. Расчеты показывают, что общий,объем осадков в пляжной и прудковой зоне, с учетом содержания сапонита в разрезе трубки, будет в 4 - 5 раз больше запроектированного объема хвостохранилища.

3. Для определения возможности ускоренного? осветления оборотной; воды в хвостохранилище было изучено действие 18 флокулянтов различного типа; неорганических коагулянтов AIGI3 и AI2SO4, а также воздействие электрического и магнитного полей. В результате экспериментальных исследований установлено; что применение флокулянтов Праестол № 2540 и Magnafloc 156 с концентрацией; 0,005-0,0005 % значительно сокращает время осаждения^ сапонита из суспензии (скорость осаждения увеличивается почти в 6000 раз), но не приводит к уплотнению осадка. Таким образом использование этих флокулянтов позволяет решить проблему осветления воды для оборотного водоснабжения, но не может решить проблему уплотнения (сгущения) осадка сапонита и: уменьшения его объема в хвостохранилище.

4. Решить проблему уплотнения (сгущения) осадка сапонита- физико-химическими методами не удается. В результате экспериментальных исследований установлено, что решение возможно при температурном воздействии на суспензию. Проведенные исследования показывают, что замораживание и последующее оттаивание сапонитовой суспензии инициирует ее ускоренное осаждение и уплотнение. При медленном режиме замораживания с возможностью дренирования отделяющейся влаги образуется наиболее плотный осадок, представляющий собой глину текуо чей консистенции с влажностью 100 %, плотностью скелета 0,70 г/см , пористостью 75 %, углом внутреннего трения 5° и сцеплением 9 кПа. Образовавшийся осадок обладает способностью к дальнейшим диагене-тическим изменениям - при приложении дополнительной гравитационной нагрузки происходит упрочнение его структуры. Консолидированный осадок представляет собой тугопластичную глину, со следующими основными свойствами - влажность 46 %, плотность скелета 1,1 г/см3, пористость 59 %, степень свободного набухания 0,28 д.е., модуль общей деформации 0,5-1,3 МПа, угол внутреннего трения 13°, сцепление 12 кПа.

Для практического применения метода уплотнения (сгущения) осадка сапонита при замораживании и оттаивании суспензии предложена технологическая схема4 хвостохранилища, применение которой позволит не только снизить объем складируемого в нем сапонита, но и даст возможность извлекать и складировать его для дальнейшего использования в различных областях хозяйственной деятельности. Организация функционирования хвостохранилища по предложенной схеме позволит значительно снизить глубину хвостохранилища и высоту ограждающих дамб и, соответственно, повысить их экологическую безопасность. Теп-лофизические свойства сапонита позволят осуществлять замораживание и оттаивание суспензии сапонита за счет климатических особенностей района без использования дополнительных источников энергии.

144

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Карпенко, Федор Сергеевич, Москва

1. Абрамян А., Афанасьев М., Солодовников В., Беьслемышев В., Махонин И. Биосовместимые наноматериалы. // Наноиндустрия. 2007. № 1. С. 34 -36.

2. Анализ методов складирования хвостов на зарубежных предприятиях. М.гИЭИЦМ, 1979, 45 с.

3. Андреева Е.Д., Кононова В.А., Свешникова Е.В., Яшина P.M. Щелочные породы. Магматические горные породы. Т.2. М.: Наука. 1984, 413 с.

4. Апполонов В.Н., Вержак В.В., Гаранин К.В., Гаранин В.К., Кудрявцева Г.П., Шлыков В.Г. Сапонит из месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова. // Вест. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2004. № 2. С. 64-73.

5. Арзамасцев А.А. Эволюция-палеозойского щелочного магматизма северо-восточной части Балтийского щита. // Автореф. дис. . .доктора геол.-мин.наук. Апатиты: Кольский НЦ РАН. 1998, 48 с.

6. Богатиков О.А., Махоткин И.Л., Кононова В.А. Лампроиты и их место в систематике высокомагнезиальных калиевых пород. // Изв. АН СССр. Сер.геол. 1985. № 12. С. 3-10.

7. Богатиков О.А., Рябчиков И.Д., Кононова В.А. и др. Лампроиты. М.: Наука. 1991.302 с.

8. Богатиков О.А., Гаранин В.К., Кононова В.А., Кудрявцева Г.П., Васильева Е.Р., Вержак В.В., Веричев Е.М., Парсаданян К.С., Посухова Т.В. Архангельская алмазоносная провинция (геология, петрография, геохимия и минералогия). М.: МГУ. 1999, 522 с.

9. Бондарик Г.К. О механизме и этапах деформирования глин с микротекстурой при консолидации и набухании. IIВ сб. "Современные методы изучения физико-механических свойств горных пород". М.: ВСЕГИН1. ГЕО. 1968.

10. Бондарик Г.К. Общая теория инженерной (физической) геологии. М.: Недра, 1981. 254 с.

11. Вейцер Ю.И., Минц Д.М. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки воды. М.: Стройиздат. 1975. 192 с.

12. Вержак В.В. Геологическое строение, вещественный состав, условия образования и методика разведки месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова. // Автореф. дис. . канд. геол.-минерал. наук: 22.00.11. М.: Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова. 2001.

13. Веричев Е.М., Гаранин В.К., Гриб В.П., Кудрявцева Г.П. Геологическое строение, минералогические и петрологические особенности кимберлитов Архангельской провинции. // Изв. вузов. Геология и разведка, 1991, т. 4, с. 88-94.

14. Веричев Е. М., Гаранин В.К., Кудрявцева Г.П. Геология, состав, условия образования и методика разведки месторождения алмазов кимберлито-вой трубки им. В. Гриба. // Изв. вузов. Геология и разведка, 2003, N 5, с. 3-36.

15. Володченко А.Н., Лесовик Р.В., Строкова В.В., Жуков Р.В., Алфимов С.И., Лютенко А.О. Патент на изобретение: Сырьевая смесь для получения силикатных изделий с использованием отходов алмазодобывающей промышленности. № RU (11) 2303012 (13) С1. 17.11.2005.

16. Гаранин В.К., Кудрявцева Г,П. Применение электронно-зондовых приборов для изучения минерального вещества. М.: Недра, 1983, 216 с.

17. Гаранин В.К., Кудрявцева Г.П., Марфунин А.С., Михайличенко О.А.

18. Включения в алмазе и алмазоносные породы. М.: МГУ, 1991, 240 с.

19. Гаранин В.К., Кудрявцева Г.П., Посухова Т.В., Вержак В.В., Веричевt Е.М., Гаранин К.В. Два типа алмазоносных кимберлитов в Архангельской провинции. // Изв. вузов. Геология и разведка, 2001, № 4, с. 36-49.I

20. Гольдштейн М.Н. Механические свойства грунтов. М.: Стройиздат. 1973. Т. I. 375 е.; Т. II 366 с.

21. Горькова И.М. Зависимость деформационных и реологических свойствfглинистых пород от их состава, состояния и структурных связей. // В кн.: Глины, их минералогия, свойства и практическое значение. М.: Наука. 1970. С. 167-171.

22. Горькова И:М. Физико-химические исследования дисперсных осадочных пород в строительных целях. М.: Стройиздат. 1975. 151 с.

23. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.

24. Денисов Н.Я. О природе деформаций глинистых грунтов. М.: Изд. Мин. реч. флота СССР. 1951

25. Денисов Н.Я. Инженерная геология. М.: Госстройиздат. 1960. 404 с.

26. Денисов Н.Я. Природа прочности и деформаций грунтов. Избранные труды. М.: Изд. лит. по строительству. 1972

27. Дерягин Б.В. Теория взаимодействия частиц в присутствии двойных электрических слоев и агрегативной устойчивости лиофобных коллоидов в дисперсных системах. // Изд. АН СССР. Сер. хим. 1937, № 5, С. 1153-1164.

28. Дерягин Б.В. Теория медленной коагуляции и устойчивости слабо заряженных лиофобных золей и эмульсий. // Коллоидный журнал, 1941, т. 7, вып. 1.

29. Дерягин Б.В. Теория гетерокоагуляции, взаимодействия и слипания разнородных частиц в растворах электролитов. // Коллоидный журнал, 1954, т. 16, №6.

30. Дерягин Б.В. Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок. М.: Наука, 1986, 205 с.

31. Дерягин Б.В., Ландау Л.Д. Теория устойчивости сильно заряженных частиц в растворах электролитов. // ЖЭТФ. 1945. Т. 15. Вып. II. С. 663 682

32. Дир У.А., Хауи Р.А., Зусман Дж. Породообразующие минералы. Т. 3. Листовые силикаты. М.: Мир. 1966. 316 с.

33. Дриц В.А., Коссовская А.Г. Глинистые минералы: смектиты, смешаннослойные образования. Отв.ред. чл.-корр. АН СССР П.П. Тимофеев. //

34. Геологический ин-т АН СССР. Труды. Вып. 446. М.:Наука, 1990. 214 с.

35. Еременко А.В., Ненахов В.М. Геология и геодинамическая модель формирования трубок взрыва Архангельской алмазоносной провинции. // Вестн. Воронеж, ун-та. Геология, 2002, № 1. С. 36 42.

36. Ершов Э.Д., Артюшина В.И., Барковская Е.Н. и др. Теплофизические свойства горных пород. М.: Изд-во МГУ, 1984, 204 с.

37. Ершов Э.Д., Лебеденко Ю.П., Чувилин Е.М., Язынин О.М. Микростроение мерзлых пород./Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Изд-во МГУ, 1988, 180 с.

38. Ершов Э.Д. Общая геокриология. М.: Изд -во Моск. ун-та, 2002, 683 с.

39. Ефремов И.Ф. Периодические коллоидные структуры. Л.: Химия, 1971, 191 с.

40. Ефремов И.Ф., Нерпин С.В. Равновесие, устойчивость и кинетика свободных пленок жидкости. // Докл. АН СССР. 1957. Т. 113. № 4. С. 846

41. Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. JL: "Химия", Ленингр. отд-ние. 1987. 204 с.

42. Зиангиров Р.С. Природа сжимаемости глинистых грунтов. // Автореф. дисс. . д-ра геол.-минерал, наук. М.: МГУ. 1974, 36 с.

43. Злочевская Р.И. Связанная вода в глинистых грунтах. М., Изд-во МГУ. 1969, 175 с.

44. Злочевская Р.И., Королев В.А. Электроповерхностные явления в глинистых породах. М.: МГУ. 1988. 177с.

45. Ильинская Г.Г., Зиангиров Р.С. Разрушение структурных элементов и изменение микроструктуры дисперсных грунтов при действии высоких давлений в условиях компрессии. // Вестник Моск. ун-та. 1969. № 5. С. 71-80.

46. Калинкин М.М., Арзамасцев А.А., Поляков И.В. Кимберлиты и родственные породы Кольского региона. // Петрология. 1993. Т.1. № 2. С.205-214.

47. Карпенко Ф.С. Влияние сапонита на устойчивость гидротехнических сооружений хвостохранилищ на месторождении им. М.В. Ломоносова Архангельской области. // Геоэкология. 2008. № 3. С. 269—271.

48. Климат Архангельска / В.М. Артемова, З.К. Казанцева, Т.В. Манагарова. Под. ред. Ц.А. Швер, А.С. Егоровой. Л.: Гидрометеоиздат. 1982. 208 с.

49. Королев В.А. Связанная вода в горных породах: новые факты и проблемы // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 9. С. 79-85.

50. Коссовская А.Г., Дриц В.А. Геокристаллохимия сапонитов и связанных с ними слоистых силикатов в преобразованных океанических базальтах. // Кристаллохимия минералов и геологические проблемы. М.: Наука, 1985. №5. С. 3-18.

51. Крамм У.Р., Когарко Л.Н., Кононова В.А. Средний и поздний девон -краткий период магматической активности в палеозойской Кольской щелочной провинции. // В кн.: Магматизм рифтов и складчатых поясов.

52. М.: Наука. 1993. С. 148-168.

53. Кротков В.В., Кудрявцева Г.П., Богатиков О.А., Валуев Е.П. и др. Новые технологии разведки алмазных месторождений. / Под ред. академика Н.П. Лаверова.М.: ГЕОС, 2001, 310 с.

54. Кудрявцева Г.П., Гаранин В.К., Жиляева В.А., Трухин В.И. Магнетизм и минералогия природных ферримагнетиков. М.: МГУ, 1982, 294 с.

55. Кудрявцева Г.П., Посухова Т.В., Вержак В.В., Веричев Е.М., Гаранин

56. B.К., Головин Н.Н., Зуев В.М. Атлас: Морфогенез алмаза и минералов-спутников в кимберлитах и родственных породах Архангельской алмазоносной провинции. М.: Полярный круг, 2005, 608 с.

57. Кудрявцева Г.П., Вержак В.В., Веричев Е.М., Гаранин В.К., Гаранин К.В., Подгаецкий А.В., Головин Н.Н., Лесовик В'.С. Щелочные ультраосновные породы Беломорья и перспективы их промышленного использования.

58. Ларионов А.К. Методы исследования структуры грунтов. Л.: Недра. 1971. 200 с.

59. Лапин А.В., Толстов А.В., Василенко В.Б. Петрогеохимические особенности кимберлитов Средне-Мархинского района в связи с проблемой геохимической неоднородности кимберлитов. // Геохимия. 2007. № 12.1. C.1-14.

60. Лифшиц Е.М. Теория молекулярных сил притяжения между твердыми телами. // Журн. экспер. и теор. физики. 1955. Т. 29. № 1.С. 94-110.

61. Ломтадзе В.Д. Изменение состава, структуры, плотности и связности глин при уплотнении их большими нагрузками. // В кн. Труды лаборатории гидрогеологических проблем АН СССР. М.: Изд. АН СССР. 1955. Т.12. С. 236-245.

62. Ломтадзе В.Д. Формирование физико-химических свойств глинистых пород при литификации. // Автореф. дисс. . д-ра геол.-минерал. наук. М., 1958

63. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология (инженерная петрология). Л.: Недра, 1970. 257 с.

64. Магматические горные породы-. Основные породы. Ультраосновные породы. М.: Наука, 1985, 1988.

65. Маслов Г.А., Ковалевский Г.П. Патент на изобретение. Способ обработки напитка или промежуточного продукта и реагент для этого. № 94021998. 2001.

66. Маслов Н.Н. Основы механики грунтов и инженерной геологии. М.: Изд. "Высшая школа". 1968.

67. Маслов Н.Н., Котов М.Ф. Инженерная геология. М.: Издательство литературы по строительству, 1971, 341 с.

68. Милло Ж. Геология глин. Л.-: Недра. 1968. 359 с.

69. Минералогическая энциклопедия. / Под ред. К. Фрея. Л.: Недра, Ленинградское отделение. 1985. 512 с.

70. Ничипоренко С.П., Круглицкий Н.Н., Панасевич А.А. и др. Физико-химическая механика дисперсных минералов. Киев: Изд. "Наукова думка". 1974. 246 с.

71. Овчаренко Ф.Д. Гидрофильность глин и глинистых минералов. Киев: Изд. АН УССР. 1961. 291 с.

72. Осипов В.И., Соколов В.Н. Роль ионно-электростатических сил в формировании структурных связей глин. // Вестник Московского университета. 1974. № i.e. 16-32.

73. Осипов В.И. Инженерно-геологическая классификация глинистых пород. // Вестник Московского университета. 1976. № 4. С. 17-30.

74. Осипов В.И. Кристаллохимические закономерности гидрофильности глинистых минералов.//Вестник Московского университета. Геология. №5. 1976. С. 107-110.

75. Осипов В.И. Физико-химическая природа прочностных и деформационных свойств глинистых пород. // Автореф. дис. . д-ра геол.-мин. наук. (04.00.07). М.: МГУ. 1976, 44 с.

76. Осипов В.И. Природа прочностных и деформационных свойств глинистых пород. Mi: Издательство Московского университета, 1979, 232 с.

77. Осипов В.И., Бабак В .Г., Зуев В.В. Физико-химический подход при изучении механических свойств глинистых грунтов. // Инженерная геология. 1979. № 4. С. 15-26.

78. Осипов В.И. Литогенез и формирование свойств грунтов. Тр. 27-й сессии Международного геологического конгресса. Т. 17. // Инженерная геология. 1984. С. 45-51.

79. Осипов В.И., Бабак В.Г. Природа и механизм набухания глин. // Инженерная геология. 1987. № 5. С. 18-27.

80. Осипов В.И., Соколов В.Н., Румянцева Н.А. Микроструктура глинистых пород*/ Под ред. Е.М. Сергеева. М.: Недра, 1989, 210 с.

81. Осипов В.И. Физико-химические основы микрореологии дисперсных грунтов. // Инженерная геология. 1990. № 4. С. 3-18.

82. Охотин В.В. Грунтоведение. М.: Издание Военно-транспортной академии. 1940.

83. Парсаданян К.С., Кононова В.А., Богатиков О.А. Источники гетерогенного магматизма Архангельской алмазоносной провинции. // Петрология. 1997. Т.5. № 5. С.467-484.

84. Парсаданян К.С. Петрология ультрамафитов и базальтов Архангельской алмазоносной провинции. // Автореф. дисс. . канд. геол.-минерал. наук: 04.00.08. М, 1996, 116 с.

85. Политехнический словарь. Глав. ред. А.Ю. Ишлинский. М.: "Советская энциклопедия", 1989. 656 с.

86. Попов B.C. "Происхождение главных типов магматических горных пород". М.: Моск. геологоразв. ин-т, 1991.

87. Попов И.В. Механика грунтов. М.: Гонти. 1937.

88. Попов И.В. Инженерная геология. М.: Изд. МГУ. 1959.

89. Преображенский И.А., Саркисян С.Г. Минералы осадочных пород. М.: Гостоптехиздат. 1964. 364 с.

90. Приклонский В.А. Грунтоведение, ч. 1. М.: Госгеолтехиздат. 1955.

91. Ребиндер П.А. Структурно-механические свойства глинистых пород и современные представления физико-химии коллоидов. // Труды совещ. по инж.-геол. свойствам горн, пород. М.: АН СССР. 1957. Т. 1. С. 31^44.

92. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика новая область наук. М.: Изд. "Знание". 1958.

93. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур. // В кн.: Физико-химическая механика дисперсных структур. М.: Наука. 1966. С. 3-16.

94. Ребиндер П.А. Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных системах. Физико-хмическая механика. М.: Наука, 1979. 384 с.

95. Саблуков С.М. Вулканизм Зимнего Берега и петрологические критерии алмазоносности кимберлитов. // Автореф. дис. .канд. геол.-мин.наук. М.: ЦНИГРИ. 1995.24 с.

96. Салоп Л.И. Геологическое развитие Земли в докембрии. Л.: Недра, Ле-нингр. отд-ние, 1982, 343 с.

97. Сергеев Е.М., Ильинская Г.Г. Понятие о мезоструктуре глинистых пород. // Вестник Московского университета. Биология. Почвоведение. Геология. 1958. № 4. С. 121-125.

98. Сергеев Е.М. Грунтоведение. М.: МГУ. 1959. 334 с.

99. Сергеев Е.М., Зиангиров Р.С., Злочевская Р.И., Рыбачук А.И. Исследование свойств связанной воды и двойного электрического слоя системы глина раствор. //В сб. "Связанная вода в дисперсных системах". Вып. 1. М.: Изд. МГУ. 1970.

100. Сергеев Е.М. Инженерная геология. М.: Издательство Московского университета. 1978. 384 с.

101. Сергеев Е.М., Грабовская-Ольшевская Б., Осипов B.Hi, Соколов В.Н. Типы микроструктур глинистых пород. // Инженерная геология. 1979. № 2. С. 48-58.

102. Соколов В.Н. Исследование формирования структурных связей в глинах при их дегидратации. // Автореф. дисс. . канд. геол.-минер. наук М:: МГУ. 1973.21 с.

103. Соколов В.Н: Физико-химические аспекты механического поведения глинистых грунтов. // Инженерная геология. 1985. № 4. С. 28 41.

104. Соколов В.Н. Микромир глинистых пород // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 3. С. 56-64.

105. Терцаги К. Строительная механика грунтов. M.-JL: Госстройиздат. 1933.

106. Терцаги К. Теория механики грунтов. М.: Госстройиздат. 1961.

107. Теоретические основы инженерной геологии: Физико-химические основы. / Под ред. академика Сергеева Е.М. М.: МГУ. 1985, 288 с.

108. Трухин В.И., Гаранин В.К., Жиляева В!И., Кудрявцева Г.П. Ферримагне-тизм минералов. М.: МГУ, 1983, 96 с.

109. Фролов А.А., Лапин А.В., Толстов А.В., Зинчук Н.Н., Белов С.В., Бурмистров А.А. Карбонатиты и кимберлиты (взаимоотношения, минераге-ния, прогноз). М.: НИА-Природа, 2005, 540 с.

110. Хаин В.Е., Божко Н.А. Историческая геотектоника. Докембрий. Ml: Недра, 1988, 380 с.

111. Харькив А.Д., Зуенко В.В., Зинчук Н.Н. и др. Петрохимия кимберлитов. М.: Наука. 1991.304 с.

112. Харькив А.Д. Признаки сходства и различия между кимберлитовыми породами севера Русской платформы и других регионов. // Геология и геофизика. 1992. № 7. С.91-99.

113. Чистяков А.А. Процессы структурообразования и консолидации техногенных сапонитовых осадков: в связи с созданием хвостохранилища Поморского ГОКа. // Дис. . канд. геол.-минерал. наук: 04.00.07М., 1994, 235 с.

114. Шлыков В.Г. Рентгеновский анализ минерального состава дисперсных грунтов. М.: ГЕОС. 2006. 176 с.

115. Янов Н.К. Использование промышленных отходов в строительстве. Киев: Буд1вельник, 1981, 61 с.

116. Berkovsky A-.N., Platunova A.P. Giant mafic dyke swarms of the East European Craton. New Mexico Bureau of mines and minerals resources, bulletin. 1989, p:21.

117. Bogdanova S.V., Pashkevich I.K., Gorbatschev R., Orlyuk M.I. Riphean rifting and major Palaeoproterozoic crustal boundaries in the basement of East European craton: geology and geophysics. Tectonophysics. 1996, p. 1-21.

118. Casagrande A. The structure of clay and its importance in foundation engeneering. //Proc. Boston Soc. Civ. Eng. 1932. V. 19. p. 168-208.

119. Coal Age, 1977, v.82, № 3, p. 109.1. О И)

120. Eggleton R.A., Foudoulis С., Varkevisser D. Wheathering of basalt: changes in rock chemistry and mineralogy//Ibid. 1987. Vol. 35, p. 161 — 169!

121. Hamaker H.C. Physica vol. 4, N10, 1937. p. 1058 1072.

122. La Mer V.K. Coagulation symposium introduction. "Journal of Colloid Science". 1964. 19. № 4.

123. Lamb T.W. The structure of compacted clay. // Proc. Amer. Soc. Civ. Engs. 84, SM-2. 1958. p. 1 -34.

124. London F.Z. Physik. 63, 1930

125. Mahotkin I.L. Petrology of group 2 kimberlite-olivine lamproite (K2L series from the Kostomuksha area, Karelia, N. W. Russia). Extended Abstracts: 7th International Kimberlites Conference. Cape Town. University of Cape Town, p. 529-531.

126. Mahotkin I.L., Gibson S.A., Thompson R.N., Zhuravlev D.Z., Zherdev P.U. Late Devonian Diamondiferous Kimberlite and Alkaline Picrite (Proto-kimberlite?) Magmatism in the Arkhangelsk Region, NW Russia. Journal of Petrology/February 2000, p. 201-228.

127. Mering S. Smectites//Soil components. Inorg. Compon. 1975. Vol. 2, p. 97 -119.

128. Millot G. Geologie des argiles. (Alteration, sedimentologie, geochimie). -Paris, 1964. 449 p.

129. Mitchel J.K. The fabric of natural clays and its relation to engeneering properties. // Proc. Highway Res Board, Washington. 1956. V. 35. p. 693 -713.

130. Mitchell R.H. Kimberlites: mineralogy, geochemistry and petrology. New York.: Plenum. 1986.

131. Rept. Investment Bureau of Mines U.S. Dep. Inter, 1975, № 8034, p. 46.

132. Smith C.B. Pb, Sr and Nd isotope evidence for sources of southern African Cretaceous kimberlites. Nature, 304, p. 51 54.

133. Verwey E.J.W., Overbeek J.Th.G. Theory of the stability of lyophobic colloids Amsterdam, New York, London, 1948. 178p.

Информация о работе

Карпенко, Федор Сергеевич
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2009
ВАК 25.00.08

Диссертация

Условия накопления сапонитсодержащих осадков и технология их сгущения в хвостохранилище месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Условия накопления сапонитсодержащих осадков и технология их сгущения в хвостохранилище месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы