Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Защита водных объектов от загрязнений отвалами забалансовых медных руд

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Защита водных объектов от загрязнений отвалами забалансовых медных руд"

КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВОДНОМУ ХОЗЯЙСТВУ

РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ОХРАНЫ ВОДНЫХ

РЕСУРСОВ

Р Г Б ОД

^ п г На правах рукописи

УДК 669.334.43

ПИРМАГОМЕДОВ ДЖАМИРЗЕ АБДУСАМЕДОВИЧ

ЗАЩИТА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОТВАЛАМИ ЗАБАЛАНСОВЫХ МЕДНЫХ РУД (НА ПРИМЕРЕ КАЛЬМАКЫРСКОГО РУДНИКА)

11.00.11 - Защита окружающей среды и рациональное использование природных росурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 1996

/

Работа выполнена в лаборатории геотехнологии и гидрометаллургических процессов института "Унипромедь" (г. Екатеринбург)

Научный руководитель:

кандидат технических наук» старший научный сотрудник Ю.С. Рыбаков Научный консультант:

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Л.Д. Шевелева Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор С.С. Набойченко Кандидат технических наук, старший научный сотрудник

о и тт.,..........

Ведущая организация:

Институт "УНИХИМ" (г. Екатеринбург)

Защита состоится

1996 г.

в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д. 099.01.01 в Российском научно-исследовательском институте комплексного использования и охраны водных ресурсов по адресу: 620049, г.Екатеринбург, ул.Мира, 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского научно-исследовательского института комплексного использования и охраны водных ресурсов п Автореферат разослан " " /£•&/< 1996 г.

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620049, г.Екатеринбург, ул.Мира, 23

РосНИИВХ

Ученый секретарь

диссертационного совета 1 ^ Ю.С. Рыбаков

Д. 099.01.01

Актуальность темы исследований. Добыча полезных ископаемых, в особенности при открытых горных работах, сопровождается тем, что десятки и сотни тысяч гектаров земель засыпаются отвалами, которые оказывают негативное воздействие на открытые и подземные водные источники.

Сточные воды, вытекающие из-под отвалов, как правило, загрязнены металлами, сульфат- и хлор-ионами, содержание которых значительно превышает предельно-допустимые концентрации (ПДК). В таких сточных водах, например, содержание меди и железа на ряде предприятий достигает 10-500 мг/дь? , что в сотни тысяч раз превышает ПДК для рыбохозяйственного водоема.

К таким предприятиям относится и Кальмакырский рудник Алмалыкского горно-металлургического комбината (АГМК), ко-тот>ьтй о.р.оими пня ля ми зягслт.тт болей 400 гектяпотч ттлодппп/тных

л X ' > А ' •

земель. Эти земли в условиях жаркого климата Узбекистана и близости к водным источникам могли давать богатые урожаи сельскохозяйственных культур. Воды, сформированные на отвалах Кальмакырского рудника, практически без очистки попадают в водные источники, загрязняя их.

Применяемые в настоящее время методы нейтрализации и цементации направлены на борьбу со следствием загрязнения сточных вод не борясь с ее причиной, заложенной в самих отвалах.

Наибольшую опасность представляют отвалы забалансовых руд, содержащие значительное количество металлов, которые, растворяясь за счет атмосферных осадков, загрязняют сточные воды.

Поэтому усиление негативного воздействия на окружающую среду техногенных образований выдвигает проблему восстановления и рационального использования как отвалов, так и нарушенных территорий, на одно из первых мест. Этим объясняется актуальность исследований, посвященных рекультивации, как одному из наиболее радикальных способов борьбы с загрязнением вод.

Объектом настоящего исследования является природн©-хозяйственный комплекс, существующий в условиях деятельности АГМК и испытывающий в настоящее время усиление негативного воздействия.

Предметом исследования является динамика процессов формирования загрязнения от рудного отвала.

Рудный отвал после складирования развивается по естественным законам природной среды, длительное время являясь очагом негативного воздействия на окружающую среду, в первую очередь на водные объекты. Без вмешательства человека период ренатура-

лизации длится десятилетиями и в большинстве случаев не привода к восстановлению утраченной водоохранной функции.

Цель работы. Разработка комплексной технологической схемы п защите водных объектов от загрязнений отвалами забалансовых ме, ных руд.

Для достижения поставленной дели необходимо решить следук щие задачи:

- изучить экологическое состояние района складирования отвало на Кальмакырском руднике;

- изучить физико-химические характеристики и закономерност! выщелачивания руд Кальмакырского месторождения;

- установить оптимальные технологические режимы выщелачивг ния меди, золота и серебра из забалансовых руд;

- ряяряботятъ и обосновать труттлогическир схемы лятиткт иол ыых объектов от загрязнения стоками с отвалов забалансовых ру, и - проверить разработанные схемы в полупромышленном и опытнс промышленных масштабах.

Идея работы состоит в использовании приемов и методов кучног выщелачивания для очистки отвалов забалансовых медных руд от загрязнителей.

Научные положения. Для медно-порфировых глинистых руд уст£ новлеяа стадиальность процесса выщелачивания рудных элементоз Она выражается в изменении скорости извлечения металлов из тве] дой фазы и селективности перехода их в раствор на разных стадия?

Разработана технология извлечения металлов-загрязнителей и окисленных и смешанных руд, предотвращающая рост нагрузки не водные объекты. Оптимальным для этого является использован» методов и приемов кучного выщелачивания.

Уточнены требования к водозащитным мероприятиям при прове , дении кучного выщелачивания.

Научная новизна. Установлено, что процесс выщелачивания мер идет в три этапа: интенсивный за счет растворения окисленных ш нералов, средний за счет растворения вторичных сульфидов и мед ленный за счет довыщелачивания приведенных выше минералов.

Определены зависимости растворения меди и золота от основны технологических параметров, а также определено, что растворени этих металлов идет в диффузионном режиме.

Установлена стадиальность извлечения меди и золота из руды: на первой стадии проводится сернокислотное выщелачивание мед а на второй тиокарбамидное выщелачивание золота.

Впервые разработаны оптимальные режимы выщелачивания н обоих стадиях процесса.

Установлено, что железо из растворов осаждается на породе в виде нерастввримых соединений типа ярозитов.

Методика выполенения работы. Научные положения в диссертационной работе установлены применением методов химического, минералогического, фазового анализов, математической обработки полученных результатов, обобщения полученных результатов графоаналитическим методом и подтверждены результатами полупромышленных и опытно-промышленных испытаний.

Практическая значимость. Впервые разработана комплексная технологическая схема по защите водных объектов от загрязнения отвалами забалансовых медных руд, включающая извлечение загрязнителей (меди, железа и других) и благородных металлов (золота и серебра) кучным выщелачиванием с последующей биологической рекульткнадиеи отвалов.

Разработанная схема испытана на опытно-промышленном участке кучного выщелачивания АГМК с получением 2200 т меди и экономического эффекта в размере 1,093 миллиона рублей в ценах до 1984 года.

Разработан "Технологический регламент для проектирования участка кучного выщелачивания руд Кедабекского месторождения".

Разработки защищены авторскими свидетельствами СССР №№ 924355, 1258117, 1306141, 1319661, 1423618, 1458406, 1558093.

Апробация работы. Основные положения диссертации положены и оЬсуждены па Всесоюзном научно-техническом семинаре "Совершенствование гидрометаллургических процессов и оборудования в металлургии тяжелых цветных металлов", Москва, ВДНХ, 1977; на научно-технической конференции "технические пути решения природоохранных задач в производстве тяжелых цветных металлов", Свердловск, 1986; на международном семинаре "Кучное и подземное бакте-иальное выщелачивание металлов из руд", Ленинград, 1987; на III научно-технической конференции "Новые направления технологии производства цветных металлов на Урале", Свердловск, 1989; на Всероссийской конференции "Бассейн реки: Эколого-водохозяйственные проблемы рационального водопользования", Екатеринбург, РосНИИВХ, 1996.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников из 123 наименований, содержит 27 таблиц, 30 рисунков. Содержание диссертации изложено на 138 стр. машинописного текста.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследований, показана научная новизна и практическая ценность работы.

Глава 1. Аналитический обзор методов рекультивации отвалов горных пород

Рассматривается состояние изученности проблемы рекультивации геокомплексов, нарушенных открытыми горными работами, в первую очередь предприятиями цветной металлургии. Анализ опубликованных материалов показал, что основное внимание уделяется частный! проблемам, таккы как, процессы почвообразования и восстановления растительного покрова. Комплексные исследования, направленные на изучение преобразования отвалов забалансовых руд и защиту водных объектов от их загрязняющего действия, освещены слабо. Однако, для отвалов забалансовых руд не должно быть иллюзий о возможном естественном самозарастании. Для них важное значение имеет не столько биологическая рекультивация, сколько процессы извлечения ценных компонентов-загрязнителей и подготовка поверхности отвала к процессам зарастания. Поэтому на таких отвалах необходимо осуществить все три известные этапа рекультивации: горнотехническую, химическую и биологическую. В восстановлении нарушенных горнодобывающей промышленностью земель первым этапом является горнотехническая рекультивация. При этом производится подготовка нарушенной поверхности к последующей химической мелиорации и в дальнейшем к различным видам целевого использования: сельскохозяйственное, лесохозяйст-венное, создание водоемов и другие. Однако, чаще всего горнотехническая рекультивация не решает проблемы защиты водных объектов от техногенного загрязнения. Поэтому проводят второй этап рекультивации - химическую мелиорацию, направленную на дезактивацию токсичных химических элементов и соединений. Одним из методов химической мелиорации может быть кучное выщелачивание, которое позволит не только защитить водные объекты от загрязнения стоками с отвалов забалансовых руд, но и извлечь из них цветные металлы в товарную продукцию. Таким образом, кучное выщелачивание, как метод химической мелиорации, позволяв решать проблемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

Глава 2. Современное состояние геотехнологических способов переработки забалансовых руд

Геотехнологические способы (кучное и подземное выщелачивание) переработки бедных и некондиционных запасов руд в недрах и забалансовых руд в отвалах заключаются в селективном химическом или бактериально-химическом растворении (выщелачивании) из них цветных и благородных металлов с последующим выделением металлов из раствора в товарную продукцию. Метод кучного выщелачивания позволяет перерабатывать старые лежалые отвалы забалансовых и балансовых труднообогатимых руд, для которых метод обогащения нерентабелен. Однако,применение кучного выщелачивания зачастую затруднено из-за возможного загрязнения поверхностных к подземных вод технологическими растворами. Поэтому оно должно применяться только в комплесе с методами рекультивации, что, возможно, ухудшит технико-экономические показатели процесса, но позволит избежать загрязнение окружающей среды.

Интенсивность кучного выщелачивания, главным образом, зависит от вида и концентрации растворителя, количества растворов подаваемых на единицу объема (или массы) руды в единицу времени (плотность орошения), паузы между орошениями (в течение которой происходят процессы окисления, растворения, отвода продуктов реакции от минерала по трещинам и порам кусков руды и так далее), высоты отвала и физико-химических свойств руды. Наиболее распространенным растворителем при кучном выщелачивании является слабый водный раствор серной кислоты, а окислителем - сульфат железа (III), который может быть наработан в процессе выщелачивания.

Известно, что в большинстве случаев забалансовые руды содержат кроме цветных металлов загрязняющих окружающую среду, также золото и серебро. Благородные металлы в естественных условиях за счет воздействия дождевых и талых вод не выщелачиваются и, естественно, окружающую среду не загрязняют. Однако, оставлять золото и серебро в рекультивируемом отвале с позиции рационального использования природных ресурсов неправильно. Поэтому при разработке технологических схем по защите вод-пых объектов от загрязнений отвалами забалансовых руд необходимо, где это экономически и экологически целесообразно, предусматривать извлечение золота и серебра. Наиболее эффективным растворителем благородных металлов является цианид натрия. Однако, применение его по экологическим соображениям без спе-

циальной подготовки невозможно. Поэтому предлагается использс вание для извлечения благородных металлов из забалансовых ру; тиокарбамида (тиомочевины) или гипохлоридных соединений.

Наиболее благоприятным для извлечения меди из растворов вь щелачивалия является процесс цементации на железном скрапе з барабанном цементаторе. Эффективным методом извлечения благе родных металлов из тиокарбамидных растворов является сорбцш на ионообменных смолах, углях. Однако процесс десорбции затрут нен, так как связан с длительной обработкой сорбента растворам] при температурах 90-95 "С. Поэтому, а также потому, что извлечен! меди будет осуществляться цементацией, то можно рекомендоват извлечение золота и серебра из растворов выщелачивания на этой л цементационной установке совместно с медью в цементационные осадок.

Глава 3. Характеристика экологического состояния района складирования отвалов забалансовых руд на Кальмакырском месторождении

Кальмакырское месторождение медных руд находится в Алмг лыкском промышленном районе Ташкентской области Узбекистан и эксплуатируется АГМК. Способ обработки месторождения карьер ный. В настоящее время за счет такой обработки в отвалах накопл< но более 500млн.тонн минерализованных пород и более 40 млн.тон забалансовых руд. По розе ветров указанные отвалы находятся в зс не действия металлургических цехов АГМК, а также Алмалыкски заводов бытовой химии и химического, что приводит к выпадента кислотных дождей на породу и руду. А это в свою очередь иниции рует процессы окисления и растворения меди, железа и других м< таллов, которые затем попадают в открытые и подземные водны источники, загрязняя воды рек Накпайсай и Ангрен - приток Сыр1 Дарьи.

Исследования количества выбрасываемых вредных веществ I атмосферу показали, что каждый квадратный километр отвалов 1 год выпадает с осадками до 117 т этих веществ. Причем доля серш? того ангидрида составляет 93,5% (109,2 т/км2 ).

Из приведенных в табл.1 данных следует, что исследованные вод! значительно загрязнены медью, молибденом, железом, а также сульфатами. Главными же загрязнителями следует признать медь з железо. Другим выводом из проведенных на данном этапе исслед< ваний является то, что грунты, на которых складироавпы отвал

Таблица 1

Химический состав речных, подрусловых и подземных вод в районе исследований

Наименование Тип воды Минерализа- Микроэлементы, мг/дм

гидросети Дия рН Мо Ав Г Си Ре

р. Ангрен Гидрокарбо-

натно-каль- 200-300 7,8 8 0,5 0,1 0,1 1,0

цевый

Подр у еловые Сульфатно-

воды р.Нак- натриево- 900-1200 6,5 17 0,6 - 8 10

пайсай калыщевый

Подземные Сульфатно-

воды натриево-кальциевый до 1000 6,0 9 0,4 3,9 0,12 1,0

хорошо проницаемы. Отсюда следует, что проведение химической стадии рекультивации - кучного выщелачивания на естественном основании небезопасно для экологии района. Поэтому требуется строительство под вновь отсыпаемые отвалы гидроизолирующих оснований, что и было осуществлено на опытно-промышленном участке.

Глава 4. Исследования выщелачивания загрязнителей (меди, железа) из проб забалансовых отвальных руд

В отвалах Кальмакырского рудника более половины руд ассоциировано с забалансовыми смешанными рудами. Поэтому основная часть иследований была проведена на этих рудах. Для лабораторных и полупромышленных исследований было отобрано 2 представительные пробы по 60 т каждая, содержащие: меди -0,35-0,41%,железа - 7-8%, золота - 0,53-0,61 г/т, серебра - 3-6 г/т. По известным методикам были пробы подготовлены для исследований и определен их химический, фазовый, гранулометрический и минералогический состав. Было установлено, что 23-40% меди находится в оксидных формах, более 40% в форме первичных груднорастворимых сульфидов и до 22% - в форме вторичных этносительно легкорастворимых сульфидов. Основная доля золота - 68-90% находится в свободном состоянии и в сростках, то ;сть в формах благоприятных для выщелачивания. Грануломет-эический состав руды (более 20% руды находится в классе круп-юсти -3 +0 мм) в значительной мере предопределяет низкую скорость просачивания растворов, что естественно ухудшает показа-

тели кучного выщелачивания.

Исследования по выщелачиванию одного из главных загрязнителей меди проводились в лабораторных условиях в перколяторах, а в полупромышленных - в специальных колоннах в химико-металлургическом цехе опытного завода института "Унипромедь". Масса пробы руды загружаемой в перколяторы составляла 10-25 кг, а в колонны - 4 т.

Изучались зависимости извлечения меди от основных технологических параметров процесса выщелачивания: концентрации серной кислоты, плотности орошения и паузы между орошениями. В результате проведенных исследований были установлены оптимальные режимы кучного выщелачивания, которые затем были уточнены полупромышленными испытаниями: концентрация серной кислоты в выщслачкБаюхцих растворах в начале процесса (первые 10-20 суток)

- до 50 г/дм ? а затем снижение до 10-5 г/дм 3; плотность орошения

- 40 дм Зна 1 т руды в сутки; пауза между орошениями - 3-4 суток. Кроме этого установлено:

- выщелачивание руды проводить без предварительного увлажнения ее водой;

- регулярно по мере уменьшения скорости фильтрации растворов срезать верхний выщелоченный слой руды для улучшения ее фильтрационной способности;

- при увеличении крупности руды с -30 +0 мм (лабораторные исследования) до естественной - 400 -Ю мм скорость выщелачивания снижается на порядок;

- при выщелачивании кроме меди из руды извлекаются легкорастворимые формы железа, как двухвалетного (концентрация в растворе до 1500 мг/дм3 ), так и трехвалентного (окислитель медных сульфидных минералов в концентрациях до 2000 мг/дм3 ), что позволяет вести процесс без специальной добавки сульфата железа (III).

В оптимальном режиме были проведены лабораторные исследования по выщелачиванию руды (рис. 1). Ход кривой зависимости извлечения меди от продолжительности выщелачивания можно условно разделить на три этапа. На первом этапе извлечение меди составляет 30%. Причем выщелачивание идет с наибольшей скоростью. Это объясняется тем, что, как показали результаты химического и минералогического анализов пробы отобранной из перколятора, в этот момент выщелачиваются окисленные (до 80%), наиболее растворимые минералы меди, а также частично растворяются вторичные сульфиды (почти 20% от их общего количества). Второй этап выщелачивания до извлечения меди 50% идет почти в 2 раза менее интенсивно, чем первый. В этот момент выщелачиваются остатки окис-

Продолжительность выщелачивания

сутки

Рис.1 Зависимость извлечения меди (ЕСи) из забалансовой медной руды Кальмакырского месторождения от продолжительности выщелачивания в оптимальном режиме.

Рис.2 Зависимость извлечения золота в раствор от концентрации ; ти?<арбомида при СГе = 3 г/дм ; СН2 йО^ = 3 г/дм3; продолжительность процесса 420 суток (130 орашений); крупность руды - 25 мм.

ленньгх соединений меди и ее вторичные сульфиды. Анализ проб руды в этот момент показал, что из нее извлечено более 95% окисленных соединений меди и почти 90% ее вторичных сульфидов. Третий этап выщелачивания самый медленный. Концентрация меди и железа в продуктивных растворах падает до 50-70 мг/дм3. Извлечение меди на этом этапе не превысило 5%. Анализ руды после извлечения 55% меди показал, что из нее извлечено до 98% оксидов и вторичных сульфидов меди. Из первичных сульфидов (в основном разрушенные зерна) выщелочено примерно 5% меди.

Также анализом установлено, что из руды за весь период выщелачивания извлечено около 10% железа. Выщелоченное железо находилось в хорошо растворимых минеральных формах.

После водной промывки руды в нерколяторе в количестве равном 100 ды^ на 1 т рК выщелоченной породы стал равным 5,0, что позволяет успешно проводить биологическую рекультивацию (см. ГОСТ 17.5.4.02-84, 17.5.1.03-86, 17.4.1.02-83).

Глава 5. Исследования выщелачивания благородных металлов из проб забалансовых руд как способ повышения комплексности использования сырья

Исследования по извлечению золота и серебра из смешанной руды Кальмакырского месторождения проводили в режимах агитационного и перколяционного выщелачивания. Кинетика растворения одного из золотосодержащих соединений теллурида золота изучалась методом вращающегося диска, в совершенствовании которого значительная роль принадлежит профессору И.А.Каковскому. Йайденные в лабораторных условиях оптимальные режимы процесса проверялись в полупромышленном масштабе. В качестве комп-лексообразователя при выщелачивании золота и серебра использовали сернокислые растворы тиокарбамида и хлорной извести.

В связи с тем, что при выщелачивании золота и серебра значительное количество реагента расходуется на извлечение меди и железа, то была предложена двухстадийная схема переработки забалансовых медных руд: на первой стадии сернокислотным выщелачиванием извлекаются легкорастворимые загрязнители медь и железо, а на второй проводится тибкарбамидное выщелачивание благородных металлов.

Исследования кинетики растворения одного из упорных соединений теллурида золота показали, что процесс идет в диффузионном

режиме с энергией активации 4,85 ккал/моль. Отсюда следует, что растворение благородных металлов осложнено не подбором реагентов, а скоростями их подвода в зону реакции и отвода продуктов этой реакции. А это, к сожалению, трудно изменить при кучном выщелачивании.

Лабораторные исследования по агитационному и перколяцион-ному выщелачиванию проводили на пробах руды после лабораторных и полупромышленных испытаний по извлечению меди. Состав руды после этих испытаний был следующим: меди - 0,12%, железа - 4,93%, серы - 0,23%, золота - 0,55 г/т, серебра - 3 г/т, остальное оксиды кремния, алюминия, магния, кальция. Было отмечено, что в результате выщелачивания меди количество легкорастворимого свободного золота в руде увеличилось в 2,6 раза. А. это позволяет вести процесс выщелачивания ускоренными темпами.

Сравнительные исследования гидрохлорирования руды и тиокар-бамидного выщелачивания ее в агитационном режиме показали, что наиболее приемлемым реагентом для выщелачивания золота является тиокарбамид в сочетании с трехвалентным железом и серной кислотой. Это связано, в первую очередь, с более высоким расходом реагентов при гидрохлорировании и выделением хлора в атмосферу.

Проведенные исследования по перколяционному выщелачиванию обезмеженной руды показали, что целесообразно для извлечения золота применять растворы тиокарбамида с концентрацией до 1 г/дм 3(рис. 2), так как дальнейшее увеличение концентрации тиакарбамида не дает увеличения извлечения золота, а влечет за собой повышение его расхода. Увеличение концентрации серной кислоты более 1 г/дм3 также не оказывает заметного влияния на интенсивность процесса.

Таким образом, в результате проведенных исследований определен оптимальный режим выщелачивания золота из обезмеженной руды: концентрация тиокарбамида 1 г/дм3 , серной кислоты -- 1 г/дм3. Необходимое количество окислителя - трехвалентного железа (до 1 г/дм 3) будет нарабатываться в процессе выщелачивания. Плотность орошения и пауза между орошениями приняты такими же как и при выщелачивании меди.

В оптимальном режиме были продолжены полупромышленные испытания по выщелачиванию золота и серебра из обезмеженной на первой стадии руды сернокислыми растворами тиокарбамида. В результате испытаний установлено, что интенсивность выщелачивания золота выше чем меди. Если за 400 суток сернокислотно-

го выщелачивания из руды промышленной крупности извлечено 41,1% меди, то за 390 суток тиокарбамидпого выщелачивания извлечено 70,4% золота. Сравнение скорости выщелачивания из руды крупностью -25 +0 мм и -400 +0 мм позволили сделать вывод о том, сто размер кусков руды в исследованных пределах оказывает незначительное влияние на интенсивность перехода золота в раствор. Это связано с тем, что легкорастворимое золото находится в мелких фракциях руды. Установлено, что интенсивность извлечения золота снижается менее чем в 2 раза при повышении крупности руды более чем в 10 раз.

Растворы после выщелачивания обезмеженной руды содержали, мг/дм3: золота - 0,35, серебра - 2,75, меди - 28,5, железа - 1750, кальция - 160. Были проведены исследования по выделению золота и серебра сорбцией ня активированных утллх и цементацией на железном порошке и железном скрапе. Установлено, что всеми испытанными способами золото и серебро извлекается достаточно эффективно (извлечение золота превышало 90%). Одноко, в связи с тем, что на первой стадии при извлечении меди используется процесс цементации, то и для извлечения золота и серебра (совместно с медью) рекомендована цементация в барабанных цементаторах.

Глава 6. Опытно-промышленные испытания технологической схемы защиты водных объектов от загрязнения отвалами забалансовых руд на Кальмакырском руднике АГМК.

В результате проведенных лабораторных и полупромышленных испытаний разработана технологическая схема защиты водных объектов от загрязнения отвалами забалансовых медных руд, представленная на рис. 3. Она включает следующие операции:

- складирование руды текущей добычи и перевалку руды из отвалов на гидроизолирующее основание;

- горнотехническую рекультивацию вновь образованного отвала;

- выщелачивание руды сернокислотными оборотными растворами при оптимальных параметрах с целью извлечения главных загрязнителей: меди и железа;

- извлечение меди из продуктивных растворов цементацией на железном скрапе в барабанном цементаторе в цементационный осаДок;

- выщелачивание обезмеженной руды сернокислыми тиокарба-мидными растворами с целью извлечения золота, серебра и меди;

- извлечение золота, серебра и меди из продуктивных растворов

цементацией на том же оборудовании, что и при извлечении меди в цементационный осадок - товарный продукт;

- водная промывка отвала;

- биологическая рекультивация отвала с целью дальнейшего использования в сельском хозяйстве.

Проведенная выше технологическая схема в части извлечения загрязнителей была испытана в опытно-промышленных условиях на участке кучного выщелачивания Кальмакырского рудника АГМК, в создании которого активное участие принимали сотрудники институтов "Унипромедь", "Средазнипроцветмет", "Гипроц-ветмет" и АГМК.

Отвал для выщелачивания массой 3,6 млн.тонн забалансовых смешанных медных руд отсыпан на гидроизолирующее основание, выполненное из битумно-грунтовой смвск толщиной 150 ыт. Выщелачивающие растворы подкрепляли в ершовом смесителе и затем подавали на отвал. Растворы из-под отвала направлялись для осветления в прудок-отстойник и далее на цементационную установку, состоящую из 4 барабанных цементаторов. Отстаивание цементационной меди производили в сгустителе диаметром 18 м, а обезвоживание - в прудках-отстойниках. Цементационную медь затем транспортировали на медеплавильный завод АГМК. Обезме-женпые растворы из сгустителя и прудков-отстойников возвращали для выщелачивания руды. Восполнение потерь раствора на испарение производили водой из скважин.

В результате опытно-промышленных испытаний получены следующие результаты:

- складирование отвала на^идроизолирующее основание позволило исключить попадание растворов в подземные воды;

- за 8 лет испытаний из отвала извлечено 30,7% меди (2200 т) в товарную продукцию, которую затем перерабатывали на АГМК;

- от реализации готовой продукции получен экономический эффект в размере 1,093 млн.рублей в ценах до 1984 года;

- полный оборот выщелачивающих растворов исключает загрязнение гидрографической сети района сточными водами;

- другой главный загрязнитель - железо осаждали в отвале на породе в виде труднорастворимого соединения типа ярозит;

- кроме главных загрязнителей сточных вод (меди и железа) из руды в процессе выщелачивания извлекали цинк, алюминий, свинец, мышьяк, кадмий и другие загрязнители;

- из поверхностного слоя извлечены практически все легкорастворимые элементы и соединения, то есть он этим самым подготовлен для последующей биологической рекультивации.

-16 -

Руда из отвала ^.балансовых руд Отсыпка на гидроизолирующее основание

Подготовка выщелачивающего раствораГ

Г

Водд. Серная кислота Горнотехническая рекультивация

7

Отвал забалансовых руд

1

Кучное выщелачивание (химическая мелиорация)

Продуктивный раствор

Цем^нт^шГмеди в барабанных цементаторах

(^гстаивание в сг Верхний слив Нийсний слив

елезный скрап

Осадок после естественной сушки в прудках-отстойниках-цементационная медь на АГМК

Вода Серная кислота Отвал после извлечения загрязнителей:

"Ттиек тонка

Ти&карбамид;

Подготс выщелачивающего раствора

меди и железа

Кучное выщелачивание золота и серебра Продуктивный раствор Железный скрап

Цементация золота, ""^ребра^Гмеди в барабанных цег^ентаторах

Верхний^слив

Отстаивание в сгустителе

Нижний сдав ' +-

Осадок после сушки на АГМК Отвал после извлечения цветных и благородных

металлов

Промывка Отвала Промывшая вода Отвал на биологическую рекультивацию

Рис. 3. Технологическая схема защиты водных объектов от загрязнений отвалами забалансовых медных руд

ВЫВОДЫ

1. В настоящее время за счет открытий отработки Кальмакырско-го и других медных месторождений накоплены значительные запасы забалансовых руд, которые загрязняют водные объекты. За счет рекультивации можно снизить загрязнение водных объектов и вернуть сельскому хозяйству занятые площади. Рекультивация должна проводиться в три этапа: горнотехническая, химическая и биологическая. Химическая рекультивация может эффективно осуществляться с использованием методов и приемов кучного выщелачивания, которое для подобного типа руд должно проводиться в две стадии: на первой - сернокислотное выщелачивание основных загрязнителей (меди и железа), а на второй - тиакарбамидное выщелачивание золота и серебра.

2. Исследования выщелачивания одного из загрязнителей - меди из руды позволили установить три этапа с различными скоростями процесса.

3. Найдены оптимальные режимы сернокислотного выщелачивания меди и тиокарбамидного - золота и серебра.

Для уменьшения количества железа в оборотных технологических растворах разработан способ их очистки, заключающийся в осаждении железа в отвале в виде труднорастворимого соединения типа ярозита.

4. На основании проведенных исследований разработана технологическая схема защиты водных объектов от загрязнений отвалами забалансовых медных руд, прошедшая опытно-промышленные испытания на участке кучного выщелачивания меди АГМК. В результате испытаний из отвала забалансовых руд извлечено более 30% (2200 т) меди, поверхность отвала подготовлена к последующей биологической рекультивации, а от реализации товарной продукции получен экономический эффект 1,093 млн.рублей в ценах до 1984го-да.

5. Разработанная технологическая схема и параметры использованы при подготовке "Технологического регламента для проектирования участка кучного выщелачивания руд Кедабекского месторождения" (Азербайджан).

Содержание диссертации отражено в следующих работах

1. Исследования взаимодействия АиТе2с водным раствором хлора //Цветные металлы. -1974.- № 5. -С. 36-38 (Соавторы: Каковской И.А., Губайловский В.В.)

2. Извлечение золота из медных забалансовых руд растворами хлора //Тр. ин-та "Унипромедь". - Свердловск, 1974. - Вып. 17.-С. 127-129 (Соавторы: Халезов Б.Д., Губайловский В.В.)

3. Разработка технологической схемы извлечения цветных и благородных металлов из забалансовых медных руд //Тезисы докладов 1 Уральской конференции молодых специалистов. - Свердловск, 1974. - С. 41-42 (Соавтор: Халезов Б.Д.)

4. Исследования по извлечению золота из забалансовых медных руд //Тр. ин-та "Унипромедь". - Свердловск, 1975. - Вып. 18. - С.

ОЛ Л ОЛО __..„Я TT Л ____ТЗ TT ч

5. Извлечение золота из флотационного концентрата растворами тиомочевины //Тезисы докладов И Уральской конференции молодых специалистов. - Свердловск, 1976. - С. 36-37 (Соавторы: Халезов Б.Д., Карасев К.А., Брик К.А.)

6. Разработка технологической схемы извлечения цветных и благородных металлов из некондиционных медных руд //Там же, что и в п. 5. - С. 39-41 (Соавтор: Абдулова А.Г.)

7. Выщелачивание золота и серебра растворами тиомочевины //Тр. ин-та "Унипромедь".- Свердловск, 1977.- Вып.20.-С. 137-142 (Соавторы: Халезов Б.Д., Брик К.А., Абдулова А.Г.)

8. Обработка полиметаллических руд растворами тиомочевины с целью извлечения благородных металлов //Обогащение руд. -Иркутск, 1977. - Вып. 5.- С. 165-172 (Соавторы: Халезов Б.Д., Каковский И.А. Брик К.А., Абдулова А.Г.)

9. Исследования процесса тиомочевинного выщелачивания для извлечения благородных металлов из забалансовых медных руд //Тр. ин-та "Иргиредмет". - Иркутск, 1980. - С. 55-63 (Соавторы: Каковский И.А., Халезов Б.Д., Земеров В.И., Копылова В.А.)

10. Извлечение благородных металлов из забалансовых медных руд //Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического семинара "Совершенствование гидрометаллургических процессов и оборудования в металлургии тяжелых цветных металлов. - М.: ВДНХ, 1977. - С. 10-11 (Соавторы: Каковский И.А., Халезов Б.Д.)

11. A.c. 924355 СССР, МКИ Е 21 в 43/28. Способ очистки растворов от выщелачивания руд //Бюл. изобретений. 1982. - № 6 (Соавторы: (Халезов Б.Д., Токмин Б.М., Поплаухин A.C., Рыбаков Ю.С, Городецкий М.И., Буров Г.Д., Бронникова Л.Г.)

12. A.c. 1258117 СССР, МКИ Е 21 в 43/28. Способ кучного вы-

щелачивания сульфидных руд //Приоритет от 4.01.85. - Публикация в открытой печати запрещена (Соавторы: Рыбаков Ю.С., Хале-зов Б.Д.)

13. A.c. 1319661 СССР, МКИ Е 21 в 43/28. Способ кучного выщелачивания благородных металлов из руд цветных металлов //Приоритет от 4.01.85,- Публикация в открытой печати запрещена (Соавторы: Каковский И.А., Халезов Б.Д., Рыбаков Ю.С.)

14. A.c. 1306141 СССР, МКИ С 22 в 3/00. Способ выщелачивания труднопроницаемых руд цветных металлов //Бюл. изобретений. -1987. - № 15 (Соавторы: Халезов Б.Д., Болтырева A.A.)

15. A.c. 1458406 СССР, МКИ С 22 в 15/08. Способ извлечения меди из медьсодержащих продуктов //Бюл. изобретений. - 1989. - № 6 (Соавторы: Абдурахманов С., Артыкбаев Т.Д., Пилецкий В.М., Ха-

-----Т! TT \

jxaoKja и■ ^.f

16. A.c. 1423618 СССР, МКИ С 22 в 15/08. Способ перколяции растворов через слой руды //Бюл. изобретений. - 1988. - № 4 (Соавторы: Рахимов В., Абдурахманов С., Халезов Б.Д., Артыкбаев Т.)

17. A.c. 1558093 СССР, МКИ Е 21 в 43/28. Способ регенерации выщелачивающих оборотных растворов //Приоритет от 18.08.88.-Публикация в открытой печати запрещена (Соавторы: Буров Г.Д., Рыбаков Ю.С., Абакумов В.В., Дружинина С.И., Раджибаев М.Ю., Плакса Н.Е., Зайцев Н.В., Морозов A.C., Попов В.В.)

18. Использование промывных вод сернокислотного производства в геотехнологии тяжелых цветных металлов //Тезисы докладов научно-технической конференции "Технологические пути решения природоохранных задач в производстве тяжелых цветных металлов". -Свердловск, 1986. - С. 29-30 (Соавторы: Дружинина С.И., Луком-ская Г.А.)

19. Кучное выщелачивание руд Кедабекского месторождения //Совершенствование технологических процессов переработки медь-со-держащего сырья: Сб. научн.тр. ин-та "Унипромедь". - Свердловск, 1991. - С. 53-58 (Соавтор: Рыбаков Ю.С.)

20. Возможности геотехнологии в переработке медьсодержащих окисленных руд //Цветные металлы. - 1992. - № 4. - С. 17-20 (Соавторы: Павличенко Г.А., Рогов Б.М.)

21. Оценка возможности раздельной переработки забалансовых руд месторождения Кальмакыр //Цветная металлургия.- 1992.- № 9. С. 10-13 (Соавторы: Гейт H.A., Дружинина С.И., Шевелева Л.Д., Мушинская H.A.)

22. Разработка технологических схем кучного и подземного выщелачивания медных и медно-цинковых руд //Тезисы докладов международного семинара "Кучное и подземное бактериальное выщелачи-

вание металлов из руд". - М., 1987. - С. 25-26 (Соавторы: Халезов Б.Д., Павличенко Г.А., Абакумов В.В., Рыбаков Ю.С., Крушкол О.Б., Болтырева A.A., Гора А.Т.)

23. Рекультивация отвалов забалансовых руд как способ защиты водных объектов от загрязнений //Тезисы докладов Всероссийской конференции "Бассейн реки: Эколого-водохозяйственные проблемы рационального водопользования".-Екатеринбург"РосНИИВХ, 1996. - С. 93-!

Подписано впечать. 18.04.96г. Формат 60x84 1/16. Объем 1 печ. л. Бумага офсетная. Гарнитура книжная, Тираж 80 экз. Заказ 123. Издательство "Уральские военые вести" 620026, г Екатеринбург, ул. Народной Воли 62 Типография газеты "Уральские военные вести"