Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы технологии переработки руд. Учебное пособие
.pdf
Составление картограмм содержания тяжелых элементов в почвах и
почвообразующих породах Гайской техногеосистемы позволяет выделить
значительные перепады концентраций между главным вершинным ярусом,
второстепенными подвершинными ярусами, контурами основного склона,
подотвальной территорией и вмещающими карьерно-отвальный комплекс
квазинатуральными геосистемами [38]. Наиболее значительные градиенты
содержания между вершинным элювиальным ярусом и подотвальным
супераквальным ярусом отмечаются при сопоставлении концентрации цинка в
почвах и почвообразующих породах. Различия концентраций цинка достигают
десятикратных значений. Гораздо менее значительна разница между элювиальной и
аккумулятивными фациями в концентрациях меди и цинка.
Одной из очевидных причин формирования подобных ландшафтно-
геохимических градиентов, по нашему мнению, является естественное
выщелачивание атмосферными осадками, а также фитовыщелачивание с
постепенным накоплением в пределах подотвальных звеньев катены [39 и др.]. Они
образуют своеобразную кольцевую аномалию вокруг техногеосистемы
месторождения и за счет стока в систему локальных водотоков и дренирования в
горизонты техногенных грунтовых вод определяют сравнительно невысокое
воздействие на почвы прилегающих пахотных и пастбищных угодий. Также следует
отметить на определенную замкнутость и обособленность от окружающих
локальных бассейнов сформировавшейся системы водотоков Гайской
техногеосистемы, что еще раз подчеркивает уже сложившуюся структуру внутри и
межкомпонентных взаимодействий техногенного ландшафта.
Сопоставление концентрации тяжелых элементов в почвах и почвообразующих
породах техногенной геосистемы Гайского месторождения отражает резкость
границ структурных элементов, существенно отличающих от сглаженных и
постепенных переходов квазинатуральных ландшафтов. При этом вдоль внешней
границы техногеосистемы образуется контур повышенной концентрации тяжелых
элементов в результате процессов естественного выщелачивания и аккумуляции.
Завершенность процесса формирования техногеосистемы медноколчеданного
181
месторождения отражает сложившийся комплекс высокоминерализованных кислых
подземных вод, состоящий из нескольких горизонтов, активно пополняемыми
подотвальными ручьями.
Таким образом, рекультивационные мероприятия в пределах сложившихся
техногенных ландшафтных комплексов сопряжены с необходимостью проведения
комплексной трансформации всех ключевых компонентов – литогенной основы,
включающей вскрышные отложения и «бедные» руды с содержанием тяжелых
элементов, превышающих фоновые естественные значения, техногенно
метаморфизованных подземных вод и сформировавшихся подотвальных водоемов,
сложившихся специфических комплексов техногенных почв.
Карьерно-отвальные комплексы медноколчеданного Гайского месторождения
можно рассматривать как техногенное сырье для увеличения производства цветных
металлов, а в ряде случаев и благородных в том числе. Для этого необходимо
проведение геологоразведочных работ по оценке ресурсов полезных компонентов, а
также доработки технологии извлечения этих компонентов из техногенного сырья.
7.2 Обзор возможных способов выщелачивания цветных
металлов из отвально-карьерных комплексов медноколчеданных
месторождений
Обзор литературных данных по изучению возможностей извлечения цветных
и благородных металлов из отвалов медноколчеданных месторождений, отходов
обогатительных фабрик показывает важность этой проблемы. Также, эти методы,
способы, как оказалось, применимы и для бедных, забалансовых руд, что со
снижением качества минерального сырья, а также с усилением требований к охране
окружающей среды весьма актуально [40].
182
В мировой практике известны способы кучного бактериального выщелачивания
меди, чановом выщелачивании упорных (и сульфидных в том числе) концентратов
для извлечения меди, цинка, никеля, кобальта и благородных металлов. В работе [41]
приведен обзор исследований и практического применения биотехнологий при
подземном и кучном выщелачивании указанных выше металлов. Бактериальное
чановое выщелачивание используют при вскрытии сульфидных руд и
концентратов, в которых благородные металлы присутст ву ют в
тонкодисперсной форме в сульфидных минералах. Послед ующее извлечение
растворенного золота осуществляют с помощью цианирования остатков
биоокисления (биогидрометаллургическая технология). В мире работает около 20
промышленных биогидрометаллургических установок настоящее время [41, 42]. В
основе метода –
сероокисляющих бактерий рода Thiobacillus
использование в окислительных реакциях железо- и
ferrooхcidans, ускоряющих
окислительные процессы в рудной массе при наличии в ней кислорода, влаги,
солей азота, фосфора, двуокиси углерода и других компонентов среды. При
создании соответствующих условий в слое отвалов, хвостов обогащения и т.д.
сульфид
ных руд можно влиять на скорости как окисления, так и образования
минералов в нужном направлении. Например, при вскрытии эмульсионновкрапленных в сульфиды, чаще всего, в пирит, благородных металлов, золото и
серебро переходят преимущественно в сростковую, пленочную и даже отчасти в
свободную формы и легче растворяются в гидрометаллургическом процессе [43].
Авторы [44] изучали процесс выщелачивания Cu и Zn из шлака
медеплавильного производства сернокислыми растворами Fe2(SO4)
, полученными с
3
использованием ацидофильных микроорганизмов. Выбор параметров химического
выщелачивания (температуры, начальной концентрации Fe3+ в выщелачивающем
растворе, содержание твердой фазы в суспензии) обеспечило извлечение Cu в
раствор 89.4 %, а Zn – 39.3 %. Также в статье была показана возможность
биорегенерации Fe
3+
в растворе, полученного после химического выщелачивания
шлака, железоокисляющими ацидофильными микроорганизмами (без подавления их
активности).
183
Для выщелачивания отвалов цветных металлов (меди, цинка), благородных
металлов применяют кучное выщелачивание. Например, из отвалов Коунрадского
месторождения для выщелачивания меди используют растворы серной кислоты.
Применение разработанных схем позволило увеличить производство меди примерно
в 2.5-3 раза [45].
Наиболее перспективным и привлекательным с экологической точки зрения
представляется изучение влияния природных органических соединений (например,
гуминовых кислот) на процессы растворения сульфидных руд [46]. Известно, что
химические свойства элементов в дренажных водах, донных осадках и почвах
определяются не только окислительно-восстановительными и кислотно-щелочными
условиями окружающей среды, но и наличием природных гумусовых веществ [47,
48]. В работе Зашихина А.В. и Свиридовой М.Л. (2019) приводятся результаты
изучения растворения золота гуминовыми кислотами и фракционирования
исходных и золотосодержащих препаратов гуминовых кислот [49].
В работе Савельевой А.В. с соавторами (2015) исследовано взаимодействие
модифицированных гуминовых кислот торфа с солями ряда металлов при
различных значениях рН. Авторы показали изменение структурных характеристик
гуминовых кислот в процессе механоактивации при восстановительных условиях.
Установлено, что механоактивация независимо от условий проведения способствует
небольшому увеличению степени ароматичности (возможно за счет реакций
конденсации). При механоактивации торфа в отсутствие реагентов в воздушной
среде происходит окисление концевых углеводных частей в структуре гуминовых
кислот. А модификация в инертном аргоне ведет к уменьшению в составе
гуминовых кислот функциональных карбоксильных, карбонильных групп,
фенольных гидроксилов, окисленных ароматических фрагментов с увеличением
доли алкильных заместителей. Именно модифицированные гуминовые кислоты с
повышенным содержанием кислородсодержащих групп имеют наибольшую
комплексообразующую способность в отношении к ионам меди и никеля.
Вероятность образования и устойчивость металлгуминовых комплексов зависит от
состава и количества кислородсодержащих групп, а также от кислотно-основного
184
равновесия. Сорбционная способность ГК по отношению к иону меди выше, чем к
иону никеля [50].
Следует отметить, что гуминовые кислоты, высокомолекулярные природные
вещества, они представляют собой многофункциональные соединения, которые
способны и к комплексообразованию с металлами, и могут выступать в качестве
сорбентов и осадителей металлов, и в качестве растворителей в зависимости от
термодинамических условий окружающей среды [51]. Поэтому их можно применять
и для дезактивации и очистки техногенных отходов как от радиоактивных, так и от
стабильных микроэлементов [52]. Одной из важных природных функций ГК
является регулирование геохимических потоков металлов в водных и почвенных
экосистемах [53].
В заключении следует отметить, что в целом сравнительно невысокая
концентрация ценных компонентов в техногенных месторождениях компенсируется
большими объемами, сконцентрированными на поверхности (т.е. извлечение из
недр не требуется), в основном раздробленный механический состав, размещение в
пределах доступных территорий с развитой инфраструктурой. Следует также
подчеркнуть экологический и социально-экономический эффекты от возможной
переработки лежалых отходов.
С учетом наличия в Оренбургской области и других регионах отработанных
медно-колчеданных месторождений, и разрабатываемых в настоящее время, следует
продумать подходы к исследованию методов возможного извлечения цветных и
редких металлов в отвалах Блявинского, Гайского, Яман-Касинского и других
месторождений. Это представляется весьма перспективным не только для
Оренбургской области, но и для всего Урала в целом.
Глава 7 подготовлена при поддержке гранта РНФ № 23-27-10006 «Анализ
формирования техногенных геосистем в результате разработки рудных
месторождений в Оренбургской области в целях рационализации
рекультивационных мероприятий».
185
Список использованных источников
1 Пономарева, Г.А. Основы технологии переработки руд: учебное пособие /
Г.А. Пономарева, В.П. Петрищев, Н.П. Галянина, Н.В. Кожевникова. - Оренбург :
ОГУ. - 2022. - 172 с.
2 Гайский ГОК; геология Гайского и Подольского медно-цинковых
колчеданных месторождений на Урале. – Екатеринбург: ИГиГ Уро РАН, 2004. – 148
с.
3 Горохов, А.А. Задачник по общей химии металлов: учебное пособие / А.А.
Горохов, Г.А. Пономарева. – Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005. – 127 с.
4 Петрищев, В.П. Ландшафтно-геохимические особенности техногеосистемы
Гайского месторождения / В.П. Петрищев, Г.А. Пономарева // Экология
урбанизированных территорий, 2023. № 4. С. 6-9.
5 Дытнерский, Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии [Текст]:
учебное пособие: в 2 кн. / Ю.И. Дытнерский. – М.: Химия, 2002.
Ч.1 : Теоретические основы процессов химической технологии:
гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. – 2002. – 400 с.
Ч.2 : Массообменные процессы и аппараты. – 2002. – 368 с.
6 Ключников, Н.Г. Практические занятия по химической технологии / Н.Г.
Ключников. Учеб. Пособие. – Изд. 4-е, перераб. – М.: Просвещение, 1978. – 224 с.
7 Комплексная геолого-экономическая оценка месторождений (основы
методики). М.: Недра, 1990.
8 Лядский. П.В. Государственная геологическая карта Российской
Федерации. / П.В. Лядский, Л.Н. Кваснюк, А.В. Жданов, О.В. Чечулина и др.
Масштаб 1 : 1 000 000 (третье поколение). Серия Уральская. Лист М-40 (Оренбург) с
клапаном М-41. Объяснительная записка. – СПб.: Картографическая фабрика
ВСЕГЕИ, 2013. – 352 с. Режим доступа: https://vsegei.ru/ru/info/pub_ggk1000-
3/Uralskaya/m-40.php
9 Медноколчеданные месторождения Урала. Условия формирования. -
Екатеринбург: УрО РАН, 1992. – 252 с.
186
10 Месторождения металлических полезных ископаемых / В.В. Авдонин [и
др.]. – 2-е изд., испр., и доп. – М.: Академический проект: Триста, 2005. – 720 с.
11 Петрищев, В.П. Оценка динамики восстановительных процессов и
эффективности рекультивации техногеосистем медно-колчеданных месторождений
Южного Урала / В.П. Петрищев, Р.В. Ряхов, С.А. Дубровская, С.Ю. Норейка //
Проблемы региональной экологии. – 2016. – № 5. – С.85 – 91.
12 Петрищев, В.П. Ландшафтно-геохимические особенности
техногеосистемы Гайского месторождения / В.П. Петрищев, Г.А. Пономарева //
Экология урбанизированных территорий, 2023. – № 4. – С. 6-9.
13 Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых/ В.В. Авдонин [и
др.]; под ред. В.В. Авдонина. – М.: Академический проект: Мир, 2007. – 540 с.
14 Пономарева, Г.А. Платиноиды золотосульфидных месторождений
черносланцевых формаций Восточной части Оренбуржья / Г.А. Пономарева //
Горный журнал. – М.: 2024. – № 4. – С. 14-19. DOI: 10.17580/gzh.2024.04.01
15 Пономарева, Г.А. Основы геологии угля и горючих сланцев: учебное
пособие / Г.А. Пономарева; Оренбургский гос. ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2016. – 120 с.
16 Пономарева, Г.А. К вопросу о содержании платины и палладия в
колчеданных месторождениях Восточного Оренбуржья / Г.А. Пономарева // Научно-
методические основы прогноза, поисков, оценки месторождений алмазов,
благородных и цветных металлов: сборник тезисов докладов ХII Международной
научно-практической конференции. – М. : ЦНИГРИ, 2023. – С. 369-372.
17 Прокофьев, А.П. Основы поисков и разведки месторождений твердых
полезных ископаемых / А.П. Прокофьев. М.: Недра, 1973.320 с.
18 Соколов, Р.С. Химическая технология: учебное пособие / Р.С. Соколов. В
2 т. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003. Т.1 : Химическое производство в
антропогенной деятельности. Основные вопросы химической технологии.
Производство неорганических веществ. – 2003. – 368 с.
Т.2 : Металлургические процессы. Переработка химического топлива.
Производство органических веществ и полимерных материалов. – 2003. – 448 с.
19 Решетников, П.А. Сборник примеров и задач по основам химической
187
технологии / П.А. Решетников, Н.Я. Логинов. – М.: Просвещение, 1973. – 208 с.
20 Фонд тестовых заданий по дисциплине «Основы технологии переработки
руд» [Электронный ресурс] / Пономарева Г.А. – Оренбург: ОГУ. – № 3023 от 2017. –
30 с.
21 Шумилин, М.В. Геолого-экономические основы горного бизнеса //
Минеральное сырье. – М.: Изд-во ВИМС,1998. – № 3. – 168 с.
22 Макаров, А. Б. Техногенно-минеральные месторождения Урала :
специальность 25.00.11 "Геология, поиски и разведка твердых полезных
ископаемых, минерагения" : автореферат диссертации на соискание ученой степени
доктора геолого-минералогических наук / Макаров Анатолий Борисович. –
Екатеринбург, 2007. – 41 с. 9 (МИз Горно- , Петр Пон.)
23 Душин, В.А. Нетрадиционные типы месторождений полезных ископаемых:
учебное пособие / В.А. Душин, А.Б. Макаров. – Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2015. –
224 с.
24 Константинов, М.М. Загадочный «Карлинский тип» / М.М. Константинов
// Руды и Металлы. – 2002. С. 68 – 69.
25 Пономарева, Г.А. Платиноиды золотосульфидных месторождений
черносланцевых формаций Восточной части Оренбуржья / Г.А. Пономарева //
Горный журнал. – М.: 2024. – № 4. – С. 14-19. DOI: 10.17580/gzh.2024.04.01
26 Емлин, Э.Ф. Общая геохимия : учебное пособие / Э.Ф. Емлин. –
Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2007. – 248 с.
27 Емлин, Э.Ф. Техногенез колчеданных месторождений Урала / Э.Ф. Емлин.
– Свердловск: УрГУ, 1991. – 256 с.
28 Макаров, А.Б. Техногенно-минеральные месторождения пиритных
огарков и их влияние на природную окружающую среду / А. Б. Макаров, О. М.
Гуман, И. А. Антонова, А. В. Захаров // Известия Уральского государственного
горного университета. – 2012. – № 27-28. – С. 38-45.
29 Antonova, O.N. Geological conditions for allocation of solid municipal and
industrial waste disposal sites in the Middle Urals / I. A. Antonova, O. N. Gryaznov, O. M.
Guman Makarov A.B., Kolosnitsina O.V. // Water Resources. – 2014. – Vol. 41, No. 7. –
188
P. 896-903. – DOI 10.1134/S0097807814070033. 10
30 Петрищев, В.П. Морфогеохимическая дифференциация геосистемы
Блявинского медноколчеданного месторождения / В.П. Петрищев, Г.А. Пономарева
// Проблемы региональной экологии. 2024. № 1. С. 99-102.
31 Пономарева, Г.А. Благородные металлы Гайского медно-цинкового
месторождения Оренбургской области / Г.А. Пономарева, А.А. Пономарев //
Минералы: строение, свойства, методы исследования: материалы ХII Всерос.
Молодеж. Науч. Конф., 26-28 авг / Рос акад наук [и др.]. – Екатеринбург: Ин-т
геологии и геохимии УрО РАН, 2021. – С. 127-129.
32 Rybnikova, L. Evaluation of self-rehabilitation of the territory of the Degtyarsky
copper-pyrite deposit (Middle Urals) using earth remote sensing data / L. Rybnikova, Р.
Rybnikov , D. Buzina, A. Smirnov // Известия ТулГУ. Науки о Земле. – 2022. – Вып.
4. – pp. 93-105.
33 Зайков, В.В. Рудно-формационный и рудно-фациальный анализ
колчеданных месторождений Уральского палеоокеана / В.В. Зайков, В.В.
Масленников, Е.В. Зайкова, Херрингтон Р. – Миасс: ИМин УрО РАН, 2001. – 315 с.
34 Ефимов, Н. И. Особенности отработки Гайского месторождения
медноколчеданных руд / Н. И. Ефимов, С. А. Гречкин, Ш. Р. Сатаев // Горный
журнал. – 2019. – № 7. – С. 13-19.
35 Мурзабекова, А. Т. Гайское месторождение колчеданных руд / А. Т.
Мурзабекова // Современные проблемы территориального развития. – 2018. – № 3. –
С. 11.
36 Глазовская, М.А. Геохимические основы типологии и методики
исследований природных ландшафтов / М. А. Глазовская. – Смоленск: Ойкумена,
2002. – 288 с.
37 Перельман, А.И. Геохимия ландшафта // А.И. Перельман, Н.С. Касимов. –
М., 1999. – 764 с.
38 Маршева, Н. В. Экологическая обстановка в районе разработки Гайского
медноколчеданного месторождения (Южный Урал, Оренбургская область) / Н. В.
Маршева // Эколого-экономические проблемы освоения минерально-сырьевых
189
ресурсов : Тезисы докладов Международной научной конференции, Пермь, 14–17
декабря 2005 года. – Пермь: Пермский государственный национальный
исследовательский университет, 2005. – С. 187-188.
39 Геохимические особенности руд Гайского месторождения / В. Н. Скуратов,
И. Б. Серавкин, Б. В. Хакимов, С. И. Кузнецов // Геология, полезные ископаемые и
проблемы геоэкологии Башкортостана, Урала и сопредельных территорий. – Уфа,
2006. – № 6. – С. 129-130.
40 Пономарева, Г.А. Возможные способы выщелачивания цветных и редких
металлов из отвально-карьерных комплексов медноколчеданных месторождений /
Г.А. Пономарева, В.П. Петрищев // Университетский комплекс как региональный
центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научнометодической конференции. Оренбург, 2024. – С. 2609 – 2613.
41 Заулочный, П.А. Биотехнология и ее использование в процессах
переработки минерального сырья / П.А. Заулочный, Г.В. Седельникова // Горный
информационно-аналитический бюллетень. – № 6. – 2009. – С. 382 – 389.
42 Булаев, А.Г. Биовыщелачивание цветных металлов из отходов обогащения
/ А.Г. Булаев, В.С. Меламуд // Международный научно-исследовательский журнал,
2019. – № 12 (78) часть 1. – С. 63 – 71.
43 Казаков, П.В. К выбору рационального способа переработки техногенного
золотосодержащего сырья / П.В. Казаков // Геологический сборник. – 2013. – № 10.
– С. 257 – 262.
44 Фомченко, Н.В. Выщелачивание цветных металлов из металлургических
шлаков сернокислыми растворами трехвалентного железа, полученными путем
биоокисления / Н.В. Фомченко, А.А. Кайнова, М.И. Муравьев // Прикладная
биохимия и микробиология. – 2013. – № 6 (49). – С.119 – 123.
45 Халезов, Б.Д. Кучное выщелачивание меди на Коунрадском руднике / Б.Д.
Халезов, Н.А. Ватолин, В.А. Неживых, А.Ю. Тверяков // Горный информационноаналитический бюллетень. – № 7. – 2002. – С. 209 – 217.
46 Новикова, С.П. Влияние природных фульвокислот на растворимость
сульфидных руд / С.П. Новикова, О.Л. Гаськова // Геология и геофизика. – 2013. – Т.
190
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]