2. Галогенный ряд

Калийное производство. Продукты переработки склади­руются в трех типах отвалов: соляные отвалы, шламохранилища для галопелитов в виде жидких отходов технологической схемы переработки солей и соляные отвалы, заклады­ваемые в выработанное пространство. В качестве ТМС могут рассматриваться соляные отвалы и вещество шламохранилищ.

Соляные отвалы на территории предприятий калийного производства составляют миллионы тонн (рис. 2). Они представлены более чем на 90% зернами галита.

Рис. 2. Соляной отвал БКРУ-1 (А) и схема формирования объемной зональности в теле отвала (по Рочеву, 2001)

Высота отвалов составляет 50 м и более. В массе соляного отвала под действием гравитации происходит вертикальная циркуляция соляных рассолов за счет воздействия атмосферных осадков. Первично гомогенная порода подвергается дифференциации. В ней возникает пористость параллельная направлению фильтрации рассолов. На поверхности отвала зарождаются депрессивные формы рельефа типичные для хорошо карстующихся пород: каверны, воронки и др. Поверхность отвала становится кавернозно-сотовой. Более крупные каверны группируются в своеобразные потоки по склону отвала. Вследствие неравномерного растворения в пределах соляного отвала образуется скальное галитовое ядро, проявляется объемная зональность (рис. 2).

Шламохранилища соляного производства – отстойники с отходами галургического и флотационного обогащения карналитовой руды. Вещественный состав представлен твердой (глинистыми частицами - галопелитами) и жидкой составляющей (соляными рассолами). Отходы в качестве выделенных из солей галопелитов после разжижения и транспортировки по системе трубопроводов поступают в специально подготовленные резервуары-отстойники. Резервуары представляют собой насыпные ем­кости с гидроизоляционным основанием и бортами для предотвращения поступления рас­солов в окружающую среду (рис. 3).

Рис. 3. Схема строения соляного шламохранилища – отстойника технологических отходов обогащения калийных солей (галопелитов)

В пределах шламохранилищ протекают различные экзогенные геоло­гические процессы, приводящие к перераспределению вещества и растворов. Они подчи­нены процессам механической и в большей степени минералого-химической дифферен­циации, проявляющейся при взаимодействии и эволюции системы «раствор - твердая фаза – раствор» под воздействием разбавления поверхностными водами, выпаривания, колеба­ния уровня рассола в шламохранилище и связанными с ними изменениями физико-хими­ческих характеристик вещественного состава шламов. Закономерности распределения вещества определяются литологическим, минералогическим и химическим составом шламов и их изменениями в системе «раствор - твердая фаза – раствор».

Литология. По гранулометрическому составу среди твердой составляющей преобладают пе­литы и до 3-5% песчаные фракции. В песчаной фракции преобладают хемогенные ново­образования (образованные в процессе техногенеза минералы) в виде прозрачных, полу­прозрачных и светлых кристаллических ромбоэдров, параллелепипедов (карбонаты и сульфаты кальция, магния, бария), часты пластинчатые зерна сульфатов песчаной и мел­копесчаной размерности (гипс, барит). В отстойники они поступают в рассолах пересы­щенных хлоридами и представляют собой вторичные продукты гипергенеза системы «раствор - твердая фаза – раствор».

Механическая дифференциация осадков шламохранилищ проявляется в том, что наиболее крупные частицы песчаной размерности распределяются в зависимости от ди­намики подающего потока и концентрируются вблизи устьевой зоны (вблизи трубы). Нами отмечено, что в “зоне боя” потока на шламохранилища 4 формируется хорошо от­мытый от глинистых частиц прослой мощностью до 5 см белых песков. Для основной части шламохранилищ опреде­ляющими закономерности распределения вещества является их минералого-химическая дифференциация.

Минеральный состав. Сливы со сгустителя и пенный продукт флотации («свежие» шламы) практиче­ски не различаются по составу минеральных ассоциаций. В легкой фракции преобладают карбонаты, в тяжелой - пи­рит; 10-30% составляют магнитные минералы, типичны маг­нетит, пирит и пирротин. Пирит присутствует как в виде идиоморфных кристаллов, так и в виде неправильных выделений с губчатой структурой. В пределах «старых» шламохранилищ минеральный состав отложений также достаточно однороден. Среди минеральных видов (твердая составляющая) преобладают карбонаты: доломит в отдельных пробах составляет до 95%; среди сульфатов - гипс, барит-целестин; из железосодержащих - в условиях окисления - лимонит, магнетит с корочками гидроок­сидов железа, в условиях восстановительной среды - пирит (до 80-90%). Среди интересных минеральных проявлений следует указать на наличие металли­ческой ртути, киновари, корунда (розового - рубина и синего - сапфира), а также свободных зерен весьма мелкого и тонкого золота.

Химический состав. В отвалах установлены концентрации йода, брома, редких земель (рубидий, цезий, литий), цинка, благородных металлов (золото, платиноиды), ртути, стронция и других элементов. Проводились опытные работы по промышленному извлечению йода, брома, рассматривались вопросы добычи золота. Химические исследования «свежих» шламов по данным спектрального анализа пока­зало присутствие в них следующих элементов: Mn, Ti, Ni, Co, V, Cr, Zr, Mo, Cu, Pb, Be, Ga, Sr, Ba, Sc, Sn, Ag. Повышенные содержания (по сравнению с кларковыми) имеют Mn, Co, Zr, Mo, Cu, Ga, Sc, Ag. Тяжелую фракцию обогащают компоненты - Fe, Co, Zn, Sb (сульфиды), Ba и Sr (сульфаты или карбонаты), Hf, Ta, Sc (примеси в оксидах Ti), Cr - компонент шпинелидов, установлена Hg (самородная и киноварь). Легкая фракция обогащена Сa и редкоземельными элементами (РЗЭ). В растворах - галогениды.

В шламах установлены экономически значимые рудные концентрации золота и цинка в маркирующих глинах, родогенные концентрации рения, ртути и стронция. Это позволяет рассматривать шламы и исходные продукты как перспективное сырье для практического использования. Ресурсы и запасы не определены.

Закладочный материал. В последние годы выработанное пространство шахтных полей стали заполнять отходами производства для улучшения механических свойств массивов. Для этой цели разработаны специальные технологии закладок. Предварительное обогащение вещественного состава отвалов не предусмотрено.