УДК 504

Переработка техногенных минеральных отложений методом отвального выщелачивания как пример утилизации отходов

Ибраева Оксана Леонидовна – магистрант Карагандинского университета имени академика Е.А. Букетова, г. Караганда, Казахстан.

Аннотация: В статье рассматривается применение метода выщелачивания как пример утилизации отходов. Техногенные минеральные образования, которые в больших объемах за складированы на промышленных территориях, оказывают влияние на окружающую среду и человека, так как компоненты, находящиеся в породах, подлежат природному выщелачиванию и тем самым попадают в почву, грунтовые воды и атмосферный воздух, оказывая негативное воздействие. Метод выщелачивания является эффективным процессом утилизации и вторичной переработки промышленных отходов, позволяющий снизить объемы техногенных минеральных образований, использовать отходы промышленности как сырье и тем самым снизить негативное воздействие на окружающую среду.

Ключевые слова: техногенные минеральные образования, метод выщелачивания, утилизация отходов, рациональное использование.

В период советской индустриализации и по настоящее время в Казахстане складируются миллионы тонн промышленных отходов добычи и разработки полезных ископаемых. Особый интерес вызывают техногенные минеральные образования, содержащие ценные для переработки компоненты. Переработка промышленных отходов предусматривает комплексное извлечение полезных компонентов, что позволяет рассматривать эти объекты как сырьевую базу, но как правило, данные объекты не подходят для обработки традиционными способами по технологическим условиям. Вторичное использование техногенных минеральных образований решает сразу две проблемы: исключение негативного воздействие на экологию и истощения недр.

Для решения проблемы техногенных минеральных отходов эффективно применяется метод отвального выщелачивания. Этот метод основан на использовании растворов кислот или щелочей для выделения ценных компонентов из отходов. Преимуществами выщелачивания являются высокая эффективность извлечения ценных элементов, возможность использования различных видов отходов в качестве сырья и минимальное воздействие на окружающую среду, а также выщелачивание позволяет сократить объем отходов, требующих захоронения, что способствует уменьшению негативного воздействия отходов на природу. Метод выщелачивания широко распространен при извлечении меди, золота, серебра, урана.

Одним из образцовых примером переработки техногенных минеральных образований методом выщелачивания является проект Коунрад, находящийся в г. Балхаш, Республики Казахстан. Основной целью проекта является эффективное извлечение меди из складированной бедной руды, в кучных отвалах Коунрадского рудника и переработка полученного сырья с целью получения готовой продукции (катодной меди). Отвалы расположены вблизи карьера. Для достижения поставленных задач было решено впервые, применить, в Казахстане метод отвального выщелачивания и новой технологии извлечения меди методом селективной экстракции и электролиза (технология SX-EW).

Со времени существования Коунрадского рудника отвалы горных пород формировались согласно общему процентному содержанию меди, растворяющейся в кислотном растворе. Отвалы с содержанием меди, растворяющейся в кислотном растворе, более 20 % классифицируются как отвалы окисленной группы. Отвалы с содержанием меди, растворяющейся в кислотном растворе, 10-20 %. классифицируются как "смешанные". Отвалы с содержанием меди, растворяющейся в кислотном растворе, менее 10 %, обозначены как отвалы сульфидной группы. К низкокачественным относили руды с содержанием общей меди менее 0,15 %. В процессе формирования отвалов для каждой партии руды перед отправкой на комбинат или в отвалы производился анализ содержания меди. В результате данный порядок формирования отвалов позволил подсчитать запасы руды и полезного ископаемого с большой степенью достоверности.

Технология выщелачивания заключается в орошении отвалов раствором для выщелачивания (рафинат), который при прохождении через полость отвала выщелачивает медь, содержащуюся в руде. Растворы стекают в основание отвала в сборные траншеи, на герметичную ПЭНД пленку, откуда затем откачиваются в прудки-отстойники для отстаивания.
Медьсодержащий продуктивный раствор перекачивается в SX для очистки от примесей посредством селективной экстракции из водного раствора органическим экстрагентом LIX, с образованием органических комплексов, и с последующей реэкстракцией в раствор электролита (Рис 1).

Рисунок 1. Схема процесса выщелачивания.

Траншеи и прудки – накопители в разрезе.

Проведенный анализ структуры отходов техногенных образований указывает, на то, что формирование проводилось на основе традиционных требований к складированию отходов производства. Часто складирование породы проводилось бессистемно и без учета возможности их эксплуатации в будущем. При дальнейшей разработке техногенных минеральных образований вызывает сложность установить распределение ценных компонентов, поэтому для предотвращения накопления отходов производства необходимо уделять должное внимание сохранению техногенного минерального сырья, его рациональному складированию, учету объема и оценке качества.

Влияние техногенных минеральных образований на окружающую среду проявляется как на отдельные ее компоненты, так и в целом. Техногенные минеральные образования отрицательно воздействуют на животный и растительный мир, а также человека. Установлено, что в рассматриваемом районе происходит явление природного выщелачивания, приуроченное к зонам окисления сульфидных месторождений, описанное еще академиком Смирновым С.С.

Зона окисления сульфидного месторождения является ареной многообразных процессов, в итоге ведущих к полному удалению серы и к рассеянию некоторых других элементов, входящих в состав рудной массы.

Среди всей этой совокупности процессов наиболее принципиально важными будут перечисленные ниже, последовательно в общем случае сменяющиеся группы процессов:

а) процессы окисления и растворения сульфидов, дающие начало возникновению разнообразных, в большинстве хорошо растворимых в воде сульфатов, обуславливающих значительный вынос материала из зоны окисления;

б) процессы осаждения из сульфатных растворов целого ряда кислородных соединений, чаще уже вовсе не содержащих серы, таких, например, как карбонаты, окислы и гидроокислы, фосфаты, арсениаты, силикаты и т.п.

в) процессы растворения и переосаждения этих кислородных соединений, усиливающие ещё более освобождение зоны окисления от ряда элементов.

В некоторых медных месторождениях в пределах зоны окисления обособляется своеобразная подзона выщелачивания, содержание меди в которой значительно более низкое, нежели в участках, расположенных выше и ниже. Подобный случай наблюдался в Коунрадском и Алмалыкском месторождениях вкраплённых медных руд. Здесь зона окисления сложена сравнительно богатыми окисленными рудами обычного пёстрого состава, кое-где заключающими в себе ещё уцелевшие от окисления сульфиды.

Поэтому одной из основных целей переработки техногенных минеральных образований является уменьшение воздействия на окружающую среду, путем уменьшения объемов отходов и минимизации опасных компонентов.

Таким образом, выщелачивание представляет собой перспективное направление в области переработки техногенных отходов и может быть использовано для повышения эффективности процессов утилизации и вторичной переработки промышленных отходов.

Список литературы

Емельяненко Е.А., Ангелов В.А., Емельяненко М. М. Технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов //Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2012. № 1.14. С. 13-14.
Проект отвального выщелачивания меди на Коунрадском руднике с селективной экстракцией и электролизом. Балхаш: ТОО ГДФ «Жалын», 2006. – 115 с.
Хорошавин Л.Б., Беляков В.А., Свалов Е.А. Основные технологии переработки промышленных и твердых коммунальных отходов: учеб. пособие // Уральский федеральный университет им. Б.Н. Ельцина. 2016. С. 220.
Голик В.И., Комащенко В.И. Практика выщелачивания металлов из отходов переработки руд// Известия ТулГУ. Науки о Земле. Вып. 3. 2016.
Отчет о работе “Оценка запасов меди в техногенных минеральных образованиях Коунрадского рудника с подсчетом и утверждением запасов забалансовых окисленных руд в ГКЗ Республики Казахстан»”. Алматы, ТОО ГДФ «Жалын», 2002. С.18