Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Геохимическая трансформация отвальных хвостов обогащения на примере горнодобывающего предприятия ОАО “Апатит”

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ

ОТВАЛЬНЫХ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ ОАО “АПАТИТ”

 

Эксплуатация Хибинского месторождения апатитонефелиновых руд привело к накоплению огромных масс дизинтегрированных хвостов обогатительного передела апатитонефелиновых руд. В последнее время хвостохранилища привлекают к себе все большее внимание, с одной стороны, как малоизученные техногенные месторождения отсроченного пользования, с другой, как источник реальной угрозы загрязнения окружающей среды токсичными элементами. В связи с этим научный и практический интерес представляют исследования процессов, происходящих с минералами хвостов обогащения под воздействием природных и техногенных факторов.

Нерекультивированные хвостохранилища предприятия являются неоднородными объектами с точки зрения гипергенного взаимодействия: режима фильтрации воды через хвосты и ее исходного химического состава. Исходя из этого, площадь хвостохранилища условно можно поделить на следующие участки:

Первая зона. Откосы, которые подвергаются периодическому воздействию слабокислых атмосферных осадков (рН<6, порядка 400 мм в год). С учетом величины атмосферных осадков хвосты, расположенные в верхнем слое откосов, периодически увлажняются и высыхают. В этом случае отток контактного раствора затруднен, минеральные составляющие взаимодействуют с слабоминерализованными растворами. Кроме того, нижние слои хвостохранилища, которые взаимодействуют с слабощелочными (рН>8) застойными грунтовыми водами с низкой степенью минерализации.

Вторая зона. Основная масса складируемых пород (около 70%) находится под воздействием хорошо дренируемого постоянного потока технологической сточной воды высокой степени минерализации, ежедневный объем которой порядка 300 тыс.м3. Химический состав технологической воды представлен всеми основными структуро-образующими элементами минеральных составляющих отвальных хвостов. Эта часть хвостохранилища именуется зоной пляжа.

С учетом выявленной зональности проводилось моделирование взаимодействия хвостов обогащения с водными растворами различной степени минерализации. Для моделирования хорошо дренируемых систем использовались хроматографические колонки, которые позволяют варьировать в широких пределах не только скорость фильтрации раствора, но и его компонентный состав (вторая зона). Моделирование плохо дренируемых систем, когда отток контактного раствора затруднен, а соотношение твердое жидкое (Т:Ж) меняется в широких пределах проводилось в статических условиях (первая зоны).

Моделирование гипергенных процессов под воздействием слабоминерализованных растворов при низкой скорости фильтрации (статические условия) свидетельствует о различных механизмах растворeния минералов при изменении рН раствора. В области рН<4, рН>9 растворение минеральной фазы происходит инконгруэнтно и значительно выше, чем в нейтральной среде. Время достижения равновесия системы при рН<4 составило 2 суток, при рН>8 - 4 суток. Причем, равновесная концентрация в растворе структурообразующих компонентов твердой фазы в кислой области в 4-5 раз превышает аналогичные показатели в щелочной. В кислой области скорость перехода кремния и алюминия в раствор ниже, чем щелочных элементов (рН<4). Это, по-видимому, приводит к обогащению твердой фазы оксидами кремния и алюминия. В щелочной области скорость перехода алюминия и кремния выше, чем скорость перехода щелочных металлов.

Для выявления характера растворимости при различных рН дополнительно были проведены следующие исследования. Раствор после контакта с минеральной фазой (Т:Ж=1:50) подвергался электродиализу, а затeм анализировался химический состав растворов анодной и катодной камер. Обнаружено, что в кислой области (рН от 1.3 до 5) минеральная фаза растворяется инконгруэнтно с переходом в раствор катионов натрия, калия, оксидов фосфора (табл. 1), и обогащением поверхности минеральной фазы гидратированные оксиды кремния и алюминия. В щелочной области (рН от 8 до 13.05) минеральная фаза растворяется также инконгруэнтно, с переходом в раствор катионов щелочных элементов (регистрируются в околокатодном пространстве) и анионов алюминия и кремния (регистрируются в околоанодном пространстве), (табл.1) В анодном пространстве наряду с ионами алюминия и кремния обнаружены катионы натрия и калия. Этот результат, позволяет предположить, что растворение каркасных алюмосиликатов в щелочной области происходит в виде блоков. Таким образом, нефелинсодержащие хвосты обогащения ведут себя в низкоконцентрированных растворах сильных кислот и оснований как слабые неорганические иониты: в кислой области как катионит, в щелочной - как анионит.

1 2 3 4 5