Реабилитация техногенных объектов отработанных медноколчеданных месторождений на примере Левихинского рудника (Средний Урал)

Abstract

Актуальность работы связана с необходимостью реабилитации отработанных медноколчеданных месторождений, испытывающих воздействие кислых шахтных вод, и обоснования мероприятий по очистке действующего пруда-осветлителя. Цель: исследование состава шлама и обоснование мероприятий, направленных на снижение экологической нагрузки на гидросферу. Объекты: пруд-осветлитель и шлам нейтрализации кислых шахтных вод Левихинского медноколчеданного рудника. Методы. Лабораторные исследования вод и донных отложений выполнялись с использованием атомноэмиссионного и масс-спектрального анализа; методами пламенно-эмиссионной спектрометриий, пламенно атомно-абсорбционной, фотометрическим методом с реактивом Несслера, титриметрическим, меркуметрическим и потенциометрическим методами; масс-спектрометрией с ионизацией в индуктивно связанной плазме и гравиметрическим методом. Результат. В пробах шлама преобладают сульфаты (гипс и бассанит), оксиды и гидроксиды железа (гётит), карбонаты (кальцит), глинистые минералы (преимущественно гидрослюда) и хлорсодержащие соли (карналлит). В химическом составе шлама существенно преобладают оксиды железа, серы и кальция. Анализ водной и кислотной вытяжки показал, что из шлама может выщелачиваться до 24 элементов, относящихся ко 2, 3 и 4 классу опасности, в концентрациях, превышающих предельно допустимые значения для водоемов рыбохозяйственного значения. Проанализировано несколько вариантов использования шлама из пруда-осветлителя: рекультивация отвалов пустых пород и некондиционных руд; закладка выработанного пространства карьеров; производство строительных материалов; извлечение ценных компонентов; складирование после обезвоживания шлама в геотубах (Geotube). Наиболее рациональным является использование шлама для производства строительных материалов на основе государственно-частного партнерства, реализация которого позволит государству и частному сектору извлекать взаимную выгоду

The relevance of the research is related to the need to rehabilitate the abandoned copper pyrite deposits affected by acid mine waters and justify measures to clean up the existing clarification pond. The main aim is to study the sludge composition and justify the measures to reduce the environmental load on the hydrosphere. Objects: clarification pond and neutralization sludge of the Levikhinsky copper pyrite acid mine waters. Methods. Laboratory studies of water and bottom sediments were carried out using atomic emission and mass spectral analysis; methods of flame emission spectrometry, flame atomic absorption, photometric method with Nessler's reagent, titrimetric, mercumetric and potentiometric methods; mass spectrometry with ionization in inductively coupled plasma and gravimetric method. Results. Sludge samples are dominated by sulfates (gypsum and bassanite), iron oxides and hydroxides (goethite), carbonates (calcite), clay minerals (mainly hydromica) and chlorine-containing salts (carnallite). The chemical composition of the sludge is dominated by oxides of iron, sulfur and calcium. The analysis of water and acid extracts showed that up to 24 elements belonging to hazard classes 2, 3 and 4 can be leached from the sludge in concentrations exceeding the maximum allowable values for fishery water bodies. Several options for the use of sludge from the clarification pond were analyzed: reclamation of waste rock dumps and substandard ores; backfilling of minedout area of quarries; production of building materials; extraction of components; storage of sludge in geotubes (Geotube). The most rational is the disposal of sludge as the production of building materials on the basis of a public-private partnership, the implementation of which will allow the state and the private sector to derive mutual benefit