Техногенные месторождения, способы их формирования и переработки (стр. 10 )

Если кислородные воды (растворы) встречают на пути миграции восстановительную среду, то возникают сероводородный (В) или глеевый (С) барьер Восстановительный сероводородный барьер образуется в участках, где мигрирующие растворы встречают на своем пути сероводородную обстановку. Образование сероводорода в основном связано с деятельностью бактерий, реже при этом имеют место химические реакции. На восстановительном, сероводородном барьере осаждаются Си, Zn, Pb, Ag, Cd, U, Mo, Аи и многие другие металлы. Этот барьер формируется в участках десульфуризации горной, массы техногенных месторождений. С сероводородным барьером связана концентрация пирита, галенита, сфалерита, аргентита и др.

Главный восстановительный геохимический барьер (С) отличается изменением геохимической обстановки с окислительной перед барьером на глеевую после него. На глеевом барьере концентрируются U, Se, Си и осаждаются настуран, сидерит, вивианит, самородные медь, золото, селен и многие другие минералы.

Условия миграции и концентрации большинства химических элементов зависят также от активной реакции техногенных вод - величины рН. По кислотно-щелочным условиям воды разделяют четыре группы: сильнокислые,

кислые и слабокислые, нейтральные и слабощелочные, сильнощелочные, содовые (табл. 6).

Щелочной барьер (Д) отличается изменением геохимической обстановки с нейтральной, кислой или слабощелочной перед барьером на более щелочную после него. Он имеет особенно большое значение для концентрации катионогенных элементов, поскольку они интенсивно мигрируют в кислой среде. На щелочном барьере образуются многие классы минералов: гидрооксиды, фосфаты, арсенаты, карбонаты, ванадаты и др.

Таблица 6

Основные геохимические типы техногенных вод

Щелочно-кислотные условия	Окислительно-восстановительные условия
Кислородные	Глеевые	Сероводородные
Сильнокислые, рНЗ	Сильнокислые	Сильнокислые глеевые	Сильнокислые сульфидные
Кислые и слабокислые, рН 3 - 6,5	Кислые	Кислые глеевые	Кислые сульфидные
Нейтральные и слабощелочные, рН 6,5 - 8,5	Близнейтральные	Нейтральные и щелочные глеевые	Нейтральные и щелочные сероводородные
Сильнощелочные, рН8,5	Содовые	Содовые глеевые	Сильнощелочные сероводородные

Искусственные щелочные геохимические барьеры играют важную роль при инъекционном закреплении и цементации рыхлых строительных материалов. Техногенные барьеры возникают и при подземном выщелачивании руд, при закачке вод в скважины на нефтяных и газовых месторождениях с целью поддержания пластового давления (при этом происходит смешение вод, осаждается кальций и другие минералы).

Кислый барьер (Е) возникает при резком уменьшении показателя рН растворов. Роль его в техногенном минералообразовании меньше, чем щелочного. На кислом барьере накапливаются минералы кремнезема, некоторые оксиды молибдена и урана. Нейтрализация щелочных техногенных вод может привести к концентрации Ge и Se.

Для испарительного геохимического барьера (F) типично наличие сильно минерализованных вод перед барьером и еще более минерализованных вод после него, когда техногенные воды в замкнутом объеме испаряются. На испарительном барьере происходит осаждение легкорастворимых хлоридов, сульфатов, карбонатов и нитратов. Испарительный геохимический барьер использован при формировании техногенных месторождений из рапы залива Кара-Богаз. На испарительных барьерах возможно интенсивное минералообразование: Mg, V, Си, CL, J, Вг и др.

Сорбционный барьер (G) возникает на контакте техногенных вод с природными и искусственными сорбентами. При складировании некондиционных окисляющихся сульфидных руд образуются высокие концентрации Си, Zn. Ag и других металлов на глинистой фракции горной массы. Наличие коллоидов способствует сорбции из слабоминерализованных растворов ионов Li, Rb, Cs, Ni. Co, Cu, Pb, U, As, Mo и некоторых радиоактивных элементов. Сорбция является важнейшим путем перехода веществ из раствора в твердую фазу и широко используется для очистки техногенных вод промышленных предприятий.

С проявлением термодинамических геохимических барьеров (Н) связано окремнение и карбонатизация горной массы. Техногенные геохимические барьеры можно использовать для создания техногенных месторождений полезных ископаемых. Человечество в этом отношении имеет некоторый опыт. Так еще в средние века с помощью дамб огораживали небольшие участки моря, где происходило усиление испарения морской воды и осаждение поваренной соли.

Концентрация элементов на физико-химических барьерах зависит от класса барьера (А, В, С и др.) и от состава техногенных вод, поступающих к барьеру. Систематика видов техногенных концентраций элементов показана в табл.7. Каждый вид обозначен индексом, включающим символ барьера и типа вод (например, А6, В4). Систематика построена по матричному принципу, который позволяет выделять новые виды концентраций элементов в пределах хорошо изученных техногенных месторождений.

Приведенная выше краткая характеристика геохимических техногенных барьеров позволяет определить основные технологические схемы переработки некондиционных руд цветных, благородных, редких и радиоактивных металлов. Рассмотрим условия создания целевых техногенных месторождений с использованием геохимических барьеров.

Таблица 7

Типы концентрации химических элементов на геохимических барьерах

Физико-химические условия	Состав вод, поступающих к геохимическому барьеру
1	2
Окислительно-восстановительные	Кислородные воды
Щелочно-кислотные	1. Сильно-кислые	2 Кислые и слабокислые	3.Нейтраль-ные и слабо-щелочные	4.Сильноще-лочные (содовые)
Границы рН в зоне гипергенеза	<3	3-6,5	6,5 - 8,5	> 8,5
кислородный А	А1	А2	A3	А4
сульфидный (сероводородный и др.) В	В1	В2	ВЗ	В4
глеевый С	С1	С2	С3	С4
щелочной Д	Д1	Д2	Д3	Д4
кислый Е	-	Е2	ЕЗ	Е4
испарительный F	F1	F2	F3	F4
сорбционный G	G1	G2	G3	G4
термодинамический Н	HI	Н2	НЗ	Н

Окислительно-восстановительные	Глеевые воды
Щелочно-кислотные	5.Сильно-кислые	6.Кислые и слабокислые	7.Нейтральные и слабо-щелочные	8.Сильнощелочные (содовые)
Границы рН в зоне гипергенеза	<3	3-6,5	6,5 - 8,5	>8,5
кислородный А	А5	А6	А7	А8
сульфидный (сероводородный и др.) В	В5	В6	В7	В8
глеевый С	С5	С6	С7	С8
щелочной Д	Д5	Д6	Д7	Д8
кислый Е		Е6	Е7	Е8
испарительный F	F5	F6	F7	F8
сорбционный G	G5	G6	G7	G8
термодинамический Н	Н5	Н6	Н7	Н8

Продолжение табл. 7

Окислительно-восстановительные	Сероводородные воды
Щелочно-кислотные	9.Сильно-кислые	10.(кислые и слабокислые	11 .Нейтральные и слабо-щелочные	12.Сильнощелочные (содовые)
Границы рН в зоне гипергенеза	< 3	3-6,5	6,5 - 8,5	>8,5
кислородный А	А9	А10	АН	А12
сульфидный (сероводородный и др.) В	В9	В10	В11	В12
глеевый С	С9	С10	С11	С12
щелочной Д	Д9	Д10	Д11	Д12
кислый Е	Е9	ЕЮ	Е11	Е12
испарительный F	F9	F10	F11	F12
сорбционный G	G9	G10	G11	G12
термодинамический Н	Н9	Н10	Н11	Н12

Медьсодержащие техногенные месторождения. Большинство сульфидов меди на складах некондиционных руд окисляются с образованием оксидов, сульфатов и карбонатов под воздействием атмосферного кислорода и растворяются.