Техногенные месторождения, способы их формирования и переработки (стр. 5 )

- использование пород отвалов и хвостохранилищ начинает рассматриваться как источник получения дополнительной прибыли горным предприятием, снижающим свою эффективность по мере отработки лучших запасов;

- разработка отвалов становится рентабельной ввиду появления новых потребностей в одном из содержащихся в них компонентов, ранее не считавшихся сколько-нибудь полезными;

- к ликвидации отвалов и хвостохранилищ побуждают соображения охраны окружающей среды.

По тем или иным причинам сейчас наблюдаются вполне очевидные сдвиги в сторону более заинтересованного отношения к утилизации пород и отходов.

Хвосты труднообогатимых руд цветных металлов и отходы переработки концентратов могут стать ценным источником дополнительного извлечения различных металлов. Так, шламы пирометаллургической переработки свинцовых концентратов содержат до 17% цинка, до 3% свинца, до 0,9% меди, а также оксиды железа, кремния и алюминия. Такие шлаки эффективно перерабатываются на свинцово-цинковых комбинатах. Выполнены исследования по комплексной

электротермической переработке шлаков медеплавильных заводов. Особый интерес представляет получение из шлаков ряда попутных компонентов, извлечение которых на металлургических заводах часто не превышает 10-15%.

Большие возможности на перспективу имеются в области использования красных шламов, являющихся отходами современных процессов переработки бокситов. Красные шламы содержат около 30% железа, 12 - 30% оксида алюминия, 2 - 4% диоксидатитана, 0,2% пероксида ванадия, цирконий, галлий, ниобий, скандий, редкоземельные элементы. Забалансовые руды цветной металлургии, складированные в отвалах, содержат значительные количества неизвлеченной меди, свинца и цинка. Накоплен практический опыт переработки таких руд.

Предприятия черной металлургии накопили в отвалах более 440 млн. т шлаков. В настоящее время шлаки используются в основном на производство шлакопортландцемента, тепло - и звукоизоляционных материалов, в дорожном строительстве и на производство удобрений. Сталеплавильные шлаки содержат около 20% железа, которое может быть извлечено из них и полезно использовано. Ферросплавные шлаки вполне закономерно рассматривать как ресурс получения ряда легирующих металлов.

Значительная часть пород, сосредоточенных в отвалах, может стать сырьем для переработки в разнообразные строительные материалы.

Целенаправленно сформированные техногенные минеральные объекты

Технология формирования ТМО и техногенных месторождений (складов некондиционных руд, отвалов металлосодержащих пород, шламо - и хвостохранилищ) зависит от выбора горного оборудования. В настоящее время на многих рудных карьерах применяется экскаваторное, бульдозерное и комбинированное отвалообразование.

На практике формирование отвалов осуществляется двумя способами - периферийным и площадным. При периферийном отвалообразовании разгружают по периферии отвального фронта в непосредственной близости от отвального откоса или под откос. При площадном - разгрузка породы производится по всей площади отвала или на значительной его части, а затем бульдозером планируют отсыпаемый слой породы.

Более экономичным является периферийное отвалообразование; площадное применяется, в основном, при складировании малоустойчивых, склонных к деформациям, мягких пород, реже - при большой высоте отвала, сложенного породами.

Строительство отвалов на равнинной местности заключается в создании разгрузочной площадки первоначального отвала высотой 2 - 6 м и шириной 70-10м. Затем переходят к наращиванию отвала до проектной высоты посредством послойной укладки пород. Практикуется также возведение насыпи

первоначального отвала. Ширина такой насыпи 40 - 50 м. Высота отвалов при использовании автотранспорта составляет 25 - 30 м на скальных породах, 15 - 20 м - на песчаных и 10 - 15 м - на глинистых. Общая длина фронта работ колеблется от 100 до 500 м.

Отвалы металлосодержащих пород и склады забалансовых руд горнорудных предприятий формируются, как правило, валовым способом.

Схемы формирования техногенных месторождений

Анализ современных способов формирования ТМ показывает, что особый интерес представляют те из них, которые предусматривают возможность целенаправленного улучшения свойств части складируемых горных пород за счет создания систем активного взаимодействия между их компонентами

Как указывалось выше, входящие в состав металлосодержащих горных пород соединения, устойчивые в массиве природного месторождения, в условиях хранения в ТМ подвержены различным изменениям: они могут окисляться, восстанавливаться и т. п., образуя при этом растворимые в воде и мигрирующие в массиве объекта соединения. В результате выветривания, происходящего под влиянием механических, химических и др. факторов, в массиве ТМ возникают две группы продуктов: подвижные, уносимые с места их образования, и остаточные (несмещенные). Осаждение подвижных продуктов возможно в определенных условиях, которые, в свою очередь, могут быть созданы при формировании ТМ.

В настоящее время существует большое разнообразие схем формирования техногенных месторождений. Разработаны конкретные способы их целенаправленного формирования с сохранением и улучшением качественных характеристик металлосодержащих пород. Наиболее эффективным способом улучшения качественных показателей складируемой рудной массы является создание в горном массиве техногенных месторождений геохимических барьеров для осаждения и концентрации полезных компонентов.

Большая часть геохимических барьеров в пределах техногенных месторождений создается за счет чередования слоев с контрастными геохимическими свойствами. При этом взаимное расположение слоев и тип подстилающего слоя в основании отвала устанавливается в зависимости от типа складируемых пород и руд, особенностей миграции полезных компонентов и вида геохимического барьера.

Целенаправленное улучшение свойств полезных ископаемых в горной массе отвалов - это геохимический процесс, включающий отделение одного или нескольких компонентов от породы с помощью активных агентов или воды, миграцию металлоносных растворов и осаждение полезных компонентов в определенном объеме под действием геохимических барьеров.

С учетом этого принципа разработана ресурсовозобновляющая технология, основанная на перераспределении металлов в отвальном массиве и включающая целенаправленную (селективную или комбинированную) укладку содержащей

полезные компоненты разнокачественной горной массы с созданием геохимических барьеров (обуславливающих резкую смену геохимической обстановки пород). При этом целью улучшения свойств рудной массы является обогащение ограниченной части техногенного минерального объекта до промышленных значений. Это дает возможность получения техногенных руд для последующего их вовлечения в металлургический передел.

Под способом внутриотвального обогащения понимается обеспечение возможности перераспределения металлов в отвальном массиве, основанное на каком-то конкретном природном эффекте или явлении, обеспечивающее в комплексе улучшение исходного качества складируемых пород.

При этом составными частями способа внутриотвального обогащения будут являться следующие виды технологических процессов:

физико-механического обогащения,

электрохимического обогащения,

электромагнитного обогащения,

радиационно-химического обогащения,

бактериального обогащения.

базовые принципы внутриотвального обогащения являются общими для большинства металлов. Их отличительными особенностями являются: условия окружающей среды (климат, рельеф местности), форма миграции компонентов, вид и устройство геохимических барьеров, характер перераспределяемых материалов. На рис. 3 показано несколько вариантов схем техногенных месторождений. Рассмотрим применение схемы внутриотвального обогащения на примере складирования золотосодержащих пород. Такая схема обеспечивает перераспределение в техногенном месторождении золота и концентрацию его в объеме слоя пород с искусственным геохимическим барьером (рис. 4).

Участок для размещения отвала покрывают слоем 1 горных пород с фильтрационными свойствами мощностью около 0,5 м. Затем отсыпают слой 3, состоящий из горных пород, играющих для золота роль геохимического барьера, мощностью около 2 м. Это могут быть породы, содержащие гидрооксиды и оксиды железа. Выше слой 2, состоящий из золотосодержащих пород и некондиционных руд, мощностью 8 - 10 м. Боковые откосы отвала экранируют слоем 5 пород с антифильтрационными свойствами. Поверхность отвала обрабатывают растворами цианитов (Na3CN), создающими щелочную среду выщелачивания. Золото вместе с пиритом образует легкорастворимые соединения NaAuS2, и Na3AuS2 и в их составе мигрирует в водном растворе и проходит через геохимический барьер 4, где происходит разложение образованных соединений оксидами железа с выделением самородного золота и пирита.

2Na2AuS2+3FeCO3 → 2Au+3FeS2+3Na2CO3

Избыток воды удаляется через фильтрационный слой (1). При этом золото концентрируется в объеме барьерного слоя (3), где его содержание может достигать промышленных значений - 5 - 6 г/т.

Рис. 3. Схемы (а - в) формирования техногенных месторождений с созданием геохимического барьера чередованием слоев разнокачественных пород:

1 — фильтрационный слой, 2 - слой с низким содержанием полезных компонентов, 3 - барьерный слой, 4 - геохимический барьер, 5 - экранирующий слой, 6 - слой некондиционного полезного ископаемого, 7 - антифильтрационный слой

Рис. 4. Схема формирования техногенного месторождения золота

1 - фильтрационный слой, 2 - слой с низким содержанием полезных компонентов, 3 - барьерный слой, 5 - экранизирующий слой, 7 - антифильтрационный слой

После обогащения руд техногенного месторождения породы золотосодержащего барьерного слоя подлежат отработке и впоследствии подаются на переработку.