Поделиться Поделиться

Характеристика хвостов горно-обогатительной переработки медьсодержащего сырья

Извлечение металлов сопровождается переработкой большого объема рудного сырья. Например, для производства 1 т меди необходимо переработать около 100 т горной массы, отвалы которой образуют техногенные месторождения. К настоящему времени на земной поверхности накоплены триллионы кубических метров техногенных отходов, в т. ч. на территории Российской Федерации около 80 млрд. т, из которых используется 2 млрд. т, или 2,5%.
В последнее время техногенные образования привлекают серьезное внимание, вызванное: во-первых, возможностью их использования в качестве минерально-сырьевых ресурсов, во-вторых, экологической опасностью для жителей региона, создаваемой за счет их вредного влияния на окружающую среду. Некоторые техногенные месторождения представляют собой несомненную ценность как сырье для дополнительного извлечения металлов, других попутных продуктов и производства строительных материалов. Постоянное удорожание сырья, извлекаемого из недр, объясняется разработкой месторождений на все более значительных глубинах зачастую с закономерным понижением содержания ценных компонентов, вовлечением месторождений в отдаленных районах России. В то же время техногенные месторождения нередко содержат природные компоненты в тех же концентрациях, что и первичные руды, и являются, по существу, готовым полупродуктом для последующей переработки. Отсутствие на перерабатывающих предприятиях производств с использованием всего объема вовлекаемых в изготовление конечной продукции минеральных ресурсов по малоотходным или безотходным технологиям приводит к накоплению запасов техногенных месторождений.
В настоящее время по многим причинам техногенные месторождения и образования используются в незначительных масштабах. Главная причина заключается в том, что для широкого вовлечения их в переработку требуется строительство практически новых производств, базирующихся на новых технологических принципах и решениях, которые разработаны, как правило, только на уровне научных открытий, лабораторных или полупромышленных исследований и редко доведены до промышленного применения. Отсюда высокая капиталоемкость нового строительства или реконструкции с последовательной заменой действующих технологических линий на новые производства.
Необходимость переработки техногенных месторождений определяется их экологической опасностью. Как продукт человеческой деятельности, техногенные отвалы и хранилища концентрируются в районах городов, рабочих поселков, создавая в них повышенную опасность. Они занимают тысячи гектаров земель внутри городов, других населенных пунктов, воздействуя не только на работников данных производств, но и на все население, проживающее там. Вредное воздействие техногенных образований на окружающую среду носит долговременный характер, т. к. в результате превращений, происходящих при длительном хранении отходов, образуются пыль, газы и химические соединения, которые загрязняют почву, поверхностные и подземные воды и, в конечном счете, отрицательно влияют на здоровье людей.
На горнодобывающие предприятия в стране приходится три четверти образующихся отходов, причем уровень их переработки до сих пор низок, несмотря на то, что 67% отходов горнодобывающих предприятий потенциально пригодно для производства строительных материалов, из которых 30% можно использовать для получения щебня, 24% - цемента, 16 и 10% - для керамического и силикатного производств. В горнодобывающем производстве цветной металлургии России накопле­ны десятки миллиардов тонн вскрышных пород, мил­лиарды тонн хвостов обогащения и сотни миллионов тонн металлургических шлаков. В то же время ежегодно вовлекают­ся в производство не более 20 % годового образования вскрышных пород, около 10% отходов обогащения и около 40 % шлаков.
На Урале ежегодно образуется около 5 млрд. т различных отходов, в том числе 6,5 млн. т хвостов обогащения медных и медно-цинковых руд. Всего в регионе накоплено свыше 220 млн. т хвостов обогаще­ния, складировано свыше 110 млн. т медных шлаков, содержащих в среднем 0,37% меди, 2,29% цинка и 0,98% серы, а также более 7 т золота и 150 т серебра, 23 тыс. т висмута и 8 тыс. т кадмия. В отработанных и законсервированных хвостохранилищах уральских обогатительных фабрик находится более 46 млн. т от­ходов, содержащих 0,33% меди и 0,5% цинка и 28,2% серы.
Как указано в табл. 2, наибольшие объемы хвостов обогащения накоп­лены на Гайском и Учалинском горно-обогатительных комбинатах, Среднеуральском медеплавильном заводе, Кировградском и Красноуральском медеплавильных комбинатах. В хвостах теку­щей переработки, состав которых представлен в табл. 3, по сравнению с накопленными хвостами наблюдается более низкое содержание компонентов, объясняемое, в основном, вовлечением в переработку более бедных руд. С 1993 по 1998 г. качество исходных руд по содержанию меди снизилось на 11%, а общее содержание цветных металлов в рудах России в течение последних 20 лет уменьшилось в 1,3-1,5, золо­та - в 1,2 раза; доля труднообогатимых руд увеличилась с 15 до 40% от общей массы обогащаемого сырья. Об­щие запасы пиритсодержащих хвостов в медной по­дотрасли превышают 200 млн. т, а с учетом того, что плотность сухих хвостов составляет от 1,75 до 2,5 т/м3, объемы этих материалов удваиваются, занимая значительные земельные площади.
В медной промышленности площадь нарушенных зе­мель (занимае­мая отходами) составляет более 60 тыс. га, из которых 13% приходится на карьеры, 32% - на отвалы, 37% - на хвостохранилища и 18% - на прочие. Площади, занятые хвостохранилищами, на отдель­ных обогатительных фабриках Урала составляют: Кировградской - 150-280 га (в том числе Восточный отсек - 45 га), Красноуральской -105 га, Карабашской -34 га, Пышминской - 80 га, Бурибаевской - 18 га.
На обогатительных фабриках медной промышленности России в настоящее время получа­ют следующие виды товарной продукции: медный, цинковый, пиритный, магнетитовый концентраты. Коэффициент комплексности использования сырья по цветным, благородным металлам и сере составля­ет: для медно-цинковых руд - 0,65-0,75%, полиме­таллических - 0,7-0,85%, сульфидно-окисленных медных - 0,55-0,75%. Наибольшие потери металлов приходятся на пиритные концентраты (20-30% меди и цинка, 50-70% благородных металлов) и пиритсодержащие хвосты. Отвальные хвосты флотации медьсодержащих руд вследствие низкой комплексности использования сырья содержат: Cu и Zn - до 10 %; S - 30-35 %; Fe -более 50 %; Au, Ag и Se - 20-50 %; Те - 40 %; Bi, Mo, Ga, Tl, Ge - 50-60 %; Co и Sb - 30-35 %.
Хвосты обогащения по вещественному составу близки к бедным рудам и, следовательно, могут рассматриваться как потенциальный сырьевой источ­ник. Дальнейшее образование и накопление отходов обостряют задачу природопользования и требуют решения проблем повышения комплексности использования природных ресурсов и утилизации отходов. Хвосты обогатительных фабрик медной промышленности можно подразделить на три группы: кварцевые, алюмосиликатные и пиритные (серосодержащие), наиболее характерные для Урала и отличающиеся повышенным содержанием метал­лов и серы. По минеральному составу большинство хвостохранилищ сходно. Основные рудные минералы представлены халькопиритом, сфалеритом и пиритом; нерудные - кварцем, серицитом, кальци­том.
По фазовому составу медь в хвостах существует в различных формах - первичной, вторичной, окисленной и сульфидной, а сера присутствует в основном в сульфидной форме. Влаж­ность песчаных горизонтов хвостохранилищ составляет 1-3%, а на обогащенных тонкозернистыми фракциями в некоторых случаях превышает 40%.
В целом хвосты обогащения медьсодержащих руд представлены тонкоизмельченной массой, для ко­торой характерно отсутствие четкой структуры, сравнительно высокая водонепроницаемость, не­большая влагоемкость, взаимное прорастание ми­нералов, изменчивость физико-химических свойств минеральных поверхностей под воздействием процессов окисления и коррозии, выщелачивания и ряда других процессов, затрудняющих идентификацию состава техногенного материала. Кроме того, хвосты содержат неизвлеченные основные и попутные, в том числе токсичные, химически активные соединения при одновременном относительно низком содержании основных компонентов. Следует также учитывать, что поверхностные покрытия и загрязнения, которые сопутствуют отвальным продуктам флотационной переработки, влияют и на состав жидкой фазы.
Вышеперечисленные особенности техноген­ных материалов предопределяют трудности, которые возникают при вовлечении их в переработку с использованием известных, отработанных на первичном сырье методов и схем переработки, но не­обходимость решения проблемы утилизации отходов не потеряла своей актуальности как с точки зрения возможности расширения сырьевой базы ми­нерального сырья, так и снижения экологически вредного воздействия на окружающую среду.

← Предыдущая страница | Следующая страница →