Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современного состояния применения технологии кучного выщелачивания 11
1.1. Обзор исследований в области технологии извлечения благородных металлов цианидным методом 11
1.2. Условия извлечения золота по технологии кучного выщелачивания золота 15
1.3. Практическое внедрение технологии кучного выщелачивания золота за рубежом и в России 23
1.4. Перспективы применения кучного выщелачивания на Урале 26
2. Геоэкологические проблемы кучного выщелачивания золото-серебряных руд зо
2.1. Характеристика цианидных методов переработки сырья 30
2.2. Основные направления воздействия предприятий кучного выщелачивания на компоненты окружающей среды и химические свойства цианидов 34
2.3. Особенности поведения цианидов в объектах окружающей среды 37
3. Анализ опытно-промышленных испытаний технологии кучного выщелачивания окисленных золото-серебряных руд Сафьяновского месторождения 42
3.1. Общая характеристика района Сафьяновского месторождения 42
3.2. Геологическая характеристика зоны гипергенеза Сафьяновского месторождения 44
3.3. Минеральный и вещественный состав породы Сафьяновского месторождения 46
3.4. Технологическая схема опытно-промышленной установки кучного выщелачивания золото-серебряных руд Сафьяновского месторождения 52
3.5. Рекультивация территории опытно-промышленной установки кучного выщелачивания Сафьяновского карьера 56
4. Выбор оптимальной схемы обезвреживания отработанных сточных вод 65
4.1. Характеристика существующих методов обезвреживания отработанных стоков 65
4.2. Метод обезвреживания отвальных стоков кучного выщелачивания с помощью малоразмерных растений семейства рясковых 71
4.3. Экспериментальные исследования по выбору оптимальных условий обезвреживания сточных вод установки кучного выщелачивания 76
4.3.1. Изучение поведения ряски малой в зависимости от продолжительности эксперимента, расхода реагентов, площади зеркала поверхности сточных вод занимаемых ряской 78
4.3.2. Изучение влияния вещественного ложа биопрудов на очистку сточных вод установок кучного выщелачивания 86
4.4. Технологическая схема обезвреживания отвальных сточных вод после выщелачивания 91
5. Разработка технологии восстановления территории установки кучного выщелачивания 95
5.1. Основные положения по рекультивации земель 96
5.2. Характеристика традиционных методов обезвреживания отходов рудного штабеля установок кучного выщелачивания 102
5.3. Метод обезвреживания отходов рудного штабеля установки кучного
выщелачивания с помощью малоразмерных растений семейства рясковых... 109
5.4. Основные этапы реабилитации установок кучного выщелачивания 116
Заключение 119
Список использованной литературы
- Условия извлечения золота по технологии кучного выщелачивания золота
- Геоэкологические проблемы кучного выщелачивания золото-серебряных руд
- Технологическая схема опытно-промышленной установки кучного выщелачивания золото-серебряных руд Сафьяновского месторождения
- Изучение поведения ряски малой в зависимости от продолжительности эксперимента, расхода реагентов, площади зеркала поверхности сточных вод занимаемых ряской
Введение к работе
Актуальность работы. Кучное выщелачивание (КВ) как альтернатива традиционным методам извлечения полезных ископаемых при обогащении впервые применена в конце 1960-х годов компанией "Карлин". С тех пор кучное выщелачивание получило широкое распространение в мировой золотодобывающей промышленности. В настоящее время на его долю приходится более 40 % мировой добычи золота. В России первая промышленная установка кучного выщелачивания была построена в начале 90-х годов прошлого века. К 2005 г. в России технология КВ в промышленном и опытно-промышленном масштабе применялась при переработке золото-серебряных руд на месторождениях «Муртыкты», «Западно-Озерское» (Башкирия), «Майское», Каза-Гол (Хакасия), «Сафьяновское», «Воронцовское» (Свердловская область), «Любавинское» (Читинская область), «Эльдорадо» (Северо–Енисейский район) и др.
Кучное выщелачивание – это метод, позволяющий при соблюдении технологического регламента и экологических стандартов вовлекать в эксплуатацию бедные месторождения при минимальном вторжении в природную среду – без строительства заводов с развитой инфраструктурой. В конце 1992 г. на руднике «Круглая гора» (США) началось сооружение очередной установки кучного выщелачивания, рассчитанной на размещение и переработку 127 млн т руды с содержанием золота до 0,2-0,3 г/т. По экономическим оценкам при кучном выщелачивании по сравнению с традиционной технологией капитальные затраты снижаются примерно на 30%. Технология КВ прочно вошла в промышленную практику добычи золота в Австралии, Канаде, Мексике, Бразилии, Саудовской Аравии, Чили, Индонезии, Казахстане, Узбекистане и России. Использование высокотоксичного реагента - цианида натрия (NaCN) - для извлечения золота и серебра из руды является характерной особенностью технологии кучного выщелачивания, определяющей её экологическую опасность. Расход цианида натрия в зависимости от типа выщелачиваемой руды и от производительности предприятия может составлять десятки и сотни тонн в год. Значит, главной экологической задачей при этом является защита воздуха, почвы, поверхностных и подземных вод от загрязнения цианидами. В отсутствие рекультивации нарушенной территории негативные факторы техногенного воздействия могут на длительное время определить состояние окружающей среды в районе предприятия КВ. При завершении работ на установках кучного выщелачивания территории установок должны быть приведены в состояние, безопасное для населения и пригодное для использования в народном хозяйстве.
Очистка сточных вод представляет собой технологическую и методическую задачу по разработке эффективных способов регенерации, то есть восстановления отработанных производственных стоков. Анализ существующих способов химического обезвреживания цианидсодержащих сточных вод показал экологическую непригодность большинства из них, что требует целенаправленной разработки и испытания альтернативных способов. Следовательно, успешное развитие золотодобычи методом цианидного КВ в Уральском регионе должно обеспечиваться эффективным решением экологических проблем с использованием результатов научно-исследовательских работ по предотвращению загрязнения и мониторинга состояния окружающей среды, использования новых, ранее не применявшихся технологий очистки сточных вод и реабилитации территорий. Это обусловливает актуальность дальнейших исследований по разработке способов обезвреживания цианидсодержащих сточных вод экологически безопасными средствами и при оптимальном сроке достижения нормативных параметров.
Объектом исследования является геоэкосистема установки кучного выщелачивания золота на Сафьяновском месторождении, включающая в себя штабель выщелачивания и аварийную емкость.
Цель работы – повышение эффективности экологической реабилитации установок кучного выщелачивания путем разработки метода очистки цианидсодержащих сточных вод и штабеля кучного выщелачивания.
Основная идея работы заключается в использовании метода разложения цианидов путём их сорбции из растворов на поверхность тела гидрофитного растения семейства рясковых при реабилитации земель, нарушенных кучным выщелачиванием.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- оценить экологическое состояние территории земель, нарушенных применением технологии кучного выщелачивания золотосодержащих руд на Сафьяновском месторождении;
- оценить биолого-экологические характеристики водных растений как возможных концентраторов токсичных соединений;
- определить оптимальные режимные параметры технологии обезвреживания цианидсодержащих сточных вод;
- исследовать влияние вещественного состава ложа биопрудков на биохимическую очистку сточных вод установок кучного выщелачивания;
- разработать комплекс мероприятий для реабилитации территорий установок кучного выщелачивания после окончания их эксплуатации.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Обезвреживание сточных вод от цианистых соединений, основанное на использовании гидрофитных малоразмерных растений семейства рясковых, является эффективным природоохранным мероприятием, поскольку радикально снижает содержание цианидов и роданидов до ПДК.
2. Установленные основные этапы реабилитации территорий установок кучного выщелачивания обеспечивают восстановление нарушенных площадей.
Научная новизна результатов исследований:
1. Разработан новый способ деструкции соединений цианида, основанный на использовании различных добавок (химических удобрений, минералов и т д) к технологическому раствору с ряской.
2. Установлены закономерности и параметры, при которых деструкция цианидов ряской протекает в оптимальном режиме.
3. Разработан комплекс реабилитации территории кучного выщелачивания методом биохимической очистки с использованием плавающих гидрофитных растений семейства рясковых.
Научная и практическая ценность работы:
1. Разработана и испытана в лабораторных условиях новая технология очистки сточных вод от цианидов с использованием плавающих гидрофитных растений семейства рясковых.
2. Полученные результаты способствуют решению таких задач, как:
- снижение отрицательного воздействия технологии кучного выщелачивания на биогеоценоз территории;
замена экологически опасного способа обезвреживания отработанных вод кучного выщелачивания методом хлорирования более безопасным методом, основанным на использовании гидрофитных малоразмерных растений.
Методы исследований включают:
- аналитическое обобщение результатов изучения влияния кучного выщелачивания на окружающую среду;
- анализ проб почвы, породы и отработанных вод участка кучного выщелачивания золото-серебросодержащих руд Сафьяновского месторождения;
- гранулометрический анализ почвы;
- лабораторные технологические исследования по обезвреживанию отходов рудного штабеля кучного выщелачивания;
- математическое планирование технологических и экологических параметров;
- опытно-промышленные испытания очистки сточных вод кучного выщелачивания.
Достоверность научных результатов и выводов, сформулированных в диссертационной работе, подтверждается достаточным объемом аналитических и экспериментальных исследований, длительным наблюдением за изменением концентрации токсикантов в сточных водах установки кучного выщелачивания, математическим планированием эксперимента и результатами опытно-промышленных испытаний.
Личный вклад автора состоит:
- в идее использования плавающих гидрофитных растений семейства рясковых для очистки цианидсодержащих сточных вод;
- в определяющей роли при исследовании процесса деструкции цианидов и роданидов применения наиболее распространенного на Среднем Урале вида ряски;
- в разработке нового способа интенсификации деструкции соединений цианида, основанного на оптимизации процесса очистки;
- в составлении методики лабораторных работ, позволившей выбрать наиболее приемлемый процесс физико-химической очистки отработанных вод кучного выщелачивания с последующей биологической очисткой в биопрудках.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «Уралэкология. Техноген - 2002». ( Екатеринбург, 2003); Международных научно-технических конференциях «Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья» (Екатеринбург, 2002, 2003, 2004, 2005); IV Международной научной конференции «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2005); V Конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, 2005); Международном совещании «Современные проблемы комплексной переработки природного и техногенного минерального сырья» (Санкт-Петербург, 2005).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 работ, в том числе 1 работа в источниках, рекомендованных ВАК. Применительно к поставленной задаче подана одна заявка на изобретение.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 121 наименования. Содержание работы изложено на 135 страницах машинописного текста, иллюстрировано 16 рисунками и 20 таблицами.
Условия извлечения золота по технологии кучного выщелачивания золота
В группе «технологических» выделяются три направления: - собственно анализ сырьевой базы применения технологии кучного выщелачивания; - работы по улучшению структурирования руд и повышению скорости выщелачивания; совершенствование технологии извлечения металлов с внедрением комбинированных методов комплексной переработки сырья.
К.Н. Трубецким, В. Л. Яковлевым, А.В. Гальяновым, А.И. Павловым [2 -4] обоснованы принципиальные положения рационального использования минеральных ресурсов. В работах В.Е. Дементьева, A.M. Шутова Г. В. Седельниковой, Н.И. Королёва, М.Н. Сычёвой [5 - 9] рассмотрено состояние и перспектива развития минерально-сырьевой базы добычи благородных . металлов.
В.Е. Дементьевым, А. М. Шутовым, А. П. Татариновым, С. С.Гудковым, В.П. Рысевым, Б.А. Пахтановым, СИ. Черных, Г.Г. Минеевым [5 - 16] рассмотрены основные положения технологии кучного выщелачивания: технологические характеристики, включающие рудоподготовку; существующие технологические схемы кучного выщелачивания; методы формирования рудного штабеля; краткие характеристики существующих в промышленной практике способов переработки продуктивных растворов.
Возможность использования кучного выщелачивания для освоения , забалансовых месторождений золота обоснована П. Л. Литвиновым, К. А. Ногаевой, В. Г. Цепкиным [17,18].
Обоснованию благоприятных перспектив развития золотодобычи методом кучного выщелачивания в целом и на Урале, в районах, месторождений Сафьяновское, Гайское, Учалинское, Барсучий лог, Берёзовское и др. посвящены исследования Ф.Ф. Борискова, В.Н. Мосинца [19,20]. Возможности управления концентрацией цианида при выщелачивании золота проанализированы А. А. Пашковым, В В. Лойем [21]. Группу «экологических» исследований составляют: 1. Исследования бесцианидных растворителей для извлечения золота и серебра. 2. Работы по анализу применения цианидов с учетом их химических и токсикологических свойств, поведения в сточных водах и водоёмах, геохимии цианидов в отработанных рудных штабелях включающие: - исследования уменьшения воздействия технологии кучного выщелачивания на поверхностные и подземные воды; результаты экологического мониторинга установок кучного выщелачивания золота; экономическая оценка целесообразности цианирования при выполнении необходимых природоохранных мероприятий ведущих к удорожанию проектов кучного выщелачивания. Экологические аспекты технологии кучного выщелачивания благородных металлов рассмотрены В. Ф. Петровым, Н. Н. Ахметгалиевым, В. Г. Зотеевым, И. Н. Никифоровой, А. В. Хохряковым, Н. В. Гончар, Б. Д. Халезовым [22 - 31 ].
Возможности очистки промышленных стоков золотоизвлекающего предприятия в условиях высокогорья посвящена работа Р. Ступарка, Б.О. Раяпова [32]. Г. М. Яшиной, Н. К. Ситниковой, С. В. Нестеровой, Д. П. Хроменковой, [33] выполнен анализ применения нетоксичных био - и химических реагентов для вскрытия сульфидов и выщелачивания содержащегося в них золота. Использование растворителей, как в роли самостоятельных, так и в качестве добавок-комплексообразователей в П сернокислые растворы при выщелачивании забалансовых руд, позволяет повысить комплексность использования сырья.
В исследованиях Л. А. Сиренко, А. Э. Эргашева, Ш. Тажиева, А. . Абдукадирова, 3. Г. Власовой [34 - 36] показана активная роль микроорганизмов, водорослей и высших водных растений в биологическом самоочищении сточных вод от органо-минеральных соединений.
Имеющийся отечественный и зарубежный опыт свидетельствует, что существенным фактором активизации процессов самоочищения водоемов наряду с бактериофлорой могут быть водоросли, как естественно размножающиеся в природных водоемах вследствие их эвтрофирования, так и искусственно инокулированные в биологические окислительные пруды.
Технология кучного выщелачивания золотосодержащих руд с . экологической точки зрения не отличается от любого другого технологического процесса переработки минерального сырья. Однако, оценка степени воздействия на окружающую среду при применении технологии кучного выщелачивания пока затруднительна, поскольку не выявлены основные технологические параметры и природные условия, определяющие уровень техногенного влияния метода кучного выщелачивания на окружающую среду. В настоящее время нет нормативных документов, в которых были бы изложены требования к предприятиям кучного выщелачивания с точки зрения обеспечения экологической безопасности, . хотя отдельные требования нормативных документов по процессу обогащения общего характера могут быть применимы и для объектов комплекса кучного выщелачивания. Это обусловлено тем, что, во-первых, технология кучного выщелачивания для добычи золота с применением цианистых растворов в России получила распространение сравнительно недавно, во-вторых, недостаточно изучены последствия применения технологии кучного выщелачивания для добычи золота с точки зрения воздействия её на окружающую среду. Анализ рассмотренных публикаций и научно - исследовательских работ касающихся проблемы кучного выщелачивания позволяет заключить, что в настоящее время актуальна не только переработка новых месторождений бедных и упорных руд, но и существующих отвалов и хвостохранилищ, в которых благородные металлы в виде золота и серебра подготовлены к извлечению. Совершенствуется технология цианирования с применением комбинированных схем обогащения, направленная, в том числе, на снижение отрицательного воздействия на окружающую среду за счет внедрения биологического метода с применением водорослей, ускоряющих очистку сточных вод и сильно снижающих концентрацию органо - минеральных веществ.
Однако исследования по вопросам охраны окружающей среды при применении технологии кучного выщелачивания в России до настоящего времени не имеют достаточно чёткого теоретического обоснования и практической реализации.
Геоэкологические проблемы кучного выщелачивания золото-серебряных руд
Цианирование методом просачивания раствора через слой материала осуществляют двумя способами [48]: перколяцией - просачиванием раствора через слой материала в чане; кучным выщелачиванием - просачиванием раствора через кучу ( штабель материала на открытой площадке. Достаточно сложными с точки зрения охраны окружающей среды являются объекты кучного выщелачивания. Опыт института ИРГИРЕДМЕТ свидетельствует о том, что экологические вопросы, связанные с осуществлением цианирования на открытых площадках, должны решаться неразрывно и одновременно с технологическими. Расход цианида натрия в зависимости от типа выщелачиваемой руды изменяется от 0,3 до 2 кг/т [39] , что может составлять, в зависимости от производительности предприятия, десятки и сотни тонн в год.
Детальной характеристикой цианидов, как химических соединений, содержащих в молекуле цианидную группу CsN" [39] установлено, что в природе цианиды существуют в виде свободных, простых, сложных (комплексных) и органических цианидов. Свободным цианидом считается его общее количество, присутствующее в виде HCN (цианистый водород, цианистоводородная или синильная кислота) и цианид-иона CN".
Простыми цианидами называются соли цианистоводородной кислоты с металлами, имеющие общую химическую формулу Me(CN)n - (п - валентность металла). Растворимые в воде простые цианиды гидролизуются с образованием и выделением цианистого водорода: NaCN + Н20 о NaOH + HCN (2.14) Степень гидролиза увеличивается при снижении рН раствора и при рН=7-7,5 достигает 100%.
Цианиды щелочных и щелочноземельных металлов гидролизуются водой (NaCN, KCN, Ca(CN)2),; цианиды тяжелых металлов (кроме ртути) не растворимы в воде (Cu(CN)2, Hg(CN)2, Zn(CN)2, AgCN).
Сложные (комплексные) цианиды образуются при взаимодействии простых цианидов с избытком цианид-ионов.
Образующиеся комплексные цианидные ионы очень устойчивы и только в незначительной степени диссоциируют с образованием цианид-ионов CN . . Хорошей растворимостью в воде характеризуются комплексные цианиды калия и натрия (Na2[Au(CN)2], К2[ Ag(CN)4]), комплексные цианиды других металлов в воде малорастворимы (Fe4 [ Fe(CN)6]3, Ag [ Ag(CN)2]). На образовании хорошо растворимых комплексов золота и серебра с цианидом калия или натрия и основана технология КВ. Органические цианиды, содержащие в молекуле цианидную группу, представлены нитрилами - органическими соединениями, содержащими одну или несколько цианогрупп - С a N, связанных с органическим радикалом и гликозидами, образующимися при взаимодействии нитрилов с углеводами. Токсическое действие цианидов связано с цианистым водородом HCN, который представляет собой смесь двух структурных изомеров: - цианистого водорода Н - С г N - изоцианистого водорода Н-№С,с которым, главным образом, связана высокая токсичность HCN.
Техногенное воздействие предприятий, применяющих технологию кучного выщелачивания, на объекты окружающей среды носит комплексный характер, связанный с загрязнением атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв прилегающей территории, отчуждением и нарушением земель, нарушением и даже разрушением природных биоценозов.
Строительство площадки кучного выщелачивания и переработка сырья на золотоизвлекательной фабрике, а также технологические процессы и оборудование, применяемые на этих предприятиях, приводят к нарушению и отчуждению земель. Отсутствие рекультивации нарушенной территории, как показывает опыт отработки месторождения Майское (Хакасия) методом кучного выщелачивания, надолго сохраняет окружающую среду в состоянии деградации с появлением и развитием в низкогорной южно-сибирской тайге несвойственных ей растений (например, верблюжьей колючки). Размеры площадей этих земель определяются объёмами перерабатываемой руды и принятой в проекте технологией кучного выщелачивания. Так на Сафьяновском карьере площадь этих земель составляет 7,5 га. Следовательно, заключительным этапом должно быть проведение рекультивационных работ вслед за окончанием процесса выщелачивания рудных штабелей. Это приведет не только к восстановлению нарушенных земель, но и при консервации объёмов отработанной руды - к уменьшению геохимического загрязнения гидросферы.
В настоящее время во многих странах мира разработаны санитарно-гигиенические нормативы, определяющие безопасные уровни цианидов в - объектах окружающей среды (воздух, вода, почва) и продуктах питания.
Технологическая схема опытно-промышленной установки кучного выщелачивания золото-серебряных руд Сафьяновского месторождения
В верхних частях Сафьяновского медноколчеданного месторождения при окислении колчеданных руд в зоне гипергенеза происходила концентрация золота и серебра до формирования промышленных запасов золото - серебряных руд. Окисленные руды, промышленная значимость которых была установлена на стадии предварительной разведки месторождения, в общих запасах месторождения не превышают 3,5 %. Промышленную ценность их определяют благородные металлы.
Оконтуривание тел золото - серебряных руд Сафьяновского месторождения было проведено по данным опробования в соответствии с принятыми кондициями. Выделенные таким образом рудные тела залегали над телами сплошных медноколчеданных руд, непосредственно примыкая к ним сверху или залегая несколько гипсометрически выше, а также со стороны висячего бока колчеданной залежи.
Основные участки зоны окисления представлены железной шляпой и гидрослюдистой каолиновой корой выветривания. Распределение золото -серебряных руд в гипергенных образованиях зоны окисления [42] представлено . в таблице 3.1.
Показатели таблицы свидетельствуют о том, что в зоне окисления имеются четыре природных типа золото - серебряных руд: 1. Руды в образованиях железной шляпы (табл. 3.1, строки 1,2 ,3 ,4 ,5 ); 2. Руды в образованиях каолин - гидрослюдистой сыпучки, ожелезненной за счёт окисления сульфидов (табл. 3.1, строки 7 ,8); 3. Руды в глинистой и глинисто - щебнистой коре выветривания с вкрапленностью неокисленных сульфидов (табл. 3.1, строка 9); 4. Руды в кварц- сульфидной сыпучке (табл. 3.1, строка 6). Таблица 3.1
Распределение золото-серебряных руд в гипергенных образованиях зоны окисления Доля Примерная доля Массовая доля, Отно Зона № Участки зоны окисления мощности запасов, г/т шение № п/п окисления стро ки рудных тел,% % серебра к золоту золота серебра золота серебра 1 Железная шляпа 12 Каменистые гидроокислы железа Обломки каменистых гидроокислов железа 9,8 14 9 1,7 52,3 в гидрогетитовой и гетитовой сыпучке П,5 18 13 1,6 61,4 38 Гидрогематит - гетитовая сыпучка 5,9 21 19 4,1 187,6 45 Гидрогетитовая сыпучка 3,3 4 12 1,4 26,3 19 Ярозит - гидрогетитовая сыпучка П,5 15 10 1,5 46 31 Охристо-глинистые, лимонит-кремнистые, бурожелезняковые образования 42 72 63 2,3 89 38 Кварц-сульфидная сыпучка 3,6 2 2 0,7 29,2 В целом железная шляпа 45,6 74 65 2,3 87 37
2 Кора 7 Каолин-гидрослюдистая сыпучка выветри с гидроокислами железа 14,1 6 9 0,5 34,4 вания 8 Каолинизированные породы с реликтами первичной текстуры с окисленными сульфидами 32,4 17 23 0,6 37,6 Всего глинисто-щебнистая с окисленными сульфидами 46,5 23 32 0,6 36,7 61 Породы с полностью сохранённой первичной текстурой глинисто-щебнистой с неокисленными сульфидами 7,9 3 3 0,5 18,2 В целом каолин-гидрослюдистая кора выветривания 54,4 26 35 0,6 35,1 Всего по зоне окисления 100 100 100 1,8 68 Все типы руд связаны с сульфидами, попадание которых в окружающую среду сопровождается негативными последствиями в результате окисления. Сложные взаимоотношения между участками зоны окисления, трудности их макроскопического разделения при увязке и добыче, близкие содержания золота и серебра не позволили провести их раздельную добычу и складирование. Все четыре природных типа золото - серебросодержащих руд были добыты совместно и выгружены в спецсклад Сафьяновского карьера.
Значительный набор рудных минералов в зоне залегания золото -серебросодержащих руд Сафьяновского месторождения создает трудности в определении оптимальной технологии обогащения, которая обеспечит комплексное их извлечение. Сложное сочетание сортов и типов руд в пределах рудных тел, весьма неравномерный характер распределения их в породе, тесное взаимопрорастание рудных минералов позволяет отнести Сафьяновское месторождение к сложной группе объектов по составу, изменениям и распределению полезных компонентов. Эколого-геохимическое значение горных пород коротко можно выразить словами американского почвоведа Йенни: «... материнская порода является состоянием почвенной системы в нулевое время почвообразования» [50]. Это значит, что все последующее развитие почв, биогеоценозов и, следовательно, разнообразие ландшафтов предопределено составом и структурными особенностями материнской основы при ее взаимодействии с климатическими факторами: гидротермическим режимом и солнечной энергией. Тип взаимодействия обусловливает многообразие условий среды поведения, как «металлов жизни» - кальция, магния, натрия, калия, железа, марганца, молибдена, цинка, кобальта, меди, так и «металлов нежизни»: кадмия, свинца, олова, ртути, мышьяка, хрома, таллия, селена.... Так возникают экологические ниши, которые никогда не бывают пустыми. Они заселяются популяцией организмов, прошедших через фильтр ландшафтно-геохимической адаптации к среде своего существования. Таким образом, горные породы, составляя - литогенетическую основу ландшафта, ответственны за элементный состав и условия минерального питания растительных сообществ.
Породы скальной вскрыши в лежачем и висячем боках рудных тел Сафьяновского месторождения сложены вулканогенно-осадочными образованиями кремнекислого и среднего состава. В строении месторождения участвуют 4 комплекса пород [51]. Разнообразие горных пород сформировалось внедрением поздних риодацитов и риолитов в андезиты и дациты первой фазы (табл. 3.4). Формирование вулканических брекчий и особенно последующие гидротермальные изменения создали пёструю картину метосоматических t изменений пород с «негеометризуемым» развитием хлоритизации, карбонатизации, окварцевания, сульфидизации и особенно гидросеритизации.
Все четыре разности пород скальной вскрыши характеризуются низкой радиоактивностью 8-Ю мкр/час. Породы содержат значительное количество сернокислых и сернистых соединений, обусловливающих появление кислой среды.
Изучение поведения ряски малой в зависимости от продолжительности эксперимента, расхода реагентов, площади зеркала поверхности сточных вод занимаемых ряской
В настоящее время все более важную роль в процессах обезвреживания отвальных стоков приобретает биологический метод, в основе которого лежат биохимические процессы окисления, фильтрования, поглощения, накопления органических и неорганических веществ и др.
Это обусловлено следующими преимуществами: - высокой производительностью и стабильностью; - универсальностью процесса, заключающейся в окислении большого спектра загрязнений; - отсутствием дефицитных материалов и реагентов, необходимых для проведения процесса; - возможностью использования этого метода в комплексе с другими и созданием на этой основе комбинированных схем глубокой очистки промышленных стоков; - рентабельностью процесса.
Биологические методы позволяют с помощью высших водных растений, которые первыми принимают на себя воздействие ядов, оценить степень токсичности водной среды. Способность высших водных растений к накоплению, утилизации, трансформации многих веществ сточных вод делает их незаменимыми в общем процессе самоочищения водоемов. К числу таких растений относится «ряска малая» - высшее растение - индикатор, обладающее повышенной чувствительностью и способностью к быстрой реакции на вредные вещества.
Ряска (Lemna minor) - многолетнее свободноплавающее на поверхности воды травянистое растение. Каждый индивид ряски представляет собой округлую или продолговатую листовидную пластинку темно-зеленого цвета размером до 4 мм от которой отходит тоненький нитевидный корешок, растущий с нижней стороны (рис. 4.1). Свисающие вниз корешки достигают 6-8 см длины и образуют густую сеть - убежище для мальков.
Растения не закрепляются корнем на грунте, свободно плавают в воде и находятся на поверхности водоемов, что предопределяет легкое выделение ряски из очищаемой воды. В кислой среде (рН менее 5,0) растение погибает, в щелочной среде при рН более 9,5 - плохо размножается с замедлением процессов разложения токсикантов. Ряска обладает способностью приспосабливаться к новой среде и питается растворенными в воде веществами. Она энергично поглощает углекислоту и обильно выделяет кислород. Ряска неприхотлива в отношении температуры, но цветет это растение крайне редко в мае - сентябре, размножаясь путем почкования зимующих почек, падающих на дно водоемов в слабощелочной среде (рН 8,1 - 8,7), которая является оптимальной для развития ряски [57]. Покрывая поверхность зеленым настилом, ряска служит естественным светофильтром, защищающим воду от "цветения".
В природе ряска служит кормом многим обитателям водоемов (гуси, утки, огары, турпаны, оскари). В Юго-Восточной Азии ею кормят скот, используют как фураж в США, Египте и Польше. Возможно, в будущем ряска станет одной из кормовых культур. По мнению биологов, ряска вполне может заменить животную муку - возможный источник коровьего бешенства.
В Юго-Восточной Азии ряска с незапамятных времен украшает обеденные столы, индейцы майя извлекают из прудов ряску для питания. В средневековой Европе готовили эликсир из ряски, которая выводит из организма яды и другие накопившиеся в нем вредные вещества, т.е. уже сотни лет назад люди знали целительную силу ряски.
Химический анализ показал, что ряска содержит больше белка, чем соя. Так, ряска малая, произрастающая в наших широтах, до 40% процентов « состоит из протеинов. Кроме того, в ней есть сахар, крахмал, минеральные вещества, а бета-каротина ( витамин А) состава С20Н29ОН здесь больше, чем в моркови. Ряска также содержит: антоцианы, флаваноиды, соли меди, брома, железа, ванадия, кальция, кремния, следы радия, незначительное количество аскорбиновой кислоты.
Антоцианы - пигменты растений, структурно родственные растительные гликозиды, содержащие в качестве антоцианидина оксипроизводные флавенола-2. Антоцианы хорошо растворяются в воде, легко гидролизуются до антицианидинов. Структурная формула хлористого цианидина, одного из наиболее встречающегося антоцианидина представлена: ОН СГ (4.15) Антоцианы хорошо растворимы в воде, легко гидролизуются до антоцианидинов, в кислой среде способны образовывать комплексы с ионами К, Mg и Са.
Флаваноиды - группа природных фенольных соединений, содержащихся в высших растениях. Флавоноидов объединяет общность путей биосинтеза в растениях.
Белки, протеины - природные высокомолекулярные органические вещества, построенные из аминокислот, играющие фундаментальную роль в структуре и жизнедеятельности организмов. Именно белки (ферменты и др.) осуществляют обмен веществ и энергетические превращения, неразрывно связанные с активными биологическими функциями. Белковый обмен -существенная часть обмена веществ. У автотрофных организмов - растений и хемосинтезирующих бактерий белковый обмен начинается с усвоения неорганического азота и синтеза аминокислот и амидов.
В тканях растений имеются протеолетические ферменты, гидролитические расщепляющиеся белки. Дальнейшие процессы белкового обмена у растений по существу являются обменом аминокислот. Значительная часть аминокислот идет на образование и восполнение различных белков организма, другая часть аминокислот используется для образования ряда низкомолекулярных гормонов, биологически активных пептидов, аминов, пигментов и других веществ, необходимых для жизнедеятельности [58].