Введение к работе
Цель работы заключается в выявлении особенностей поведения As и Sb в процессе хранения складированных отходов цианидного передела на примере хвостохранилища Комсомольского золотоизвлекательного завода (КЗЗ), перерабатывающего совместно золото-арсенопирит-кварцевые руды Комсомольского месторождения и штейн осадительной плавки сурьмяного концентрата Кадамджайского комбината.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
выявить особенности перехода в раствор мышьяка и сурьмы от технологической стадии до последующего окислительного растворения в процессе хранения в различных обстановках хвостохранилища;
-
установить закономерности осаждения элементов из раствора на основании минералогических исследований, оценки распределения между раствором и взвесью и результатов ступенчатого выщелачивания;
-
определить геохимические барьеры, на которых происходит концентрация мышьяка и сурьмы и установить условия концентрирования на основании изучения вертикальных и горизонтальных разрезов.
Основные защищаемые положения.
-
Мышьяк и сурьма переходят в раствор, начиная с технологической переработки вещества в результате окислительного выщелачивания ар-сенопирита, металлической сурьмы, кермезита и кокандита. В процессе хранения отходов цианидного передела элементы накапливаются в поверхностных водах и поровых растворах в виде оксианионных форм HAs042" и Sb03, устойчивых в окислительной щелочной обстановке.
-
Основным механизмом осаждения мышьяка и сурьмы из раствора является связывание их с трехвалентным железом в виде примеси в аморфных гидроксидах железа, а также арсенатах и антимонатах железа.
1 . ?ОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ
Эффективным способом выделения сурьмы из раствора является сорбция органическим веществом детритового горизонта.
-
Мышьяк и сурьма переотлагаются на трех основных геохимических барьерах: Eh-pH, на котором мышьяк и сурьма осаждаются в виде соединений с трехвалентным железом; сорбционном, где мышьяк задерживается в результате сорбции на органическом веществе, а сурьма накапливается в значительных количествах; и испарительном.
-
При хранении отходов в результате перераспределения элементов мышьяк изначально фиксируется в виде примеси в аморфных железистых фазах в соотношении Fe:As = 60:1. В процессе преобразования минеральных фаз содержание мышьяка в поздних железистых фазах уменьшается при постепенном его выщелачивании. Сурьма активно переходит в более подвижные формы - ионообменную и легковосстанав-ливаемую.
Научная новизна. Впервые комплексно описано поведение Sb и As в хвостохранилище, содержащем остаточные цианидные растворы. На основании термодинамических расчетов показаны причины устойчивости элементов в растворах. Минералогическими методами подробно изучены возможности вывода As и Sb из раствора и концентрирование их на геохимических барьерах, основными их которых являются Eh-pH и сорбци-онный. Установлено и описано 6 соединений Fe (III) и Sb (V), выявлены причины их формирования, зафиксированы органические фазы сурьмы в детритовом горизонте. На основании ступенчатого выщелачивания показана эволюция вторичных форм нахождения As.
Практическая значимость работы. На основе мониторинговых наблюдений за геохимическим состоянием хвостохранилшца показана реальная возможность загрязнения природных комплексов региона As и Sb. Разработаны рекомендации по снижению потока токсичных компонентов. Дана сравнительная оценка подвижности As и Sb, что должно быть учтено при эксплуатации старых и проектировании новых хвостохранилищ.
Фактический материал. В основу диссертации положен материал, собранный автором в полевые сезоны 1996-1999 гт. Было отобрано 120 образцов твердого вещества и 100 проб растворов. При минералогическом анализе было изучено 25 шлифов и 30 монтированных аншлифов, выполнено 200 микрозондовых анализов. При исследовании химического состава и твердых образцов было выполнено 2500 элементо-определений.
Апробация и реализация работы. Представляемая работа с 1996 года выполнялась в лаборатории геохимии техногенеза ИГ СО РАН в соот-
ветствии с планами НИР группы ВМТК. Результаты исследований по теме диссертации докладывались на: симпозиуме по геологии и экологии - GEOEN'97 (1997 г. Стамбул, Турция), на 30-й конференции им. В.М. Гольдшмидта (1998 г. Тулуза, Франция), семинаре «Минералогия техногенеза» (2000 г. Миасс, Россия). Основные защищаемые положения диссертации опубликованы в 12-и статьях и 2-х тезисах. Исследования были проведены при финансовой поддержке гранта по фундаментальным исследованиям в области геологии, поисков и разведки МПИ (МГГА), 1998-1999; грантов ОИГГиМ СО РАН «Экогеохимия», «Мин-тех» и «Стадийность»; грантов РФФИ №97-05-65181, №99-05-64620 и № 01-05-65294.
Автор искренне благодарит научного руководителя д.г.-м.н. Светлану Борисовну Бортникову. Ценные замечания и рекомендации были высказаны д.г.-м.н. А.С. Лапуховым, д.г.-м.н. проф. В.И. Сотниковым. Глубокую благодарность автор выражает к.х.н. О.В. Шуваевой, к.г.-м.н. О.Л. Гаськовой, к.г.-м.н. А.А. Айриянцу, к.г.-м.н. Н.В. Сиденко и Д. Ю. Бессонова за многолетнее плодотворное сотрудничество. Автор благодарит Л.П. Мазеину, Е.П. Бессонову, А.А. Федотову за помощь в проведении термодинамического моделирования; к.х.н. В.Г. Цимбалист, Н.В. Андросову, К.Г.-М.Н. А.Д. Киреева за выполнение аналитических работ; кт.-м.н. Т.Н. Григорьеву за проведение рентгено-структурных исследований; СВ. Летова и к.х.н. Л. Н. Поспелову за помощь при работе со сканирующим микроскопом и микрозондом; Ю.И. Маликова и А.Г. Лобова за помощь в подготовке препаратов; к.г.-м.н. С. 3. Смирнова, к.г.-м.н. Д. В. Кузьмина, к.г.-м.н. Н.В. Максимову, Д.В. Косякова и Е.А. Бердникову за помощь при подготовке работы.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста и состоит из Введения, 7 глав, включающих 52 таблицы, 60 рисунков, и Заключения. Список литературы содержит 112 наименований работ.
