Эколого-геохимическая прогнозная оценка состава дренажных вод : на примере отвальных пород Ведугинского и Тасеевского месторождений

• Автор: Еделев, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 25.00.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 183 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Общая характеристика процессов образования кислых дренажных вод и методов прогнозной оценки их состава

1.1 История и масштаб проблемы

1.2 Техногенные воды горнопромышленного комплекса

1.2.1 Поровые воды

1.2.2 Приотвальные воды

1.2.3 Рудничные, шахтные и карьерные воды

1.2.4 Вода хвостохранилищ, гидроотвалов, шламохранилищ

1.3 Негативное влияние действующих и закрытых объектов горнодобывающего и

горнометаллургического комплекса на окружающую среду

1.3.1 Загрязнение природных вод
1.3.2 Негативное влияние на почву и растительность
1.3.3 Негативное влияние на здоровье населения
1.4 Изменение ситуации с течением времени
1.5. Механизм образования кислоты при окислении пирита
1.6 Окисление других сульфидных минералов
1.7 Влияние на окисление сульфидов и образование кислых дренажных вод различных факторов
1.7.1 Взаимодействие кислых вод с нейтрализующими минералами
1.8 Кислотогенерация из запасенной кислотности
1.8.1 Растворение сульфатов
1.8.2 Десорбция катионов водорода и ионный обмен
1.9 Понятие кислотности
1.10 Существующие методы прогноза образования кислых дренажных вод из
сульфидсодержащих отвалов
1.10.1 Определение значения pH пасты
1.10.2 Оценка соотношения кислотопродукции и нейтрализации
1.10.2.1 Кислотопродуцирующий потенциал

1.10.2.2 Кислотонейтрализующий потенциал
1.10.2.3 Анализ соотношения кислотопродуцирующего и нейтрализующего потенциалов
1.10.3 Пероксидные эксперименты
1.10.4 Динамические эксперименты
Глава 2. Характеристика объектов исследования
2.1 Планируемые вскрышные породы Ведугинского месторождения золота
2.2 Отвальные породы Тасеевского золоторудного месторождения
Глава 3. Методики анализа и экспериментов
3.1 Пробоотбор твердых проб и растворов на рассматриваемых объектах и порядок исследования полученных проб
3.1.1 Пробы вещества отвальных пород Ведугинского месторождения золота
3.1.2 Пробы вещества отвальных пород Тасеевского месторождения золота
3.1.3 Пробы вещества отвалов Беловского цинкового завода, хвостов из хвостохранилищ Комсомольской золотоизвлекательной фабрики и Салагаевский лог Салаирского горно-обогатительного комбината
3.1.4 Пробы растворов из дренажных стоков из отвалов Беловского цинкового завода, из водной части хвостохранилищ Комсомольской золотоизвлекательной фабрики и Салагаевский лог Салаирского горно-обогатительного комбината
3.2 Анализ твердого вещества исследуемых объектов
3.2.1 Методика определения общей серы, в форме сульфатов и сульфидов
3.2.2 Методика расчета значения кислотопродуцирующего потенциала
3.2.3 Методика определения содержания карбонатов в веществе
3.2.4 Методика расчета значений нейтрализующего потенциала
3.2.5 Методика подготовки пасты и измерения значения pH в ней
3.2.6 Анализ содержания породообразующих элементов в веществе
3.2.7 Анализ содержания микроэлементов в веществе
3.3 Эксперименты, проводимые с твердым веществом в лабораторных условиях
3.3.1 Методика приготовления водных вытяжек
3.3.2 Методика проведения динамических экспериментов
3.3.3 Методика проведения пероксидных экспериментов

3.3.4 Методика проведения экспериментов по анализу величины pH пасты смеси проб
3.4 Анализ химического состава водных растворов
3.4.1 Методика измерения значения pH в водных растворах
3.4.2 Методика определения концентрации сульфат-анионов в растворах
3.4.3. Методика измерений концентрации гидрокарбонат-ионов в растворах
3.4.4 Анализ содержания элементов в растворах методом АЭС
3.4.5 Анализ содержания элементов в растворах методом АЛС
3.4.6 Методика определения величины титруемой кислотности
3.4.7 Методика определения величины титруемой щелочности
3.4.8 Методика вычисления величины рассчитываемой кислотности
3.4.9 Методика вычисления величины рассчитываемой щелочности
3.5 Методики расчета статистических функций
3.5.1 Методика вычисления среднего арифметического
3.5.2 Методика вычисления стандартного отклонения
3.5.3 Методика вычисления коэффициента корреляции
Глава 4. Прогнозная оценка состава дренажных стоков из вещества отвальных пород, образуемых при разработке Ведугинского и Тасеевского месторождений
4.1 Прогнозная оценка состава дренажных стоков из вещества отвальных пород, образуемых при разработке Ведугинского месторождения
4.1.1 Результаты элементного анализа твердого вещества
4.1.2 Результата анализа значений pH пасты
4.1.3 Величины кислотопродуцирующего и нейтрализующего потенциалов
4.1.4 Результаты анализа растворов водной вытяжки
4.1.5 Результатов анализа растворов динамического эксперимента
4.2 Прогнозная оценка состава дренажных стоков из вещества отвальных пород, образуемых при разработке Тасеевского месторождения
4.2.1 Результаты элементного анализа твердого вещества
4.2.2 Величины кислотопродуцирующего и нейтрализующего потенциалов
4.2.3 Результаты анализа растворов водной вытяжки

9 месяцев. В работе Макарова с соавторами (2005) моделировалось окисление сульфидов в почвенном слое в аппарате Сокслета и оценивалось влияние органического вещества на переход тяжелых металлов в водорастворимое состояние. Монография Кемкиной и Кемкина (2007) посвещена методике оценки загрязнения окружающей среды при разработке золото-серебрянного месторождения на основе результатов минералогических исследований руд и моделирования физико-химических процессов минерального преобразования вещества с помощью программного продукта «Селектор-Windows». В серии работ Гаськовой и Бортниковой с коллегами (2006, 2007, 2010) рассматриваются результаты проведения динамических экспериментов и установления кислотопродуцирующего и нейтрализующего потенциалов проб. В статьях Абросимовой с коллегами (2013) и Еделева (20136) показана оценка количества элементов, способных мигрировать из твердого вещества в условиях водной вытяжки и эксперимента с интенсификацией окисления сульфидов. В работах Еделева (2009, 2013а) проводится сопоставление результатов анализа твердого вещества и растворов, полученных в экспериментах с интенсификацией процессов окисления сульфидов, и на основе выводов об отмеченных взаимосвязях делаются предложения параметров для оценки состава будущих растворов. Таким образом в отечественной научной литературе, за немногочисленными исключениями, по-видимому, недостаточно внимания уделяется методикам и экспериментам, которые могут быть использованы для прогнозной оценки состава дренажных вод, и в ряде стран рекомендуются государственными органами горнорудным компаниям для проведения до начала разработки месторождения (U.S. ЕРА, 1994).
В то же время далеко не все проблемы решены. Из-за многочисленных параметров, влияющих на процесс окисления сульфидов, прогноз развития ситуации очень сложен, дорог и осуществим с низкой достоверностью в связи с применением упрощенных моделей к описанию процессов, происходящих в неоднородном веществе, разницей во временном и пространственном масштабе между лабораторными экспериментами и реакциями, происходящими в отвале (Wilson, 2008).
1.10.1 Определение значения pH пасты
Величина pH является одной из наиболее важных характеристик горного раствора, находящегося в равновесии с минералами породы (Крюков, 1971; Бортникова, 2001). Но её непосредственное измерение зачастую невозможно, так как необходимо дополнительное увлажнение для улучшения контакта электрода с породой и связи между различными участками измельченного вещества (Никольский, Матерова, 1980). Добавление воды приводит к нарушению существовавшего в породе кислотно-основного равновесия между горным раствором и минералами, к значительным и сложным изменениям в составе растворов не только за счет их разбавления, но и за счет растворения твердых компонентов, сдвига