Охрана природной геологической среды утилизацией хвостов обогащения руд

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью предотвращения деградации природной геологической среды в районе горных работ путем безотходной утилизации накопленных эксплуатацией месторождений техногенных отходов добычи и переработки полезных ископаемых. Цель работы: доказательство возможности и целесообразности безотходного извлечения металлов и солей из хвостов переработки руд до уровня норм санитарной безопасности новыми методами, например методом механохимической активации. Методы исследования: лабораторные исследования в дезинтеграторной установке ДЕЗ-11 по комплексной программе и методике, включающей: исследование хвостов, выщелачивание металлов реагентами в перколяторах, комбинированное выщелачивание металлов реагентами в дезинтеграторе; интерпретация результатов опытов в форме логарифмической или полиномиальной интерполяции и математическое описание; моделирование параметров механохимической активации; статистическая обработка данных на основе множественного регрессионного и корреляционного анализа с реализацией алгоритмов в программной среде MATLAB. Результаты. Выявлены новые закономерности извлечения металлов из хвостов переработки руд цветной и черной металлургии и углеобогащения в зависимости от переменных параметров процесса переработки. Доказано, что метод механохимической активации позволяет извлекать металлы из хвостов до безопасного уровня, что позволит предотвратить катастрофическую деградацию природных геологических ландшафтов. Предложена эколого-экономико-математическая модель для оценки рекомендуемой технологии извлечения металлов из хвостов переработки руд с расчетом эколого-экономического эффекта вариантов вовлечения некондиционного минерального сырья в производство. Выводы. Степень деградации природных геологических ландшафтов понижается путем радикальной утилизации хранящихся на земной поверхности хвостов добычи и переработки руд. Извлечение металлов из хвостов добычи и переработки руд до безопасного уровня обеспечивается переработкой методом механохимической активации. Безотходная утилизация хвостов добычи и переработки руд обеспечивает экономический эффект за счет вовлечения в производство некондиционного минерального сырья для получения товарной продукции.

The main aim of the research is to study the feasibility and economic viability of waste-free extraction of metals and salts from ore tailings to the standards of sanitary safety by new methods, such as mechanical activation. Methods: laboratory studies in Disintegrator installing DES 11 by the integrated program and the method including a study of tailings, metal leaching with the reagents in percolators, metals combined leaching with reagents in a disintegrator; interpretation of the test results in the form of a logarithmic or polynomial interpolation and mathematical description; simulation of the parameters of mechanical activation; statistical analysis based on multiple regression and correlation analysis implementing the algorithms in the software environment MATLAB. Results: The authors have identified new laws of extracting metals from ore tailings of ferrous and nonferrous metallurgy and coal washing, depending on the processing variables. It is proved that the method of mechanical activation allows metal separation from the tailings to the standards of sanitary requirements that will prevent a catastrophic degradation of natural geological landscapes. The authors developed the environmental-economic-mathematical model to assess the recommended technologies for extracting metals from ore tailings with the calculation of ecological and economic effect of the options of involving substandard mineral raw materials in production. Conclusions. The degradation level of natural geological landscapes is reduced by radical recycling of ore mining and processing tailings stored on the earth surface. Separation of metals from ore tailings to the standards of sanitary requirements is provided by the processing by the mechanical activation method. The waste-free recycling of ore mining and processing tailings provides economic benefits due to engaging the substandard mineral raw materials in the production to obtain the marketable products.