Минералообразование в отходах обогащения руд

Специфика добычи и обогащения руд заключается в извлечении и переработке 01ромных масс горных пород. Современная технология позволяет использовать лишь часть извлекаемой горной массы, а оставшаяся часть породы накапливается в виде техногенных отходов. Из всего разнообразия техногенных объектов именно с отходами обогатительных фабрик (хвостами) связаны проблемы, решение которых важно как для человечества, так и для природы в целом (www.fegi.ru/Primorye/Geology/taras2.htm).

Хвосты - отходы процессов обогащения полезных ископаемых - техногенно-минеральное сырье, поступающее в хвостохранилища, которые представляют собой естественные или искусственные (создаваемые с помощью упорных или ограждающих дамб) емкости, в которые по трубам, прокладываемым на дамбах, поступает пульпа.

Хвостохранилища формируются в результате механической переработки полезных ископаемых: дробления, грохочения, измельчения и последующей промывки, магнитной сепарации, флотации и других методов обогащения.

На рис. 5.2.1 представлен вид хвостохранилища Сорского Си-Мо- месторождения, которое создано за счёт перекрытия долины р. Сора дамбой высотой 30 м. Площадь хвостохранилища изменилась с 0,312 км² в 1970 г. до 6,703 км² в настоящее время. В составе пульпы устанавливается кварц, полевой шпат, флюорит и сульфиды. В единичных пробах шлама хвостохранилища обнаружены высокие концентрации Мо (200 мг/кг), которые превышают в 182 раза кларк в земной коре, а также Си (до 200 г/т), Ag (до 0,3 г/т) и другие элементы (Путеводитель..., 2004).

Наиболее широко применяются следующие методы: 1) гравитационный - в водной среде и в тяжелых суспензиях плотностью 2,8...3,0 г/см³, основан на различиях в плотности ценных минералов и пустой породы; 2) магнитная сепарация - в рудах, содержащих магнитные и немагнитные минералы; 3) флотация, основанная на различии в смачиваемости минералов (Макаров, 2006).

Рис. 5.2.1. Хвостохранилище Сорского Си-Мо-месторождения (РеспубликаХакасия) (Путеводитель..., 2004)

Рис. 5.2.2. Схема одного из хвостохранилищ Дальнегорского района (Приморский край) (1): К - коллектор; 1-1-створ скважин; разрез по створу 1-1 хвостохранилища (2):

• 1 - эфельные пески; 2 - насыпной предохранительный слой (дамба);
• 3-5 - подстилающие породы (3 - вапуны, галька, гравий, песок и суглинок,
• 4 - супесь, 5 -риолиты и их туфы) (www.fegi.ru/Primorye/Geology/taras2.htm)

Хвостохранилища относятся к техногенно-образованным отходам, которые сформированы из веществ, нс встречающихся в земной коре или с примесью таковых. Хвосты обогащения представляют собой пульпу, состоящую из смеси твердой и жидкой фаз (рис. 5.2.2).

Твердая фаза представлена смесью минеральных частиц разного размера (от доли микрона до 3 мм). Крупность минеральных зерен характеризуется гранулометрическим составом, т. е. весовым распределением частиц по крупности, выраженном в процентах. По гранулометрическому составу грунт хвостохранилищ представлен, главным образом, песчаным материалом, а также содержит большое количество пылеватых частиц (www.fegi.ru/Primorye/Geology/taras2.htm).

Жидкая фаза пульпы - смесь воды и остаточных реагентов, применяемых при флотации в цикле обогащения фабрик. Например, для технологических целей на фабриках Приморского края, для получения свинцово-цинковых концентратов, используются такие реагенты, как: ксанто- генат - C4H9OCS2K, цианистый натрий - NaCN, цинковый купорос - ZnS0₄ • 7Н₂0, медный купорос - CuS0₄ • 5Н₂0, сернистый натрий - Na₂S, уголь активированный, известь - СаО, жидкое стекло - Na₂Si0₃ и др.

Хвосты сухой магнитной сепарации (СМС) отличаются повышенной крупностью (20...70 мм), пониженным содержанием металлов и практически полностью используются в качестве щебня.

Хвосты мокрой магнитной сепарации (ММС) образуются при переработке почти всех руд черных металлов. Хвосты ММС поступают в хвостохранилища в виде пульпы, твердая составляющая которой представлена мелко- и тонкообломочным материалом (-0,14 мм).

Хвосты флотации представляют собой тонкодисперсную массу с содержанием фракции 0,074 мм - 40...80 %, фракции 0,15 мм - 50...80 %, при средней плотности 1,3...2,9 г/см³. Наибольшее распространение флотация находит при обогащении комплексных руд цветных металлов, где обогащают более 90 % объема руд.

В результате исследований некоторых минералов, найденных в хвостохранилищах Приморского края, под электронным микроскопом доказано их биогенное формирование. Определено, что отдельные минералы сложены частицами дисковидной и правильно круглой формы, которые идентичны формам реликтов железобактерий (рис. 5.2.3).

Зона окисления хвостохранилищ не является областью с одинаковыми условиями во всех своих частях. В связи с этим различные ее горизонты обычно характеризуются типоморфными эпиминеральными ассоциациями, относимыми к различным подзонам. В данном случае под минеральной подзоной понимаются продукты гипергенных процессов, которые характеризуются конкретными условиями образования и занимают определенное положение в пространстве, образуя тем самым минеральную зональность.

Рис. 5.2.3. Новообразованные минералы одного из хвостохранилищ Дальнегорского района (Приморский край)

(www.fegi. ru/Primorye/Geology/taras2. htm)

Механизмы осаждения минералов в хвостохранилищах действуют одновременно, при этом они могут быть разобщены пространственно, но объединены потоками сульфатных растворов в единую систему, в которой осуществляется дифференциация вещества в целом.