способ локализации техногенной меди

Формула изобретения

1. Способ локализации техногенной меди, заключающийся в создании на пути ее миграции геохимического барьера из смеси поглощающего материала с песком, отличающийся тем, что в качестве поглощающего материала используют доломит или доломитизированный известняк и осаждение меди проводят в виде ее двойной соли с кальцием.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что геохимический барьер создают системой локальных барьеров как за пределами источника загрязнения, так и непосредственно внутри него.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для предотвращения техногенного загрязнения медью почв, поверхностных и грунтовых вод. Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве для локализации вносимых на сельхозугодья ядохимикатов и на предприятиях горной промышленности для переработки купоросных сточных вод, образующихся при кислородной эрозии сульфидных рудных массивов (карьерные и шахтные воды) и сульфидных отвалов обогатительных фабрик.

Миграция меди в природных поверхностных и грунтовых водах связана с высокой подвижностью ее иона в сульфатных средах. Техногенное загрязнение отрицательно сказывается на экологической обстановке региона, имеющего источник распространения медного купороса. В качестве такового могут выступать сельхозугодья, регулярно обрабатываемые медьсодержащими ядохимикатами (например, бордосской жидкостью), а также сульфидные отвалы золотоизвлекательных и обогатительных фабрик. В результате прямого окисления сульфидов меди кислородом воздуха или сульфатредуцирующими бактериями происходит загрязнение природных гидросистем токсичными ионами меди.

Известен способ удержания тяжелых металлов, мигрирующих в техногенных потоках загрязнения, созданием поглотительного барьера за пределами источника загрязнения с помощью гелеобразных щавелево-алюмосиликатных растворов, закачиваемых в скважины, расположенные цепью по фронту потока [1]. Недостатками указанного способа являются низкая емкость поглотительного барьера, большой объем буровых работ при его подготовке, дорогие реагенты (щавелевая кислота, аморфные алюминаты и силикагель).

Известен способ надежного осаждения меди из сточных вод обработкой суспензией известняка и цементного клинкера в массовом соотношении 2-1:1 [2] . Образующиеся двойные соли практически нерастворимы. Однако метод применим только для непосредственного осаждения меди из растворов с малыми ее концентрациями. Сколько-нибудь длительная эксплуатация такого осадителя невозможна вследствие гидратации клинкера. Кроме того, происходит сильное защелачивание среды за счет свободной окиси кальция, входящей в состав клинкера, что требует дополнительной нейтрализации. При большом избытке реагентов происходит схватывание суспензии в цементный камень.

Известна модификация данного способа, заключающаяся в пропускании железо- и медьсодержащих растворов через слой двухкальциевого силиката (основного компонента цемента) [3]. И в этом случае возможно только порционное использование дорогого реагента. Оба способа [2, 3] неприменимы для создания долговременных поглотительных барьеров.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому является известный способ локализации техногенной меди, по которому геохимический барьер на пути ее миграции с поверхностными водами создают на границе источника загрязнения с помощью смеси карбоната кальция и песка в весовом соотношении 1-3:1 с учетом особенностей рельефа [4]. Согласно указанному способу медь осаждается на контакте с известняком в виде основных карбонатов (например, малахита - Сu₂(ОH)₂(СО₃)), устойчивых в нейтральной и слабощелочной среде. Песок добавляется для повышения скорости фильтрации.

Недостатком указанного способа является недостаточная стойкость основных карбонатов к воздействию кислых природных вод. Карбонат-ион, будучи анионом слабой кислоты, легко взаимодействует с большинством минеральных кислот. В результате происходит только существенное замедление, а не полное прекращение миграции ионов меди. В результате атмосферных осадков возможно постепенное растворение и переотложение меди на щелочном барьере, что снижает его емкость. Другим следствием этого является то, что при высоких концентрациях меди в растворе значительная часть ее проникает через барьер (удерживается 85,6-96,6% от исходной [4]). Отсюда следует неприменимость данного способа в горном производстве для локализации техногенной меди в сульфидных отвалах и сильнообводненных хвостохранилищах.

Целью изобретения является повышение стойкости геохимического барьера к воздействию кислотных гидросферных факторов, повышение его емкости по меди, обеспечение надежного удержания меди в условиях ее высоких концентраций в растворе. Указанная цель достигается тем, что в качестве осадителя в барьере используется доломит или доломитизированный известняк в смеси с песком в указанных соотношениях для обеспечения удовлетворительной скорости фильтрации. На контакте с доломитом (СаМg(СО₃)₂) медь из сульфатных растворов выпадает в виде двойной соли СаСu₄(SО₄)₂(ОH)₆3Н₂О сильной кислоты, практически нерастворимой в широком диапазоне солевого состава растворов. При этом образуется большое количество гипса, а карбонат магния остается без изменений, что способствует образованию сульфатно-карбонатного буфера, повышающего устойчивость барьера к кислотным воздействиям. Стойкость двойных солей к растворению позволяет использовать доломит практически полностью, что увеличивает емкость барьера и гарантирует надежное удержание меди в условиях высоких начальных концентраций с сохранением непроницаемости барьера.

Две последние особенности предлагаемого способа позволяют создавать барьер не только за пределами источника загрязнения, но и непосредственно внутри него, снижая техногенное давление на окружающую среду.

Примеры конкретного осуществления способа

1. Купоросный ручей, вытекающий из штольни отработанного медного месторождения, содержащий 0,1-0,34 г/л меди, перегораживали насыпной дамбой из отсева (-10-+0 мм) доломитизированного известняка, содержащего 20% кварца. Длина фронта дамбы выбиралась из условия предотвращения переливов воды через гребень. В результате проведенных мероприятий содержание меди в водах, стекающих на рельеф, устойчиво снизилось до величин, меньших предела обнаружения (0,01 мг/л). Методами рентгенофазового анализа установлено, что медь в материале дамбы фиксируется в виде двойного основного сульфата меди и кальция (CaCu₄(S0₄)₂(OH)₆3H₂0).

2. Отвал забалансовых руд горнодобывающего предприятия после начала процесса естественного окисления и выщелачивания меди обваловывается по направлениям дренажа растворов насыпями из пород, содержащих доломитизированный известняк или доломит. Выносимая из тела отвала растворенная медь связывается в виде двойной соли в объеме насыпи, при этом ее содержание в фильтрате удовлетворяет экологическим требованиям (менее 0,5-1 мг/л).

3. При строительстве хвостохранилища обогатительной фабрики, перерабатывающей медьсодержащие руды, первичная дамба обвалования и ложе выполняются из пород, содержащих доломитизированный известняк или доломит. Тот же материал используется для пригружения вторичных дамбочек. На полученном геохимическом барьере локализуется растворенная медь, выносимая из тела хвостохранилища водами, дренирующими вдоль ложа через плотину. При этом достигается снижение техногенного давления на окружающую среду.

4. На поверхности заполненного хвостохранилища обогатительной фабрики, перерабатывающей медьсодержащие руды, выполняются канавы, заполненные доломитизированным известняком или доломитом. Окисляемая кислородом воздуха сульфидная медь прочно фиксируется на доломите в виде двойного сульфата и не выносится поверхностным стоком за пределы источника загрязнения. Отличие данного способа от предыдущего заключается в том, что мероприятия по локализации техногенной меди могут проводиться на объектах, построенных по традиционной технологии.

Использованная литература

1. Патент РФ 2050334.

2. А.С. СССР 1214605.

3. А.С. СССР 1242476.

4. А.С. СССР 835968.