Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

размерные характеристики подобных объектов: они уступают по площади вскрышным породам, но все равно требуют изъятия значительной площади из естественной природной среды. На примере производственной площадки в г. Заполярный, АО «Кольская горно-металлургическая компания» (Кольская ГМК), по отчетной информации [1], хвостохранилище медно-никелевых руд занимает площадь порядка 1033 га. Общие запасы данного вида техногенных отходов составляют свыше 160 млн т., приблизительное среднее содержание, %: никель — 0,16; медь — 0,08. Хвостохранилище обогатительной фабрики № 1 (ОФ) образовано в 1965 г., годовой прирост составляет около 7 млн т. Тип минеральных ассоциаций является одним из наиболее значимых факторов, определяющих скорость и последствия окислительных процессов в сульфидсодержащих отходах. Статистический анализ показал, что по соотношению в составе горнопромышленных отходов сульфидов и нерудных минералов все месторождения подразделяются на две неравные группы [2]. Первая — месторождения, в составе руд которых главную роль играют сульфиды железа, а общее содержание сульфидов сопоставимо с суммарным содержанием нерудных минералов (около 10 % от общего числа проанализированных месторождений). Хвосты обогащения таких руд характеризуются высоким содержанием сульфидов. К этой группе относятся колчеданные руды (главным образом, медные или полиметаллические). Вследствие высокого содержания сульфидов независимо от состава нерудной части горнопромышленных отходов, благодаря образующимся в процессе окисления сульфидов железа кислым солям и свободной серной кислоте, поровые растворы будут характеризоваться устойчивой кислой реакцией. Вторая группа — месторождения, в хвостах обогащения руд которых содержания сульфидов составляют доли процента или первые проценты. Состав нерудных минералов будет определять величину рН поровых растворов, соотношение в них сульфат- и гидрокарбонат-ионов. Нерудные компоненты в значительной степени определяют интенсивность, последовательность окисления сульфидов и в конечном итоге экологическую опасность отходов. Первоначально всегда возникает вопрос о возможности включить отходы в переработку посредством существующих технологических схем, задействованных на производственной площадке. Данный тип переработки позволяет снизить опасность отходов, посредством доизвлечения тяжелых металлов, оставив после только песок мелкой фракции, который затем можно направлять на производство строительных материалов. В лабораторных условиях выполнена флотация текущих хвостов обогащения Кольской ГМК, было применено две схемы (максимально близких к производственным режимам): 1) измельчение хвостов в шаровой мельнице до 90 % класса -71 мкм с последующей флотацией; 2 ) обесшламливание хвостов на гидроциклоне по классу 2 0 мкм, доизмельчение песков гидроциклона до 90 % -71 мкм с последующей флотацией. Для первой схемы, содержащей одну операцию флотации, расход реагентов был следующим: медный купорос — 30 г/т; БКс (бутиловый ксантогенат) — 160 г/т; МИБК (метилизобутилкарбинол) — 70 г/т. Вторая схема включала три операции, для которых расход реагентов составил: флотация 1: медный купорос — 30 г/т; БКс — 100 г/т, МИБК — 50 г/т; 1-я контрольная флотация: БКс — 50 г/т, МИБК — 20 г/т; 2-я контрольная флотация: БКс — 50 г/т, МИБК — 20 г/т.. Результаты флотации хвостов обогащения медно-никелевых руд показали: в первой схеме извлечение Ni и Cu в концентрат составило 33,7 и 44 % соответственно; вторая схема показала более высокие значения — 41,2 и 58,6 %. Для анализа причин недостаточного извлечения никеля и меди в концентрат, особенно по первой схеме, выполнено детальное исследование концентрата и хвостов флотации. Основу концентрата составляют обломки нерудных минералов с включениями сульфидов. Присутствуют магнетит, хромит, ильменит. Среди сульфидов преобладает пирротин, в подчиненном количестве присутствует пентландит. Отмечены халькопирит, ковеллин, единичные зерна пирита. По сравнению с концентратом, в хвостах значительно меньше сульфидов. Основная масса хвостов представлена обломками нерудных минералов с мелкими включениями сульфидов и магнетитом. Анализ показывает, что для более полного извлечения рудных минералов в концентрат необходимо совершенствование схем флотации, более тонкое измельчение и применение селективной флокуляции сульфидов. Вместе с тем полученные концентраты пригодны для последующей гидрометаллургической переработки. Следующим шагом в поиске возможностей использования такого вида отхода, как хвосты обогащения медно-никелевых руд, являются технологии кучного выщелачивания [3]. Здесь стоит отметить ряд объективных трудностей. При переработке тонкодисперсных техногенных продуктов или природного сырья с высоким содержанием слоистых гидросиликатов (глинистых минералов) возникают проблемы кольматации, приводящие к ухудшению проницаемости штабеля выщелачивающими растворами и к остановке процесса. Данные явления наблюдаются при хранении хвостов обогащения медно-никелевых руд. Появление в лежалых хвостах хлоритов, а также смешаннослойных образований с чередованием хлоритовых и смектитовых слоев приводит к образованию глиноподобных искусственных грунтов и снижению коэффициента фильтрации более чем в 100 раз. Одним из путей решения этой проблемы является грануляция материала с использованием вяжущих. Наиболее часто в качестве вяжущих применяют известь и портландцемент. С учетом избытка производимой предприятиями Кольской ГМК серной кислоты и проблем с ее реализацией, представляется перспективным процесс гранульной сульфатизации, где серная кислота используется в качестве связующего [4]. 822