Вестник МГТУ. 2017, том 20, № 1/2.

Вестник МГТУ. 2017. Т. 20, № 1/2. С. 165–176. DOI: 10.21443/1560-9278-2017-20-1/2-165-176 165 УДК 622.51 А. В. Светлов, Д. В. Макаров, С. С. Потапов, Д. А. Некипелов, С. Г. Селезнев, В. А. Маслобоев Исследование выщелачивания вкрапленных медно-никелевых руд при их взаимодействии с шахтными водами Значительные объемы накопленных отходов горной промышленности уже в настоящее время создают серьезные экономические и экологические проблемы в горнопромышленных районах. Перемещения горной массы нарушают сложившееся геологическое равновесие, попадание реагентов и тяжелых металлов в природные поверхностные и подземные воды отрицательно воздействует на сложившиеся экосистемы и здоровье человека. Особенно опасно их воздействие в районах с экстремальными климатическими условиями, где вблизи горнодобывающих предприятий возникают обширные техногенные пустыни. В зарубежной научной литературе используют термины "acid mine drainage" (AМD) и "acid rock drainage" (ARD), обозначившие проблему закисления вод с объектов горнорудной промышленности, при котором происходит загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами. AMD может происходить под влиянием следующих объектов горной промышленности: дренаж при подземных разработках полезных ископаемых; природные обнажения сульфидсодержащих пород и др. Изучены процессы, протекающие при взаимодействии шахтных вод с тонкодисперсными пылеватыми частицами, а также при фильтрации вод через толщу сульфидсодержащих горных пород. Показано, что снижение потенциальной экологической опасности шахтных вод рудника "Северный" АО "Кольская ГМК" достигается осаждением тяжелых металлов гидроксидами железа и гидросиликатами магния. Выполнена предварительная оценка возможности гидрометаллургической переработки вкрапленных медно-никелевых руд. Ключевые слова: медно-никелевые руды, шахтные воды, выщелачивание. Введение Одна из важнейших экологических проблем в деятельности предприятий горной промышленности – сброс больших объемов не достаточно очищенных сточных вод. Их основными загрязнителями являются тяжелые металлы, повышенная кислотность (acid mine drainage), щелочность, соли, оксиды, взвешенные вещества и т. д. [1]. Загрязнение карьерных, подотвальных и шахтных вод связано с окислением неустойчивых в гипергенных условиях минералов, прежде всего сульфидов железа и цветных металлов. Активация поверхности минералов, протекающая при их дроблении и измельчении в процессе добычи и подготовки к обогащению, существенно интенсифицирует процессы гипергенеза [2–4]. Объектами загрязнения поверхностных вод выступают действующие и заброшенные горные выработки; хвостохранилища; отвалы, в том числе терриконы угольной отрасли; природные обнажения сульфидсодержащих пород и др. [3–10]. Одним из наиболее значимых факторов, определяющих скорость и последствия окислительных процессов в сульфидсодержащих отходах, является тип минеральных ассоциаций [2–4]. В этой связи авторами проведены исследования выщелачивания проб трех образцов медно-никелевых руд рудника "Северный" АО "Кольская ГМК" в условиях моделирующих их контакт с шахтными водами. Кроме потенциальной экологической опасности шахтных вод эти эксперименты позволяют оценить возможность применения на данном объекте физико-химических геотехнологий (кучного и подземного выщелачивания). Материалы и методы Пробы медно-никелевых руд отобраны в мае 2016 г. сотрудниками геологической службы АО "Кольская ГМК" в соответствии с требованиями ГОСТ 14180–80 "Руды и концентраты цветных металлов. Методы отбора и подготовки проб для химического анализа и определения влаги". Отбор проб произведен из бортов орта –290 м в интервале 12–6 м от устья выработки и из бортов выработки БЛ горизонта –310 м в интервале 8–6 м рудника "Северный". Микроскопические исследования образцов медно-никелевой руды выполнены на полированных аншлифах с использованием рудного микроскопа Axioplan 2 imaging. Полный силикатный анализ медно-никелевой руды выполнен в ОАО "Кольский геологический информационно-лабораторный центр" (КГИЛЦ). Содержания цветных металлов Ni, Cu и Co в образцах руды определяли методом атомной абсорбции согласно НСАМ-155ХС "Атомно-абсорбционное пламенно- фотометрическое определение меди, цинка, кадмия, висмута, сурьмы, свинца, кобальта, никеля, железа и марганца в горных породах, рудах и технологических растворах". Определение содержаний Ti, Si, Al и Fe в рудах проведено в соответствии с НСАМ 138-Х "Ускоренные химические методы определения породообразующих элементов в горных породах и рудах". Содержания Ca, Mg и Mn установлены согласно НСАМ 172-С "Атомно-абсорбционное пламенно-фотометрическое определение кремния, магния, кальция