авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Экологическая реабилитация установок кучного выщелачивания (на примере сафьяновского месторождения)

-- [ Страница 2 ] --

Анализ биоэкологической характеристики ряски малой позволил предложить и испытать данный вид высших растений для биологической очистки сточных вод после кучного выщелачивания золотосодержащих руд. Разработка и испытание метода очистки сточных вод установки кучного выщелачивания проведена автором в полевых мелкоделяночных опытах на территории Сафьяновского месторождения. Экспериментальные исследования по выбору оптимальных условий обезвреживания сточных вод кучного выщелачивания золото-серебряных руд Сафьяновского карьера. Концентрация основных ингредиентов цианидов и роданидов в жидкой фазе сточных вод аварийной емкости после завершения опытно-промышленных испытаний на установке достигала, соответственно 24,5 и 57,3 мг/л. Определение оптимальных режимных параметров обезвреживания проводилось путем серии экспериментов, задача которых состояла в установлении степени очистки сточных вод кучного выщелачивания от цианидов в зависимости от таких факторов, как продолжительность эксперимента; расход различных реагентов; площадь зеркала поверхности сточных вод, занимаемой ряской. Математическое планирование данного эксперимента основывалось на методике рационального планирования с помощью матрицы, где число столбцов соответствует числу изучаемых факторов, а число строк равно числу экспериментов (табл. 1).

Таблица 1

Матрица трехфакторного эксперимента и результаты микрополевых опытов

Х1 Х2 Х3 Концентрация, мг/дм3
опыта цианид роданид сумма
1 0 0 0 24,5 57,3 81,8
2 0 50 50 19,2 46,1 65,3
3 0 20 25 23,3 54,2 77,5
4 0 100 90 17,3 39,7 57
5 0 70 75 17,1 40,3 57,4
6 15 0 50 11,6 26,7 38,3
7 15 50 25 12,5 28,5 41
8 15 20 90 8,8 19,2 28
9 15 100 75 9,5 21,8 31,3
10 15 70 0 16,8 37,6 54,4
11 5 0 25 18,5 34,5 53
12 5 50 90 10,6 26,4 37
13 5 20 75 12,7 32,6 45,3
14 5 100 0 17,2 35,5 52,7
15 5 70 50 12,3 29,8 42,1
16 50 0 90 0,8 1,5 2,3
17 50 50 75 0,7 1,6 2,3
18 50 20 0 2,3 5,2 7,5
19 50 100 50 1,5 3,4 4,9
20 50 70 25 1,7 3,1 4,8
21 25 0 75 11,8 17,1 28,9
22 25 50 0 13,5 25,3 38,8
23 25 20 50 8,1 17,8 25,9
24 25 100 25 8,4 22,4 30,8
25 25 70 90 6,3 12,8 19,1

Программа проведения экспериментов включала в себя:

- изучение поведения ряски малой в зависимости от перечисленных ранее факторов;

- изучение влияния вещественного состава ложа прудков на разложение цианидов и роданидов.

Результаты опытов по выбору оптимальных условий обезвреживания сточных вод представлены на рисунках 1-3.

Методом математического планирования экспериментов была получена математическая модель исследуемого процесса:

К1 = (17,902 – 0,338X1) (12,448 – 0,021X2) (14,552 – 0,064X3) / 11,48;

К2 = (40,721 – 0,795X1) (26,912 – 0,027X2) (31,892 – 0,131X3) / 25,62,

где К1 – концентрация цианидов, %;

К2 – концентрация роданидов, %;

С – концентрация токсикантов, %;

t – продолжительность эксперимента, дни;

q – расход аммофоса, мг/м3;

s – площадь зеркала поверхности, занятой ряской, %.

В результате исследований и анализа полученных данных установленоследующее. Ряска обладает повышенной поглотительной способностью по отношению к цианидам и роданидам. Искусственное добавление фосфора и азота в виде аммофоса в отвальные стоки кучного выщелачивания интенсифицирует очищение воды ряской от цианидов и подпитывает микрофлору. Способность ряски интенсивно разрушать цианиды и роданиды в растворах с их повышенной концентрацией позволяет применять это растение в начальных стадиях очистки стоков с высокой концентрацией токсикантов для удаления их основной массы из раствора. В сосудах с аммофосом за 25 дней проведения экспериментов концентрация токсикантов в растворе уменьшилась в три раза (цианида с 24,5 до 8,1 мг/л, роданида с 57,3 до 17,8 мг/л).

Изучение влияния вещественного состава ложа биопрудов на очистку сточных вод установок кучного выщелачивания. Скорость очистки сточных вод зависит от количества микроэлементов и микроорганизмов, участвующих в процессе, условий их обитания, количества растворенного кислорода, кислотности среды и температуры. Поиск эффективных путей регулирования активности микроорганизмов в экосистеме и установление оптимальных условий их жизнедеятельности позволит повысить активность микробных ценозов при окислении сточных вод и интенсифицировать процесс очистки. Как известно, в водоемах с кислой средой практически нет растительности, отсутствует животный мир. Следовательно, они характеризуются большей степенью загрязнения, чем техногенные водоемы с нейтральной и щелочной средой. Таким образом, степень загрязнения техногенных водоемов находится в прямой зависимости от рН водной среды. Уменьшение кислотности дает положительные результаты: почва обогащается кальцием, что способствует более полному удовлетворению потребности растений в этом элементе; улучшаются условия для деятельности микроорганизмов, что благотворно сказывается на питании растений. Введение в вещественный состав ложа прудков таких пород, как известняк, химический состав которых приближается к теоретическому составу кальцита (56% CaО и 44% СО2), позволит сократить время очистки отвальных стоков установки кучного выщелачивания. Лабораторные опыты по определению влияния вещественного состава ложа прудков на сокращение периода биохимической очистки проводились с использованием почв района Сафьяновского медноколчеданного месторождения и Хвощевского месторождения известняков, которое находится в 3 км от Сафьяновского.

Опыты по разложению цианидов показали, что использование ряски и почвы повышает эффективность очистки стоков. Концентрация токсикантов в сосуде с породой Хвощевского карьера за 30 дней уменьшилась практически в 8 раз, а в сосуде с породой Сафьяновского карьера в 5 раз (табл.2).

Таблица 2

Результаты микрополевых опытов разложения цианидов и роданидов в зависимости от вещественного состава ложа прудков на очистку стоков участка кучного выщелачивания

Продукт рН Концентрация мг/л
опыта среды цианида роданида
1 Исходный технологический раствор 8,5 24,5 57,3
2 Технологический раствор с породой Сафьяновского месторождения 7,7 4,8 12,7
3 Технологический раствор с породой Хвощевского месторождения 8,0 3,0 7,5

Таким образом, выполненные исследования показали, что формирование дна с вещественным составом, подобным породе Хвощевского месторождения, позволит повысить щелочность среды и, следовательно, уменьшить агрессивные свойства сточных вод установки кучного выщелачивания. Использование каскада искусственно созданных биопрудков с ряской позволит снизить остаточную концентрацию токсикантов в растворе до уровня ПДК (цианиды – 0,05 мг/л, роданиды – 0,1 мг/л) при последовательном протекании раствора по каскаду. На основании результатов исследований предложена технологическая схема биохимической очистки сточных вод установок кучного выщелачивания (рис.4), позволяющая снизить негативное влияние на водную среду данной технологии.

Хвосты выщелачивания

Нейтрализация

рН 8-9

Сточные воды Промывные воды

Кондиционирование

Аэрация

Сорбция цианидов на ряску в биопруде

Рис. 4. Технологическая схема биохимической очистки сточных вод установок кучного выщелачивания

Глава 5. Разработка технологии восстановления территории установок кучного выщелачивания

После завершения выщелачивания отходы рудных штабелей установок кучного выщелачивания относятся ко второму классу токсичности, вследствие чего они должны быть обезврежены до состояния, не представляющего потенциальной опасности окружающей среде. Обезвреживание таких отходов требует проведения технических мероприятий перед биологической рекультивацией.

Опытно-полевые испытания биохимического способа обезвреживания были проведены на пробах, отобранных в отработанном рудном штабеле. Наблюдения за ростом и развитием ряски малой проводились в течение всего периода проведения опытов. Эксперимент продолжался 30 суток. В процессе работы изучали влияние аэрации, добавок ряски и аммофоса на скорость бактериальной регенерации. Опыты показали, что окисление цианидов и роданидов в отработанном рудном штабеле при обработке их бактериальным раствором с ряской протекает успешно в виде сорбции токсикантов на ряску. Результаты опытов по обезвреживанию отработанного рудного штабеля представлены в табл. 3.

Таблица 3

Результаты опытов по обезвреживанию отработанного рудного штабеля

№оп Продукт рН Концентрация, мг/л
цианида роданида
Исходный технологический раствор 8,0 3,0 7,5
1 Водная вытяжка 8,0 1,2 2,5
2 -«- 8,4 0,2 0,8
3 -«- 8,3 0,04 0,1

Полученные результаты позволили сделать вывод: в опыте № 3, где пробу руды обработали бактериальным раствором с ряской и добавлением аммофоса в количестве 50 г/т, процесс разложения протекал интенсивнее и концентрация цианидов и роданидов достигла уровня ПДК.

Операция обезвреживания отработанного рудного штабеля может проводиться на площадке выщелачивания методом промывки водой, прошедшей стадию биохимической очистки, с использованием существующей системы орошения и сбора растворов из штабеля.

В период разработки технологии реабилитации территорий установок кучного выщелачивания на основе биохимического метода обезвреживания, мобилизующего потенциальное плодородие земель и способствующего накоплению в них органического вещества и элементов питания в доступной для растений форме, определились основные этапы реабилитации нарушенных земель при переработке руд методом кучного выщелачивания. Разработанная технология реабилитации территорий установок кучного выщелачивания позволит повысить интенсивность процессов очистки (рис.5).

Рис. 5. Основные этапы технологии реабилитации территорий установок кучного выщелачивания

Заключение

В диссертационной работе в результате теоретических и экспериментальных исследований представлено решение актуальной научной и технологической задачи по разработке технологии экологической реабилитации установок кучного выщелачивания за счет способа деструкции соединений цианида энергосберегающим и экологически безопасным биохимическим методом с использованием плавающих гидрофитных растений семейства рясковых. Это позволяет отказаться от экологически опасного способа обезвреживания отработанных вод кучного выщелачивания методом хлорирования, при котором происходит последующее угнетение ферментных систем микробов катализирующих окислительно-восстановительные процессы физико-химической очистки.

Основные научные выводы и практические результаты заключаются в следующем:

1. Разработана методика выбора оптимального процесса биохимической очистки отработанных вод кучного выщелачивания в биопрудках.

2. Разработан новый метод нейтрализации цианидов и роданидов, основанный на использовании гидрофитных плавающих растений семейства рясковых с интенсификацией их жизнедеятельности с помощью минеральных удобрений и природных минеральных соединений.

3. Установлено, что при подкормке ряски минеральными удобрениями происходит более быстрое снижение концентрации токсикантов в технологическом растворе. Экспериментально определено оптимальное количество аммофоса (40 - 50 мг/м3), при котором концентрация цианидов и роданидов уменьшилась в 2 раза.

4. Установлено, что использование в качестве ложа почв и пород, содержащих известняк, позволяет увеличить интенсивность снижения концентрации токсикантов. Экспериментально было выявлено, что использование в качестве ложа в биопрудах известняка Хвощевского месторождения приводит к снижению исходной концентрации цианидов и роданидов в 8 раз в сравнении с ложей почв Сафьяновского месторождения за равный промежуток времени.

5. Определены значения рН (8-9), обеспечивающие деструкцию цианидов ряской в оптимальном режиме.

  1. Показано, что использование технологического раствора после биохимической очистки с природными минеральными соединениями в обезвреживании хвостов кучного выщелачивания снизило концентрацию цианидов и роданидов до ПДК.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Антонинова Н.Ю.(Хлопецкая Н.Ю.) Очистка сточных вод установок кучного выщелачивания золота и рекультивация их территорий [Текст] /Н.Ю. Антонинова // Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья: матер. межд. конф. – Екатеринбург, 2003. - С. 192-196.

2. Антонинова Н.Ю. (Хлопецкая Н.Ю.) Методологические основы реабилитации территорий установок кучного выщелачивания золота [Текст] / Н.Ю.Антонинова, Ф.Ф. Борисков // Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья с извлечением благородных металлов: Труды межд. конф. - Екатеринбург, 2002 - Ч.3. - С. 3-6.

3. Борисков Ф.Ф. Комплекс мероприятий обеспечивающих экологическую безопасность участка кучного выщелачивания. [Текст] / Ф.Ф Борисков, Н.Ю.Антонинова (Хлопецкая Н.Ю.) // Экологическая безопасность Урала матер. конф., проводимой в рамках международной выставки «Уралэкология Техноген 2002»). – Екатеринбург, 2002. - С.181.

4. Борисков Ф.Ф. Переработка золота и медь-содержащих отходов г. Карабаша.[Текст] / Ф.Ф.Борисков, Л.А. Макаранец, Н.А. Филипова, Н.Ю. Антонинова (Хлопецкая Н.Ю.) // Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья с извлечением благородных металлов: матер. межд. конф. – Екатеринбург, 2003. - С. 217-223.

5. Антонинова Н.Ю.(Хлопецкая Н.Ю.) Биологическая очистка сточных вод [Текст] / Н.Ю. Антонинова, Ф.Ф Борисков // Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья: матер. межд. конф. - Екатеринбург, 2004. - С. 161.

6. Борисков Ф.Ф. Использование биохимического метода обезвреживания цианидных стоков [Текст] /Ф.Ф. Борисков, Н.Ю. Антонинова (Н.Ю Хлопецкая) //V Конгресс обогатителей стран СНГ: матер. конгресса – Москва, 2005. – Т. 4 - С. 83 – 85.

7. Антонинова Н.Ю. (Хлопецкая Н.Ю.) Микробиологические процессы в системе обезвреживания отвальных сточных вод после кучного выщелачивания золото-серебряных руд [Текст] /Н.Ю. Антонинова (Н.Ю. Хлопецкая) // Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России: матер. межд. конф. - Пенза, 2005. - С.270 – 272.

8. Антонинова Н.Ю. (Хлопецкая Н.Ю.) Биохимический метод обезвреживания твердых отходов установок кучного выщелачивания [Текст] /Н.Ю. Антонинова, Ф.Ф. Борисков // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: матер. 10-й юбилейной межд. конф. 16-21 мая 2005г.- Екатеринбург, 2005 - С.128-130.

9. Антонинова Н.Ю. (Хлопецкая Н.Ю) Биохимическая очистка стоков от ц

Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.