ВКР ЮВ (1215498), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Обычно определяют содержание тех компонентов, которые используются в производстве, являются побочными продуктами выщелачивания и могут образоваться в процессе хранения отработанной горнорудной массы. А.П. Неудачин [22] проводил эксперимент и столкнулся со следующим списком: pH, CN^–, Ca²⁺, SO₄^2–, Cl^–, Cl_акт, As, взвешенное вещество, ТМ (Bi, Pb, Zn, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V) – для ручьев и скважин, NO₃^–, NO₂^–, NH₄⁺,нефтепродукты – только для ручьев.

Не менее важно определять химический состав временных водотоков в санитарно-защитной зоне и непосредственно возле нее. Вследствие малого времени добегания этих вод и незначительного разбавления он может оперативно свидетельствовать как о неблагополучии в районе промзоны, так и помочь объяснить те или иные природные аномалии в составе грунтовых вод.

Натрий, как компонент, присутствующий в составе основных реагентов (едкий натр, цианид натрия), может служить показателем (свидетелем) выхода технологических растворов в окружающую среду. В перечне же контролируемых параметров при мониторинге он не учитывается. Даже если корректировка рН раствора производится Са(ОН)₂, изучение поведения натрия не теряет своей актуальности. Он все равно попадает в водную фазу, во-первых, после растворения NaСN и, во-вторых, из руд и пород в результате реакций ионного обмена.

Проводился эксперимент по изучению поведения нитрит-ионов в условиях, приближенных к промышленным (таблица 3.1). Были взяты образцы руды и раствор цианида натрия. Далее часть из них подвергалась перемешиванию, имитирующему производственные процессы. Изменялись и условия аэрирования.

Таблица 3.1

^{Содержание нитрит-ионов в условиях эксперимента, мг/дм}3

Примечание: масса руды – 50 г, объем жидкой фазы – 100 см³, продолжительность эксперимента – 2 недели, (+) – наличие фактора, (–) – отсутствие фактора.

В результате несложного эксперимента было установлено, что максимальное содержание нитритов наблюдается в варианте, который применяется на практике. В цианидных растворах, содержащих кислород, они становятся термодинамически устойчивыми. По результатам эксперимента прослеживается два источника поступления нитритов. Во-первых, они появляются как продукты «полураспада» CN^––ионов, другая часть «приходит» с рудой. Для ее добычи применяются аммониты – бризантные смесевые взрывчатые вещества, содержащие в качестве окислителя NH₄NO₃ и, возможно, азоторганические соединения (тринитротолуол, динитронафталин и др.). Внесенные с горнорудной массой в выщелачивающий процесс различные формы азота попадают в уже известные термодинамические условия. В связи с этим определение неорганического азота в грунтовых водах контрольных скважин, окружающих промплощадку и зону спецхранения, но мой взгляд является актуальным. Они могут служить «маяками», свидетельствующими об имевшем место выходе технологических растворов за пределы выщелачивающего комплекса.

Рассмотрим конкретный пример. Если производительность фабрики по горнорудной массе 1300т/сут. И расход NaCN 0,4 кг/т руды (данные из проекта), то за 23 часа в окружающую среду и прежде всего в водотоки попадет 150 кг азота. Вместе с ним туда же последуют 1800 кг хлоридов, 520 кг кальция (данные из проекта), 250 кг натрия, 14 кг цинка, 3 кг калия, 2 кг кадмия и 1 кг меди (значения, рассчитанные из реальных концентраций)

Есть и еще одна причина для появления в техносфере ТМ. В условиях развития многолетнемерзлых пород начинает «работать» криохимический источник их поступления. В процессе строительства и эксплуатации золотоизвлекающих комплексов производится планировка поверхности, снимаются растительный и почвенный горизонты, осуществляется прокладка коммуникаций, строительство жилых и производственных зданий и сооружений. Всё это вместе и по отдельности приводит к изменению (увеличению) мощности сезонно-талого слоя в местах нарушений. Криогенное химическое выветривание, осуществлявшееся долгое время в системе: вода – лёд – порода, высвободило и подготовило к водной миграции многое элементы, в том числе и ТМ. В глубине сезонно-талого слоя при определенных условиях может образовываться восстановительная глеевая обстановка. Грунтовые воды при этом буквально насыщаются элементами с переменной валентностью. Содержание марганца достигает, а железа на порядок превосходит техногенные концентрации меди и цинка в жидкой фазе хвостохранилища. Эта вода имела ярко-зеленый цвет, присущий двухвалентному железу. Вследствие незначительной кислотно­сти это состояние Mn и Fe очень неустойчиво. На воздухе практически моментально начинает образовываться бурый хлопьевидный осадок полуторных окислов. После техносферной трансформации поверхности высвобожденные элементы вместе с талыми водами могут двигаться к днищам долин по водоупору, выполненному мерзлыми породами. Очевидно, что возможно и совместное поступление ТМ из двух источников.

В отличие от окислительно-восстановительного потенциала, водородный показатель менее информативен. Растворы цианистого натрия и гипохлорита кальция имеют щелочную среду. Но ионы ОН^– довольно реакционноспособны, подвижны и в гидросфере гумидной зоны надолго не задерживаются. Именно этим объясняются невысокие значения рН в техногенных потоках в районе цианидного выщелачивания. А комплексы металлов с цианидами могут мигрировать и в слабокислой среде.

Условия реализации проектов выщелачивания золота в условиях дальневосточного региона, как правило, достаточно скоротечны: два-четыре года. Есть несколько вариантов установить основной источник поступления ТМ в гидросферу.Один из них – по элементам-свидетелям. Это могут быть, например, несложно определяемые соединения азота или хлора. В условиях северной тайги, гумидного климата и крайне низкой микробиологической активности содержание этих соединений в гидросфере обычно весьма незначительно. Гипохлорит кальция применяется для нейтрализации остатков цианидов. Появление азотистых соединений возможно, как на этапе окисления цианидных комплексов сначала до хлорциана:

затем до цианатов:

и далее до ионов аммония:

Часть азота может попадать в технологический процесс и с рудой. Для ее добычи нередко применяются аммониты – бризантные смесевые взрывчатые вещества, содержащие в качестве окислителя NH₄NO₃ и, возможно, азотор­ганические соединения.

Таким образом, если же в ручьях или контрольных скважинах наблюдаются концентрации элементов-свидетелей заметно превышающие фоновые уровни – налицо технологическое происхождение данной аномалии. В наших исследованиях содержания нитрат-ионов и ионов аммония в водах, отобранных на контрольных створах ниже фабрик и хвостохранилищ на порядок и более превышало содержание на фоновых створах.

Например, при осуществлении мониторинга в воде одной из контрольных скважин были обнаружены значительные содержания хлорид-ионов, при том, что технологические растворы в этот район попасть никак не могли. Этот парадокс, объяснился следующим образом. Оказалось, что на ранней стадии строительства (за два года до начала мониторинга) в районе будущей скважины было «захоронено» (попросту раздавлено и закопано бульдозером) несколько проржавевших бочек с гипохлоритом кальция, пришедших в негодность. Это свидетельствует о возможности использования метода с элементами-свидетелями и для ретроспективного анализа.

Еще один способ идентификации источника появления ТМ – по ассоциации элементов. Если «спектр» элементов близок к тому, что существует в растворах на производстве, то подобное совпадение вряд ли окажется случайным. Этот путь более надежный, но и более затратный и трудоемкий.

Сэкономить можно в случае применения замеров удельной электрической проводимости (УЭП) воды. Заметное увеличение УЭП в ближайших к выщелачивающему комплексу водотоках – это не только признак техногенного загрязнения гидросферы, но и тот параметр, с определения которого крайне желательно, на наш взгляд, начинать исследование взаимо­проникновения и взаимовлияния природных и техносферных золотоизвлекающих комплек­сов. Расчеты показали хорошую зависимость между величиной УЭП и содержанием раство­ренных металлов в исследуемых водотоках.

Поведение большинства определявшихся тяжелых металлов по продольному профилю очень похоже. Все это находит свое отражение в значении коэффициентов корреляции между величиной электропроводности и содержанием растворенных металлов в исследуемых водотоках (таблица 3.2).

Очевидно, что снижение концентрации практически всех изучавшихся ТМ происходит в основном за счет разбавления. Только распределение цинка по профилю выбивается из общей картины. Такое поведение этого элемента трудно объяснить однозначно на основе имеющихся факторов. Возможно, это связано с тем, что отбор проб проводился не одномоментно и даже в разные дни. Это могло примести к следующему: во-первых, нельзя исключить, что претерпел изменения состав руды, а, во-вторых, изменились условия протекания процесса обезвреживания. Во всяком случае, данный эпизод демонстрирует как сложность технологического обеспечения максимальной очистки выходящих растворов, так и очень небольшое время добегания этих сточных вод.

Таблица 3.2

Зависимость между величиной УЭП и содержанием растворенных металлов в исследуемых водотоках

Цианиды встречаются в водах в виде сильной кислоты, цианид-ионов и различных комплексов цианидов с металлами. Очевидно, что если токсикологические свойства цианидов железа и кобальта отличаются от всех остальных, то и определять их нужно раздельно. Это в особенности касается вод, прошедших операцию обезвреживания. Для этих же вод необходимо ввести еще одну графу – содержание хлорциана. По соотношению разных форм цианидов в исследуемых водах можно будет строить обоснованные предположения о том, каким путем они (формы цианидов) здесь оказались, и все ли нормально в процессе обезвреживания.

Определение железа и других ТМ в грунтовых водах контрольных скважин. Как тест-объекты ТМ не особенно удобны для использования в горнорудных районах, где их содержание в породах и грунтах много выше кларкового, а фоновые значения в гидросфере достаточно велики. Обнаружить и, что самое главное, доказать содержание этих компонентов, что имел место несанкционированный сброс правильно обезвреженного технологического раствора, на мой взгляд не всегда возможно, ибо высокие их содержания могут говорить о чем угодно. Например, окислительно-восстановительный потенциал грунтовых вод по некоторым данным может изменяться от 250 до 270 mB. Сообразно с этим ведут себя всякого влияния техногенеза в условиях глеевой обстановки достигают и превышают 15 и 3 мг/дм³ соответственно. Наблюдались и высокие содержания Cu, Zn, Ni. Очевидно, что больший смысл для грунтовых вод имеет несложное по сути определение отсутствующего в списке окислительно-восстановительного потенциала.

Предположим, что на выщелачивающем комплексе был нарушен нормальный регламент работ, и произошла утечка технологического раствора. Техногенный ореол, направление и интенсивность потока рассеивания, конечно, будут зависеть от местоположения локальной техногенной геохимической аномалии. Но при правильной закладке контрольных скважин, соединение с грунтовыми водами фрагменты этого потока их не минуют.

Если на производстве имеется опытный химик, то существует вероятность, что он по тем или иным причинам постарается скрыть от проверяющих и контролирующих органов истинную картину воздействия на окружающую среду. Могут применяться следующие способы маскирования загрязнения вод цианидами.

1. Комплексообразование. Константа устойчивости гексацианокобольтат-иона-Co(CN)₆^–3очень высока – 10⁶⁴. Даже соли магния и ртути (II) в сернокислой среде не способны достаточно эффективно (в отличие от комплексных ионов железа – Fe(CN)₆^–3и Fe(CN)₆^–2) его разрушить. Поэтому добавление солей Co (III) в контрольные скважины незадолго до отбора проб способны скрыть загрязнение грунтовых вод цианидами. Здесь необходимо отметить, что методика выполнения измерения массовой концентрации кобальта, железа и других металлом в пробах питьевой, природной и сточной воды рентгенофлюоресцентным методом после концентрирования на целлюлозных ДЭТАТА-фильтрах имеет серьезные ограничения в случае содержания в исследуемой воде CN^–-ионов.

2. Окисление. Кроме хлора многие другие окислители мешают определению CN^–-ионов. Для этой цели, например, можно «порекомендовать» персульфат аммония или калия, а также такой «экологически чистый» окислитель, как H₂O₂.

3. Добавление альдегидов, которые в условиях перегонки превращают цианиды в нитрилы:

   CN– + HCHO + H2O → CN–CH2–OH + OH–

   (3.12)

4. Если пробу предварительно консервируют едким натром, то добавление сульфид-ионов может привести к переходу цианидов в родниды.

Выводы по 3-й главе

Характеристики

Список файлов ВКР