Кинетика природно-техногенных процессов разложения сульфидов как аналог экзогенных процессов на Дегтярском месторождении. Экспериментальные данные

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Для создания экономически эффективных природоподобных технологий разработки техногенно-минеральных образований сульфидных месторождений и реабилитации измененных территорий нужно понимать процессы преобразования вещественного состава осадков, вод и биоты, взаимодействующих с ними в пределах отвалов, горных выработок (шахт и рудников). Изменение состава техногенных осадков и вод в экзогенных условиях аналогично геологическим процессам физико-химического выветривания. Важными среди природных процессов являются замораживание и оттаивание минерального вещества. Цель настоящей работы – изучение кинетики разрушения и изменения вещественного состава сульфидных минералов и образуемых водных растворов на образцах с отвалов Дегтярского месторождения при их многократных циклах промораживания и оттаивания. Приведены данные проведения экспериментов разложения устойчивых к гипергенным преобразованиям сульфидов в последовательности операций: дробление, рассев дробленных образцов с отвалов на восемь размерных фракций; промораживание и оттаивание каждой фракции в интервале температур от –15 до +20°С в открытых емкостях с участием дистиллированной воды по 3–15 циклам промораживания и оттаивания. Во всех экспериментах измерены pH, окислительно-восстановительный потенциал и масса проб. Каждая фракция до и после экспериментов проанализирована на рентгеновском настольном дифрактометре. Зерна минералов исследованы на сканирующем электронном микроскопе, химический состав воды после экспериментов определен с помощью атомно-эмиссионного спектрометра с индуктивно связанной плазмой. Наибольшие изменения состава осадков проявлены для класса –0.1 мм, результаты измерений которого приведены в работе. Максимальная скорость потери массы сульфидов, изученных образцов Дегтярского месторождения – до 2% за один цикл, в то же время для сульфидов других объектов потеря первичной массы достигала 20% за один цикл. Основная доля потерь массы в образцах (более половины) связана с механическим выносом тонкодисперсных частиц с водой; в меньшей степени с физико-химическим разложением сульфидов путем образования кристаллогидратов сульфатов железа, растворением их и карбонатов. Экспериментальные исследования послужат основой для создания базы данных поведения сульфидов в процессе криогенного воздействия и последующей разработки природоподобных технологий управления преобразованием минерального вещества.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Наумов

Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: Naumov@igg.uran.ru
Россия, Екатеринбург

С. А. Федоров

Институт металлургии имени академика Н.А. Ватолина; УрО РАН Уральский государственный горный университет

Email: Naumov@igg.uran.ru
Россия, Екатеринбург; Екатеринбург

И. А. Власов

Уральский государственный горный университет

Email: Naumov@igg.uran.ru
Россия, Екатеринбург

Б. Б. Зобнин

Уральский государственный горный университет

Email: Naumov@igg.uran.ru
Россия, Екатеринбург

А. Н. Малышев

Уральский государственный горный университет; Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: Naumov@igg.uran.ru
Россия, Екатеринбург; Екатеринбург

М. С. Глухов

Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УрО РАН

Email: Gluhov@igg.uran.ru
Россия, Екатеринбург

Г. М. Уткина

Уральский государственный горный университет

Email: Naumov@igg.uran.ru
Россия, Екатеринбург

В. С. Курмачева

Уральский государственный горный университет

Email: Naumov@igg.uran.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Вертушков Г.Н. Подземные серноколчеданные пожары // Советская геология. 1940. № 8. С. 48–56.
  2. Голдырев В.Н., Артемов А.Л., Заводов А.В. Преобразование сульфидов эпитермального Au-Ag месторождения Жильное в условиях криогенеза // Азимут геонаук: Материалы Всероссийской междисциплинарной молодежной научной конференции. 2023. № 3. С. 27–30.
  3. Голдырев В.Н., Осовецкий Б.М., Наумов В.А., Артемов А.Л., Заводов А.В. Пирит эпитермального Au-Ag месторождения Жильное (Чукотский АО): морфология, стадийность образования, продукты преобразования // Отечественная геология. 2023. № 3. С. 42–56.
  4. Емлин Э.Ф. Техногенез колчеданных месторождений Урала. Свердловск: изд-во Урал. ун-та. 1991.
  5. Макаров А.Б., Талалай А.Г., Хасанова Г.Г. Геолого-промышленные типы техногенных месторождений // Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2018. № 8. С. 80–85.
  6. Мирюк О.А. Перспективы использования отходов в технологии магнезиальных строительных материалов // Наука и мир. 2014. № 11–1 (15). С. 41‒44.
  7. Наумов В.А., Наумова О.Б. Формирование техногенно-минеральных образований – новый этап минерального развития Земли // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. 2022. № 5 (42). С. 69–72.
  8. Наумов В.А., Наумова О.Б., Брюхов В.Н., Голдырев В.В., Голдырев В.Н., Плюснина К.И. Природоподобные технологии на пути освоения техногенно-минеральных образований // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского. 2022. № 25. С. 181–187.
  9. Наумов В.А., Хусаинова А.Ш. А.Ш. Влияние сезонного промораживания и прогревания сульфидов на частицы золота в техногенно-минеральных образованиях / Сборник докладов Девятого международного конгресса «Цветные металлы и минералы – 2017». 2017. С. 942–951.
  10. Петров Г.В., Бодуэн А.Я., Мардарь И.И., Иванов Б.С., Богинская А.С. Ресурсы благородных металлов в техногенных объектах горно-металлургического комплекса России // Успехи современного естествознания. 2013. № 3. С. 145–148.
  11. Питулько В.М. Миграция химических элементов в криогенезе. Новосибирск: Наука. 1985. С. 21–40.
  12. Птицын А.Б. Геохимические основы геотехнологии металлов в условиях мерзлоты. Новосибирск: Наука. 1992.
  13. Птицын А.Б., Абрамова В.А., Маркович Т.И. Специфика криогеохимических процессов в зоне техногенеза // Минералогия техногенеза. 2009. № 10. С. 215–217.
  14. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия. 1977.
  15. Федоров С.А., Амдур А.М., Малышев А.Н., Каримова П.Ф. Обзор техногенных и вторичных золотосодержащих отходов и способы извлечения из них золота // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 11–1. С. 346–365.
  16. Чесноков Б.В., Щербакова Е.П. Минералогия горелых отвалов Челябинского угольного бассейна. М.: Наука. 1991.
  17. Шадрунова И.В., Горлова О.Е., Провалов С.А. Адаптивные методы доизвлечения золота из хвостохранилищ золотоизвлекательных фабрик // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. № 9. С. 180–185.
  18. Юрак В.В., Усманов А.И. Восстановление нарушенных земель в горных экосистемах // Устойчивое развитие горных территорий. 2023. 15. № 4. С. 901–911.
  19. Altomare A., Corriero N., Cuocci C., Falcicchio A., Moliterni A., Rizzi R. EXPO software for solving crystal structures by powder diffraction data: methods and application // J. Appl. Crystallography. 2015. 48. P. 598‒603.
  20. Bennett J.W. Comarmond M.J., Jeffery J.J. Comparison of oxidation rates of sulfidic mine wastes measured in the laboratory and field. Kenmore, Australia. 2000.
  21. Evangelou V.P., Zhang Y.L. A review: Pyrite oxidation mechanisms and acid mine drainage prevention // Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 1995. 2 (25). P. 141–199.
  22. Gleisner M., Herbert J.R.B. Sulfide mineral oxidation in freshly processed tailings: batch experiments // Journal of Geochemical Exploration. 2002. 3 (76). P. 139–153.
  23. Komnitsas K., Xenidis A., Adam K. Oxidation of pyrite and arsenopyrite in sulphidic spoils in Lavrion // Minerals Engineering. 1995. 8. № 12. P. 1443–1454.
  24. Lindsay M.B., Moncur M.C., Bain J.G., Jambor J.L., Ptacek C.J., Blowes D.W. Geochemical and mineralogical aspects of sulfide mine tailings // Applied Geochemistry. 2015. 57. P. 157–177.
  25. Lottermoser B., Lottermoser B.G. Sulfidic Mine Wastes // Mine Wastes Charact. Treat. Env. Impacts. 2010. P. 43–117.
  26. Nordstrom D.K., Southam G. Geomicrobiology of sulfide mineral oxidation, in: geomicrobiology: Interactions between Microbes and Minerals // Reviews Mineralogy. 1997. 35. P. 361–390.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дробленый сульфид (фракция – 0.1 мм): а – исходная; б – после 3 циклов промораживания; в – после 15 циклов промораживания. Py – пирит; Q – кварц; Mu – мусковит; Ba – барит. Снимки сделаны в режиме BSE.

Скачать (447KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дробленый сульфид (фракция –0.5+0.25 мм): 1 – исходная; 2 – после 6 циклов промораживания. Py – пирит; Mu – мусковит; Ba – барит. Снимки сделаны в режиме BSE.

Скачать (513KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Графики (накопительные) зависимости изменения массы сульфиднов от количества циклов промораживания-оттаивания для различных фракций: 1 – менее 0.1 мм; 2 – от 0.1 до 0.25 мм; 3 – от 0.25 до 0.5 мм; 4 – от 0.5 до 1 мм; 5 – от 1 до 2 мм; 6 – от 2 до 5 мм; 7 – от 5 до 10 мм; 8 – более 10 мм.

Скачать (104KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025