ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ СОРБЕНТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ РУДНИЧНЫХ ВОД ДЖИДИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Джидинское молибдено-вольфрамовое месторождение расположено на водоразделе притоков р. Джиды – рр. Модонкуль и Мыргэн-Шено в северных отрогах Джидинского хребта. Месторождение состоит из трех участков: молибденового штокверкового (Первомайское), вольфрамового штокверкового (Инкур) и вольфрамового жильного (Холтосон). Коренное месторождение окружают золото-вольфрамовые россыпи, находящиеся в падях водотоков Инкур, Холтосон, Гуджирка, Барун-Нарын, Ивановский, Александровский и Мырген-Шено. Коренное месторождение и россыпи разрабатывались Джидинским вольфрамо-молибденовым комбинатом с 30-х годов прошлого столетия.

После закрытия производства в 1997 г. основными источниками загрязнения водных объектов территории продолжают оставаться отходы обогащения руд, отвалы горных пород, дренажные рудничные воды [3]. Так, воды реки Модонкуль, правого притока Джиды, по данным, приведенным в Государственных докладах «О состоянии оз. Байкал…» за 2007 и 2008 гг., содержат в опасных концентрациях алюминий (до 17 ПДК), кадмий (170 ПДК), марганец (40 ПДК) и другие металлы; минерализация достигает 1,2 г/дм3, концентрация сульфатов превышает 700 мг/дм3, фтора – 6 мг/дм3, нефтепродуктов – 2мг/дм3 [2]. Целый комплекс загрязняющих веществ поступает в Модонкуль с поверхностными водами реки Инкур (правый приток р. Модонкуль),, которые содержат кобальт, медь, свинец на уровне ПДК, кадмий и хром – до 3-5 ПДК и характеризуются как кислые (рН 5,4) [1, 2]. Кроме того, значительное количество токсичных элементов поступает в р. Модонкуль с рудничными водами штольни «Западная», дренирующими месторождение Холтосон. По данным предшествующих исследователей (Кузьмин В.С., 1992, Ходанович П.Ю. и др., 2000; 2005 и др.), содержание в рудничных водах меди, цинка и других тяжелых металлов многократно превышает значения ПДК (табл. 1).

В настоящее время тяжелые и токсичные металлы продолжают поступать в водные объекты в угрожающих масштабах (рис. 1), нанося непоправимый вред здоровью населения города Закаменск. По данным Госсанэпиднадзора Бурятии в Закаменском районе самые высокие по республике показатели выхода на инвалидность (216,7 на 1000 обратившихся), женских и онкологических заболеваний.

Одним из способов выхода из создавшейся кризисной экологической ситуации является исключение неорганизованного сброса рудничных вод, т.е. проведение очистных мероприятий для снижения уровня токсичных загрязнений.

Среди методов, успешно применяющихся для снижения уровня загрязнений и восстановления экосистем, одним из наиболее эффективных является сорбционная очистка. В качестве сорбентов экономически выгодно по сравнению с синтетическими сорбентами применение природных минералов, горных пород. К ним относятся природные цеолиты, бентонитовые и палыгорскитовые глины, диатомиты, опоки и другие горные породы и минералы.

Таблица 1

Состав шахтных вод штольни «Западная», мг/дм3

Примечание:

* жирным выделены ПДК и концентрации веществ, превышающие ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения;

** отчет по х/д работам БИП СО РАН, 2000 г.

*** отбор проб воды произведен в августе 2001 г. П.Ю. Ходановичем (ГИН СО РАН), анализ выполнен в Республиканском аналитическом центре (г. Улан-Удэ);

**** П.Ю. Ходанович и др., 2005, отчет (ГИН СО РАН);

***** И.В. Бардамова (ГИН СО РАН).

Рис. 1. Содержание тяжелых металлов в поверхностных водах Джидинского
месторождения (данные авторов, 2009 г.).

Использование местных природных сорбентов для очистных мероприятий на горнопромышленных объектах Бурятии и Забайкалья, в соответствии с вышесказанным, может представить большой интерес.

Для исследования были взяты клиноптилолитовые туфы Холинского месторождения (Забайкалье) и морденитовые туфы месторождения Мухор-Тала (Бурятия, Заиграевский район), известняк и кальцит месторождения Зун-Нарын и туфы вулкана Хурай-Цакир (Бурятия, Закаменский район). Сорбционная способность выбранных материалов изучалась в лабораторных и полевых условиях.

В полевых условиях проводились предварительные испытания сорбционных свойств цеолитовых туфов месторождения Мухор-Тала и туфов вулкана Хурай-Цакир. Кассеты с сорбентами в течение 24 часов выдерживались в точке выхода рудничных вод штольни Западная. Сорбционные способности природных туфов оценивались по разности содержания химических элементов в них до и после опыта. Результаты полевого эксперимента (рис. 2) показали, что хурай-цакирский туф извлекает такие элементы, как барий (110 г/т) и свинец (5 г/т), а цеолитовый туф ‑ цинк (43 г/т), свинец (14 г/т) и кадмий (1,4 г/т).

Рис. 2. Извлечение химических элементов природными сорбентами (полевой эксперимент).

Лабораторные испытания были проведены в динамическом режиме: через слой сорбента пропускали с определенной скоростью некоторый объем рудничной воды из штольни Западная. Степень извлечения химических элементов оценивалась по формуле:

,

где I ‑ степень извлечения, %; Со – начальная концентрация элемента в растворе, Ср – конечная концентрация элемента в растворе (равновесная концентрация).

Результаты исследований, представленные в таблице 2, свидетельствуют, что наиболее эффективным природным сорбентом оказался цеолитовый туф Холинского месторождения. Так, например, степень извлечения этим сорбентом свинца достигает 91%, меди – 75%, цинка, кадмия и вольфрама – выше 50%, других химических элементов ‑ до 10%.

Другие сорбенты также показали хорошие сорбционные свойства. Известняк и хурай-цакирский туф показали высокую степень извлечения свинца, соответственно 90,65% и 88,41%, меди – 49% и 26,33%, кобальта – 35,18% и 11,68% и никеля – 34,01% и 11,3%.

Сопоставив результаты проведенных испытаний, можно сделать вывод, что для очистки рудничных вод месторождения Холтосон наиболее эффективными природными сорбентами являются клиноптилолитовый туф Холинского месторождения и известняк месторождения Зун-Нарын. Кроме того, для очистки рудничных вод могут быть также рекомендованы такие природные сорбенты, как туф вулкана Хурай-Цакир и морденитовый туф месторождения Мухор-Тала. Поскольку известняки и хурай-цакирские туфы – местное сырье, экономически целесообразно сосредоточить дальнейшие исследования на этих сорбентах.

Таблица 2

Извлечение химических элементов из рудничных вод штольни Западная
(лабораторный эксперимент)

Таким образом, проведенные исследования показали, что природные сорбенты – цеолитовые туфы, вулканический туф и известняк могут быть использованы для очистки рудничных вод.

Работа выполнена при поддержке проекта РФФИ 08-05-98042-р_сибирь.

Литература

1. Государственный доклад «О состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2006 году» Иркутск: Сибирский филиал ФГУНПП Росгеолфонда. 2007. – 420 с. http://www.geol.irk.ru/baikal/rep_2006/pdf/baikal2006_p1-2-2-3.pdf

2. Государственный доклад «О состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2008 году». Доклад МПР России. 1.2.2.3. Минерально-сырьевые ресурсы. Филиалы по Иркутской области, Республике Бурятия и Забайкальскому краю. ФГУ «ТФИ по Сибирскому федеральному округу»; ФГУНПП «Росгеолфонд». http://www.geol.irk.ru/baikal/rep_2008/pdf/baikal2008_p1-2-2-3.pdf

3. Ходанович П.Ю., Смирнова О.К., Яценко Р.И. Загрязнение геологической среды в районе промплощадок Джидинского вольфрамо-молибденового комбината и его влияние на экосистемы. Сергеевские чтения. Материалы годичной сессии научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии 21-22 марта 2002 г. – М.:ГЕОС, 2002. – С. 353-356.