Оцінка ефективності та екологічної безпеки вилуговування металів із руд: шляхи розвитку та перспективи

Автор(и)

  • Василь Іванович Ляшенко Державне підприємство «Український науково-дослідний і проектно-розвідувальний інститут промислової технології», Україна https://orcid.org/0000-0001-8361-4179
  • Олег Евгеньевич Хоменко Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0001-7498-8494
  • Тетяна Володимирівна Чекушина Інститут проблем комплексного освоєння надр імені академіка Н. В. Мельникова Російської академії наук, Україна https://orcid.org/0000-0001-9261-1105
  • Тамара Вікторівна Дудар Національний авіаційний університет, Україна
  • Федір Пилипович Топольний Державний вищий навчальний заклад «Центральноукраїнський національний технічний університет», Україна https://orcid.org/0000-0002-3363-4646

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.235288

Ключові слова:

рудні родовища, підземна розробка, блочне вилуговування, гірничі виробки, екологічна безпека

Анотація

Об'єктом дослідження є традиційні гірські технології та технічні засоби в поєднанні з підземним блоковим вилуговуванням (ПБВ) металів зі скельних руд з попереднім їх дробленням вибуховими речовинами в установках, змонтованих в гірських виробках. Одним з найбільш проблемних місць є складність досягнення заданої якості дроблення, а також необхідної висоти вилуговування та коефіцієнта розпушення з урахуванням управління енергією вибухового руйнування скальних руд.

В ході дослідження використовувалися:

– дані літературних джерел і патентної документації в області технологій та технічних засобів для ПБВ металів із руд в енергопорушених масивах, обґрунтування технологічних параметрів експлуатаційних блоків;

– лабораторні та виробничі експерименти;

– фізичне моделювання вилучення металу від середнього лінійного розміру шматка підірваної руди.

Виконано аналітичні дослідження, порівняльний аналіз теоретичних і практичних результатів за стандартними та новими методиками за участю авторів. Встановлено, що найбільш інтенсивне інфільтраційне вилуговування відбувається при класі крупності рудних шматків –100+0 мм. Менш інтенсивно та триваліше витягають метали з фракцій –200+100 мм. Для нейтралізації та промивання відпрацьованої рудної маси рекомендовано обробляти розчином вапна та шахтною водою через свердловини для подачі витравлюючого розчину (зрошувальна система). Охорону гідрогеологічного середовища здійснювати шляхом замулювання глинистим розчином днища камери зі збору продуктивних розчинів та постійним моніторингом забруднення підземних вод у зоні впливу ПБВ. На основі отриманих позитивних результатів дослідження та впровадження технологій ПБВ металів з скельних руд при відпрацюванні блоку 5–86, відповідно з виданими рекомендаціями, використаний такий же підхід і для блоків 5–84–86 та 5–88–90, а також промислово-експериментального блоку 1–75–79. За рахунок залучення у виробництво некондиційних руд, сировинна база видобутку металів, на діючих шахтах, може бути збільшена в 1,4–1,6 рази.

Результати досліджень можуть бути використані при підземній розробці рудних родовищ складної структури України, Російської Федерації, Республіки Казахстан та інших розвинених гірничодобувних країн світу.

Біографії авторів

Василь Іванович Ляшенко, Державне підприємство «Український науково-дослідний і проектно-розвідувальний інститут промислової технології»

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, начальник відділу

Науково-дослідний відділ

Олег Евгеньевич Хоменко, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра гірничої інженерії та освіти

Тетяна Володимирівна Чекушина, Інститут проблем комплексного освоєння надр імені академіка Н. В. Мельникова Російської академії наук

Кандидат технічних наук, провідний науковий співробітник

Тамара Вікторівна Дудар, Національний авіаційний університет

Доктор технічних наук, старший науковий співробітник, доцент

Кафедра екології

Федір Пилипович Топольний, Державний вищий навчальний заклад «Центральноукраїнський національний технічний університет»

Доктор біологічних наук, професор

Кафедра загального землеробства

Посилання

  1. Golik, V., Mitsik, M., Morkun, V., Morkun, N., Tron, V. (2019). Transportation of concentration and leaching tailings in underground mining of metal deposits. Mining of Mineral Deposits, 13 (2), 111–120. doi: http://doi.org/10.33271/mining13.02.111
  2. Aben, E., Markenbayev, Z., Khairullaev, N., Myrzakhmetov, S., Aben, K. (2019). Study of change in the leaching solution activity after treatment with a cavitator. Mining of Mineral Deposits, 13 (4), 114–120. doi: http://doi.org/10.33271/mining13.04.114
  3. Malanchuk, Z., Korniienko, V., Malanchuk, Y., Soroka, V., Vasylchuk, O. (2018). Modeling the formation of high metal concentration zones in man-made deposits. Mining of Mineral Deposits, 12 (2), 76–84. doi: http://doi.org/10.15407/mining12.02.076
  4. Stupnik, M., Kalinichenko, O., Kalinichenko, V., Pysmennyi, S., Morhun, O. (2018). Choice and substantiation of stable crown shapes in deep-level iron ore mining. Mining of Mineral Deposits, 12 (4), 56–62. doi: http://doi.org/10.15407/mining12.04.056
  5. Lyashenko, V., Khomenko, O., Chekushina, T., Topolnij, F., Dudar, T. (2020). Assessment of environmental and resource-saving technologies and technical means for processing and disposal of man-made formations and waste. Technology Audit and Production Reserves, 4 (3 (54)), 21–28. doi: http://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.210666
  6. Lyashenko, V., Khomenko, O., Topolnij, F., Helevera, O. (2020). Substantiation of technologies and technical means for disposal of mining and metallurgical waste in mines. Technology Audit and Production Reserves, 3 (3 (53)), 4–11. doi: http://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.200897
  7. Mosinets, V. N. (1976). Drobyaschee i seysmicheskoe deystvie vzryva v gornykh porodakh. Moscow: Nedra, 271.
  8. Mosinets, V. N., Abramov, A. V. (1982). Razrushenie treschinovatykh i narushennykh porod. Moscow: Nedra, 248.
  9. Mosinets, V. N., Lobanov, D. P., Tedeev, M. N., Abramov, A. V., Kapkanschikov, A. M., Arapov, G. P., Bubnov, V. K.; Mosinets, V. N. (Ed.) (1987). Stroitelstvo i ekspluatatsiya rudnikov podzemnogo vyschelachivaniya. Moscow: Nedra, 304.
  10. Chernov, A. P. (Ed.) (2001). Dobycha i pererabotka uranovykh rud v Ukraine. Kyiv: ADEF-Ukraina, 238.
  11. Sadovskiy, M. A. (1997). Geofizika i fizika vzryva. Moscow: Nedra, 334.
  12. Luzin, B. S. (2003). Metodika opredeleniya parametrov sorbtsionnogo peredela produktivnykh rastvorov vyschelachivaniya. Geologiya i okhrana nedr, 3 (8), 59–60.
  13. DSTU 4704:2008. (2009). Provedennia promyslovykh vybukhiv. Normy seismichnoi bezpeky. Kyiv: Derzhstandart Ukrainy, 10.
  14. Arens, V. Zh., Babichev, N. I,, Bashkatov, A. D., Gridin, O. M., Khrulev, A. S., Khcheyan, G. Kh. (2011). Skvazhinnaya gidrodobycha poleznykh iskopaemykh. Moscow: «Gornaya kniga», 295.
  15. Kaplunov, D. R., Kalmykov, V. N., Rylnikova, M. V. (2003). Kombinirovannaya geotekhnologiya. Moscow: Ruda i Metally, 558.
  16. Volkov, Yu. V., Sokolov, I. V. (2011). Optimizatsiya podzemnoy geotekhnologii v strategii osvoeniya rudnykh mestorozhdeniy kombinirovannym sposobom. Gorniy zhurnal, 11, 41–44.
  17. Sokolov, I. V., Antipin, Yu. G. (2012). Sistematizatsiya i ekonomiko-matematicheskoe modelirovanie variantov vskrytiya podzemnykh zapasov pri kombinirovannoy razrabotke mestorozhdeniy. Gorniy zhurnal, 1, 67–71.
  18. Svyatetskiy, V. S., Litvinenko, V. G., Morozov, A. A. (2012). O vozmozhnosti i usloviyakh primeneniya blochnogo podzemnogo vyschelachivaniya uranovykh rud Streltsovskogo mestorozhdeniya. Gorniy zhurnal, 10, 90–95.
  19. Trubetskoy, K. N. (2014). Razvitie resursosberegayuschikh i resursovosproizvodyaschikh geotekhnologiy kompleksnogo osvoeniya mestorozhdeniy poleznykh iskopaemykh. Moscow: IPKON RAN, 196.
  20. Komaschenko, V. I. (2015).Environmental-economical expediency of utilizing mining-industrial wastes for their converting. Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle, 4, 23–30.
  21. Golik, V. I., Razorenov, Yu. I., Stradanchenko, S. G., Khasheva, Z. M. (2015). Principles and economic efficiency of ore mining technology combination. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 326 (7), 6–14.
  22. Karamushka, V. P., Kamnev, E. N., Kuzin, R. Z. (2014). Rekultivatsiya obektov dobychi i pererabotki uranovykh rud. Moscow: Izdatelstvo «Gornaya kniga», 183.
  23. Lyashenko, V. I., Kisliy, P. A., Dyatchin, V. Z. (2015). Radiometricheskaya predkontsentratsiya uranovykh rud. Obogaschenie rud, 1, 3–9.
  24. Morozov, A. A., Yakovlev, M. V. (2016). Off-balance uranium ores formed at development of the streltsovsky ore field involvement in processing. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten, 12, 174–181.
  25. Golik, V. I., Razorenov, Yu. I., Lyashenko, V. I. (2017). Improvement of development mining schemes for underground leaching metals. Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle, 3, 124–135.
  26. Rylnikova, M. V., Vladimirov, D. YA., Pytalev, I. A., Popova, T. M. (2017). Robotizirovannye geotekhnologii kak put povysheniya effektivnosti i ekologizatsii osvoeniya nedr. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh, 1, 92–101.
  27. Lyashenko, V. I., Golik, V. I. (2017). Scientific and engineering supervision of uranium production development. Achievements and challenges. Mining informational and analytical bulletin, 7, 137–152. doi: http://doi.org/10.25018/0236-1493-2017-7-0-137-152
  28. Gavrishev, S. E., Kornilov, S. N., Pytalev, I. A., Gaponova, I. V. (2017). Povyshenie ekonomicheskoy effektivnosti gornodobyvayuschikh predpriyatiy za schet vovlecheniya v ekspluatatsiyu tekhnogennykh georesursov. Gorniy zhurnal, 12, 46–51.
  29. Golik, V. I., Razorenov, Yu. I., Lyashenko, V. I. (2018).Conditions of leaching non-ferrous metals from non-commercial reserves. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov, 329 (6), 6–16.
  30. Lyashenko, V. I., Golik, V. I., Dyatchin, V. Z. (2020). Storage of tailings in the form of a hardened mass in underground mined-out spaces and tailings facilities. Obogashchenie Rud, 1, 41–47. doi: http://doi.org/10.17580/or.2020.01.08
  31. Kamnev, E. N., Karamushka, V. P., Seleznev, A. V., Morozov, V. N., Hiller, A. (2020). Ecology of uranium mine closure: problems and solutions (in terms of Russia, CIS countries and Germany). Mining Informational and Analytical Bulletin, 5, 26–39. doi: http://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-5-0-26-39
  32. Golik, V. (2020). Metal leaching technologies – the way of reanimation of mining Ossetia. Sustainable Development of Mountain Territories, 12 (2), 273–282. doi: http://doi.org/10.21177/1998-4502-2020-12-2-273-282
  33. Kovalchuk, I., Tobilko, V., Kholodko, Y., Zahorodniuk, N., Kornilovych, B. (2020). Purification of mineralized waters from U(VI) compounds using bentonite/iron oxide composites. Technology Audit and Production Reserves, 3 (3 (53)), 12–18. doi: http://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.205146
  34. Golik, V., Dmitrak, Y., Gabaraev, O., Zasseev, I. (2021). Prospects for the deposits development in Ossetia. Sustainable Development of Mountain Territories, 13 (1), 103–111. doi: http://doi.org/10.21177/1998-4502-2021-13-1-103-111
  35. Liashenko, V. Y., Khomenko, O. E., Andreev, B. N., Holyk, V. Y. (2021). Justification of drill and blast pattern designs for ore treatment before in-situ leaching. Gorniy informatsionno-analiticheskiy byulleten, 3, 58–71.
  36. Ovseychuk, V. A., Zozulia, A. M. (2021). Improvement of in-situ leaching: a case-study of the streltsovo ore field. Mining informational and analytical bulletin, 3-1, 26–33.
  37. Rybnikova, L. S., Rybnikov, P. A. (2019). Regularities of groundwater quality formation at the abandoned copper mines of Levikha ore field (Middle Urals, Russia). Geokhimiya, 64 (3), 282–299. doi: http://doi.org/10.31857/s0016-7525643282-299
  38. Kornilovych, B., Wireman, M., Ubaldini, S., Guglietta, D., Koshik, Y., Caruso, B., Kovalchuk, I. (2018). Uranium Removal from Groundwater by Permeable Reactive Barrier with Zero-Valent Iron and Organic Carbon Mixtures: Laboratory and Field Studies. Metals, 8 (6), 408. doi: http://doi.org/10.3390/met8060408
  39. Kovalchuk, I. A., Pylypenko, I. V., Kornilovych, B. Yu., Bashchak, O. Ye. (2019). Sorbtsiine ochyshchennia mineralizovanykh pidzemnykh vod vid spoluk uranu z vykorystanniam pilarovanykh hlyn. Dopovidi Natsionalnoi akademii nauk Ukrainy, 10, 80–88.
  40. Antoninova, N. Y., Sobenin, A. V., Shubina, L. A. (2020). Assessment of usability of industrial waste in construction of geochemical barriers. Mining Informational and Analytical Bulletin, 12, 78–88. doi: http://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-12-0-78-88

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-30

Як цитувати

Ляшенко, В. І., Хоменко, О. Е., Чекушина, Т. В., Дудар, Т. В., & Топольний, Ф. П. (2021). Оцінка ефективності та екологічної безпеки вилуговування металів із руд: шляхи розвитку та перспективи. Technology Audit and Production Reserves, 3(3(59), 19–26. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.235288

Номер

Том 3 № 3(59) (2021): Хімічна інженерія

Розділ

Екологія та технології захисту навколишнього середовища: Оригінальне дослідження

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Vasil Lyashenko, Oleh Khomenko, Tatiana Chekushina, Tamara Dudar, Fedor Topolnij

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.