Разработка безотходной технологии переработки минерального сырья, расширяющая функциональные возможности горно-экологической концепции

Одно из главных направлений горно-экологической концепции – совершенствование системы управления отходами, образованными в процессе получения продукции. Крупные предприятия к 01.01.2025 обязаны получить комплексные экологические разрешения, поэтому разработка технологий переработки техногенных отходов, позволяющих рационально использовать природные ресурсы, является актуальной научной задачей. Объект исследования – техногенное минеральное сырье (борогипс) производства борной кислоты из датолитовых руд, содержащее гипс, ангидрит, кремний (ООО «Дальнегорский ГОК», Приморский край). Цель исследования – разработка технологии переработки отходов производства борной кислоты из датолитовых руд, позволяющей комплексно использовать минеральное сырье. Представлены результаты исследования гранулометрического, элементного, химического, минерального составов техногенного сырья, изучен вещественный состав техногенных отходов с использованием современного инструментария, что позволяет сделать вывод о технологической возможности извлечения гипса, ангидрита и кремния в готовую продукцию, востребованную в стройиндустрии и для производства связующих веществ. Разработана технологическая схема переработки борогипса, включающая одну операцию обратной флотации с использованием для данного типа сырья нового реагента-собирателя (олеилсаркозинат натрия, C17H33CON(СН3)CH2COONa). Установлены рациональные режимные параметры обогащения, позволяющие исключить образование техногенных отходов и получить два готовых продукта (гипсовый и кремниевый). Показатель извлечения кремния увеличен на 30,46%. Сделан сравнительный анализ нового технологического решения с вариантом, предложенным действующим предприятием (ООО «Дальнегорский ГОК»), который подтвердил, что коэффициент комплексности использования минерального сырья увеличен в 1,52 раза (с 46,25 до 70,36%).

Хатькова А. Н., Шумилова Л. В., Патеюк С. А. Разработка безотходной технологии переработки минерального сырья, расширяющая функциональные возможности горно-экологической концепции // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 10. – С. 51–61. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_10_0_51.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках выполнения гранта на проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований в 2022-2023 гг., соглашение номер 22-17-00040.

Хатькова Алиса Николаевна¹ — д-р техн. наук, профессор, проректор по научной и инновационной работе, e-mail: alisa1965.65@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-6527-0026,
Шумилова Лидия Владимировна¹ — д-р техн. наук, доцент, профессор, е-mail: shumilovalv@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-5991-9204,
Патеюк Сергей Андреевич¹ — химик-эксперт, e-mail: nesvvik@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-4893-5601,
¹ Забайкальский государственный университет.

Шумилова Л.В., e-mail: shumilovalv@mail.ru.

1. Николае Илиаш, Эмилия Дунка, Юлиан Оффенберг, Джордж Тешеляну Элементы геоэкологического аудита и учета объектов окружающей среды // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 3-1. — С. 359—371. DOI: 10.25018/0236_14 93_2021_31_0_359.

2. Литвинова Т. Е., Сучков Д. В. Комплексный подход к утилизации техногенных отходов минерально-сырьевого комплекса // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-1. — С. 331—348. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_331.

3. Аренс В. Ж., Шумилова Л. В., Фазлуллин М. И., Хчеян Г. Х. Перспективные направления химической и микробиологической переработки минерального сырья цветных и благородных металлов // Металлург. — 2017. — № 9. — С. 82—89.

4. Крупская Л. Т., Мелконян Р. Г., Зверева В. П., Растанина Н. К., Голубев Д. А., Филатова М. Ю. Опасность отходов, накопленных горными предприятиями в Дальневосточном федеральном округе, для окружающей среды и рекомендации по снижению риска экологических катастроф // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 12. — С. 102—112. DOI: 10.25018/0236_1493_2018_12_0_102_112.

5. Козин В. З., Комлев А. С. Комбинированный высокочастотный отбор проб от продуктов обогащения руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5. — С. 142—153. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_5_0_142.

6. Li H., Watson J., Zhang Y., Lu H., Liu Z. Environment-enhancing process for algal wastewater treatment, heavy metal control and hydrothermal biofuel production. A critical review // Bioresource Technology. 2020, vol. 298, article 122421. DOI: 10.1016/j.biortech.2019.122421.

7. Alam R., Ahmed Z., Howladar M. F. Evaluation of heavy metal contamination in water, soil and plant around the open landfill site Mogla Bazar in Sylhet // Groundwater for Sustainable Development. 2019, vol. 10, no. 9, article 100311. DOI: 10.1016/j.gsd.2019.100311.

8. Thakare Y. N., Jana A. K. Performance of high density ion exchange resin (INDION225H) for removal of Cu(II) from waste water // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2015, vol. 3, no. 2, pp. 1393—1398. DOI: 10.1016/j.jece.2015.01.002.

9. Wang Y., Yu Y., Li H., Shen C. Comparison study of phosphorus adsorption on different waste solids: Fly ash, red mud and ferric—alum water treatment residues // Journal of Environmental Sciences. 2016, vol. 50, pp. 79—86. DOI: 10.1016/j.jes.2016.04.025.

10. Seredkin M., Zabolotsky A., Jeffress G. In situ recovery, an alternative to conventional methods of mining: exploration, resource estimation, environmental issues, project evaluation and economics // Ore Geology Reviews. 2016, vol. 79, pp. 500—514. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2016.06.016.

11. Sinclair L., Thompson J. In situ leaching of copper: Challenges and future pro spects // Hydrometallurgy. 2015, vol. 157, pp. 306—324. DOI: 10.1016/j.hydromet.2015.08.022.

12. Чантурия В. А., Шадрунова И. В., Жилина В. А. и др. Экологически ориентированная переработка горнопромышленных отходов. — М.: Изд-во «Спутник+», 2018. — 199 c.

13. Шпуров И. В., Шкиль В. В., Лазарев А. Б., Саганюк В. Б. Значимость и статус проекта новой классификации запасов и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых РФ // Недропользование XXI век. — 2019. — № 2. — С. 62—65.

14. Патеюк С. А., Хатькова А. Н., Бурнашова Н. Н. Перспективы Забайкальских недр на борное сырье // Вестник Забайкальского государственного университета. — 2016. — № 4(22). — С. 22—28.

15. Хатькова А. Н., Никитина Л. Г., Патеюк С. А. Исследование флотируемости борогипса перластаном // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 11. — С. 160—171. DOI: 10.25018/0236_1493_2019_11_0_160_171.

16. Антонинова Н. Ю., Собенин А. В., Шубина Л. А. Оценка возможности использования промышленных отходов при формировании геохимических барьеров // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 12. — С. 78—88. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2020_12_0_78_88.

17. Голик В. И., Дмитрак Ю. В., Хадзарагова Е. А., Плиева М. Т. Учет экологических аспектов при оценке влияния тяжелых металлов на здоровье работников горнодобывающих предприятий и населения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 11-1. — С. 106—117. DOI: 10.25018/0236_1493_2020_111_0_106_117.

18. Min Zhang, Jinman Wang, Yu Feng Temporal and spatial change of land use in a largescale opencast coal mine area. A complex network approach // Land Use Policy. 2019, vol. 86, pр. 375—386. DOI: 10.1016/j.landusepol.2019.05.020.

19. Kehui Liu, Liuqun Fan, Yi Li, Zhengming Zhou, Chaoshu Chen, Bin Chen, Fangming Yu Concentrations and health risks of heavy metals in soils and crops around the Pingle manganese (Mn) mine area in Guangxi Province, China // Environmental Science and Pollution Research. 2018, vol. 25, no. 30, pp. 30180—30190. DOI: 10.1007/s11356_018_2997_8.

20. Патеюк С. А., Хатькова А. Н., Никитина Л. Г. Способ переработки гипсосодержащих отходов производства борной кислоты; Патент № 2723787 Российская Федерация, МПК B03D 1/02, B03B 9/06. № 2019139135; заявл. 29.11.2019; опубл. 17.06.2020, Бюл. № 17. — 10 с.

21. Раймерс Н. Ф. Природопользование: словарь-справочник. — М.: Мысль, 1990. — С. 637.