Введение
Глава 1. Общая характеристика процессов образования кислых дренажных вод и методов прогнозной оценки их состава 11
1.1 История и масштаб проблемы 12
1.2 Техногенные воды горнопромышленного комплекса 13
1.2.1 Поровыеводы 13
1.2.2 Приотвальные воды 14
1.2.3 Рудничные, шахтные и карьерные воды 15
1.2.4 Вода хвостохранилищ, гидроотвалов, шламохранилищ 18
1.3 Негативное влияние действующих и закрытых объектов горнодобывающего и горнометаллургического комплекса на окружающую среду 18
1.3.1 Загрязнение природных вод 19
1.3.2 Негативное влияние на почву и растительность 19
1.3.3 Негативное влияние на здоровье населения 20
1.4 Изменение ситуации с течением времени 20
1.5. Механизм образования кислоты при окислении пирита 21
1.6 Окисление других сульфидных минералов 22
1.7 Влияние на окисление сульфидов и образование кислых дренажных вод различных факторов 25
1.7.1 Взаимодействие кислых вод с нейтрализующими минералами 26
1.8 Кислотогенерация из запасенной кислотности 30
1.8.1 Растворение сульфатов 30
1.8.2 Десорбция катионов водорода и ионный обмен 31
1.9 Понятие кислотности 32
1.10 Существующие методы прогноза образования кислых дренажных вод из сульфидсодержащих отвалов 34
1.10.1 Определение значения рН пасты 35
1.10.2 Оценка соотношения кислотопродукции и нейтрализации 40
1.10.2.1 Кислотопродуцирующий потенциал 40
1.10.2.2 Кислотонейтрализующий потенциал 40
1.10.2.3 Анализ соотношения кислотопродуцирующего и нейтрализующего потенциалов 48
1.10.3 Пероксидные эксперименты 49
1.10.4 Динамические эксперименты 49
Глава 2. Характеристика объектов исследования 51
2.1 Планируемые вскрышные породы Ведугинского месторождения золота 51
2.2 Отвальные породы Тасеевского золоторудного месторождения 52
Глава 3. Методики анализа и экспериментов 54
3.1 Пробоотбор твердых проб и растворов на рассматриваемых объектах и порядок исследования полученных проб 54
3.1.1 Пробы вещества отвальных пород Ведугинского месторождения золота 54
3.1.2 Пробы вещества отвальных пород Тасеевского месторождения золота 54
3.1.3 Пробы вещества отвалов Беловского цинкового завода, хвостов из хвостохранилищ Комсомольской золотоизвлекательной фабрики и Салагаевский лог Салаирского горнообогатительного комбината 55
3.1.4 Пробы растворов из дренажных стоков из отвалов Беловского цинкового завода, из водной части хвостохранилищ Комсомольской золотоизвлекательной фабрики и Салагаевский лог Салаирского горно-обогатительного комбината 55
3.2 Анализ твердого вещества исследуемых объектов 55
3.2.1 Методика определения общей серы, в форме сульфатов и сульфидов 55
3.2.2 Методика расчета значения кислотопродуцирующего потенциала 56
3.2.3 Методика определения содержания карбонатов в веществе 56
3.2.4 Методика расчета значений нейтрализующего потенциала 57
3.2.5 Методика подготовки пасты и измерения значения рН в ней 57
3.2.6 Анализ содержания породообразующих элементов в веществе 58
3.2.7 Анализ содержания микроэлементов в веществе 59
3.3 Эксперименты, проводимые с твердым веществом в лабораторных условиях 59
3.3.1 Методика приготовления водных вытяжек 59
3.3.2 Методика проведения динамических экспериментов 60
3.3.3 Методика проведения пероксидных экспериментов 60
3.3.4 Методика проведения экспериментов по анализу величины рН пасты смеси проб 61
3.4 Анализ химического состава водных растворов 61
3.4.1 Методика измерения значения рН в водных растворах 61
3.4.2 Методика определения концентрации сульфат-анионов в растворах 61
3.4.3. Методика измерений концентрации гидрокарбонат-ионов в растворах 62
3.4.4 Анализ содержания элементов в растворах методом АЭС 62
3.4.5 Анализ содержания элементов в растворах методом АЛС 63
3.4.6 Методика определения величины титруемой кислотности 63
3.4.7 Методика определения величины титруемой щелочности 63
3.4.8 Методика вычисления величины рассчитываемой кислотности 64
3.4.9 Методика вычисления величины рассчитываемой щелочности 65
3.5 Методики расчета статистических функций 65
3.5.1 Методика вычисления среднего арифметического 65
3.5.2 Методика вычисления стандартного отклонения 65
3.5.3 Методика вычисления коэффициента корреляции 65
Глава 4. Прогнозная оценка состава дренажных стоков из вещества отвальных пород, образуемых при разработке Ведугинского и Тасеевского месторождений 67
4.1 Прогнозная оценка состава дренажных стоков из вещества отвальных пород, образуемых при разработке Ведугинского месторождения 67
4.1.1 Результаты элементного анализа твердого вещества 67
4.1.2 Результата анализа значений рН пасты 69
4.1.3 Величины кислотопродуцирующего и нейтрализующего потенциалов 70
4.1.4 Результаты анализа растворов водной вытяжки 70
4.1.5 Результатов анализа растворов динамического эксперимента 71
4.2 Прогнозная оценка состава дренажных стоков из вещества отвальных пород, образуемых при разработке Тасеевского месторождения 77
4.2.1 Результаты элементного анализа твердого вещества 77
4.2.2 Величины кислотопродуцирующего и нейтрализующего потенциалов 78
4.2.3 Результаты анализа растворов водной вытяжки 78
4.2.4 Результатов анализа растворов пероксидного эксперимента 79
Глава 5. Оценка состава дренажных вод с использованием значений рН пасты вещества 82
5.1. Взаимосвязь значения рН пасты и содержания сульфатов в веществе 82
5.2 Сопоставление значений рН пасты и содержаний сульфидов в веществе 85
5.3. Сопоставление значений рН пасты вещества и содержаний сульфат-ионов в водных вытяжках 86
5.4. Сопоставление значений рН пасты и рН водной вытяжки 87
5.5. Сопоставление значения рН пасты и концентрации кремния в растворе 92
5.6. Сопоставление рассчитанного и измеренного значений рН пасты смеси двух проб 95
5.7 Сопоставление значения рН пасты и суммы концентрации металлов в растворе 101
Глава 6. Соотношение нейтрализующего и кислотопродуцирующего потенциалов как показатель прогнозной оценки состава раствора, образующегося в отдаленной перспективе при взаимодействии воды и сульфидсодержащего вещества 107
6.1 Взаимосвязь соотношения кислотопродуцирующего и нейтрализующего потенциалов со значением рН растворов, образующихся при значительном преобразовании вещества 107
6.2 Виды кислотностей дренажных вод и их взаимосвязь 113
6.3 Взаимосвязь соотношения кислотопродуцирующего и нейтрализующего потенциалов с титруемой и рассчитываемой кислотностью дренажных вод 117
6.4 Взаимосвязь соотношения кислотопродуцирующего и нейтрализующего потенциалов с концентрацией породообразующих элементов в растворе 123
6.5 Взаимосвязь соотношения кислотопродуцирующего и нейтрализующего потенциалов с концентрацией халькофильных элементов в растворе 126
Заключение 130
Список цитированной литературы 132
Приложение 157
