Инновационные решения по управлению отходами для отходов горной промышленности

Одним из заметных применений является Комплекс для хранения и выпуска , используемый на участке Faro Mine в канадской территории Юкон.Комплект предназначен для хранения осадков во влажные периоды и выпуска его в виде эвапотранспирации, снижая чистую перколяцию через кислотообразующие отходы более чем на 90 процентов. Полевое исследование, о котором сообщает Сеть закрытия шахт , подтвердило, что крышка достигла целевых показателей производительности после пяти лет мониторинга.

Технологии водоочистки

Управление загрязненной водой, возможно, является наиболее актуальным аспектом управления отходами при добыче полос. Инновационные поезда для очистки объединяют пассивные и активные методы.

Построенные водно-болотные угодья являются экономически эффективными для умеренных потоков. Аэробные водно-болотные угодья окисляют растворенное железо и марганец, вызывая их осаждение, в то время как анаэробные водно-болотные угодья используют органическое вещество для уменьшения сульфата и обездвиживания металлов. Для дренажа кислотных шахт с высокой кислотностью и металлическими нагрузками, аноксичные известняковые стоки (ALD) и последовательные системы щелочности (SAPS) могут повышать рН до того, как вода попадает в водно-болотное угодье.

Обратный осмос (RO) и нанофильтрация в настоящее время развернуты на нескольких крупных шахтах для производства высококачественной воды для повторного использования или сброса. Мембранные системы могут удалять >95% растворенных солей и металлов. Ключевой проблемой является осаждение мембран железом и марганцем; необходимы резервуары для предварительной обработки и периодическая очистка. На заводе по очистке воды Deer Creek в Юте, обслуживающем исторический район добычи угля, используется комбинация электрокоагуляции, RO и кристаллизации рассола для достижения нулевого жидкого сброса. Капитальные затраты (≈ 8 миллионов долларов) были компенсированы экономией на покупке воды и избегали штрафов.

Электрохимические методы , такие как электрокоагуляция и емкостная деионизация, становятся альтернативами мембранным процессам с более низкой энергией. Полевые испытания на медном руднике в пруду хвостохранилищ в Аризоне показали, что электрокоагуляция снижает концентрацию меди с 15 мг/л до менее 0,5 мг/л при потреблении только 0,4 кВтч/м3.

Тематические исследования и приложения

Следующие проекты в реальном мире иллюстрируют, как описанные выше методы работают согласованно.

Фиторемедиация и переработка остатков на горе Морган, Австралия

Исторический золото-медный рудник Маунт-Морган в Квинсленде оставил после себя открытую яму площадью 40 гектаров, 50 миллионов тонн отработанных пород и непрерывный кислотный дренаж шахты в реку Ди. Правительственная программа реабилитации объединила фиторемедиацию свалок отходов с использованием местных Eucalyptus и Мелалеука видов с переработкой богатых пиритом хвостов в легкий агрегат. За 12 лет растительный покров увеличился с 5 до 45 процентов, а рН стока вырос с 2,9 до 4,6. Переработанный агрегат был продан местной строительной промышленности, компенсировав 15 процентов стоимости очистки.

Биовыщелачивание и обработка воды в Чукикамате, Чили

Chuquicamata, крупнейший в мире открытый медный рудник, принял кучу биовыщелачивания для своих низкосортных оксидных и сульфидных отходов. Сегодня операция по биовыщелачиванию извлекает 60 000 тонн меди в год из материалов, которые ранее были накоплены на неопределенный срок. Раствор для беременных выщелачиваний обрабатывается на месте, а рафинат (пустынный раствор) обрабатывается в серии построенных водно-болотных угодий перед сбросом в местный водораздел. Концентрации меди в разряде постоянно ниже 0,2 мг / л, и в экосистеме водно-болотных угодий в настоящее время содержится более 90 видов птиц.

Содержащие и покрывающие на шахте Гаспе, Канада

На медном руднике Гаспе в Квебеке, закрытом с 1999 года, содержится 150 млн. тонн кислотогенерирующих хвостов. План закрытия участка опирался на крышку магазина и выпуска поверх основного хвостохранилища в сочетании с вертикальными ограночными стенками по периметру. Данные мониторинга за 15 лет показывают, что чистая перколяция через крышку составляет менее 50 мм в год, а концентрации металлов в грунтовых водах за ограночными стенами ниже нормативных пределов. Канадский горный журнал выделил проект в качестве модели для унаследованного закрытия участка в холодном климате.

Будущие направления

Исследования и разработки продолжают расширять границы управления отходами в области добычи стержней.

Наноматериалы (например, нано-нулевой валентный железо (nZVI), углеродные нанотрубки и оксид графена) предлагают высокоселективную адсорбцию тяжелых металлов из воды и хвостов. Полевые испытания показали, что инъекция nZVI может снизить уровень селената и ртути до частей на триллион, но стоимость и потенциальная экотоксичность остаются проблемами. Ожидается, что коммерческие реакторы с использованием наноструктурированных мембран поступят на рынок в течение пяти лет.

Искусственный интеллект (ИИ) и удаленный мониторинг трансформируют управление сайтом. Модели машинного обучения, обученные на данных датчиков, могут прогнозировать кислотные дренажные явления, оптимизировать показатели выщелачивания в биокапах и обнаруживать ранние признаки утечки лайнеров. Дроны, оснащенные мультиспектральными камерами, теперь исследуют сваи отходов для картирования здоровья растительности и металлического стресса, направляя фиторемедиационные вмешательства в режиме реального времени. Проект Горного дела, Минералов и устойчивого развития (MMSD) призвал к более широкому внедрению цифровых двойников для хвостохранилищ.

Принципы круговой экономики меняют корпоративную стратегию. Несколько крупных горнодобывающих компаний установили цели по нулевым отходам или полному восстановлению на 2030–2040 годы. Это включает в себя проектирование новых шахт, чтобы все остатки стали сырьем (например, для строительства, керамики или агродобычи). Политические стимулы, такие как углеродные кредиты для предотвращения выбросов метана из свай отходов, еще больше стимулируют этот сдвиг.

Интегрированные планы управления отходами , которые сочетают в себе несколько методов, оказываются более эффективными, чем любой один подход. Например, план закрытия полиметаллической шахты в Перу в настоящее время использует биовыщелачивание для извлечения меди из старых свалок, питает био-капельные стоки в завод обратного осмоса и использует рассол для производства закаленного морской водой цемента для засыпки шахт. Общая скорость восстановления воды превышает 80 процентов.

Реализация этих инновационных решений может значительно уменьшить воздействие на окружающую среду добычи полезных ископаемых, способствуя более устойчивому и ответственному подходу к добыче полезных ископаемых. Горнодобывающие компании, которые инвестируют в ранние сроки в эти технологии, не только будут соответствовать ужесточению правил, но и улучшат свою социальную лицензию на эксплуатацию, сократят затраты на долгосрочную ответственность и подключатся к новым потокам доходов от извлеченных материалов и воды. Путь вперед требует сотрудничества в области инженерии, экологии и политики, но набор инструментов, доступный сегодня, гораздо более мощный, чем это было всего десять лет назад.