Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 57794 10.20295/1815-588X-2023-1-142-150 Общетехнические задачи и пути их решения GENERAL TECHNICAL PROBLEMS AND SOLUTION APPROACH Общетехнические задачи и пути их решения Environmentally Safe Trends of Coal Mining Waste Usage as Aluminum Technogenic Raw Material Экологически безопасные направления использования отходов добычи угля как техногенного сырья алюминия Верех-Белоусова Екатерина Иосифовна Vereh-Belousova Ekaterina Iosifovna kate3152@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Харламова Алина Вадимовна Harlamova Alina Vadimovna alavina@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Луганский государственный университет имени Владимира Даля Луганск Россия Lugansk Vladimir Dahl State University Lugansk Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation 20 03 2023 20 03 2023 20 1 142 150 18 03 2023 https://itt-pgups.ru/en/nauka/article/57794/view

Цель: Обоснование и разработка новых экологически безопасных направлений утилизации отвальной породы угольных шахт Донбасса в качестве техногенных месторождений алюминия. Исследовать минералогический и химический состав образцов отвальной породы разной степени метаморфизма с целью обоснования возможности их переработки как техногенного бедного алюминиевого сырья. Провести эксперименты по химическому и биохимическому (бактериальному) выщелачиванию подвижных (растворимых) соединений алюминия из образцов отвальной породы. Методы: Анализ химических превращений и техногенной минералогии в складированной отвальной породе. Проведено химическое и биохимическое кислотное выщелачивание сульфатных солей алюминия из отвальной породы разной степени метаморфизма. Результаты: Установлено, что по содержанию бокситов отвальную породу угольных шахт Донбасса можно отнести к бедному алюминиевому сырью. Предложен способ кислотного химического выщелачивания растворимых соединений алюминия растворами серной кислоты различных концентраций, и доказано эффективное выщелачивание слабыми растворами кислоты. Обоснован и доказан способ биохимического (бактериального) выщелачивания солей алюминия. Практическая значимость: Доказано, что экологичность и экономичность процесса кучного биохимического выщелачивания обеспечивается тем, что основной реагент — серная кислота — образуется естественным путем в результате жизнедеятельности бактерий и процесс не нуждается в дополнительных технологических единицах для производства кислоты.

Purpose: Substantiation and development of new environmentally safe trends for utilization of dump rock of Donbass coal mines as technogenic aluminum deposits. To investigate mineralogical and chemical composition of dump rock samples of metamorphism varying degrees in order to substantiate the possibility of their processing as technogenic poor aluminum raw material. To conduct the experiments on chemical and biochemical (bacterial) leaching of fluid (soluble) aluminum compounds from dump rock samples. Methods: Analysis of chemical transformations and technogenic mineralogy in stored dump rock. Chemical and biochemical acid leaching of aluminum sulfate salts from dump rock of metamorphism varying degrees was carried out. Results: It has been established that according to the content of bauxites, the dump rock of Donbass coal mines can be attributed to poor aluminum raw material. Method of acid chemical leaching of soluble aluminum compounds with sulfuric acid solutions of various concentrations is proposed and effective leaching with weak acid solutions is proved. Method of biochemical (bacterial) leaching of aluminum salts is substantiated and vindicated. Practical significance: It is testified that environmental friendliness and cost–effectiveness of the process of closely-grouped biochemical leaching is ensured by the fact that the main reagent — sulfuric acid - is formed naturally as a result of bacteria vital functions and the process does not need additional technological units for acid production.

 Шахты породные отвалы переработка отходов кислотное выщелачивание бактерии Th. ferrooxidans алюминий Mines rock dumps waste recycling acid leaching bacteria Th. ferrooxidans aluminum

Зборщик М. П. Предотвращение экологически вредных проявлений в породах угольных месторождений / М. П. Зборщик, В. В. Осокин. - Донецк: ДонГТУ, 1996. - 178 с. Zborschik M. P. Predotvraschenie ekologicheski vrednyh proyavleniy v porodah ugol'nyh mestorozhdeniy / M. P. Zborschik, V. V. Osokin. - Doneck: DonGTU, 1996. - 178 s. Зборщик М. П. Условия самонагревания пиритсодержащих осадочных горных пород / М. П. Зборщик, В. В Осокин, Ю. Н. Паниотов // Горный журнал. - 1990. - № 11. - С. 9-16. Zborschik M. P. Usloviya samonagrevaniya piritsoderzhaschih osadochnyh gornyh porod / M. P. Zborschik, V. V Osokin, Yu. N. Paniotov // Gornyy zhurnal. - 1990. - № 11. - S. 9-16. Панов Б. С. Модель самовозгорания породных отвалов угольных шахт Донбасса / Б. С. Панов, Ю. А. Проскурня // Геология угольных месторождений. - Екатеринбург, 2002. - С. 274-281. Panov B. S. Model' samovozgoraniya porodnyh otvalov ugol'nyh shaht Donbassa / B. S. Panov, Yu. A. Proskurnya // Geologiya ugol'nyh mestorozhdeniy. - Ekaterinburg, 2002. - S. 274-281. Верех-Белоусова Е. И. Эколого-геохимическое обоснование возмож-ности переработки породных отвалов угольных шахт Луганщины / Е. И. Верех-Белоусова, Т. С. Титова // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2018. - Т. 15. - Вып. 3. - СПб.: ПГУПС, 2018. - С. 463-470. Vereh-Belousova E. I. Ekologo-geohimicheskoe obosnovanie vozmozh-nosti pererabotki porodnyh otvalov ugol'nyh shaht Luganschiny / E. I. Vereh-Belousova, T. S. Titova // Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobscheniya. - 2018. - T. 15. - Vyp. 3. - SPb.: PGUPS, 2018. - S. 463-470. Верех-Белоусова Е. И. К вопросу экологически безопасных способов переработки породных отвалов угольных шахт Луганщины / Е. И. Верех-Белоусова // Научно-практический журнал «Безопасность жизнедеятельности». - 2019. - № 4(220). - М.: Новые технологии, 2019. - С. 42-46. Vereh-Belousova E. I. K voprosu ekologicheski bezopasnyh sposobov pererabotki porodnyh otvalov ugol'nyh shaht Luganschiny / E. I. Vereh-Belousova // Nauchno-prakticheskiy zhurnal «Bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti». - 2019. - № 4(220). - M.: Novye tehnologii, 2019. - S. 42-46. Проскурня Ю. А. Минералогия отвалов угольных шахт Донбасса (на примере Донецко-Макеевского промышленного района): автореф. дис. на получение науч. степени канд. геолог. наук / Ю. А. Проскурня. - Кривой Рог, 2000. - 19 с. Proskurnya Yu. A. Mineralogiya otvalov ugol'nyh shaht Donbassa (na primere Donecko-Makeevskogo promyshlennogo rayona): avtoref. dis. na poluchenie nauch. stepeni kand. geolog. nauk / Yu. A. Proskurnya. - Krivoy Rog, 2000. - 19 s. Шпирт М. Я. Использование твердых отходов добычи и переработки углей / М. Я. Шпирт, В. Б. Артемьев, С. А. Силютин. - М.: Горное дело, ООО «Киммерийский центр», 2013. - 432 с. Shpirt M. Ya. Ispol'zovanie tverdyh othodov dobychi i pererabotki ugley / M. Ya. Shpirt, V. B. Artem'ev, S. A. Silyutin. - M.: Gornoe delo, OOO «Kimmeriyskiy centr», 2013. - 432 s. Мейнелл Дж. Экспериментальная микробиология: теория и практика / Дж. Мейнелл, Э. Мейнелл. - М.: Мир, 1967. - 347 с. Meynell Dzh. Eksperimental'naya mikrobiologiya: teoriya i praktika / Dzh. Meynell, E. Meynell. - M.: Mir, 1967. - 347 s. Татаринов А. В. Роль микроорганизмов в гипергенном преобразовании полиметаллических руд и формировании биогеохимических аномалий благородных металлов на месторождениях Забайкалья / А. В. Татаринов, Л. И. Яловик, Э. В. Данилова // Доклады АН РФ. - 2007. - Т. 414. - № 5. - С. 651−655. Tatarinov A. V. Rol' mikroorganizmov v gipergennom preobrazovanii polimetallicheskih rud i formirovanii biogeohimicheskih anomaliy blagorodnyh metallov na mestorozhdeniyah Zabaykal'ya / A. V. Tatarinov, L. I. Yalovik, E. V. Danilova // Doklady AN RF. - 2007. - T. 414. - № 5. - S. 651−655. Зарубина З. М. Исследование микробиологического окисления пирита угля / З. М. Зарубина, Н. Н. Ляликова, Е. И. Шмук // Изв. АН СССР. Отделение технических наук. - 1959. - № 1. - С. 26−31. Zarubina Z. M. Issledovanie mikrobiologicheskogo okisleniya pirita uglya / Z. M. Zarubina, N. N. Lyalikova, E. I. Shmuk // Izv. AN SSSR. Otdelenie tehnicheskih nauk. - 1959. - № 1. - S. 26−31. Верех-Белоусова Е. И. Перспектывы извлечения редкоземельных металлов из породных отвалов угольных шахт Луганщины / Е. И. Верех-Белоусова // Актуальные проблемы биоразнообразия и природопользования: материалы II Национальной научно-практической конференции (г. Керчь, 15-17 мая 2019 г.). - Симферополь: ФГБУО ВО «КГИТУ»; АТ «Ариал», 2019. - С. 150-156. Vereh-Belousova E. I. Perspektyvy izvlecheniya redkozemel'nyh metallov iz porodnyh otvalov ugol'nyh shaht Luganschiny / E. I. Vereh-Belousova // Aktual'nye problemy bioraznoobraziya i prirodopol'zovaniya: materialy II Nacional'noy nauchno-prakticheskoy konferencii (g. Kerch', 15-17 maya 2019 g.). - Simferopol': FGBUO VO «KGITU»; AT «Arial», 2019. - S. 150-156.