CC BY
4Как видно из приведенных результатов, удельная активность, особенно по U-238 и Th-234, весьма значительна. Поэтому можно сделать вывод, что без очистки воду данного объекта нельзя использовать для любых целей.
Таким образом на основе полученных данных по химическим и масс-спектрометрическим методам можно сделать вывод, что воды штольни №6 без предварительной очистки от радиоактивных и тяжелых металлов нельзя использовать для сельскохозяйственных и питьевых нужд.
ЛИТЕРАТУРА
1. Урановые месторождения Таджикистана / З.А. Разыков, Э.Г. Гусаков, А.А. Марущенко. - Худжанд: ООО «Хуросон», 2001. - 212 с.
2. СанПиН 2.1.4.004-07. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения.
3. Гамма-спектрометр производства компании Baltic Scientific Instruments Руководство по эксплуатации, 2016. -
96 с.
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ШАХТНОЙ ВОДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ КИИК-ТАЛ
ХОДЖИЕВ САИДМУКБИЛ КОСИМОВИЧ,
кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой естественные науки Горнометаллургического института Таджикистана.
Адрес: 735 730, Таджикистан, г. Бустон, ул. А. Баротова 6.
Тел.: 92-732-08-41, е-mail: [email protected]
В статье приведены результаты исследования физико-химических параметров шахтных вод месторождения Киик-Тал. Определены параметры, превышающие значения ПДК для питьевой воды. Методом титрометрии установлены факторы, влияющие на них по сезонам года. Также для исследования состав шахтной воды использованы спектрометр и мультиметр, позволившие более тщательно изучить её состав.
Ключевые слова: шахтная вода, TDS, удельная электропроводность, соленость, тяжелые и радиоактивные металлы.
INVESTIGATION OF PHYSICO-CHEMICAL PARAMETERS OF MINE WATER OF
THE KIIK-TAL DEPOSIT
HOJIEVSAIDMUKBIL KOSIMOVICH,
сandidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Natural Sciences of the Mining and Metallurgical Institute of Tajikistan.
Address: 735 730, Republic of Tajikistan, Buston city, St. A. Barotova 6.
Tel.: 92-732-08-41, е-mail: [email protected]
The article presents the results of a study of the physico-chemical parameters of the mine waters of the Kiik-Tal deposit. The parameters exceeding the norm values for drinking water have been determined. The influencing factors according to the seasons of the year were determined by titrometry method. Also, a spectrometer and a multimeter were used to study the composition of mine water, which made it possible to carefully study its composition.
Keywords: mine water, TDS, electrical conductivity, salinity, heavy and radioactive metals.
Месторождение Киик-Тал было открыто в 1968 году Канимансурской ГРЭ УГ при СМ Таджикской ССР и расположено в центральной части южных склонов горного массива Могол-Тау. Оно было раскрыто при буровой оценке комплексных золото-вольфрам-молибденовых геохимических аномалий. Аномалии оказались непродуктивными, но в ряде пробуренных скважин геологами на площади около 0,25 квадратных километров было
найдено бедное урановое оруденение, которое располагалось на глубине от 100 до 500 метров от поверхности.
Месторождение Киик-Тал в своем физическом состоянии имеет участки интенсивной трещиноватости, легко проницаемые для подземных вод и интенсивно обводненные. Подземные воды выщелачивают тело месторождения, и в их составе были обнаружены сульфатно-хлоридно-кальциево-натриевые ионы. При этом концентрация урана составила от 10-80 мг/д, рН=7,2-8,1, жесткость 10-14 мг*экв/л с массой сухого остатка 900-1600 мг/л [1].
Источником урана в подземных водах могут быть обогащенные вмещающие породы, но скорее всего ими являются какие-то участки рассеянной эндогенной урановой минерализации, из которых уран выщелачивается в процессе окисления его минералов и переносится трещинно-жильными водами, накапливаясь на геохимических барьерах, в роли которых выступают пиритсодержащие грейзеновые зоны. Этот процесс продолжается и в настоящее время, о чем свидетельствует результаты многолетних исследований по составу воды из шахты данного месторождения.
Месторождение Киик-Тал размешается в двух рудных зонах, и в период 1973-1987 гг. из него был извлечён основной запас урана. Другими словами, перспективы месторождения Киик-Тал давно исчерпаны.
После завершения подземного выщелачивания урана на этом объекте все пустоты были затоплены водой, которая самотеком выходит из шахты и содержит уран в концентрациях 10-80 мг/л. В 1989 году с целью получения урана из этой воды была установлена сорбционная колонна, и по настоящее время этот участок функционирует. В последние годы концентрации урана в данном объекте колеблется в пределах 20-25 мг/л. Хочется отметить, что работа сорбционной колонны проходит в неоптимальном режиме. В связи с этим необходимо разработать новую технологию по получению урана из шахтных вод, которая соответствовала бы всем требованиям недропользования.
Для определения физико-химических параметров шахтной воды из месторождения Киик-Тал был использован современный мультиметр типа YSI 556 MPS [2]. Помимо механических качеств, в частности прочности, надежности и водонепроницаемости, он одновременно измеряет pH, ОВП, растворенный кислород, температуру, электропроводность, солёность и TDS с наименьшей погрешностью. Как было отмечено, мультиметр совместим с программным обеспечением YSI EcoWatch для Windows. Полученные результаты с помощью этого мультиметра можно обрабатывать и интерпретировать с помощью компьютера.
Сначала прибор был откалиброван по всем параметрам с применением соответствующих стандартных растворов, затем проводились измерения. При этом в качестве исследуемого объекта взяли шахтные воды месторождения Киик-Тал. В начале исследовались изменения физико-химических параметров воды. Усредненные значения этих параметров воды приведены в таблице 1.
Как видно из рисунка, значения TDS и солености очень высокие. Хотелось бы также отметить, что в составе TDS в большем количестве присутствуют тяжелые металлы. В нашем случае это в основном уран в количестве 20-25 мг/л.
Также для определения содержания тяжелых металлов в шахтной воде использовался атомно-абсорбционный спектрометр производства США [3]. Этот спектрометр состоит из двух частей: горелка и графитовая печь. С помощью графитовой части данного спектрометра можно обнаружить концентрации металлов в водных растворах в пределах 1 мкг/л.
Прежде чем приступить к измерению пробы, прибор необходимо откалибровать. Калибровку можно провести один или несколько раз. Для выбора одного из этих условий нужно выбрать соответствующие настройки в программе. Далее строится калибровочная кривая с помощью стандартных растворов и проводятся измерения концентрации металлов в зависимости от нагретой лампы. Полученные результаты приведены в таблице 2.
Таблица 1.
Результаты измерения физико-химических параметров шахтной воды
№ п/п Определяемые параметры Фактические средние значения ПДК
1 Температура, C 25,63 -
2 Электропроводность, мСм 2 -
3 Удельная электропроводность, мСм/см 1,97 -
4 Растворенный кислород, % 69,17 -
5 Концентрации растворенного кислорода, мг/л 5,62 -
6 рН 8,03 6-9
7 pHmV, мВ -67,49 -
8 ОВП, мВ 15,58 -
9 Соленость, г/л 1 -
10 TDS, г/л 1,28 0,35
11 Удельная сопротивления, кОм*см 0,5 -
Таблица 2.
Концентрации тяжелых и радиоактивных металлов в шахтной воде_
№ ПДК,
п/ Определяемые Концентрации элементов,
элементы мг/л мг/л
п
1 Zn 0,34 5
2 Cu 0,16 1
3 Pb 0,31 0,03
4 Cd 0,0006 0,001
5 U 23 0,03
Как видно из табличных данных, концентрации тяжелых и радиоактивных металлов для шахтных вод значительно превышают ПДК [4].
Также состав шахтной воды месторождения Киик-Тал был проанализирован химическими методами. В начале определялось содержание хлорид-ионов (С1-) путём титрования при избытке серебра роданистым аммонием.
Определение основано на титровании с роданистым аммонием при избытке нитрата серебра (Л§КО3), не связываемого с С1- в присутствии индикатора - железоаммонийных квасцов. При этом реакция протекает следующим образом:
Ад+ + CNS~ -> AgCNS I
Как только заканчивается осаждение серебра, роданистый аммоний образует с железоаммонийными квасцами родановое железо, окрашивающее раствор в красный цвет. При этом реакция протекает следующим образом:
Геэ+ + €N5' -> Fe(CNS')э I
Этот метод даёт точные результаты только при соблюдении условий исключения ошибки, связанных с значительно большей растворимостью АдС1 сравнительно с AgCNS. При обратном титровании ионов серебра роданидом его избыток, необходимый для изменения окраски раствора, будет реагировать с хлоридом серебра:
АдС1 + CNS- AgCNSJг СГ
Чтобы избежать этого, надо отделить АдС1 от раствора. Более просто хорошие результаты можно получить добавлением к анализируемому раствору не смешивающегося с водой вещества (нитробензола, хлороформа и т.п.). При взбалтывании раствора хлорид серебра сбивается в комки на границе обеих жидкостей, нитробензол защищает осадок АдС1 от водного раствора. Это понижает скорость растворения АдС1, а следовательно, и скорость его реакции с роданидом.
Если анализируемый раствор содержит сероводород или органические вещества, серебро восстанавливается до отмеренного объема раствора, содержащего не более 10-20 мг хлорид-ионов, и к нему прибавляют 1 мл азотной кислоты (1:2) и 0,1н раствора перманганат калия до неисчезающей на холоде в течении 5-10 минут розовой окраски. Далее к раствору прибавляют 1 мл нитробензола и 10-15 мл 0,1н раствора нитрат серебра. Закрыв колбу пробкой, её встряхивают, пока осадок не соберется в хлопья, затем прибавляют 1 мл железоаммонийных квасцов. Избыток серебра оттитровывают 0,1н раствором КСN5, до появления неисчезающей около минуты красно-коричневой окраски. Если окраска появится от первых капель роданида, для определения берут меньший объем воды, после чего вычисляют концентрации хлорид-ионов по формуле:
с _ _ |^-К5?-35-4Б-1000
□йъ-ем алнквог ( )
где VI - объем 0,1н А?Я03, У2 - объем 0,1н КСКБ
Другие параметры были определены аналогичным определению хлорид-ионов методом, с учетом использования отдельных методик.
Для получения достоверных и надежных данных по шахтной воде были отобраны пробы по сезонам года. Например, полученные результаты по 2021 году приведены в таблице 3.
Как видно из табличных данных, жесткость и кальций по всем сезонам года превышают значения ПДК, а магний ниже ее значения. Калий и аммоний также превышают ПДК во все сезоны, натрий- и нитрат-ионы вписываются в ПДК только зимой, а в остальные сезоны тоже её превышают. Уран, железо и хлорид-ионы тоже по всем сезонам года превышают значения
ПДК.
Таблица 3.
Результаты химического анализа пробы шахтной воды месторождения Киик-Тал по сезонам года
№ п /п Физико-химические показатели Фактическое значение ПДК
Зимой Весной Летом Осенью
1 Жесткость, мг- экв/л 10,95 12,76 12,3 13,5 7
2 Са2+, мг/л 175 193 188 203 100
3 М^2+, мг/л 27 38 36 41 50
4 К+, мг/л 14,9 23,7 23,4 25 12
5 Na+, мг/л 179,8 217 210 230 200
6 U, мг/л 20,3 24,6 23,17 22,1 0,03
7 NH4+, мг/л 0,09 016 0,22 0,12 0,5
8 CO32-, мг/л 7,8 13 12 16,3 -
9 HCO3-, мг/л 213,94 267,32 256,4 250,6 30
1 0 NO3-, мг/л 44,2 48,4 56,6 59,3 45
1 1 Сух. ост., мг/л 1614,1 1543,7 1513 1526 1000
1 2 SO42-, мг/л 807,16 735,6 701,2 726,5 500
1 3 Cl-, мг/л 45,32 90,8 99,97 106,3 350
1 4 Fe3+, мг/л 0,12 0,19 0,23 0,22 0,3
Таким образом, мы можем утверждать, что шахтную воду необходимо подвергнуть очистке от загрязнителей, в частности от тяжелых и радиоактивных металлов. В противном случае вода загрязняет прилегающие территории, которые расположены совсем близко к г. Худжанду и прилегающим населённым пунктам.
ЛИТЕРАТУРА
1. Разыков, З.А. Урановые месторождения Таджикистана / З.А. Разыков, Э.Г. Гусаков, А.А. Марущенко. -Худжанд: ООО «Хуросон», 2001, - 212 с.
2. Руководство по эксплуатации YSI 556 MPS, 2016. -136с.
3. Атомно-абсорбционный спектрометр AAnalyst 800. Руководство по эксплуатации, 2008. -103 с.
4. СанПиН 2.1.4.004-07. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения.
