CC BY
43
---------------------------------------- © М. А. Пашкевич, К. Понурова,
2006
УДК 662.88;502.65
М.А. Пашкевич, К. Понурова
РАЗРАБОТКА СПОСОБА КОНСЕРВАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КМА
Семинар № 10
нтенсивное развитие промышленности, быстрый рост городов и промагломераций приводит к накоплению отходов, значительная доля которых относится к горно-добывающей и горно-перера-батывающей отраслям промышленности. Так, в 2000 году площадь нарушенных горными работами земель на территории России составила 1282,6 тыс. га, более 10 % из которых приходится на хранилища твердых отходов. Складирование этих отходов ведет к возникновению на территориях площадью более 4 млн. га неблагоприятных экологических ситуаций, проявляющихся в ухудшении санитарногигиенической обстановки, нарушении и видоизменении естественных ландшафтов, а также утрате природных ресурсов.
Особенно неблагоприятная обстановка складывается в районах открытой добычи и обогащения полезных ископаемых. Значительному техногенному воздействию подвергается природная среда в районе расположения Михайловского ГОКа основной деятельностью которого является добыча и обогащение железных руд.
Михайловский ГОК в процессе добычи и переработки полезных ископаемых воздействует на все компоненты природной среды, тем не менее наибольший эколого-экономичес-кий
ущерб наносит негативное воздействие
техногенного массива на атмосферный воздух и поверностно- растительный покров. Кроме того в случае ветровой эрозии их хранилища отходов ежегодно теряется порядка 10 т ценного минерального сырья. Основными процессами пылеобразования при разработке полезных ископаемых открытым способом (карьером) являются: бурение, дробление и выброс породы взрывом; погру-зочно - разгрузочные работы; транспортирование и отвалообразование. На долю массовых взрывов и экскавации приходится 60-80 % общего количество пыли. По данным замеров установлено, что удельное количество пыли на объем горной массы изменяется в диапазоне 30-65 % г/м3. Количество пылевого аэрозоля (размеры частиц менее 10-20 мкм) образующегося в процессе годовой работы карьера составляет 3,4-6,7 тыс. т/год.
В результате хозяйственной деятельности промышленных объектов происходит загрязнение атмосферы такими веществами как оксиды азота, оксид углерода, диоксид серы и порядка 60 % всех выбросов составляет твердые вещества, большая часть которых приходится на пыление с территории хвосто-хранилища, вследствие чего происходит загрязнение атмосферы, а также территории земельного отвода и прилегающих к ней сельскохозяйственных терри-
мг/кг
Рис. 1. Содержание химических элементов в техногенной пыли, выносимой с хвостохранили-ща в воздушный бассейн, мг/кг на расстоянии 0,5 км от источника выброса*
торий, что в свою очередь вызывает изменение в химическом составе приповерхностных отложений агроландшафтов.
Происходит формирование атмо- и литохимических ореолов загрязнения. Рассеивание техногенных выбросов в атмосфере и последующее выпадение их на загазованную поверхность путем гравитационного осаждения или выпадения с осадками способствует загрязнению земельных ресурсов, вызывая:
• необратимые изменения структуры и состава почв - снижение водо-прочности и механической прочности агрегатов с последующим ухудшением агрофизических свойств почв; разубо-живание гумусного и солевого состава почв; изменение их водоудерживающей способности;
• необратимые изменения состава, структуры и свойств используемых при рекультивации потенциально плодородных пород;
• загрязнение почв и почвогрун-тов продуктами эрозии, что приводит к
угнетению растительного покрова, засолению и заболачиванию поверхности;
• ухудшение физико-механических параметров пород, используемых для возведения горнотехнических сооружений - дамб, плотин, насыпей;
• запыление и загрязнение воздушного и водного бассейнов;
• потери минерального сырья.
Проведенные исследования показали,
что эти изменения связаны с основным химическим элементом добычи - железа и его геохимическими спутниками (кобальт, никель, хром, марганец, ванадий, титан).
Количественный анализ показал, что в пыли выносимой с хвостохранилища содержится ряд тяжёлых металлов, которые являются токсичными. Концентрации загрязняющих веществ очень велики и особенно по содержанию железа (рис. 1).
Загрязнение приповерхностных отложений обусловлено накоплением металлов в растительности, в том числе и в сельско-хозяйственных культурах (рис. 2). Сравнение химического состава яч-
□ 0,3 км от МГОКа П20 км от МГОКа
Об
□ 0,3 км от МГОКа в 20 км от МГОКа
Рис. 2. Накопление тяжелых металлов растительностью
меня (зерно и солома) на расстоянии 300 м и 20 км от хвостохранилища показало, что содержание почти всех изученных элементов около комбината в несколько раз выше, чем на расстоянии 20 км.
Данные по заболеваемости населения в г. Железногорске были сопоставлены с аналогичными данными, характеризующими заболеваемость в районах Курской области, где отсутствует агро-техногенное влияние Михайловского ГОКа. Они свидетельствуют о том, что на территории г. Железногорска заболеваемости населения болезнями нервной системы, мочеполовой системы, органов дыхания, эндокринной системы, а также
заболеваемость населения по классу «новообразования» выше в 1,5 раза, чем в районе.
Таким образом, экологическая обстановка в г. Железногорске, связанная с агротехногенным воздействием ГОКа, приводит к снижению продуктивности территории и потери качества сельскохозяйственной продукции, к повышенной заболеваемости населения по сравнению со средней заболеваемостью по области, а также потерям ценного минерального сырья.
Проведенные мониторинговые наблюдения показали, что на хвостохра-нилище при технологических процессах образуются, так называемые сухие пля-
жи, занимающие от 25 до 30 % площади, которые длительное время остаются эрозионнопасными. Кроме того, на действующем хвостохранилище открытыми остаются откосы дамб и плотин, общей площадью порядка 3,0 км2. Но особенно опасным и длительным является воздействие на атмосферным воздух «старых» участков хвостового хозяйства. При ветреной сухой погоде пыль в поверхностей пляжей и плотин поднимается в воздух и разносится на значительные расстояния, загрязняя воздушный бассейн и прилегающие территории. Количество пыли, сдуваемой с поверхности хвостохранилища, зависит от влажности хвостов, их гранулометрического состава и скорости ветра.
В соответствии с вышеизложенным требуется разработать способ с одной стороны снижения негативного влияния хвостохранилища Михайловского ГОКа на компоненты природной среды, с другой стороны экологически безопасный способ консервирования ценных компонентов.
В связи с тем, что содержание оксида железа в отходах обогащения составляет порядка 25-30 %, то можно с уверенностью утверждать, что это техногенное образование, по количеству и качеству содержащегося в нем минерального сырья, пригодного для эффективного использования в сфере материального производства в настоящее время или в будущем будет являться техногенным месторождением железа.
Через 20-50 лет на МГОКе планируется разработка техногенного месторождения железа - хвостов обогащения, накопленных за предыдущие годы работы комбината. Разумеется, это потребует и разработки новой технологии обогащения руды.
Важным обстоятельством является то, что предполагаемая себестоимость
товарной продукции из промышленных отходов в 5-15 раз меньше, чем из добываемых традиционными способами руд месторождений полезных ископаемых. Активное использование промышленных отходов минерального сырья позволит получить прибыль в миллиарды долларов США ежегодно. Утилизация минеральных отходов будет способствовать очищению окружающей среды от токсичных веществ и балласта, а также получению необходимых металлов и других полезных продуктов. Тем не менее до настоящего времени не решена проблема консервации минерального сырья, ежегодно теряемого с ветровой и водной эрозией.
Планируется провести анализ снижения техногенной нагрузки хвостохрани-лища на компоненты природной среды с учетом внедрения нового технического решения: консервации поверхности хво-стохранилища с помощью отходов полиэтилена и полипропилена, оплавляемых специальным методом. Для нейтрализации техногенного воздействия минеральных отходов обогащения на территории их складирования разработан оригинальный способ формирования защитного экрана.
Способ обеспечивает решение актуальной экологической проблемы - предотвращение ветровой и водной эрозии, а также загрязнения атмосферного воздуха и подземных вод токсичными химическими веществами на территории расположения полигонов захоронения и складирования отходов горнопромышленных предприятий.
Гидроизоляционную смесь предлагается изготавливать из отходов полиэтилена и полипропилена. Состав смеси определяется климатическими условиями, литологическим строением, составом и свойствами заскладированных отходов хвостохранилища. Перед образо-
ванием защитного экрана проводятся планировочные работы на поверхности хвостохранилища. Смесь приготавливают путем перемешивания на месте ее нанесения, равномерным слоем распределяется по поверхности хвостохрани-лища, заполняя приповерхностное поро-вое пространство. Далее смесь подвергают, электротермической обработке с помощью нагревательного устройства при температуре плавления смеси (150170 0С). Кроме того, высокотемпературная термическая обработка приводит к повышению прочностных свойств защитного экрана.
1. Способ образования защитного экра-на//В.С. Литвиненко, М.А. Пашкевич, Т.А. Петрова. Патент Российской Федерации № 2255178, 27 июня 2005.
2. Оценка риска воздействия хранилищ твердых отходов на природную среду// В кн.: Симпозиум "Молодые ученые - экологии города" (декабрь 1997г.), СПб, изд. СПГТУ, 1997.
3. Эколого-экономическая оценка воздействия техногенных массивов на окружающую их среду // Пашкевич Н.В. и др. В кн.: Горный
Результаты данной работы могут широко использоваться на горных предприятиях на стадии разработки средозащитных мероприятий. Экологоэкономический эффект от внедрения природоохранного мероприятия связан с ликвидацией техногенных загрязнений почвенно-растительного покрова сель-ско- и лесохозяйственных угодий.
Работа выполнена при поддержке российско-американской программы
«Фундаментальные исследования и
высшее образование» (БИНЕ).
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
информационно-аналитический бюллетень № 7, 1999, М., изд. МГТУ.
4. Мониторинг состояния и управления деятельностью экологически опасных объектов при добыче и переработке полезных ископаемых// Изд.: СПГГИ (ТУ).
5. Оценка риска воздействия техногенных
массивов на природные воды // В кн.: Научно-педагогическое наследие профессора
Медведева. СПб, изд. СПГТИ, 1999
— Коротко об авторах
Пашкевич М.А. - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой геоэкологии,
Понурова И.К. - аспирантка, кафедра геоэкологии, СПГГИ (ТУ).
