Анализ эколого-экономических проблем размещения отходов обогащения в Жезказганском регионе и их решения путем закладки выработанного пространства

© А.Г. Бабасов, 2012

УЛК 622:577.4 А.Г. Бабасов

АНАЛИЗ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ РАЗМЕЩЕНИЯ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ В ЖЕЗКАЗГАНСКОМ РЕГИОНЕ И ИХ РЕШЕНИЯ ПУТЕМ ЗАКЛАДКИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА

Рассмотрены основные проблемы размещения отходов обогащения. Предложены решения путем их размещения в выработанное пространство в виде закладки. Даны рекомендации по рекультивации и консервации промышленных отвалов. Ключевые слова: выработанное пространство, отходы обогащения, закладка выработанного пространства, эколого-экономический анализ.

Процессы загрязнения окружающей среды интенсивно проявлены в связи со всеми видами горнодобывающей и металлургической деятельности. Опасность загрязнения токсичными химическими элементами наиболее велика для территорий добычи и переработки рудно-минерального сырья.

Экологические проблемы, вызванные деятельностью горно-металлургических комбинатов, обусловлены как составом перерабатываемых руд и горных пород, так и технологией их добычи, обогащения и переработки. Экологические проблемы повсеместно носят комплексный характер. Это заключается во включении в техногенные миграционные потоки всех основных цепей распространения загрязняющих веществ: воздушной (дробление, обогащение, переработка и хранение отходов) и водной (водоотведение, сток с хвостохрани-лищ, технологические стоки при обогащении). Для металлургических заводов и рудников с открытой разработкой особенно актуальны проблемы, касающиеся воздушной цепи.

Сказанное в той или иной степени относится и к территориям, зани-

маемым предприятиями ПО «Жезказ-ганцветмет», деятельность которого сопровождается значительными преобразованиями природного ландшафта, с возведением на дневной поверхности Земли мощных (по площади и объемам добываемых руд и складируемых отходов) хвостохранилищ и отвалов. Отвалы хвостов обогатительных фабрик - источник загрязнения атмосферы пылью, загрязнения гидросетей и водоемов. В силу сыпучести материала (песок) хвостохрани-лища занимают значительные площади. Почти все хвостохранилища региона являются действующими, но имеются первоначальные участки, где уже закончен прием хвостов. Все такие участки и не используемые зоны хвостохранилищ требуют биологической рекультивации и могут быть использованы для расширения посевных площадей подсобных хозяйств и для закладки выработанного пространства.

По данным В.А. Чантурия, за последние 20 лет содержание цветных металлов в рудах снизилось в 1.3-1.5 раза, железа в 1.25, золота в 1.2 раза, доля труднообогатимых руд возросла от 15 до 40 % от общей мас-

сы сырья, поступающего на обогащение. Это приводит к значительному увеличению количества отходов горнопромышленного комплекса. В горнодобывающем производстве цветной металлургии России и СНГ накоплены десятки миллиардов тонн вскрышных пород, миллиарды тонн хвостов обогащения и сотни миллионов тонн металлургических шлаков [1, 2].

В 2010 году был сделан анализ влияния хвостохранилища СОФ № 3 вблизи п. Жезказган. Спектральный анализ показал, что фильтрационные и грунтовые воды, приуроченные к СОФ №3 хвостохранилищу, имеют повышенные содержания свинца (1,73,3 ПДКхпикб), ванадия (2-5 ПДКхпикб), сурьмы (10-20 ПДКхпикб), бария (2-5 ПДКХПиКБ) и мышьяка (1020 ПДКхпикб). Остальные микроэлементы находятся в пределах установленных нормативов. Уточненный химический анализ, не подтвердил превышение концентраций мышьяка, но показал повышенные концентрации фтора (1,7 ПДКхпикб), свинца (4,77,9 ПДКхпикб), никеля (1,4-3,8 ПДКхпикб), кобальта (1,1-2,2 ПДКхпикб), хлоридов (5,8-7,5 ПДКхпикб), сульфатов (1,9-6,5 ПДКхпикб) и кадмия (5-85 ПДКхпикб). При этом надо отметить, что концентрации хлоридов, сульфатов и кадмия обусловлены природным содержанием в подземных водах рассматриваемой территории [3].

К настоящему времени разработан широкий спектр способов снижения отрицательных последствий хранения техногенного сырья [4].

Методы рекультивации хвосто- и шламохранилищ подробно рассмотрены в работе Т.Ё. Михайловой и А.В. Хохрякова [5]. Земли нарушенные при складировании промышленных отходов, преимущественно используются под задернованные участ-

ки природоохранного назначения или консервируются техническими средствами. Рекомендуется относить такие земли под обводнение или под участки самозарастания - специально не-благоустраиваемые для использования в хозяйственных и рекреационных целях. Авторами [5] выделены три группы методов рекультивации и консервации промышленных отвалов: механический, физико-химический и биологический.

Механический метод консервации промышленного отвала основан на засыпке его поверхности инертным материалом или размещением в подземные выработанные пространства.

Физико-химический метод направлен на создание на поверхности промышленного отвала противоэро-зионного покрытия путем обработки ее вяжущими составами. Особенно он рекомендуется на действующих хво-стохранилищах для кратковременного закрепления пылящих участков.

Биологический метод - создание почвенного и растительного покрова на нарушенной территории путем нанесения на ее поверхность слоя плодородного грунта различной мощности (от 2 до 40 см и более) с последующим посевом или посадкой растений [5].

Хвостовые отложения промышленных предприятий относятся к малопригодным для биологической рекультивации группам грунтов, требующим при их освоении улучшения физических и химических свойств пород и специальных агротехнических мероприятий, направленных на обогащение поверхностных горизонтов органическими веществами. Для незасоленных малосульфидных и сульфидно-карбонатных грунтов хво-стохранилищ предлагается нанесение плодородного грунта или другого ор-ганикосодержащего субстрата непо-

Принципиальная схема геотехнологии размещения отходов обогащения в выработанном пространстве

средственно на хвостовые отложения. Нанесение плодородного грунта на засоленных (солончаковых) малосульфидных и сульфидно-карбонатных, а так же на незасоленных сульфидных хвостохранилищах. Для высокосульфидных (колчеданных) типов хвосто-хранилщ рекультивационный слой рекомендуется компоновать из плодородного грунта, наносимого на про-тивофильтрационный экран из связного грунта (глины, суглинки) и ка-пилляропрерывающего слоя. Для предотвращения загрязнения подзем-

ных и грунтовых вод за счет водной эрозии поверхности хвостохранилищ с сильно засоленными грунтами должен быть предусмотрен водоупорный слой [6].

До решения вопроса о рекультивации старых отвалов и хвостохранилищ необходимо предварительно принять решение об использовании материала в качестве техногенного сырья и о сроках этого использования. От этого решения во многом будет зависеть вид и схема рекультивации. Применительно к хвостам обогащения создание технологии возврата отходов в подземное пространство более реально и необходимо. Во-первых, хвосты обогащения составляют более 80 % от всего объема отходов горнообогатительного производства, а во-вторых, эти хвосты выходят из технологического цикла обогащения в виде пульпы, что дает возможность их эффективного транспортирования. В целом, технология воссоздания закладочного массива в выработанном пространстве подземного рудника, включает в себя три основных процесса (рисунок).

- подготовку отходов обогащения;

- транспортирование подготовленных отходов;

- формирование закладочного массива и его последующая укладка.

В мировой практике известно применение различных видов закладки [7]: сухой, гидравлической, пневматической, твердеющей, ледяной и

т.д. Наиболее широко используется твердеющая закладка.

Условия и причины, вызывающие необходимость применения закладки выработанного пространства, различны. Среди главных из них можно назвать: необходимость полноты извлечения высокоценных руд, большую глубину разработки, необходимость сохранения дневной поверхности и т.д.

Позволяя решать широкий круг задач, закладка существенно влияет на экономические показатели технологии горного производства. В себестоимости добычи руды затраты на закладку составляют 18...35 %, что в ряде случаев является сдерживающим фактором широкого применения таких систем разработки. Поэтому основным направления повышения эффективности применяемых и проектируемых вариантов систем разработки с закладкой является резкое снижение ее стоимости. Это возможно за счет создания и внедрения поточной технологии закладочных работ и широкого использования в качестве закладочных материалов отходов горно-обогатительного производства. Утилизация этих отходов в закладку также позволит решить и вопросы улучшения экологии окружающей среды, снижая негативное влияние дренажа в почву реагентов, пыления отвалов и хвостохранилищ, вывода для их размещения значительных территории плодородных земель [7].

Основные преимущества использования для закладки выработанного пространства отходов обогащения:

• создание благоприятных условий для сохранения ландшафта зем-

1. Чантурия В.А., Макаров В.Н., Макаров Д.В. Экологические и технологические проблемы переработки техногенного

ной поверхности, а так же здании и сооружении находящиеся на земной поверхности,

• большие возможности для подземной утилизации промышленных отходов,

• улучшение состояния окружающей среды региона связанный с разгрузкой техногенных отходов.

Таким образом, огромные объемы накопленных отходов обогащения уже в настоящее время создают серьезные экономические и экологические проблемы в горнопромышленных районах (в частности п. Жезказган). Поддержание отвалов вскрышных пород и хвостохранилищ требует значительных капитальных и материальных затрат. Они на длительное время выводят из хозяйственного оборота значительные площади земли. Большие объемы перемещенной горной массы нарушают сложившееся геологическое равновесие, выбросы газа и пыли при добыче полезных ископаемых, пыление отвалов и хвостохрани-лищ, попадание реагентов и тяжелых металлов в природные поверхностные и подземные воды отрицательно воздействует на сложившиеся экосистемы и здоровье человека. Особенно опасно их воздействие в районах с экстремальными климатическими условиями, где вблизи горнодобывающих предприятий возникают обширные техногенные пустыни. Эффективным решением данной проблемы является рациональное и комплексное использование горных выработок и отходов обогащения.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

сульфидсодержащего сырья //- Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН. 2005. -. С. 7-43.

2. Чантурия В. А. Современные проблемы обогащения минерального сырья в России //Обогащение руд. 2000. №6. С.3-8.

3. Отчет о научно-исследовательской работе по теме «Оценка воздействия на компоненты окружающей среды (как составная часть экологического аудита) пром-продуктов и отходов основного производства корпорации «Казахмыс» с обоснованием и дифференцированным определением классов опасности отходов», т. III/ - Алматы: ДГП ГНПОПЭ «Казмеханобр», 1998. -С.161.

4. Калинников В.Т., Макаров Д.В., Васильева Т.Н. Физико-химические процессы в сульфидсодержащих горнопромышлен-

ных отходах. - Аппатиты: КНЦ РАН, 2002. - 163 с.

5. Михайлова Т.П., Хохряков А.В. Рациональное землепользование в цветной металлургии. - Свердловск: ВИПК Минн-цветмет СССР. 1989. - С. 73.

6. Дурова P.A., Олейников А.Г. Выбор способов рекультивации хвостохрани-лищ с учетом их эдафических особенностей //Тез. докл. Уральского совещ. - Свердловск: УрО АН СССР. 1988. - С.126-127.

7. Крупник П.А., Пятигорский П.В. Совершенствование технологий возведения искусственных массивов из твердеющей закладки. - Алма-Ата: КазНИИНТИ. 1987. -С. 64. E3S

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Бабасов Алихан Гайнуллаевич - аспирант, Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru

МЕСТОРОЖДЕНИЯ МИРА -

Даты и события в истории изучения урана

1789 г. — немецкий химик Мартин-Генрих Клапрот открыл уран, ошибочно приняв за чистый металл диоксид урана.

1841 г. — французский химик Эжен Пелиго впервые получил металлический уран.

1896 г. — французский физик Антуан Анри Беккерель случайно открыл явление радиоактивности урана.

1934 г. — французские исследователи Ирен и Фредерик Жолио-Кюри открыли явление искусственной радиоактивности.

1939 г. — немецкие физики Отто Ган и Лиза Мейтнер провели первые эксперименты с искусственным делением ядер урана.

1939 г. — Фредерик Жолио-Кюри получил эффект цепной реакции при воздействии нейтронов на изотоп У235.