Техногенные месторождения

**Использованы значения  рыбохозяйственных ПДК.

 

Из таблицы 3 следует, что в оборотных водах всех золоотвалов имеет место превышение ПДК для всех элементов, а для V, Мо и F - до 170-230 раз. Объём сброса оборотной воды с золоотвалов АО «Свердловэнерго» составляет не менее 7,6 млн³/год в поверхностные водоёмы (реки, ручьи) и более 50 млн³/год в горизонты подземных вод посредством фильтрации через основания дамб.

Воздействие на земельные  ресурсы.

Площади, занимаемые каждым золоотвалом, измеряются сотнями гектаров, составляя в целом для АО «Свердловэнерго» не менее 3100 га, а с учётом площади санитарно-защитных зон (около 1700 га) из землепользования исключается 4800 га только для одной Свердловской области.

Воздействие на атмосферу.

Основными источниками загрязнения  атмосферы являются пылящие поверхности  золоотвалов. Их негативное воздействие  заключается в загрязнении воздушного бассейна неорганической пылью в результате ветровой эрозии сухой части поверхности отвалов. Результаты расчётов показали, что для золоотвалов АО «Свердловэнерго» площадь пылящих поверхностей составляет около 600 га, т.е. около 20% общей площади золоотвалов, а суммарный объём пылевыделения превышает 1700 т/год.

Риск экологических последствий аварийных ситуаций.

Экологический риск, т.е. вероятность  возникновения неблагоприятных  для ОС и человека последствий складирования золошлаковых отходов на золоотвалах обуславливается возможностью прорыва ограждающих дамб, что в действительности хотя и не часто, но имеет место.

Таким образом, в свете рассмотренного воздействия золоотвалов на ОС, совершенно очевидна необходимость проведения исследований по утилизации техногенных  отходов, накапливающихся в золоотвалах топливно-энергетического комплекса России. В решении этой проблемы заинтересован и топливно-энергетический комплекс, выплачивающий многие сотни миллионов рублей в год за загрязнение ОС, складирование отходов, изъятия земель.

 

3.2 ТМ угольной подотрасли

 

При добыче и обработке ископаемых углей возникает большое количество отходов, содержащих кроме пустой породы значительное количество угля.

Первую группу этих отходов составляют углесодержащие вскрышные (при открытой добыче угля) и шахтные породы, т.е. ТМ горнодобывающей промышленности, возникающие при добыче полезных ископаемых (см. классификацию ТМ). К настоящему времени нет достаточных сведений о ежегодных масштабах образования и складирования в отвалах подобных отходов. Наиболее изучены они в Кузнецком бассейне, где, по ориентировочным расчётам, ежегодно получают 12-15 млн.т вскрышных пород со средней зольностью 72-86%.

Вторую группу представляют отходы углеобогатительных фабрик, где они  составляют 5-40% от перерабатываемой массы добытого сырья и превышают 1 млн.т/год на каждой фабрике. В зависимости от способов обогащения угля образуются кусковые и мелкодисперсные отходы соответственно при гравитационном и флотационном методах обогащения. Выход кусковых углеотходов обогатительных фабрик Кузнецкого бассейна составил в 1987 году около 11,5 млн.т, а Уральских – 4,8 млн.т.

Крупность зёрен при флотационном обогащении менее 1 мм. Представление  о крупности кусковых отходов даёт таблица 4.

 

Таблица 4.

Гранулометрический состав отходов  гравитационного обогащения.

Фракция, мм	0 - 1	1 - 6	6 - 113	13 - 25	25 – 50	>50
Содержание, %	1,5	2	3	14,8	50,6	28,1
Зольность, %	72,4	82,3	86,2	80,3	78,8	85

 

Содержание мелкой фракции (<13 мм) не превышает 6,5%, а зольность  почти не зависит от размера кускового материала.

Представление о химическом составе отходов обогатительных фабрик можно получить, проанализировав данные таблицы 5.

 

Таблица 5

Характеристика углеотходов.

Угольный бассейн	Зольность	Химический состав, %
		C	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	S
Кузнецкий	64 – 90	4 – 22	57 – 70	14 – 26	3 – 10	1 – 7	0,3 – 3	0,1-1,4
Челябинский	66 – 80	9 - 25	53 – 56	22 – 24	11 – 18	2 – 5	3 – 4	0-0,8
Кизеловский	60 – 68	17 – 23	53 – 58	12 – 22	16 – 22	0,8 – 2	0,8 – 2	7 – 10

 

Преобладающей горной породой  в углеотходах уральских месторождений  является аргиллит, в небольших количествах присутствуют алевролиты, песчаники, карбонаты и сульфиды.

Основные минералы представлены каолинитом (20-40%), гидрослюдами (5-25%) и  кварцем (30-40%). Кизеловские отходы имеют  повышенное содержание сульфидов железа, следствием чего является более высокое содержание в них серы.

Содержание углерода зависит от качества обогащения.

Углеотходы представляют интерес для цементной промышленности, которая может утилизировать  значительный их объём. Например, в  Польше ежегодно используют 40 000 т отходов углеобогащения, применяя их в качестве компонента исходного сырья цемента в количестве 8-18%. На Днепродзержинском цементном заводе в сырьевую смесь вводят 8-9% углеотходов. На Одесском цементном заводе используют углемоечные отходы коксохимического производства для частичной замены глины и снижения расходов топлива на обжиг клинкера (около 11%).

Воздействие отходов  обогащения углей на ОС аналогично, по-видимому, воздействию золоотвалов ТЭС, рассмотренному выше.

 

3.3 ТМ цветных и редких металлов

 

ТМ этой группы объединяют ТМ, возникающие при добыче, обогащении и переработке продуктов обогащения руд цветных (Cu, Zn, Pb, Al и Mg) и редких (Ni, Sn, Mo, W, Bi, V, Co, As, Sb и Hg) металлов. Как правило, ТМ этой группы относятся к месторождениям смешанного типа, т.е. пригодны как для доизвлечения металла, так и получения стройматериалов.

ТМ, сложенные вскрышными и вмещающими породами и некондиционными  рудами, представлены рыхлыми, полускальными  и скальными горными породами и рудами различного вещественного состава, слагающими коренные месторождения. В этом типе месторождений обычно не наблюдается закономерностей в распределении наиболее богатых металлом участков.

ТМ, возникающие при  обогащении руд, представлены хвостохранилищами, сложенными измельчённым материалом с водонасыщением до 20-50%, плотностью от 1,5 до 2,5 т/м³ и содержанием глинистых частиц до 50%.

При флотационном обогащении основная масса хвостохранилищ представлена пылевидным материалом, а при гравитационном – мелкозернистым. В пылевидном материале частиц с диаметром менее 0,1 мм свыше 25%, а в мелкозернистом – частиц с диаметром меньше 0,1 мм менее 25%.

Полезные компоненты распределены в хвостохранилищах неравномерно. Возникновение участков с повышенной концентрацией металла зависит не только от изменения показателей технологии обогащения, но и от ряда других факторов, таких как

• временной режим и место сброса пульпы, которые не являются постоянными;
• рельеф дна хвостохранилища;
• окислительные и восстановительные процессы в приповерхностной зоне (см. выше).

Металлоносные участки  представлены системой разобщённых  пластообразных, линзообразных, изометрических и неправильной формы тел.

В хвостохранилищах помимо цветных и редких металлов наблюдаются  повышенные содержания благородных  металлов (Ag, Au, Pt) и редкоземельных и рассеянных металлов (Ge, Se, Te и др.).

Шлаки металлургического  производства имеют две разновидности:

• литые, поступающие в шлакоотвалы в горячем состоянии;
• гранулированные – исходные шлаки после предварительной грануляции.

Распределение полезных компонент в шлаках зависит от изменения состава исходного сырья и показателей извлечения различных компонент, входящих в состав перерабатываемых концентратов, а так же от интенсивности процессов вторичного перераспределения металлов в них, которые для литых шлаков проявляются лишь в приповерхностной части, а для гранулированных – на большую глубину и более интенсивно.

Особенно велики потери металлов при добыче и обогащении руд, а, следовательно, весьма значительны  их запасы в ТМ горнодобывающей промышленности. Оценим эти запасы на примере крупнейшего комбината нашей страны – Тырныаузского (Предкавказье), осуществляющего добычу и переработку вольфрамовых руд.

Кондиционными считаются  руды с содержанием триоксида  вольфрама C_WO3 >0,1%. В хвостах флотации содержание C_WO3 <0,04%. В процессе подготовительных горных работ эксплуатационный блок расчленяется на кондиционные и некондиционные руды, выемка которых из недр осуществляется раздельно: кондиционные руды отгружаются на обогатительную фабрику, а некондиционные направляются в отвал.

Технологическая схема  и показатели добычи и переработки  руд показаны на рис. 2, из которого следует, что на долю кондиционных руд приходится всего 13,5% от всей добытой горной массы. В этих рудах содержится лишь 34,6% полезного компонента. Некондиционные руды, составляющие 86,5% добытой горной массы, уходят в отвал, унося с собой 65,4% металла, содержащегося в эксплуатационном блоке. Таким образом, уже первая стадия добычи коренных руд связана с огромными потерями полезного компонента, причём это потери не в недрах, а в отвалах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Схема отработки  и обогащения руд Тырныаузского  месторождения с технологичес-кими показателями по отдельным этапам.

a, b, q - содержание C_WO3 в исходной горной массе, обогащённом и отвальном продуктах соответственно, %;

g - выход продуктов переработки и обогащения руд, %;

e - извлечение триоксида вольфрама в соответствующий продукт, %.

 

На обогатительной фабрике руда подвергается дроблению, измельчению и флотации. В хвосты флотации уходит 13,48% рудной массы, вместе с которой уносится ещё 11,4% полезного компонента. В итоге из всей массы металла, содержащегося в эксплуатационном блоке, в товарный концентрат извлекается всего 23,2%, а 76,8% теряется в отвалах некондиционной руды и хвостохранилищах.

Изучение технологической  пробы некондиционной руды Тырныаузского  месторождения показало, что отвалы некондиционной руды это полноценное техногенное месторождение, пригодное для переработки, причём со значительно меньшими затратами, чем месторождения коренных руд.

Распределение содержания триоксида вольфрама в порциях  этой пробы приведено в таблице 6.

 

Таблица 6.

Распределение триоксида  вольфрама в порциях технологической  пробы некондиционной руды Тырныаузского месторождения.

Групповые порции	Отдельные порции	Содержание WO3, %		Количество WO3, %
		В отдельной порции	Накопленное*	В отдельной порции**	Накопленное***
I	1	0,543	0,543	47,5	47,5
	2	0,165	0,342	15,7	63,2
	3	0,101	0,271	7,5	70,7
	4	0,068	0,217	5,7	76,4
	5	0,054	0,185	5,0	81,4
II	6	0,036	0,160	3,3	84,7
	7	0,030	0,142	2,6	87,3
	8	0,026	0,128	2,2	89,7
	9	0,021	0,115	1,9	91,4
	10	0,017	0,106	1,4	92,8
III	11	0,015	0,098	1,3	94,1
	12 - 20	0,012	0,057	4,6	100

*Среднее содержание WO₃ по всем вышестоящим порциям, включая данную (С_n’), ко торое рассчитывается по формуле Сп’=(åmiCi)/(åmi)

 n’ n’

i=1 i=1

где m_i и C_i – масса и содержание WO₃ в i–й порции технологической пробы;

n’ – количество  порций, для которых рассчитывается  С_n’.

***Относительная масса (М_i, %) WO₃ в i-й порции технологической пробы, которая оп-