Актуальность темы
В современном мире все большую значимость приобретает проблема экологической деформации территорий под воздействием антропогенного фактора. Вмешательство в природные процессы приводит к загрязнению окружающей среды. Важной экологической проблемой для Донецкой области является воздействие процессов угледобычи.
Терриконы оказывают негативное воздействие на атмосферу, почвы, поверхностные и подземные водные источники.
Во влажном воздухе сернистый ангидрид, который выделяется из терриконов, образует серную кислоту, которая вместе с дождями выпадает на землю. Когда в воздух попадает металлическая пыль, то образуются еще более ядовитые соли серной кислоты.
Многие из террикоников горят, и это способствует значительному изменению состава атмосферного воздуха и выпадению кислотных дождей, так как из одного горящего отвала за сутки в среднем выделяется в атмосферу 4-5 т оксида углерода и от 600 до 1100 кг сернистого ангидрида, а также небольшие количества сероводорода, оксидов азота и других продуктов горения.
Подземные воды при взаимодействии с терриконами сильно обогащаются взвешенными частичками, из слабощелочных становятся кислыми (рН достигает 2-3 и это происходит на 15% шахт), из пресных и солоноватых с минерализацией от 0,2 до 3 г/л превращаются в соленые с минерализацией 5-30 г/л и очень жесткие.
Установлено, что на долю угольной промышленности приходится 55-70% всех веществ, загрязняющих водоемы региона. Значительное загрязнение дают терриконы.
На землях занятых под терриконами почвы, в отличие от природных, в верхних горизонтах нарушены (насыпаны, срезаны, перемешаны). В таких почвах изменены кислотно-щелочной баланс и физико-механические свойства. На запечатанных территориях, в терриконах шахтные породы с течением времени под действием жизнедеятельности бактерий в сочетании с действием влаги и колебаний температуры выветриваются. Этот процесс негативно сказывается на прилегающей территории. Терриконы загрязняют прилегающие черноземные почвы, делают их непригодными для всего живого.
Коническая форма отвалов, большая крутизна их склонов (до 45°) способствует катастрофическим эрозионным процессам. С 1 га поверхности терриконов ежегодно смывается от 86 до 900 м породы.
Смываемая порода очень токсична, так как окисление пирита способствует тому, что свежеотсыпанная нейтральная порода терриконов с течением времени становится сернокислой с рН 3. Серная кислота, образующаяся в результате окисления пирита, растворяет различные металлы, и они мигрируют на прилегающие территории.
Терриконы можно определить как объекты, приносящие значительный вред прилегающим почвам. Пиритизированные угли богаты ураном. В углях он в основном представлен настураном (оксидом урана). Образующаяся в результате окисления пирита отвальной массы серная кислота растворяет все металлы, в том числе и уран. Растворение урана приводит к повышению радиоактивности породы террикоников.
Следовательно, проблема переработки терриконов является актуальной.
Цели и задачи
— изучение мирового опыта по решению проблемы утилизации терриконов;
— разработка универсальной схемы переработки терриконов методом помола;
— уменьшение вредного воздействия терриконов на окружающую среду путем их переработки методом помола;
— внедрение данного проекта.
Планируемый практический результат
Отходы добычи природных ресурсов и остатки сырья, не использованного в процессе изготовления основной продукции, не всегда полностью теряют народнохозяйственную значимость и зачастую тоже могут быть использованы в качестве сырья для производства той или иной продукции. Отвальная порода угольных шахт тоже относится к таким отходам. В настоящее время известны такие способы ее утилизации, как получение строительных материалов и утлеудобрений, производство бокситов и алюминиевых сплавов, отделение магнитных железосодержащих соединений из терриконов, выделение германия из терриконов, выделение редкоземельных элементов из терриконов.
После измельчения породы или отходов втоичной добычи, до фракции 10-80 мкм, может использоваться для включения в состав асфальта, бетонных изделий в качестве наполнителя.
Обзор на мировом уровне
В 2001 году Российско-Британский консалтинговый центр, созданный для помощи в реструктуризации наших предприятий угольной отрасли, предложил создать две электростанции на основе технологии сжигания породы терриконов с незначительным добавлением угля. Это позволило бы переработать 100 млн тонн пустой породы, которая нынче горит и отравляет атмосферу углеродными окисями. Естественно, высвободились бы и значительные площади плодородной земли. Одну электростанцию планировалось построить в Новошахтинске, вторую – на площадке шахты «Садкинская», на стыке Белокалитвенского и Усть-Донецкого районов. Генеральный директор РБКЦ Сергей Дорошенко даже убедил руководство «Гонконг Шанхай Банк», которое решило вложить в проект 250 млн долларов США, началась разработка схемы финансирования. Но по каким-то таинственным причинам вся затея развеялась.
Америка, Польша, Германия, почему там не видно терриконов? Да потому, что они эту породу перерабатывают, смешивают ее с песком, другими добавками и закладывают выработанное пространство. Для нас это не новость у нас в 1975-1976 годах на шахте им. Горького работала такая установка по закладке. Было решение правительства для шахт Центрального Донбасса разрабатывать проекты и сметы на строительство закладочных комплексов.
В Японии из терриконов извлекают редкоземельные элементы, германий и т.д.
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Обзор основных вопросов
Основными вопросами возникающими при предотвращении негативного воздействия на окружающую среду путем переработки терриконов являются:
— уменьшение воздействия на компоненты окружающей природной среды;
— уменьшение накопления отходов и освобождение земель;
— получение экономического эффекта за счет экономии на платежах за размещение отходов, за счет освободившейся территории и т.д.;
— снижение потребления природных ресурсов.
На территории Донбасса насчитывается более 1,5 тыс. терриконов, в каждом из них в среднем 1144 м3 породы. Терриконы разбросаны по всей территории Донбасса на площади 800 га. Они занимают значительные территории и оказывают негативное воздействие на атмосферу, почвы, поверхностные и подземные водные источники. Поэтому проблема утилизации терриконов в настоящий момент является актуальной.
Переработка терриконов методом агломерации позволяет в большей степени решить поставленные вопросы.
Перечень основных результатов
В результате работы получена схема переработки терриконов методом тонкого помола, которая позволяет получить экологическую, экономическую и социальную выгоду.
Экологическая – при переработке терриконов снижается негативное воздействие на окружающую среду.
Экономическая – снижение платежей за ущерб, наносимый терриконами, экономическая выгода за счет применения освобожденной территории в промышленных нуждах, экономическая выгода за счет полученного тонкодисперсного наполнителя, пригодного для применения в строительстве зданий, сооружений, дорог.
Социальная – создание рабочих мест по технологическому обслуживанию на предприятии по производству стройматериалов, снижению расхода дорогостоящего асфальта.