авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Оценка и снижение негативного воздействия сульфидных отходов при освоении месторождения озерное

-- [ Страница 3 ] --

Возрастание величины кислотного потенциала отходов с увеличением глубины залегания происходит за счет сокращения доступа кислорода и наличия сульфидных соединений. Относительно низкий кислотный потенциал отходов залегающих в приповерхностных отложениях обусловлен уже свершившимся фактом окисления сульфидных руд и вымыванием тяжелых металлов.

Полевые исследования позволили установить степень вымываемости тяжелых металлов, находящихся в отвале разведочной выработки. Пробы отбирались с шагом 50 м по центру водотока, дренирующего отвал, и анализировались с помощью портативного рентгенофлуоресцентного спектрометра. Исследования проб донных отложений ручья показали наличие значительных содержаний тяжелых металлов в донных отложениях. Содержание свинца колеблется от 0,02 до 0,16 г/кг, цинка – от 0,02 до 0,8 г/кг, что в несколько раз превышает предельно допустимые значения. Проведенные исследования состава минеральных отходов с учетом климатических характеристик района расположения месторождения позволили установить, что из отвала ежегодно вымывается свинца – свыше 4,5 кг, цинка – свыше 7,5 кг.

Проведенные исследования позволяют с большой достоверностью смоделировать экологическую ситуацию при масштабной разработке месторождения Озерное. В результате будет произведена выемка большого объема окисленных руд и пустых сульфидных пород, находившихся до этого момента в восстановительной обстановке. Складирование сульфидсодержащих соединений на открытом воздухе обеспечит свободный доступ кислорода и атмосферной влаги, спровоцирует процессы окисления сульфидных минералов с образованием сульфатов тяжелых металлов. В результате указанных процессов произойдет образование и распространение вод с пониженным pH (2 - 3), выщелачивание цинка, свинца и других тяжелых металлов (рисунок 1).

Рисунок 1 - Зависимость способности сульфидных пород месторождения Озерное формировать кислоту от значений NP и AP

Уровень потенциальной техногенной нагрузки (рисунок 2) от складирования отходов при разработке месторождения Озерное, в связи с изменением их основных характеристик при хранении, позволяет отнести отходы окисленных руд, сульфидсодержащие отходы добычи к первому классу опасности для окружающей природной среды в соответствии со статьей 14 Федерального закона от 24 июня 1998 г. N 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» с изменениями на 9 мая 2005 года.

3. Для эффективной защиты окружающей среды от воздействия сульфидсодержащих отходов горного производства следует применять противофильтрационный экран из полимерных материалов, а также необходимо осуществлять предварительную нейтрализацию серы при складировании вскрышных пород и хвостов карбонатным материалом, удельный расход которого определяется содержанием в отходах сульфидной серы.

Анализы ландшафтно-геохимической обстановки, минерального и элементного состава отходов месторождения позволили установить, что при складировании отходов добычи надежная защита водных ресурсов, почвенного покрова, растительности от воздействия кислых вод и загрязнения тяжелыми металлами должна обеспечиваться (рисунок 3):

  1. строительством оградительной дамбы и созданием противофильтрационного экрана из полимерных материалов;
  2. проведением дренажной системы с отводом кислых вод из оснований будущих техногенных массивов, нейтрализацией этих вод и осаждением содержащихся в воде токсикантов с повышенной миграционной способностью;
  3. послойным добавлением карбонатного материала, обеспечивающего при складировании серосодержащих отходов нейтрализацию серной кислоты и осаждение тяжелых металлов;
  4. организацией системы мониторинговых наблюдений, позволяющей во время функционирования полигона оценить изменения состояния природных объектов для своевременного принятия мер по защите окружающей среды.

В результате проведенных исследований было установлено, что при низких значениях показателя рН в материале массива, металлы при вымывании находятся в легкорастворимой сульфатной форме и способны интенсивно мигрировать:

, (7)

Послойное добавление карбонатов позволит оптимизировать процесс инфильтрации ливневых вод через отвал, так как геохимические барьеры формируются прямо в теле отвала. Карбонатные барьеры предлагается выполнить из щебеня мергеля, содержащего около 40% CaCO3.

Экспериментально установлено, что взаимодействие известняка с кислыми дренажными водами приводит к повышению рН до 9 – 12, а также образованию и осаждению гидроксидов металлов:

  • нейтрализация кислых вод:

(8)

  • осаждение гидроксидов при рН > 6:

(9)

Осаждение новообразующейся минеральной фазы обуславливает значительное снижение концентраций металлов в воде, их аккумуляцию и возможность будущей переработки при создании оптимальной схемы извлечения.

Удельный расход карбонатного материала определяется по формуле:

(10)

где М – расход карбонатного материала, кг;

КS – коэффициент массопередачи кг/м2;

СS – изменение концентрации серы в отходах до величины, позволяющей предотвратить негативное воздействие (СS=0,5 %);

F – площадь поверхности контакта, м2;

– содержание CaCO3 в карбонатном материале, %.

Предварительная оценка предотвращенного ущерба от внедрения комплекса средозащитных мероприятий в зоне потенциального воздействия отходов месторождения Озерное, составит около 20 млрд. руб. Расчеты показали, что стоимость строительства противофильтрационных экранов, дренажной системы хранилищ отходов, а также величины затрат на нейтрализацию серы и осаждение тяжелых металлов составят порядка 500 млн. рублей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой решена актуальная научная и практическая задача разработки эффективных методов защиты водных и земельных ресурсов от потенциального воздействия минеральных отходов добычи полиметаллических руд месторождения Озерное.

На основе исследования процессов трансформации отходов разведочной штольни, их гипергенных преобразований установлены закономерности формирования кислых дренажных вод, выщелачивания тяжелых металлов и загрязнения ими природных вод в районе потенциального воздействия техногенных массивов, а также предложена оптимальная схема складирования отходов добычи месторождения Озерное.

Основные научные и практические выводы:

    1. В результате проведения натурных наблюдений и комплекса лабораторных исследований пород отвала разведочной выработки разработан регламент предстроительного мониторинга компонентов природной среды месторождения Озерное.
    2. Проведенная оценка ландшафтно-геохимической обстановки позволила установить, что в районе расположения отвала разведочной штольни месторождения существует опасность формирования кислых дренажных вод вследствие окисления сульфидных пород.
    3. Аналитические исследования проб, взятых с отвала и бортов разведочной выработки, образцов донных отложений показали, что ежегодно из тела отвала вымывается: свинца – свыше 4,5 кг, цинка – свыше 7,5 кг.
    4. Процессы выщелачивания тяжелых металлов из тела отвала разведочной штольни, а при масштабной разработке - из отвалов отходов добычи и обогащения приведут к формированию гидрохимических потоков и литохимических ореолов загрязнения, контрастных по Pb и Zn.
    5. Снизить техногенное воздействие отходов добычи на почву и водные ресурсы позволят следующие средозащитные мероприятия:
  • применение экрана из полимерных материалов,
  • нейтрализация серной кислоты карбонатным материалом, удельный расход которого прямопропорционален содержанию серы.
    1. Предотвращенный ущерб от внедрения комплекса средозащитных мероприятий составит около 20 млрд. руб.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В 30 ПЕЧАТНЫХ РАБОТАХ, ИЗ НИХ:

  1. Куликова М.А. Исследование степени загрязненности почвенно-растительного покрова в зоне воздействия горных предприятий // Сборник материалов Политехнического симпозиума: «Молодые ученые – промышленности Северо-Западного региона», СПб, 2006 г. С. 55-56.
  2. Куликова М.А. Оценка воздействия горнодобывающего предприятия на почвенно-растительный покров // Сборник материалов Одиннадцатого международного научного симпозиума М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр», Томск, 2008 г. С. 35.
  3. Куликова М.А., Исаков А.Е. Исследование процессов трансформации отходов сульфидных месторождений // Сборник по итогам проведения конференции МК-15-49, Пенза, 2009 г. С. 65-66.
  4. Куликова М.А. Оценка степени влияния горнодобывающих предприятий на почвенно-растительный покров // Сборник материалов III Международной научной конференции «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах», Белгород, 2008 г. С. 127-129.
  5. Куликова М.А. Экомониторинговые исследования в зоне воздействия предприятий по добыче свинцово-цинковых руд // Сборник материалов по итогам проведения конференции IV Всероссийской молодежной Научно-практической конференции «Проблемы недропользования», СПб, 2008 г. С. 74-79.
  6. Куликова М.А. Мониторинговые исследования отвалов сульфидных полиметаллических месторождений // Сборник материалов по итогам проведения конференции МНСК-2009, Новосибирск, 2009 г. С. 95-99.
  7. Куликова М.А. Исследование миграции тяжелых металлов с отвалов сульфидных месторождений // Сборник материалов международного научного симпозиума М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр», г. Томск, 2009 г. С. 181.

– грунтовые воды, – поверхностные воды, – отходы, – породы зоны аэрации, – водовмещающие породы, – атмосферные воды, – дренажные воды, – воды поверхностного стока.

Рисунок 2 – Схема негативного воздействия техногенного массива на природные воды

Рисунок 3 - Принципиальная схема складирования

отходов добычи месторождения Озерное

(1 – оградительная дамба, 2 – защитный подстилающий слой, 3 – полимерный материал, 4 – защитный грунтовый слой, 5 – отходы добычи, 6 – карбонатный материал, 7 – водосборный лоток, 8 – система трубчатого дренажа, 9 – защитная прокладка из геотекстильного материала)



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.