Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Защита природной среды на основе рациональной технологии консервации отходов обогащения на Михайловском ГОКе

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Защита природной среды на основе рациональной технологии консервации отходов обогащения на Михайловском ГОКе"

На правах рукописи ПОНУРОВА Ирина Константине

ЗАЩИТА ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ НА ОСНОВЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ КОНСЕРВАЦИИ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ НА МИХАЙЛОВСКОМ ГОКЕ

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2007

003069503

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

Пашкевич Мария Анатольевна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Холодняков Генрих Александрович,

кандидат технических наук

Плющ Людмила Владимировна

Ведущая организация - НПК «Механобр-техника».

Защита диссертации состоится 25 мая 2007 г. в 13 ч 15 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд.1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 24 апреля 2007 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета д.т.н., профессор

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ

Технологические процессы горнодобывающей и горноперерабатывающей промышленности неразрывно связаны с потреблением природных ресурсов и формированием разнообразных отходов, накапливающихся в окружающей природной среде

В целом из недр ежегодно извлекается около 100 млрд т полезных ископаемых, в том числе 20 млрд т горной массы в виде железных, медных, марганцевых, цинковых и иных полезных ископаемых и горно-химического сырья В результате добычи железной руды и ее переработки в приповерхностных отложениях ежегодно накапливается около 17,4 млрд л твердых отходов, характеризующихся значительным содержанием тяжелых металлов Несмотря на их высокую экологическую опасность, до настоящего времени доминирующим методом их утилизации остается наземное размещение с использованием площадок складирования в виде техногенных массивов

Техногенные массивы характеризуются изъятием значительных площадей земной поверхности, а также негативным воздействием загрязняющих веществ в результате ветровой и водной эрозии на компоненты природной среды, что способствует формированию значительных по площади ореолов загрязнения

Особую значимость решение этой задачи приобрело для территорий интенсивного техногенеза с локальной концентрацией производств горнодобывающих и перерабатывающих отраслей промышленности, в частности, района расположения крупнейшего железорудного комбината Михайловского ГОКа Курской магнитной аномалии, специализирующегося на добыче и обогащении железных руд В результате деятельности комбината в техногенном массиве накоплено более 300 млн т отходов с массовой долей общего железа 25-28%, являющихся, с одной стороны, источником высокой экологической опасности, с другой, - потенциальными ресурсами ценных полезных компонентов

В этой связи особо значимым становится вопрос о повышении эффективности использования и привлечения к переработке горнорудных и техногенных отходов действующих производств, что позволит попутно предотвратить или свести к минимуму объемы

накопления отходов Актуальность данной работы обусловлена необходимостью ликвидации очагов атмо-, лито-и гидрохимических ореолов загрязнения, вызывающих деградацию почвенно-растительного покрова и негативного воздействия на живые организмы, а также сохранения техногенного месторождения ОАО «Михайловский ГОК», являющегося потенциальным источником железорудного минерального сырья

Проблемы формирования хранилищ отходов нашли отражение в трудах таких известных специалистов как Гальперин А М, Демин А М , Ферстер В , Шеф X Ю , Пашкевич М А., Гольцова Н И , Шуберт Р. Большое внимание уделялось вопросам влияния хранилищ отходов на окружающую среду (Гольцова Н И , Шуберт Р, Певзнер М Е ), водной миграции загрязняющих компонентов с территории хранилищ отходов (Мироненко В А , Плотников Н И , Гавич И.Н). Делались попытки оценить негативное воздействие техногенных массивов на приповерхностные отложения (Фишер В, Кехлинг Р.) Тем не менее, несмотря на высокую экологическую опасность хранилищ отходов, не разработано технологических решений, позволяющих на длительный период эффективно снизить воздействие их на компоненты природной среды и одновременно сохранить от разубоживания запасы потенциальных полезных ископаемых

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - снижение техногенной нагрузки хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК» на атмосферный воздух, почвенно-растительный покров и природные воды, а также предотвращение потерь потенциального минерального сырья вследствии ветровой и водной эрозии

ИДЕЯ РАБОТЫ - снижение негативного воздействия отходов железорудного производства должно обеспечиваться консервацией техногенного месторождения ОАО «Михайловский ГОК» путем экранирования поверхности, предотвращающей потери минерального сырья и миграцию загрязняющих компонентов с территории хранилища твердых отходов обогащения

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ: • выявление механизма формирования техногенных ореолов и кинетики процессов миграции загрязняющих веществ в районе расположения хвостохранилища «Михайловского ГОКа»,

• анализ потенциальной возможности отработки хвостохранилища как техногенного месторождения железных руд,

• определение режима формирования, структуры и свойств защитного экрана, обеспечивающего эффективную консервацию заскладированного потенциального минерального сырья,

• определение эколого-экономического эффекта внедрения предложенных средозащитных мероприятий

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ:

• выявлены динамика и закономерности формирования атмо-, лито- и гидрохимических ореолов загрязнения, а также потерь ценных компонентов из твердых минеральных отходов хвостохранилища Михайловского ГОКа в зависимости от уровня природной защищенности компонентов природной среды, формы их нахождения в отходах и миграционной способности,

• установлены зависимости эксплутационных характеристик защитного экрана из полимерных материалов в оплавленном совместно с грунтами состоянии (ПМО) (механической прочности, стойкости к растрескиванию, устойчивости к воздействию длительных нагрузок) от режима формирования экрана, степени кристалличности трансформированных полимерных материалов, типа и концентрации наполнителей -структурообразователей

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1 Потери потенциального минерального сырья с хвостохранилища Михайловского ГОКа вследствие ветровой и водной эрозии приводит к формированию ореолов загрязнения почвенно-растительного покрова и подземных вод с распределением концентраций железа и тяжелых металлов по экспоненциальному закону в зависимости от природной и технической защищенности компонентов природной среды, формы их нахождения в отходах и миграционной способности загрязнителей

2 Эффективность консервации техногенного месторождения и защиты окружающей среды обеспечивается путем формирования защитного экрана, состоящего из гранулированных полимерных материалов (или их отходов) и

наполнителей - структурообразователей (тонкодисперсного A1N), подвергаемых термической обработке с помощью нагревательной установки при температуре плавления композиционного материала, составляющей 150 - 170°С и низкой скорости остывания расплава. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В работе использовался комплекс методов исследований системный анализ экранирования техногенных массивов на основе данных российских и зарубежных ученых, системно-структурный анализ строения хвостохранилища, ореолов и потоков загрязнения в районе складирования отходов В качестве основных методов исследований использовались аналитические, ландшафтно-геохимические, экспериментальные исследования в полевых и лабораторных условиях, рентгенофлуорисцентный,

рентгеноспектральный, атомно-абсорбционный анализы

минералогического и химического составов заскладированных отходов, электронная микроскопия и микроанализ материала защитного экрана, методы математической статистики

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИИ обеспечивается использованием представительных исходных материалов, полученных на комбинате ОАО «Михайловский ГОК», применением современных методов анализа, а также подтверждается большим объемом лабораторных и экспериментальных исследований состояния окружающей среды в районе расположения хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК»

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ:

• разработана методика оценки техногенной нагрузки на компоненты природной среды в районе расположения хвостохранилища Михайловского ГОКа,

• разработана технология формирования защитного экрана из ПМО;

• выполнено эколого-экономическое обоснование рационального способа консервации техногенного месторождения в целях снижения экологической нагрузки на основе комплексной оценки эколого-экономического ущерба,

• рекомендованы направления переработки техногенного месторождения с целью извлечения и гематитового продукта ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА работы заключается в

постановке цели, формулировке задач и разработке методики исследований, в проведении ландшафтно-геохимических исследований в зоне воздействия хвостохранилища, в разработке методики и проведении лабораторных исследований состава и свойств железосодержащих отходов, в анализе влияния хвостостохранилища Михайловского ГОКа на природную среду и оценке путей миграции загрязняющих веществ с территории техногенного массива, в обосновании способа снижения негативного воздействия хвостохранилища и сохранения ценных минеральных компонентов путем консервации методом термического оплавления, в эколого-экономической оценке предлагаемого средозащитного мероприятия РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ:

• разработанные технические предложения по консервации техногенного месторождения и экологическому мониторингу зоны влияния хвостового хозяйства рекомендованы для внедрения на ОАО «Михайловский ГОК»

• научные и практические результаты работы используются в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного горного института им Г В Плеханова (технического университета) при проведении занятий по дисциплинам. «Природопользование», «Горное дело и окружающая среда», «Геохимия окружающей среды», «Экологический мониторинг».

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные положения работы, разработанные в процессе ее выполнения, докладывались и обсуждались на международных, российских и иного уровня научных, научно-технических конференциях, совещаниях, симпозиумах, в том числе на Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (Пенза, 2002г), VII Международном симпозиуме им академика М А Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2003 г.), Политехническом симпозиуме «Молодые ученые - промышленности Северо-западного региона» (Санкт-Петербург, 2003 г, 2004 г), Международной конференции «Новые

технологии в металлургии, химии, обогащении и экологии» (Санкт-Петербург, 2005 г), V Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (НТТМ-2005, Москва, 2005 г.), Международных конференциях «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 2005 г, 2006 г), научных конференциях МГТУ «Неделя горняка» (Москва, 2006 г ), научной конференции «Молодые - наукам о Земле»(Москва, 2006г), и были отмечены сертификатами, дипломами, медалью.

ПУБЛИКАЦИИ: По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка Содержит 250 страниц машинописного текста, 40 рисунков, 67 таблиц и список литературы из 120 наименований

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору Пашкевич М А. за помощь, текущие научные консультации и ценные советы, а также профессору Шувалову Ю В за ценные научные консультации

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Потери потенциального минерального сырья с хвостохранилища Михайловского ГОКа вследствие ветровой и водной эрозии приводит к формированию ореолов загрязнения почвенно-растительного покрова и подземных вод с распределением концентраций железа и тяжелых металлов по экспоненциальному закону в зависимости от природной и технической защищенности компонентов природной среды, формы их нахояедения в отходах и миграционной способности загрязнителей.

ОАО «Михайловский ГОК» расположен на северо-западе Курской области в северной части Среднерусской возвышенности в бассейне реки Свапа и занимает площадь около 500 км2

Основными видами деятельности предприятия являются добыча, обогащение железных руд, производство продукции на основе комплексного использования минерального сырья (аглоруда, железный концентрат, доменная руда, окатыши)

Сырьевой базой комбината являются железные руды Михайловского месторождения, представленные природно-богатыми рудами с содержанием железа 46-58% и неокисленными кварцитами (бедными рудами) с содержанием общего железа 3840%

В процессе переработки железных руд происходит образование отходов обогащения с последующим их складированием в хвостохранилище с площадью земельного отвода 22,5 км2. С 1974 г по настоящее время в хвостохранилище уложено 284,3 млн.м3 отходов обогащения железорудного производства

Эрозия, которой подвергаются хвостовые отложения, протекает в виде их физического и химического разрушения, при этом продуктами эрозии являются выносимые в окружающую среду механические взвеси дисперсных минеральных частиц в воде и воздухе и химические растворы, а также остающиеся на месте складирования измененные отложения

Для оценки воздействия хвостохранилища на окружающую среду был проведен мониторинг отработанной южной части хвостохранилища, заключающийся в проведении опробования приповерхностных отложений, подземных и поверхностных вод, снеговой съемки

Интенсивность загрязнения воздушной эрозии хвостовых отложений оценена по расчетным данным годовой мощности выброса пыли в атмосферу от объектов складирования дисперсных твердых отходов и данным аналитического определения химического состава снежного покрова, позволяющим выявить пространственные ореолы загрязнения и количественно рассчитать реальное поступление загрязняющих веществ в средообразующие компоненты исследуемого ландшафта в течение периода с устойчивым снежным покровом

Экспериментальные исследования включали определение состава представительных проб снежного покрова, почвы и поверхностного стока с территории хвостохранилища, состава хвостовых вод, отобранных из хвостохранилища, и грунтовых вод, отобранных из контрольных скважин В качестве фонового содержания определяемых компонентов в анализируемых средах исследуемой территории использованы данные состава проб

анализируемых сред, отобранных за пределами зоны воздействия ОАО «Михайловский ГОК»

Отбор проб снега в зоне промышленной площадки и на территории размещения отвалов и накопителей твердых отходов произведен в период максимального накопления влагозапаса в снеге. Отбор проб почвы в зоне промышленной площадки и на территории размещения объектов складирования твердых отходов произведен после схода снежного покрова Точечные пробы почвы отобраны методом конверта так, что каждая проба представляла собой часть почвы типичной для генетических горизонтов

Проведенные исследования показали, что твердая фаза хвостов Михайловского ГОКа (табл 1) содержит частицы крупностью менее 250 мкм, а в пляжных зонах хвостохранилищ образуются участки пылеватых шламов со средневзвешенной крупностью менее 1 мкм В результате ветровой эрозии такие частицы переносятся с поверхности хранилища на расстояния до 20 км (с начальной скоростью пылеподъема 3-5 м/с)

Ветровая эрозия отходов приводит к формированию атмохимического ореола, контрастного по содержанию пыли, а также переотложенного литохимического ореола, контрастного по железу, сере, марганцу, никелю и др. К наибольшему эколого-экономическому ущербу приводит воздействие техногенных массивов на сельскохозяйственные угодья Так, с каждого гектара техногенного массива, сложенного из пород легкого механического состава, ежегодно выносится от 1000 до 1200 т пыли, при отложении которой на поверхность почвенного слоя толщиной 4-5 см наступает полная гибель всходов зерновых культур, вызываемая изменением состава почв

Таблица 1

Дисперсный состав отходов обогащения на хвостохранилище ОАО «Михайловский ГОК», %

Место отбора проб Дисперсный состав пыли при фракциях, мкм

1000-250 250-50 50-10 10-5 5-1 1

Пляжная зона 2,56 31,12 38,40 15,18 5,86 5,02

0,3 км от плотины - 0,03 0,76 7,12 16,86 75,72

0,6 км от плотины - 0,02 0,48 4,47 19,21 75,62

1,0 км от плотины - 0,14 0,45 3,85 15,29 80,32

Результатом водной миграции токсикантов является формирование гидрогеохимического ореола загрязнения овальной формы, площадью порядка 3000 га, вытянутого в южном направлении с контрастностью по Ре (К*1^ = 691), РЬ (Ккодк = 72), Со (Ккпдк= 63), Мп (Ккпдк= 33,6), 8 (Ккпдк = 10,2), N1 (Ккпдк= 1,9). Коэффициент суммарного загрязнения вод Кз в южном направлении от границы хвостохранилища изменяется от 922 до 21. В таблице 3 приведены расчетные данные по выносу основных химических элементов с территории хвостохранилища в водные объекты

На основании проведенных исследований определена экспоненциальная зависимость распределения концентраций тяжелых металлов в почве, прилегающих территорий и грунтовых водах в зависимости от природной и технической защищенности окружающей среды, формы их нахождения в отходах железорудного производства и миграционной способности загрязнителей.

На рисунке 1 показаны кривые распределения концентраций для различных загрязняющих веществ

Закономерность пространственной динамики загрязняющих веществ описывается уравнением экспоненциальной зависимости (1)

С, =С^ах (1)

где С, - концентрация ¡-го загрязняющего вещества, мг/кг (мг/л), С'мах - максимальная концентрация 1-го компонента в почве (водном объекте), мг/кг (мг/л), е - основание натурального логарифма, ед , г - расстояние от границы полигона, м, - константа для ¡-го загрязняющего вещества, м"1 (определена методом наименьших квадратов)

Высокий уровень загрязнения компонентов природной среды высокотоксичными веществами на территории свыше 2 тыс км2, обусловливает необходимость разработки эффективных средозащитных мероприятий для предотвращения техногенного воздействия хвостохранилища МГОК

Таблица 2

Расчетные данные приведенной атмотехногенной нагрузки на территории _ хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК»_

Определяемый показатель Единицы измерения Наименование компонента

пыль, всего втч

Рвобш Си Мп N1 7п РЬ Со Т1 V 8

Мощность выброса т/год 810000,00 221940,00 19,12 231,66 22,19 31,02 5,10 251,10 75330 47,22 502Д0

Коэффициент техногенной нагрузки Кр т/км2 год 120000,00 32880,00 2,83 3432 3,29 4,60 0,76 37Д) 111,60 6,99 74,40

кг/км2 сут 328,77 90,08 0,01 0,09 0,01 0,01 0,02 0,10 031 0,02 ОД)

Коэффициент суммарной нагрузки т/км2 РОД 33200

Таблица 3.

Расчетные данные массы выноса основных химических элементов сырьевых материалов в _водные объекты на территории хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК»_

Наименование сгака Объем стока, тыс м3/год Маха выноса вещества, т/г отход ов

РСобщ Мп2+ Си2+ N1 Т,!+ Со2+ в РЬ2+ V* Всего

Поверхностный сток, всего 1679,000 10,0923 0,0994 0,1400 0,0082 0,0994 0,3425 0,1142 0,2284 0,0232 0,2136 11,3613

втч неорганизованный 55,623 0,3343 0,0033 0,0046 0,0003 0,0033 0,0113 0,0038 0,0076 0,0008 0,0071 0,3764

организованный, всего 1623,377 9,7579 0,0962 0,1353 0,0079 0,0962 0,3312 0,1104 0,2208 0,0224 0,2066 10,9849

2 Эффективность консервации техногенного

месторождения и защиты окружающей среды обеспечивается путем формирования защитного экрана, состоящего из гранулированных полимерных материалов (или их отходов) и наполнителей - структурообразователей (тонкодисперсного A1N), подвергаемых термической обработке с помощью нагревательной установки при температуре плавления композиционного материала, составляющей 150 - 170°С и низкой скорости остывания расплава.

Выбор в качестве средозащитного мероприятия поверхностного экранирования хвостохранилища обуславливается, с одной стороны, необходимостью предотвращения воздушной и водной миграции загрязнителей, с другой стороны - сохранения потенциального минерального сырья, заскладированного в техногенном массиве

Потенциальным минеральным сырьем являются железосодержащие хвосты мокрой магнитной сепарации (ММС), возможность обогащения которых рассматривается на МГОКе Проведенные лабораторные исследования доказали возможность обогащения хвостовых пород с применением центробежного гравитационного концентратора Falcon SB-40

Из хвостов ММС, содержащих 25,68-27,66 % железа общего, в лабораторных условиях после перечистки получены концентраты с массовой долей железа общего 56,86-60,16 %.

Повышению качества получаемого гематитового продукта способствует предварительное доизмельчение концентрата основной концентрации, массовая доля железа возрастает до 63,0163,78 %.

Несмотря на положительные результаты лабораторных опытов по извлечению гематитового концентрата, разработка и внедрение эффективной промышленной технологии потребует значительных временных и экономических затрат. В этой связи особенно актуальным становится проблема сохранения от ветровой и водной эрозии минерального сырья, заскладированного в хвостохранилище Михайловского ГОКа

Выбор метода консервации отходов и технологии на его основе обусловливается совокупностью физико-химических параметров отходов и экранирующих их материалов, возможностями

применяемого метода, экономическими показателями существующих технологий экранирования отходов. Проведенный анализ существующих методов экранирования и пылеподавления отходов показал, что применяемые в настоящее время методы (экранирование глинистыми слоями, пленками из полимерных материалов, отходами нефтепереработки и пр.) имеют существенные недостатки (ухудшающиеся со временем изоляционные свойства, возможность перфорации, загрязнение вод поверхностного стока и пр ) В этой связи возникла необходимость разработки надежного, экологически безопасного и экономически эффективного способа изоляции техногенного месторождения на основе формирования экранов из полимерных материалов в оплавленном совместно с грунтами (ПМО) состоянии

Для создания эффективных экранирующих покрытий были проведены исследования

> структуры и свойств ПМО и их зависимости от параметров технологии формирования экрана

> закономерностей старения ПМО при воздействии климатических и эксплуатационных факторов,

^ влияния на структуру и свойства ПМО ультрадисперсных наполнителей и возможности улучшения таким способом эксплуатационных характеристик покрытий В качестве объекта исследований выбран оплавленный с гранулированным полиэтиленом (либо отходами полиэтилена) грунт, представленный хвостами Михайловского ГОКа

Модельные блоки размерами 120x1100 мм изготавливались в специально сконструированной пресс-форме путем плавления гранулированного полиэтилена совместно с грунтом и последующего его охлаждения со скоростями, моделирующими реальные полевые условия Образцы для испытаний и структурных исследований вырезались непосредственно из блоков.

В ходе исследований определяли следующие механические характеристики ПМО:

> прочность при разрыве,

> предел текучести при растяжении,

> относительное удлинение при разрыве,

> относительное удлинение при пределе текучести (обратимая деформация)

В качестве структурных характеристик ПМО были выбраны надмолекулярная структура и степень кристалличности

Проведенные исследования показали, что при увеличении температуры расплава до 180°С высокая скорость охлаждения в реальных условиях в зимнее время затрудняет образование разрушившихся за счет тепловых флуктуаций центров зародышеобразования и приводит к укрупнению структуры, имеющей более дефектную упаковку вследствие большого содержания аморфной компоненты, тк процесс кристаллизации обрывается на промежуточной стадии (рис 2)

В случае же формирования структуры в условиях медленного охлаждения и выдержки расплава на каждой ступени охлаждения, разрушившиеся центры кристаллизации успевают восстанавливаться Поэтому нет существенного изменения размеров сферолитов при увеличении температуры Охлаждение в течение длительного времени создает благоприятные условия для протекания процессов полной кристаллизации, что благоприятно сказывается на устойчивости покрытия в природных условиях

Для исследования влияния климатических факторов на стабильность свойств были приготовлены блоки 130x1000 мм, которые были подвергнуты 3-х годичному климатическому старению

Проведенные исследования показали, что независимо от условий старения изменение во времени ряд характеристик носит неоднозначный характер После незначительного снижения по истечении одного года старения электрическая прочность увеличивается, проходя через максимум после 2-х лет старения Отмечено снижение обратимой деформации на 25% Изменение других характеристик незначительно

Для исследования влияния статической механической нагрузки к ленте, нарезанной из ПМО, предварительно была приложена растягивающая нагрузка Результаты испытаний показали, что предел текучести при растяжении и обратимая деформация практически не изменяются в течение всего времени испытания.

Предел прочности при растяжении и относительное удлинение при растяжении, характеризующие молекулярную структуру, изменяются аналогичным образом.

Согласно проведенным исследованиям можно констатировать, что механические свойства полиэтилена в ПМО остаются стабильными в течение всего времени испытания, структурные изменения в объеме ПМО при воздействии статической растягивающей нагрузки в течение 5500 часов не носят деструктивного характера.

Полиэтилен в оплавленном совместно с грунтами состоянии по своим свойствам обладает рядом преимуществ по сравнению с полиэтиленовыми покрытиями, изготовленными по промышленным технологиям Однако опыт эксплуатации ПМО в условиях воздействия совокупных механических нагрузок (сжатия, вибрации) показал, что полиэтилен в них имеет склонность к растрескиванию В этой связи возникает необходимость исследования стойкости ПМО и способах ее повышения

В проведённых исследованиях модификация структуры осуществлялась введением в полимер ультрадисперсных порошков (УДП) Al, AIN, А1203 с размерами частиц менее 1 мкм Содержание наполнителя составляло 0,75%, 1,5% и 3%

Результаты испытаний наполненного полиэтилена показывают, что эффект наполнения сказывается при увеличении концентрации наполнителя, причем для разных УДП результат неодинаков Наибольшее увеличение стойкости к растрескиванию наблюдается при введении Al (увеличение в 15 раз), наименьшее влияние оказывает ALO, однако наиболее оптимальным является

I M

введение A1N.

Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы

> свойства полиэтилена в ПМО определяются степенью завершения процесса кристаллизации при различных условиях нанесения,

> равномерная структура полимерно-грунтового покрытия с высокой степенью кристалличности, обладает устойчивостью к

воздействию длительных нагрузок (повышенной температуры, статической механической нагрузки и климатических факторов),

> введение в ПМО УДП в виде порошка с высоким удельным сопротивлением и с большой удельной площадью поверхности в качестве структурообразователя приводит к значительному увеличению стойкости к растрескиванию материала в результате изменения структуры на надмолекулярном уровне

Рекультивация техногенного массива заключается в планировании поверхности хвостохранилища, проведении дренажных мероприятий, укладке отходов полимерных материалов и наполнителей, нагрева смеси экранирующего слоя до температуры плавления композиционного материала, составляющей 150 - 170°С Технология формирования защитного экрана представлена на рисунке 3

2 Нанесение грану тированного полиэтилена (либо отходов полиэтилена) равномерным слоем по поверхности с заполнением неоднородности

1 Планировка поверхности хранилища, 3 Электротермическая

заключающая в выравнивании хвостовых обработка нагревательным

отложений с созданием уклона от центра устройством при температуре объекта к краевым зонам плавтения смеси 150-170°С

4 Нанесение дренажного слоя из KDVnH03CDHHCT0r0 MaTeDHtLia

Рисунок 3 Технология формирования защитного экрана Схема поверхностного экранирования участка рекультивации представлена на рисунке 4

Предлагаемый способ консервации отходов обогащения позволяет

> повысить прочность и тем самым сохранить форму покрытия на длительный срок, а также использовать как гидроизолирующий экран отвалов, шламохранилищ и карт намыва и др, расположенных в различных горно-геологических условиях, за счет термического преобразования композиционного материала,

> упростить, повысить технологичность процесса получения покрытия, способного реализовать гидроизоляционные свойства в условиях постоянной ветровой нагрузки и воздействия атмосферных осадков и т д

> уменьшить коэффициент фильтрации за счет повышения антифрикционных свойств покрытия, увеличения плотности и монолитность,

> уменьшить водопоглощение покрытия за счет термического взаимодействия композиционного материала и грунтового основания,

> решить основную проблему экранов, а именно разрушающее действие солнечной радиации, нанесением недорогого изолирующего слоя из гравия, гальки и подобных крупнозернистых материалов,

> существенно снизить стоимость экранирования и снизить загрязнение окружающей среды за счет использования и отходов полиэтилена и полипропилена,

> сохранить ценные компоненты, содержащиеся в промышленных техногенных образованиях, которые могут быть использованы в будущем, а в настоящее время представляют собой угрозу нарушения естественного состояния окружающей среды и условий существования человека

Предотвращенный экологический ущерб при реализации средозащитного мероприятия составил более 115,2 млн рублей

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Диссертационная работа представляет собой законченную научно-исследовательскую квалификационную работу, в которой содержится новое решение актуальной научно-производственной задачи сохранение потенциального минерального сырья и снижение негативного воздействия хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК» на компоненты природной среды путем экранирования техногенных отложений гранулированными полимерными материалами или их отходами, подвергаемыми плавлению при температуре 150- 170°С

Основные научные и практические выводы 1. На основе многолетних наблюдений за состоянием природной среды в районе расположения хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК» установлено, что формирование ореолов загрязнения почвенно-растительного покрова и подземных вод, характеризующихся экспоненциальными зависимостями концентрации загрязняющих веществ от расстояния происходит в

результате миграции поллютаитов с поверхности техногенных отложений площадью 2250 га вследствие ветровой и водной эрозии

2 Серией опытов по обогащению хвостов мокрой магнитной сепарации с различным химическим минеральным и гранулометрическим составами доказана принципиальная возможность извлечения гематитового продукта из накопленных в хранилище отходов и необходимость консервации потенциального техногенного месторождения

3 Разработана технология эффективной консервации техногенного месторождения железа, заключающаяся в создании защитного экрана из полимерных материалов и наполнителей -структорообразователей (тонкодисперсного A1N), подвергаемых термической обработке с помощью нагревательной установки при температуре плавления композиционного материала, составляющей 150 - 170°С и низкой скорости остывания расплава, предотвращающего водную и воздушную миграцию загрязнителей за пределы техногенного массива

4 Ежегодный эколого-экономический эффект от внедрения предложенного средозащитного мероприятия обуславливающийся предотвращением загрязнения атмосферного воздуха, почв, водотоков рыбохозяйственного назначения, а также потерь потенциального минерального сырья составит более 114 млн рублей

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В 17 РАБОТАХ, В ТОМ ЧИСЛЕ:

1 Оценка негативного воздействия Михайловского горнообогатительного комбината на прилегающие агроландшафты /Пашкевич М А, Понурова И К // Материалы V международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» 2002 С 185187.

2 Оценка негативного воздействия Михайловского горнообогатительного комбината на прилегающие агроландшафты /Понурова И К //Труды VII международного научного симпозиума имени академика М А Усова 2003 С 666-667

3 Оценка негативного воздействия Михайловского горнообогатительного комбината на прилегающие агроландшафты /Понурова И К //Труды Политехнического симпозиума «Молодые ученые - промышленности Северо-западного региона». 2004 С 84-89

4 Estimation and decrease of adverse environmental impact of the tailing dump at the Mikhailovskiy mining and processing integrated works

/Ponurova 1 // Studenckich kyi naukowych pionu gyrniczego academn gyrniczo-hutniczej 2004 P 65

5 Разработка природоохранного мероприятия по предотвращению негативного воздействия хвостохранилища Михайловского ГОКа на агроландшафты. /Понурова И К // Записки горного института 2005 Т 159 Часть 2 С 62-64

6 Воздействие отходов обогащения железорудного производства на компоненты природной среды /Пашкевич М А, Понурова И К.//Записки горного института 2005 Т. 165 С 146-148

7 Геоэкологические особенности техногенного загрязнения природных экосистем зоны воздействия хвостохранилища Михайловского ГОКа /Пашкевич М А, Понурова И К //Горный информационно-аналитический бюллетень 2006 Вып 5 С 349-356

8 Оценка техногенного воздействия хвостохранилища Михайловского ГОКа на прилегающие агроландшафты /Понурова И.К// Записки горного института 2006 Т 167 Часть 1 С. 97-99

9. Разработка способа консервации техногенных месторождений КМА /Пашкевич М А , Понурова И К //Горный информационно-аналитический бюллетень 2006 Вып 10 С 192-196

10 Формирование литохимических ореолов загрязнения в зоне воздействия отходов обогащения железорудного производства /Понурова И К //Тезисы докладов научной конференции «Молодые - наукам о Земле» 2006 С 231

11 Способы борьбы с пылью в районен расположения хвостохранилища Михайловского ГОКа/Понурова И К //Тезисы докладов научной конференции «Молодые - наукам о Земле» 2006 С 230

12 Способ предотвращения миграции химических элементов с хвостохранилища Михайловского ГОКа /Пашкевич М А, Исаков А Е, Понурова И К //Сборник материалов конференции «Современные проблемы экологии и безопасности». 2006 С 27-29

13. Redaction of Technogenic Load on Environmental Components m the Impact Area of the Mikhailovskiy Mining and Mineral Processing plent/Ponurova I //Development, Exploration and Processing of Raw Matenals, Freiberger Forschungsforum 2006 P 49-51

14 Снижение техногенной нагрузки на компоненты природной среды в районе расположения техногенного массива железорудных месторождений полезных ископаемых Михайловского ГОКа /Понурова И К//Записки горного института 2007 Т 170 Часть 1 С 121-124

15 Способ консервации и изоляции техногенных месторождений /Пашкевич М А , Понурова И К, Корельский Д С // Решение о выдаче патента по заявке №2006104508/03(004891) от 15 02 07 г.

а) б)

Рис.2. Изображения микроструктуры образцов ПМО: а - (1) образцы изготовлены при различных температурах расплава при медленном охлаждении; (2) - образцы, характеризующие быструю скорость остывания, взяты при полевом эксперименте в зимнее время; б - образцы изготовлены при медленном охлаждении расплава полиэтилена и избыточном давлении при охлаждении (литературные данные)

Атмосферные и поверхностные моды

Экранирующий слой

За складированные йтзддм

Рисунок 4. Система поверхностного экранирования «лежалых» хвостов хвостохранилища.

I ' I ' [ ' I ' I

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

ЖАОСРОЖрвНИЛМИМЬ. ■■*

. J -1- J__i—L j__L-L. i -i- L -i _L i.J-1 I

Зшвиснмогть комцгн три

' - ]7П5а1^-А{П|>Х)

от |1КГта*нн<|

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Расстояние от х*осто*Р*мнлииы1, ы

а)

I 1 I

150 2СЮ 250 ЗОО 350 400 450 500 550 ВСЮ PKCtoiHH» от *»otn)4piHiMHiua, м

б)

Рисунок \, распределение wpíomvreitett ш гранты хвостохранилища (а - в почве, б - в водных объектах)

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Понурова, Ирина Константиновна

Введение.

1 Современное состояние проблемы в системе обращения с отходами в горнопромышленной отрасли.

1.1 Экологические аспекты в системе обращения с отходами.

1.2 Образование техногенных массивов.

1.3 Формирование техногенного массива железорудного предприятия ОАО «Михайловский ГОК».

1.3.1 Климатогеографическая характеристика района.

1.3.2 Геологические сведения о районе промышленного объекта.

1.3.3 Гидрогеологическая характеристика месторождения.

1.3.4 Общая технологическая схема комбината.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1:.

2 Исследование воздействия техногенного массива хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК» на природную среду.

2.1 Общие положения.

2.2 Воздействие техногенных массивов Михайловского ГОКа на атмосферный воздух.

2.3 Воздействие техногенных массивов Михайловского ГОКа на приповерхностные отложения и растительный покров.

2.4 Воздействие ОАО "Михайловский ГОК" на организм человека.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ:.

3 Оценка экологической опасности воздействия хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК» на природную среду.

3.1 Предотвращенный эколого-экономический ущерб от загрязнения водной среды.

3.2 Предотвращенный эколого-экономический ущерб от загрязнения атмосферного воздуха.

3.3 Предотвращенный эколого-экономический ущерб от ухудшения качеств почв и земель.

3.4 Предотвращенный эколого-экономический ущерб от потери потенциального минерального сырья.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3:.

4 Анализ отходов обогащения железорудного производства и формирования техногенных месторождений.

4.1 Анализ отходов обогащения железорудного производства и формирования техногенных месторождений.

4.2 Анализ способов закрепления пылящих поверхностей на горных предприятиях.

4.3 Влияние крупности дисперсных материалов на аэрационные свойства и эффективность способов связывания.

4.4 Рекультивация техногенных массивов.

4.5 Способ изоляции техногенного месторождения МГОКа.

4.6 Организация работ по рекультивации территории хвостохранилища.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ:.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Защита природной среды на основе рациональной технологии консервации отходов обогащения на Михайловском ГОКе"

Актуальность работы - технологические процессы горнодобывающей и горноперерабатывающей промышленности неразрывно связаны с потреблением природных ресурсов и формированием разнообразных отходов, накапливающихся в окружающей природной среде.

В целом из недр ежегодно извлекается около 100 млрд. т полезных ископаемых, в том числе 20 млрд. т горной массы в виде железных, медных, марганцевых, цинковых и иных полезных ископаемых и горно-химического сырья. В результате добычи железной руды и ее переработки в приповерхностных отложениях ежегодно накапливается около 17,4 млрд. т твердых отходов, характеризующихся значительным содержанием тяжелых металлов. Несмотря на их высокую экологическую опасность, до настоящего времени доминирующим методом их утилизации остается наземное размещение с использованием площадок складирования в виде техногенных массивов.

Техногенные массивы характеризуются изъятием значительных площадей земной поверхности, а также негативным воздействием загрязняющих веществ в результате ветровой и водной эрозии на компоненты природной среды, что способствует формированию значительных по площади ореолов загрязнения.

Особую значимость решение этой задачи приобрело для территорий интенсивного техногенеза с локальной концентрацией производств горнодобывающих и перерабатывающих отраслей промышленности, в частности, района расположения крупнейшего железорудного комбината Михайловского ГОКа Курской магнитной аномалии, специализирующегося на добыче и обогащении железных руд. В результате деятельности комбината в техногенном массиве накоплено более ЗООмлн.т. отходов с массовой долей общего железа 25-28%, являющихся, с одной стороны, источником высокой экологической опасности, с другой, - потенциальными запасами ценных полезных компонентов.

В этой связи особо значимым становится вопрос о повышении эффективности использования и привлечения к переработке горнорудных и техногенных отходов действующих производств, что позволит попутно предотвратить или свести к минимуму объемы накопления отходов. Актуальность данной работы обусловлена необходимостью ликвидации очагов атмо-, лито- и гидрохимических ореолов загрязнения, вызывающих деградацию почвенно-растительного покрова и негативного воздействия на живые организмы, а также сохранения техногенного месторождения ОАО «Михайловский ГОК», являющегося потенциальным источником железорудного минерального сырья.

Проблемы формирования хранилищ отходов нашли отражение в трудах таких известных специалистов как Гальперин A.M., Демин A.M., Ферстер В., Шеф Х.Ю., Пашкевич М.А., Гольцова Н.И., Шуберт Р. Большое внимание уделялось вопросам влияния хранилищ отходов на окружающую среду (Гольцова Н.И., Шуберт Р., Певзнер М.Е.), водной миграции загрязняющих компонентов с территории хранилищ отходов (Мироненко В.А., Плотников Н.И., Гавич И.Н.). Делались попытки оценить риск воздействия техногенных массивов на приповерхностные отложения (Фишер В., Кехлинг Р.). Тем не менее, несмотря на высокую экологическую опасность хранилищ отходов, не разработано технологических решений, позволяющих на длительный период эффективно снизить воздействие хранилищ на компоненты природной среды и одновременно сохранить от разубоживания запасы потенциальных полезных ископаемых.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - снижение техногенной нагрузки хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК» на атмосферный воздух, почвенно-растительный покров и природные воды, а также предотвращение потерь потенциального минерального сырья вследствии ветровой и водной эрозии.

ИДЕЯ РАБОТЫ - снижение негативного воздействия отходов железорудного производства должно обеспечиваться консервацией техногенного месторождения ОАО «Михайловский ГОК» путем экранирования поверхности, предотвращающей потери минерального сырья и миграцию загрязняющих компонентов с территории хранилища твердых отходов обогащения. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ: выявление механизма формирования техногенных ореолов и кинетики процессов миграции загрязняющих веществ в районе расположения хвостохранилища «Михайловского ГОКа»; анализ потенциальной возможности отработки хвостохранилища как техногенного месторождения железных руд; определение режима формирования, структуры и свойств защитного экрана, обеспечивающего эффективную консервацию заскладированного потенциального минерального сырья; определение эколого-экономического эффекта внедрения предложенных средозащитных мероприятий.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ: выявлены динамика и закономерности формирования атмо-, лито- и гидрохимических ореолов загрязнения, а также потерь ценных компонентов из твердых минеральных отходов хвостохранилища Михайловского ГОКа в зависимости от уровня природной защищенности компонентов природной среды, формы их нахождения в отходах и миграционной способности; установлены зависимости эксплутационных характеристик защитного экрана из полимерных материалов в оплавленном совместно с грунтами состоянии (ПМО) (механической прочности, стойкости к растрескиванию, устойчивости к воздействию длительных нагрузок) от режима формирования экрана, степени кристалличности трансформированных полимерных материалов, типа и концентрации наполнителей -структурообразователей.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1. Потери потенциального минерального сырья с хвостохранилища Михайловского ГОКа вследствие ветровой и водной эрозии приводит к формированию ореолов загрязнения почвенно-растительного покрова и подземных вод с распределением концентраций железа и тяжелых металлов по экспоненциальному закону в зависимости от природной и технической защищенности компонентов природной среды, формы их нахождения в отходах и миграционной способности загрязнителей.

2. Эффективность консервации техногенного месторождения и защиты окружающей среды обеспечивается путем формирования защитного экрана, состоящего из гранулированных полимерных материалов (или их отходов) и наполнителей - структурообразователей (тонкодисперсного A1N), подвергаемых термической обработке с помощью нагревательной установки при температуре плавления композиционного материала, составляющей 150 - 170°С и низкой скорости остывания расплава.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В работе использовался комплекс методов исследований: системный анализ экранирования техногенных массивов на основе данных российских и зарубежных ученых; системно-структурный анализ строения хвостохранилища, ореолов и потоков загрязнения в районе складирования отходов. В качестве основных методов исследований использовались аналитические, ландшафтно-геохимические, экспериментальные исследования в полевых и лабораторных условиях, рентгенофлуорисцентный, рентгеноспектральный, атомно-абсорбционный анализы минералогического и химического составов заскладированных отходов, электронная микроскопия и микроанализ материала защитного экрана, методы математической статистики.

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ И ««

РЕКОМЕНДАЦИИ обеспечивается использованием представительных исходных материалов, полученных на комбинате ОАО «Михайловский ГОК»; применением современных методов анализа, а также подтверждается большим объемом лабораторных и экспериментальных исследований состояния окружающей среды в районе расположения хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК».

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ: разработана методика оценки техногенной нагрузки на компоненты природной среды в районе расположения хвостохранилища Михайловского ГОКа; разработана технология формирования защитного экрана из ПМО; выполнено эколого-экономическое обоснование рационального способа консервации техногенного месторождения в целях снижения экологической нагрузки на основе комплексной оценки эколого-экономического ущерба; рекомендованы направления переработки техногенного месторождения с целью извлечения гематитового продукта.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА работы заключается в постановке цели, формулировке задач и разработке методики исследований; в проведении ландшафтно-геохимических исследований в зоне воздействия хвостохранилища; в разработке методики и проведении лабораторных исследований состава и свойств железосодержащих отходов; в анализе влияния хвостостохранилища Михайловского ГОКа на природную среду и оценке путей миграции загрязняющих веществ с территории техногенного массива; в обосновании способа снижения негативного воздействия хвостохранилища и сохранения ценных компонентов путем консервации методом термического оплавления; в эколого-экономической оценке предлагаемого средозащитного мероприятия. РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ: разработанные технические предложения по консервации техногенного месторождения и экологическому мониторингу зоны влияния хвостового хозяйства рекомендованы для внедрения на ОАО «Михайловский ГОК» научные и практические результаты работы используются в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В.Плеханова (технического университета) при проведении занятий по дисциплинам: «Природопользование», «Горное дело и окружающая среда», «Геохимия окружающей среды», «Экологический мониторинг». АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные положения работы, разработанные в процессе её выполнения, докладывались и обсуждались на международных, российских и иного уровня научных, научно-технических конференциях, совещаниях, симпозиумах, в том числе на: Международных научно-практических конференциях «Экология и жизнь» (Пенза, 2002 г.), VII Международном симпозиуме им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2003 г.), Политехническом симпозиуме «Молодые ученые - промышленности Северо-западного региона» (Санкт-Петербург, 2003 г., 2004 г.), «Новые технологии в металлургии, химии, обогащении и экологии» (Санкт-Петербург, 2005 г.), V Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (НТТМ-2005, Москва, 2005 г.), Международных конференциях «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 2005 г., 2006 г.), научных конференциях Mil У «Неделя горняка» (Москва, 2006 г.), научной конференции «Молодые - наукам о Земле» (Москва, 2006 г.), и были отмечены сертификатами, дипломами, медалью.

ПУБЛИКАЦИИ: По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ. ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка. Содержит 250 страниц машинописного текста, 55 рисунков, 66 таблицы и список литературы из 120 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Понурова, Ирина Константиновна

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ:

1. Снижение техногенного воздействия хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК» на природную среду достигается путем экранирования поверхности техногенного массива, который способствуют предотвращению загрязнения природных вод и атмосферного воздуха, а также почвенно-растительного покрова.

2. Выбор в качестве средозащитного мероприятия поверхностного экранирования хвостохранилища обуславливается, с одной стороны, необходимостью предотвращения воздушной и водной миграции загрязнителей, с другой стороны - сохранения потенциального минерального сырья, заскладированного в техногенном массиве.

3. Разработана и научно обоснована рациональная технология консервации отходов обогащения хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК», заключающаяся в создании защитного экрана гранулированных отходов полиэтилены в оплавленном совместно с грунтами состоянии.

4. Ежегодный эколого-экономический эффект от внедрения предложенного средозащитного мероприятия обуславливающийся предотвращением загрязнения атмосферного воздуха, почв, водотоков рыбохозяйственного назначения, а также потерь потенциального минерального сырья составит более 114 млн.рублей.

234

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа представляет собой законченную научно-исследовательскую квалификационную работу, в которой содержится новое решение актуальной научно-производственной задачи: сохранение потенциального минерального сырья и снижение негативного воздействия хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК» на компоненты природной среды путем экранирования техногенных отложений гранулированными полимерными материалами или их отходами, подвергаемыми плавлению при температуре 150 - 170°С.

Основные научные и практические выводы:

1. На основе многолетних наблюдений за состоянием природной среды в районе расположения хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК» установлено, что формирование ореолов загрязнения почвенно-растительного покрова и подземных вод, характеризующихся экспоненциальными зависимостями концентрации загрязняющих веществ от расстояния происходит в результате миграции поллютантов с поверхности техногенных отложений площадью 2460 га вследствие ветровой и водной эрозии.

2. Серией опытов по обогащению хвостов мокрой магнитной сепарации с различным химическим минеральным и гранулометрическим составами доказана принципиальная возможность извлечения гематита из накопленных в хранилище отходов и необходимость консервации потенциального техногенного месторождения.

3. Разработана технология эффективной консервации техногенного месторождения железа, заключающаяся в создании защитного экрана из полимерных материалов и наполнителей - структорообразователей (тонкодисперсного А1 или A1N), подвергаемых термической обработке с помощью нагревательной установки при температуре плавления композиционного материала, составляющей 150 - 170°С и низкой скорости остывания расплава, предотвращающего водную и воздушную миграцию загрязнителей за пределы техногенного массива. 4. Ежегодный эколого-экономический эффект от внедрения предложенного средозащитного мероприятия обуславливающийся предотвращением загрязнения атмосферного воздуха, почв, водотоков рыбохозяйственного назначения, а также потерь потенциального минерального сырья составит более 114 млн.рублей

236

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Понурова, Ирина Константиновна, Санкт-Петербург

1. АлборовИД., ХаребовГ.З., Степанова СБ. Состояние экосферы при эксплуатации карьеров // Колыма, 2003, № 4.

2. Алексеев М.И. Организация и отведение поверхностного (дождевого италого) стока с урбанизированных территорий Текст. / М.И. Алексеев, AM. Курганов. -М, СПб:Изд-во АСВ, СПб ГАСУ.-2000.- 351 с.

3. Алексеенко В .А. Экологическая геохимия Текст. / В.А. Алексеенко. -М.: «Логос», 2000.-627с.

4. Апексеенок В А Экологическая геохимия: Учебник. М.: Логос, 2000 - с.297- 334.

5. Антонов Г.И Использование доломитовой пыли для изготовления стабилизированных доломитовых огнеупоров Текст. / Г.И. Антонов , В.П. Недосвитый ОМ. Семененко и др. // Огнеупоры и техническая керамика. 1997. -№6.-С. 28-33

6. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М, 1970,487 с.

7. БабецАМ., Терентьев М.В., Черкащенко НА. Горные работы и экологические проблемы в регионе КМА // Горный информационно-аналитический бюллетень. -М.: МГГУ, 2000, № 9.

8. Баркан М.Ш. Перспективы утилизации твёрдых отходов предприятий чёрной металлургии / М. ILL Баркан и др. // Экологические системы и приборы. 2003. -№11.- С. 30-32. - Библиогр.: с. 32.

9. Беккер А.А., Агаев Т.Б. Охрана и контроль загрязнения природной среды. Л., Гидрометеоиздат, 1989

10. Бересневич ИВ., Кузьменко П.К., Неженцева КГ. Охрана окружающей среды при эксплуатации хвостохранилищ. М, Недра, 1993.

11. Бересневич П.В., Сашенко ВГ., Эффективность способов и средств нормализации состава атмосферы при комплексной открыто-подземной разработке рудных месторождений // Безопасность жизнедеятельности. СПб., 2004, № 7.

12. Беус АЛ., Грабовская НВ. и др. Геохимия окружающей среды. М., Недра, 1976.

13. Борьба с пылью на рудных карьерах / Михайлов В А, Бересневич П.В., Борисов В.Г., Лобода А.И. М.: Недра, 1981.

14. Бульбашев А.П., Шувалов ЮБ. Рациональные технологии освоения месторождений строительных материалов. СПб.: МАНЭБ, 2000.

15. Бурдаков Н.И., Кульба В.В., Назаретов В.М Концепция стратегического управления техногенным и природным риском в регионе/ Реф. сборник "Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях", М., ВИНИТИ,1992,вып.2.

16. Бурцов BJL, Горбенко В А., Гойштейн М.С. Эффективный способ складирования хвостов. М., Горный журнал, 1988, № 6.

17. Ваганов ПЛ., Ман-Сунг Им. Экологический риск. Спб, изд.: СпбГУ, 1999.

18. Василенко В. Н, Назаров И. М., Фридман Ш. Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова.-Л, 1985,181 с

19. Васильев А.В., Акинынин JUL, Воронов В.И. Классификация методов противофильтрационной защиты хвостохранилищ горно-обогатительных комбинатовУ/ Горный журнал, 1987, № 6.

20. Васильева Н.П Естественное лесовозобновление на известняковых карьерах Тульской области./ В кн.: Научные основы охраны природы. М, 1977.

21. Васильева Н.П. К методике инвентаризации естественной лесной растительности на отвалахУ/ Экология, 1982, № 6.

22. Влияние горнопромышленного производства на геохимическое загрязнение прилегающих территорийУ/ Сборник научных трудов, Московский горный институт, выпуск 1-М: Недра, 1991.

23. Воробьев ЮЛ Основные направления государственной стратегии снижения рисков и смягчения последствий ЧС в РФ на период до 2010 года. М., МЧС, РАН, 1997.

24. Воскобойников ВГ., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия. Учебник для вузов. 5-е изд. перераб. и доп. - М: Металлургия, 2000.

25. Временное методическое пособие по расчету выбросов от неорганизованных источников в промышленности строительных материалов. Новороссийск, НИПИОТстрой, 1985.

26. Временное методическое пособие по расчету выбросов от неорганизованных источников в промышленности строительных материалов / НИПИОТстрой. -Новороссийск, 1985.

27. Временные рекомендации по проектированию сооружений для очисткиповерхностного стока с территории промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты. М.: Стройиздат. -1983. -6с.

28. Гальперин А.М., Фёрстер В., Шеф Х.-Ю. Техногенные массивы и охрана окружающей среды: Учебник М.: Изд. Московского государственного горного университета, 2001.

29. Гальперин А.М., Фёрстер В., Шеф Х.-Ю. Техногенные массивы и охрана природных ресурсов: Учебное пособие для вузов: В 2 т. М.: Изд. Московского государственного горного университета, 2006.

30. ГендлерСГ., Домпальм ЕЛ, Киселев В.А., Кузнецов B.C. Принципы оценки аэротехногенного воздействия предприятий на окружающую среду с учетом случайных факторов (на примере открытых горных работ) // Безопасность жизнедеятельности СПб., 2004, № 6.

31. Гзогян Т.Н., Перепелицын А.И, Чмырев АБ., Экарева ЕМ. Опыт примененияцентробежного гравитационного концентратора Falcon для извлечения гематита из хвостов мокрой магнитной сепарации на Михайловском ГОКеУ/Обогащение руд. 2001 .№3.

32. Гимадеев М.М. Социально-экологический мониторинг. Казань: КГМУ, 1996.

33. Глазьев СЛ. Ключевые аспекты экологической безопасности.// Экономика и жизнь, 1996, №33.

34. Горлов В.Д., Горлов ЮБ. Оценка социально-экологических издержек от запыленных сельхозугодий, прилегающих к отвальному массиву.// Горный журнал, 1999, № 7.

35. Горлова О.Е. Техногенные месторождения полезных ископаемых: Учеб. Пособие. Магнитогорск: МГТУ им. ГЛ. Носова, 2001.

36. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1992 г.» // Зеленый мир, 1993, № 19.27 с.

37. Гуменик ИЛ., Матвеев А.С., Панасенко А.И. Классификация техногенных формирований при открытых горных работах// Горный журнал, 1988, № 12.

38. Данилов-Данильян В.И. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба, 1999.

39. ДикаревВ.И., РогалевВА, Денисов ГА, Доронин А.П. Методы и средства защиты человека и окружающей среды. СПб.: МАНЭБ, 1999.

40. Дмитриев М.Т. Санитарно—химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде: Справочное издание / МТ. Дмитриев, НИ. Казнина ИЛ. Пинигина. М.: Химия. -1989. - 368 с.

41. Етеревская JIB., Михновская А.Д., Угарова ВЛ. Общее направление почвенных и агрохимических исследований при решении задач биологической рекультивации/ В кн.:Программа и методика изучения техногенных биогеоценозов,М.,Наука, 1978.

42. Заболеваемость населения // Здравоохранение в Российской Федерации (статистический сборник). Госкомстат России. М., 1996.

43. Закон "Об охране окружающей природ ной среды" от 19.12.91 г. № 2060-1.

44. Защита окружающей среды от техногенных воздействий. Учебное пособие / Под ред. ГБ. Невской. М., 1993.

45. Зезин А.Б. «Желе из полимеров: сто рецептов применения» / Новости науки и техники (приложение к вестнику АПН «Советская панорама»). -М., 1988, № 13.

46. Измалков В.И., Измалков А.В. Техногенная и экологическая безопасность и управление риском. СПб, НИЦЕБ РАД 1998.

47. Инструктивно методические указания по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды//Экологический вестник России. -2000.- №6.- С.3-4

48. Калишевский ВН. Эффективность совместного складирования отходов обогащения и вскрышных пород// Горный журнал, 1981, № 2.

49. Капелькина Л.П. Экологические аспекты оптимизации техногенных ландшшафтов. СПб, Наука, 1993.

50. КарасевКИ., МязинВ.П., Гальперин В.Г. Использование водорастворимых полимеров при добыче и переработке минерального сырья. Обзорная информация. М: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1990, вып.1.

51. Качинский НА. Проблемы использования ВМС для структурирования почвы // Вест. МГУ. М.: МГУ, 1992, № 4.

52. Комлев ВН., Конухин В.П. Комплексное экспериментальное исследование материалов защитных геотехнических барьеров для хранилищ радиоактивных отходов. Апатиты, 1995.

53. Кондратьев KJL, Фролов А.К., Донченко В.К и др. Экодинамика и экологический мониторинг. СПб, Наука, 1996.

54. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды / Под ред. Исаева JLK., СПб, изд.: Эколого-аналитического информационного центра "Союз", 1988.

55. Крюкова ИМ. Исследование электрической прочности полиэтилена в условиях естественного и искусственного старения// Труды 3-й областной научно-практической конференции молодежи и студентов «Современная техника и технологии», Томск, 1997, с .22-23.

56. Крюкова И.М., Сквирская ИИ Ушаков BJL Шмаков Б.В. Влияние температуры расплава на свойства полиэтилена в крупногабаритных изделиях// Пластические массы, 1998, №6, с.38-39.

57. Крюкова ИМ., Сквирская ИИ, Шмаков Б.В. Модификация свойств полиэтилена высокого давления ультрадисперсными порошками// Тезисы докладов 1-ой Всероссийской конференции молодых ученых «Материалы и технологии XXI века», Бийск, 2000, с.250-252.

58. Крюкова ИМ., Филиппов П.В., Использование ультрадисперсных порошков в качестве модификаторов полимеров// Материалы 5-ой Всероссийской конференции «Физико-химия ультрадисперсных систем», г.Екатеринбург, 2000, сЗ 11-312.

59. Крюкова RM., Филиппов П.В., Исследование стабильности свойств ПЭ в крупногаба-ритной изоляции// Тезисы докладов 6-ой областной научнопрактической конференции мо-лодежи и студентов «Современная техника и технологии», СТГ-2000, Томск, 2000, с.329-331.

60. Кучеревский В.В., Мазур А.Е., Доценко А.Н. Опыт биологического закрепления пылящей поверхности действующих хвостохранилшцУ/Горный журнал, 1989, № 7.

61. Литвинов В.Ф., Шайдоров А.А. Техногенные системы и экологический риск.' Новгород, изд.: НГУ, 1999.

62. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов /М.: Химия, 1996.19с.

63. Малыхин, В.М. Методология определения воздействия экотоксикантов на здоровье населения // Экология промышленного производства, 1994, № 3. С. 3840.

64. Малышев Ю.Н., Айруни А.Т., Куликова Е.Ю. Физико-химические процессы при добыче полезных ископаемых и их влияние на состояние окружающей среды. М.: Академия горных наук, 2002.

65. Маныкин А.Н., Булыга И.Ф. Прогрессивные методы орошения в сельском хозяйстве. М.: Россельхозиздат, 1985.

66. Маргынюк В.Ф., Лисанов М.В, Кловач Е.В., Сидоров В.И. Анализ риска и его нормативное обеспечение// Безопасность труда в промышленности, 1995, №11.

67. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86: Госкомгидромет., Л.: Гидрометеоиздат. -1987. 94 с.

68. Методика расчета предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты со сточными водами. Харьков. -1990. -110 с.

69. Методические рекомендации по строительству противо-фильтрационных конструкций хвостохранилищ из глинистых грунтов без механического уплотнения. НИИСП Госстроя УССР. Киев, 1988.

70. Методические указания МУ 2.1.7.730-99. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест-М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России. -2000.-38с.

71. Методические указания по расчету платы за неорганизованный сброс загрязняющих веществ в водные объекты:Утв. Госкомприроды 29.12.1998. -М-1998.-28с.

72. Мироненко В А, Мольский Е.В., Румынии В.Г. Изучение загрязнения подземных вод в горнодобывающих районах. М., Недра, 1988.

73. МочаловВЛ, МосинС.В. Анализ существующих способов и средств пылеподавления на хвостохранилшцах железорудных горно-обогатительных комбинатов // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2000, №5.

74. Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки: Аналит.обзоры. Серия «Экология»: Вып. 39 / Отв.ред. канд.хим.наук B.C. Кобрин. Новосибирск, 1995.

75. Недрига В Л Инженерная защита подземных вод от загрязнения промышленными стоками. М: Стройиздат, 1976. - 95с.; Библиогр.: с. 94.

76. Олейников AT., Свирякин Б.И., Стороженко НД. Физико-химические приемы снижения водопроницаемости и предотвращения пыления грунтов хвостохранилищ на разных стадиях их возведения. Обзорная информация. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1990, вып.1.

77. Оленин ВБ. Экономическая оценка техногенных месторождений// Цветная металлургия, № 2,1990.

78. Отходы минерального происхождения. Рекомендации по отбору и подготовке проб. Общие положения: ПНД Ф 12.4.2.1. -99. М: Государственный комитет РФ по охране окружающей среды. -1999. -16 с.

79. ПальгуновПЛ, Сумароков МБ. Утилизация промышленных отходов / М.: Стройиздат, 1990.352 с.

80. Парахонский ЭБ., ПарахонскийМЭ. Формирование принципов устойчивого развития региона в переходный период. Вологда: ООО ПФ Полиграфист, 2001.

81. Пат. 2175065 Россия, МПК Е 21 F 5/02. Устройство для закрепления пылящих поверхностей хвостохранилищ и отвалов горных пород / Мязин В.П., Бабелло ВА и др. Опубл. 20.10.2001, Бюл. № 17.

82. Пашкевич МА. Техногенные массивы и их воздействие на окружающую среду. СПб, "Наука", 2000.

83. Перельман А.И. Геохимия природных вод. М., Наука, 1982.

84. Перельман А.И. Геохимия элементов в зоне гипергенезиса. М., Недра, 1972.

85. Плотников НИ., Рогинец ИЛ, Мамонтов В.К., Мироненко ВА и др. Защита окружающей среды при горных разработках рудных месторождений. М, Наука, 1985.

86. Порядок определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ от 27 декабря 1993 г. № 04-25/61-5678