Содержание к диссертации
Введение
Аналитический обзор и постановка задач исследований 10
1.1 Геоэкологическая оценка функционирования хранилищ отходов горных предприятий 10
1.1.1 Воздействие и нагрузка техногенной пыли на окружающую среду 10
1.1.2 Влияние пыли на организм и здоровье человека 19
1.1.3 Источники пылевыделения на территории горнодобывающих предприятий 22
1.1.4 Воздействие техногенных массивов на окружающую среду 24
1.2 Проблема закрепления пылящей поверхности и анализ эффективности существующих методов ее решения 33
13 Хранение отходов горного производства на хвостохранилище Лебединского ГОКа 46
Выводы 52
2. Разработка способа закрепления пылящих поверхностей железорудных отходов 56
2.1 Методика исследования 56
2.2 Лабораторные исследования 59
2.2.1 Исследование физико-механических, химических свойств и состава хвостов 59
2.2.2 Исследование прочностных и компрессионно фильтрационных характеристик грунтов 63
2.3 Разработка способа закрепления карбонатами 69
2.4 Методика оценки эффективности закрепления поверхности хвостов 79
2.5 Полевой эксперимент по закреплению поверхности хвостов 89
Выводы 93
3- Технология реализации разработанного способа закрепления пылящих поверхностей в условиях горного производства 95
3.1 Технологические решения закрепления с помощью разработанного способа пылеподавления 95
3.2 Совершенствование технологии закрепления путем применения пластифи пирующей добавки 98
3.2.1 Лабораторные исследования влияния пластифицирующей добавки СБ-3 на реологические свойства дисперсий 98
3.2.2 Влияние суперпластификатора на реологические свойства меловой суспензии 101
3.2.3 Влияние суперпластификатора на электрокинетический потенциал частиц дисперсной фазы 102
3.2.4 Влияние суперпластификатора на размер частиц дисперсной фазы 104
Выводы 108
4. Экономическое обоснование способа и ипредла гаемой технологии закрепления пылящих поверхностей хвостохранилищ 111
Выводы 114
Заключение 115
Библиографический список
- Воздействие и нагрузка техногенной пыли на окружающую среду
- Исследование физико-механических, химических свойств и состава хвостов
- Методика оценки эффективности закрепления поверхности хвостов
- Лабораторные исследования влияния пластифицирующей добавки СБ-3 на реологические свойства дисперсий
Введение к работе
Актуальность работы. В современную эпоху необычайную сложность и важность приобрели вопросы взаимодействия человека с окружающей средой. Быстрый рост численности населения земного шара и индустриальное развитие многократно увеличили потребление природных ресурсов и масштабы воздействия человека на природу. Подобная ситуация характерна и для региона курской магнитной аномалии, где действуют крупнейшие горнодобывающие предприятия: Лебединский и Стойленский горнообогатительные комбинаты (ГОК), комбинат КМА-руда, строятся Яковлев-ский и Белгородский подземные рудники. Железорудная пыль резко ухудшает экологическое состояние воздушного бассейна и, как следствие, условия нормальной жизнедеятельности человека, организмов флоры и фауны региона и делают непригодными для сельскохозяйственных нужд территории вокруг хвостохранилища. В почву в повышенных дозах попадают такие металлы, как цинк, медь, марганец, хром, свинец, железо.
Например, из карьера Лебединского горно-обогатительного комбината ежегодно добывается около 47 млн т железной руды. При этом количество отходов обогащения составляет около 27 млн т. Действующими хвостохра-нилищами занято порядка 1500 га. Эта территория за годы эксплуатации превратилась в уникальный промышленный объект, и одним из важных и трудных вопросов стала защита воздушного бассейна от пьшевыделения при его дальнейшем наращивании.
Согласно действующей классификации источников воздействия на окружающую среду хранилища отходов обогащения относятся к неорганизованным источникам загрязнения, на долю которых приходится 54 % от общего количества выбросов. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются пылящие поверхности сухих пляжей намывных отсеков, откосы дамб и плотин. В результате стока и испарения воды, особенно в жаркий и сухой период, сцепление между частицами и пустой породой резко снижается и уже при скорости ветра, равной 2-3 м/с, наблюдается пыление горизонтов хвостохранилища.
Ввиду значительной площади, занимаемой отходами обогащения, нагрузка на окружающую среду прилегающих территорий существенна. Аналогичная ситуация складывается практически на всех месторождениях твердых полезных ископаемых, разрабатываемых карьерным и шахтным способами и требующих обогащения. Существует целый ряд способов обеспыливания и закрепления пылящих поверхностей, заключающихся в ее обработке различными вяжущими: цементом, известью, жидким стеклом, хлористым кальцием, битумной эмульсией, смолами, различными органическими полимерами. Также применяются растворы, содержащие ПАВ (пены), растворы полиэлек-
тролитов и неорганических веществ. Однако применение большинства из них связано с технологической сложностью осуществления или существенными экономическими затратами. Кроме этого, применение многих реагентов (соли, битумы и т.д.) приводит к загрязнению грунтовых вод вредными компонентами. В этой связи разработка новых и усовершенствование существующих способов снижения пыления хвостохранилищ является актуальной задачей.
Целью работы являлось установление новых и уточнение существующих закономерностей пылеобразования на поверхности хвостохранилищ для разработки эффективного способа закрепления внешнего слоя пылящих поверхностей, обеспечивающего снижение выбросов пыли в атмосферу.
Идея работы заключается в том, что способ закрепления пылящих поверхностей хвостохранилищ, обеспечивающий экологическую безопасность хранения отходов обогащения железных руд, реализуется путем нанесения на поверхность суспензии мела с последующей обработкой раствором серной кислоты в стехиометрическом соотношении к внесенному мелу, при этом для равномерного закрепления целесообразно использование пластифицирующей добавки.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
Зависимость мощности выброса пыли с поверхности хвостохрани-лища Лебединского ГОКа от влажности, диаметра частиц техногенного грунта и скорости воздушного потока можно выразить в виде рациональной функции, разложенной в ряд Тейлора.
Нанесение на пылящую поверхность хвостохранилищ суспензии мела с последующей обработкой раствором серной кислоты, в стехиометрическом отношении к внесенному мелу, позволяет получить поверхностный слой прочностью 0,16-0,22 МПа и обеспечить отсутствие ветровой эрозии с обработанной поверхности на срок 8-12 месяцев.
Физически обоснованным и практически целесообразным является применение пластифицирующей добавки к меловой суспензии для изменения реологических свойств и агрегативнои устойчивости меловой суспензии в сторону повышения текучести раствора, уменьшения радиуса частиц дисперсной фазы и тем самым повышения эффективности закрепления.
Новизна основных научных и практических результатов:
1. Разработан способ закрепления пылящих поверхностей хранилищ отходов обогащения железных руд, включающий кислотную обработку, отличающийся тем, что предварительно осуществляется нанесение суспензии мела с концентрацией 5-15 мае. %, а для последующей обработки поверхности используют серную кислоту в стехиометрическом соотношении к внесённому мелу в виде водного раствора с концентрацией от 5 до 15 мае. %.
Установлены эмпирические закономерности однопараметрических трендов мощности выброса техногенной пыли в атмосферу от влажности, размера частиц отходов обогащения и скорости воздушного потока.
Обоснована возможность использования пластифицирующей добавки при закреплении пылящих поверхностей предлагаемым способом, и отмечены существенные изменения реологических свойств и агрегативной устойчивости меловой суспензии.
Методы исследования: аналитические, методы математической статистики. Работа выполнена с использованием комплекса методов исследований, включающих системный анализ проблемы, патентно-информационный анализ, лабораторные и натурные методы изучения условий формирования потоков пыли на пылящих поверхностях, микроскопический, седиментацион-ный, ситовой, анализы дисперсности материала, физико-механическую оценку свойств получаемого покрытия.
Фактический материал. В основу диссертации положены результаты экспериментов, проведенных автором на техногенных грунтах с хвостохра-нилища Лебединского ГОКа в лабораторных условиях, а также результаты полевых испытаний.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
- корректной постановкой задач исследований, обоснованным ис
пользованием методов математической статистики, теории вероятностей и
современных достижений вычислительной техники;
- достаточно большим объемом лабораторных и продолжительных по
левых испытаний, результаты которых свидетельствуют об адекватности раз
работанных моделей, эффективности технических решений, обоснованности
выводов и рекомендаций, а также положительными решениями государст
венной патентной экспертизы.
Практическая значимость работы: разработан способ борьбы с пылью, сдуваемой с поверхности техногенных массивов (новизна подтверждена положительными результатами государственной патентной экспертизы), позволяющий значительно сократить выброс в атмосферу техногенной пыли и тем самым улучшить экологическую обстановку на объектах горной промышленности и прилегающих к ним территориях.
Реализация результатов исследований. Результаты данной работы могут быть использованы на участках действующих хранилищ отходов обогащения железных руд, подверженных ветровой эрозии. Теоретические результаты и технические решения включены в учебные курсы по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов для студентов, обучающихся по специальности 320700 -«Охрана окружающей среды и рациональное природопользование», а так же ис-
пользованы при выполнении хоздоговорных НИР в Белгородском государственном университете.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на научных конференциях и семинарах: на Всероссийской научно-технической Интернет-конференции «Рудничная аэрология и безопасность» (Тула, ТулГУ, 2005 г.); на Межрегиональной научно-практической конференции «География и регион: актуальные вопросы исследований» (Чебоксары, Чувашский государственный университет, 2005 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, МГСУ, 2006 г.); на Международной научно-практической конференции (Тула, 2006 г.); на II Международной научной конференции «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в европейской России и сопредельных странах» (Белгород, БелГУ, 2006 г.); на VIII Международной конференции «Новые идеи в науках о земле» (Москва, РГТРУ, 2007 г.); на научном симпозиуме «Неделя горняка - 2007» (Москва, МГГУ, 2007 г.); на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых (Белгород, БелГУ, 2007 г.).
Публикации. По основным результатам диссертации опубликовано 9 статей в научных журналах, в том числе 5 тезисов докладов на научно-практических конференциях. Получен патент на изобретение № 2303700 «Способ закрепления пылящих поверхностей хранилищ отходов обогащения железных руд», приоритет изобретения 13.03.2006 г.
Воздействие и нагрузка техногенной пыли на окружающую среду
Под промышленной пылью понимают дисперсные системы, состоящие из воздуха и тонких твердых частиц, витающих (аэрозоли) или осевших на поверхности (аэрогсли). В глобальном масштабе состав атмосферной пыли в основном имеет минеральное происхождение, обычно это соединения щелочных и щелочноземельных металлов, токсичных металлов, оксиды кремния и др.
В зависимости от условий выделения пыли, а также ее плотности, размеры ее частиц могут варьироваться. В зависимости от размера частиц различают пыль: крупную - от 100 до 500 мкм (0,1-0,5 мм), которая легко выпадает из потока газа при небольшой его скорости и почти отсутствует в атмосфере; мелкую - от 10 до 100 мкм (0,01-0,1 мм), которая удерживается в воз духе, хотя в спокойной среде она оседает вначале с возрастающей скоростью, а потом с постоянной; тонкую, или туманы - 0,1-10 мкм, трудно оседающую в спокойной газовой среде; весьма тонкую, или дымы - менее ОД мкм, которые не оседают под действием силы тяжести, находятся в броуновском движении.
По форме пылевые частицы делят на: сферические, изометрические (правильные многогранники), пластинчатые (протяженность в двух измерениях значительно больше, чем в третьем), игольчатые, волокнистые, призматические, сложные агрегатные. Пыль, попадающая в атмосферу в ходе ведения горных работ, различна по минеральному, химическому и дисперсному составу. Согласно [65], минеральный состав техногенной пыли близка к минеральному составу пород, особенно, около источника пылеобразования. Однако состав пыли, осаждающейся на значительном удалении от этого источника, отличается от минерального состава разрабатываемых пород. Это зависит от прочности породообразующих минералов, крупности частиц пыли, их плотности, скорости витания в атмосфере и т. д. Поэтому на значительном удалении от источника пылеобразования в осевшей пыли могут преобладать частицы более легких породообразующих минералов.
Химический состав пыли также близок к химическому составу пород. Химическим и минералогическим составом пыли определяются ее ядовитость или неядовитость. Ядовитая пыль содержит токсичные элементы и их соединения, вдыхание которых вызывает специфические отравления людей. К ним относится пыль асбеста, свинцовых руд, мышьяковая, ртутная, радиоактивная пыль урана, тория, теллура и др. Ко второй группе относится пыль, содержащая свободную двуокись кремния в ее кристаллической модификации (кварц, кристобалит, тримид), угольная и другие виды пыли. Однако и неядовитая пыль вредна, если ее содержание в атмосфере превышает допустимый уровень запыленности воздуха (табл. 1.1). Таблица 1.1
При оценке экологического состояния почв очень важной представляется оценка содержания в ней естественных элементов и ксенобиотиков (греч. xenos -чужой, bios — жизнь), чужеродных для организмов химических веществ, естественно не входящих в биотический круговорот и прямо или косвенно порожденных хозяйственной деятельностью человека. Реальное содержание вредных веществ сравнивается с ПДК или фоновым содержанием в данном регионе. Рассматривая токсическое воздействие химических элементов, находящихся в почвах, на растениях, Н. Боуэн разделил их на три класса: - сильнотоксичные: симптомы токсичности проявляются при концентрациях в почве менее 1 мг/кг (Cu? Hg,Cd); - среднетоксичные: симптомы токсичности проявляются при концентрации в веществе 1-100 мг/кг (большинство элементов III, V, VI групп периодической системы); - слаботоксичные (галогены, азот, фосфор, сера, титан, щелочные ме таллы, редкие земли).
Из-за выпадения пыли в зоне влияния горно-обогатительных комбинатов Курской магнитной аномалии продуїсгивность сельскохозяйственных угодий по зерновым культурам на площади не менее чем 100 тыс. га снизилась на 30-50 % [34]. В табл. 1.4. представлена классификация степени загрязнения почв и её связь с качеством и количеством получаемой продукции.
Исследование физико-механических, химических свойств и состава хвостов
Проблема закрепления пылящей поверхности имеет несколько аспектов [105]. Во-первых, необходимость абсолютного ее закрепления с максимальной длительностью действия отработанных хвостохранилищ. Наиболее полно этим требованиям отвечает биологическое закрепление. Вторым аспектом общей проблемы является закрепление хвостов действующих хвостохранилищ.
Начало исследованиям процессов пыления грунтов было положено работами Р. Л. Багнольда [ПО], получившими дальнейшее развитие в трудах СР. Андерсона и Б. Халлста. Дальнейшим исследованиям этой проблемы посвящены работы Г.П. Глазунова и В.М. Гендугова [28, 29, 30, 31], А.К. Дю-пииаидр. [42].
В этом же направлении плодотворно работали М.С. Кузнецов. М.С. Халимов, Л.Я. Иванюта и другие исследователи [60, 61, 62]. М.И. Дол-гилевич и Ю.И. Васильев [36, 37, 38, 39] рассматривали механизм отрыва грунтовой частицы от поверхности почвы.
При решении проблемы борьбы с пылением на хвостохранилищах требуется применение как известных, так и новых методов и технологий, например, рассмотренных в работах [83, 86, 88,92].
Существует несколько групп способов закрепления пылящих поверхностей, основанных па применении различных принципов закрепления. Е.А. Мамбетказиев, Ф.И. Лобанов, Р.А. Мамбетказиева выделяют аэродинамический, гидротехнический, технологический, механический, биологический и химический принципы.
Физико-химические методы закрепления пылящей поверхности рассмотрены А.Г. Олейниковым и В.Г, Поплавским [74]. Метод гидрообеспыливания включает постоянное затопление или периодическое увлажнение пылящей поверхности. Способ гидрообеспыливания является наиболее распространенным и относительно эффективным, но при его осуществлении происходит усиление фильтрационных нагрузок на ограждающую дамбу. Затопление надводного пляжа и поднятие уровня воды в отстойном пруде оказывают существенное влияние на устойчивость сооружения [107,96].
Нанесение на поверхность хвостохранилищ вспененной композиции рассмотрено в работах В.П. Журавлева, В.А. Фихглера, В.А. Михайлова и В.Г. Борисова [70]. Е.С. Чиликановой [104] предлагается покрытие пылящей поверхности растворами неорганических веществ (например, жидкого стекла). Закрепление пылящей поверхности органическими веществами и коллоидными растворами органических веществ, в частности, эмульсией на основе нефтепродуктов, рассмотрено в работах Dean К.С., Havens R [4]. Обработку пылящей поверхности полимерами и коллоидными растворами полимеров (полимеры группы К, латексы, смолы, ПАВ, вяжущие на основе лигнина) предлагают О. Cutting, J. Cent, R. Brewer [2, 3]. Нанесение на пылящую поверхность растворов, содержащих неорганические и органические вещества (глинистые суспензии с добавками), предложено Р.Е. Григорьянцем [35, 34] и V. Маїу [б, 7, 8].
При использовании различных химических веществ пьтление хвостохранилищ можно свести к минимуму, но такие методы являются весьма дорогостоящими. М.Е. Певзнер, П.Г. Беленький и Л.И. Валерьяиова [77] предлагают изменение физических свойств пылящих поверхностей, например, в результате электризации электрическим полем, намагничивания электромагнитными полями, термической обработки спектральными установками.
Технологические методы изменения способов гидравлического складирования твердых дисперсных отходов, в частности, избирательное (по гранулометрическому или физико-химическому составу) складирование с применением осадительных установок рассмотрены в работах В.Я. Варшавского, Л.С. Скворцова и Р.С. Грачева.
Л.Б. Неганова и др. рассматривают биологические методы по созданию защитного слоя путем нанесения на закрепляемую поверхность низших пленкообразователей — водорослей, мхов и лишайников. Выращивание высших растений, посев семян трав и высадка саженцев предложены Г.М. Пикаловым, М.В. Никулиным, Г.П. Серая [80] и R. Brand [1]. Использование биологических методов в основном ориентировано на консервируемые и рекультивируемые объекты.
Эффективные средства пылеподавления на отвалах дисперсных промышленных отходов рассмотрены В.Н. Жиленковым [43, 76]. Им проанализированы существующие способы пылеподавления и сконструирована экспериментальная установка для моделирования процессов водной и ветровой эрозии, предложено выполнять на поверхности пылящих отвалов ветрозащитные покрытия из гидросмеси дисперсных отходов (в частности, золы) и глинистого грунта, что усложняет технологию складирования хвостохранилищ.
Методика оценки эффективности закрепления поверхности хвостов
Хвосты не содержат органических соединений, имеют рыхло-песчаную структуру хорошую водопроницаемость, но очень низкую вла-гоемкость. Они представляют собой в основном тонкозернистый материал, фракции которого являются эрозионно-опасными. В целом следует констатировать, что как с точки зрения морфологических особенностей поверхности, так и строения массива в целом, отложения техногенных грунтов практически лишены позитивных качеств. Отсутствие диагенеза, практически повсеместное распространение эрозионно-аккумулятивных золовых текстур и малая высота капиллярного поднятия обусловливают неустойчивость техногенных грунтов по отношению к ветровой эрозии.
Пыление на действующих хвостохранилищах возникает в основном локально, на участках не покрытых водной поверхностью пляжной зоны намывных отсеков, на откосах ограждающих дамб и плотин. В жаркий засушливый период с поверхности таких объектов посредством ветровой эрозии выносится огромное количество техногенной пыли. Важной особенностью данной проблемы является необходимость кратковременного, локального, экологически безопасного закрепления пылящих поверхностей. При этом предпочтительным является простота технологического осуществления предлагаемого способа и его экономическая рентабельность.
В разделе 1.2 было показано, что для предотвращения пьтления существует несколько способов. Однако, они либо требуют существенных материальных затрат (например, использования различных химических веществ), либо их эффективность зависит от высоты хвостохранилища (аэродинамиче ский метод), либо затрудняют последующее использование складируемых отходов (технологическое закрепление), либо могут быть использованы на отработанных хвостохранилищах (рекультивация). Наиболее распространенным является гидротехнический способ, однако потребности в больших объёмах воды и кратковременность закрепления делают его либо дорогостоящим (в аридном климате), либо экологически небезопасным (при использовании природных поверхностных и грунтовых вод).
Эффективные мероприятия по предотвращению пыления проводятся в основном на отработанных хвостохранилищах, на действующих же хвостохранилищах борьба с пылением затруднена, поскольку нет необходимости создавать долговечное и выдерживающее высокие механические нагрузки покрытие, при этом требуется многократное оперативное закрепление поверхности на сравнительно короткий срок в перерывах между намывами.
Учитывая вышеприведенные сведения, в качестве основной задачи при организации исследования явилось создание нового, дешевого и экологически безопасного способа закрепления на действующих хвостохранилищах, для локального, оперативного закрепления пылящих поверхностей хвостов.
При изучении возможных способов закрепления, соответствующих поставленной задаче, было обращено внимание на работу А.Г. Сидакова, в которой рассмотрена технология закрепления массива хвостов карбонатами (рис 2.6). Принцип основан на следующем. Для образования изолирующей поверхности использованы сухие хвосты, уложенные двумя слоями поочередно. Верхний слой двухслойной секции засыпан отходами доломита. В нижнем слое засыпан инертный к серной кислоте измельченный алевролит с добавкой обожженной извести. При обработке верхнего слоя анолитом, имитирующим кислые отвальные воды, протекает химическая реакция, в результате которой образуется гипс. Часть раствора и образующиеся в результат реакции кислые воды переходят из верхнего слоя в нижерасположенный слой, где под их воздействием образуется гашеная известь. Получающаяся гашеная известь является вяжущим для хвостов и образует на поверхности отвала достаточно прочное изолирующее покрытие.
Такой способ обработки пылящей поверхности техногенного массива хвостов ввиду значительной прочности получаемого покрытия (порядка 1,2 МПа) и целесообразно применять для долговременного закрепления на отработанных участках хвостохранилищ.
В работе Е.В. Лычагина отмечается возможность активации железосодержащей составляющей техногенного грунта, обладающей высокой чувствительностью к уменьшению водородного показателя в результате формирования окислительной среды РН 6. Окислительная среда в техногенных грунтах достигалась посредством его обработки соляной кислотой, при этом формируется техногенно-геохимическая система, обладающая рядом позитивных свойств, в частности, повышенной гигроскопичностью, обусловленной образованием кристаллогидратов железа и кальция. В отличие от существующих способов пылеподавления посредством внесения гигроскопических солей, кислотная активация железосодержащих минералов обеспечивает образование кристаллогидратов за счет внутренних ресурсов грунта.
Лабораторные исследования влияния пластифицирующей добавки СБ-3 на реологические свойства дисперсий
Оценка экономической эффективности предлагаемого способа пылепо-давления и технологии его применения выполнена по объекту исследования - хвостохранилищу Лебединского ГОКа.
На территории хвостохранилища Лебединского ГОКа был испытан целый ряд разработок по закреплению пылящих поверхностей техногенных массивов, в том числе: обработка пылящей поверхности раствором соли, закрепление поверхности жидким стеклом, закрепление битумом и т.д. Однако в данный момент на практике для сокращения пылящих площадей на отвалах и отработанных участках хвостохранилища осуществляется рекультивация откосов дамб суглинком и черноземом, выполняется облесение отвалов, на действующих территориях хвостохранилища выполняются работы по замытию пылящих поверхностей слоем суглинка и гидроподавлению пыли.
По данным из ежегодного отчета Лебединского ГОКа, затраты предприятия на природоохранную деятельность в 2006 году составили 617 млн руб. При этом затраты на мероприятия по замытию пылящих участков хвостохранилища составляют 47 тыс. руб./га, а ввиду общей площади занимаемой такими участками (порядка 312 га) затраты предприятия на эти цели составляют:
Применение предлагаемого способа пылеподавления предполагает нанесение на пылящую поверхность меловой суспензией (расход 2-4 л/м ) и последующую обработку раствором серной кислоты (расход 2-4 л/м ). Из полученных экспериментальных данных и по результатам натурных наблюдений, наиболее оптимальным вариантом закрепления предлагаемым способом является обработка пылящей поверхности 10 % суспензией мела с растворенной в ней пластифицирующей добавкой СБ-3 (0,2-0,3 %) и 5% раствором серной кислоты.
При этом для Белгородской области характерно наличие большого количества мела, в частности, на Лебединском ГОКе значительная часть вскрыши представлена меловыми отложениями, которые складируется в отвалы. Применение предприятием собственных ресурсов мела позволит снизить затраты на реализацию предлагаемого способа пылеподавления и тем самым получить еще более значительный экономический эффект.
Аналогичная экономическая, а также экологическая эффективность от использования предлагаемой технологии может быть получена на других хвостохранилищах железорудных месторождений КМА.
Выводы.
1. Отложения техногенных грунтов Лебединского ГОКа практически неустойчивы по отношению к ветровой эрозии, поэтому основной экологический эффект может быть достигнут только путем сокращения пыления поверхности хвостохранилища.
2. Кроме экологического вреда выбросы техногенной пыли наносят существенный ущерб экономике Лебединского ГОКа за счет отвлечения значительных денежных средств па мероприятия по пылеподавлению и сокращению площади пылящих поверхностей хвостохранилища.
3. Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа закрепления пылящих поверхностей может составить 6,9 млн. руб.в год. Применение предприятием собственных ресурсов мела позволит снизить затраты на реализацию предлагаемого способа пылеподавления и тем самым получить еще более значительный экономический эффект. При этом снижение нагрузки на окружающую среду в результате значительного сокращения выбросов пыли существенно. Аналогичная экономическая, а также экологическая эффективность от использования предлагаемой технологии может быть получена на других хвостохранилищах железорудных месторождений КМА.
В диссертационной работе на базе выполненных теоретических обобщений, комплекса лабораторных, натурных и аналитических исследований определены закономерности процесса пыления частиц техногенного грунта, а также получено новое решение актуальной научной проблемы предотвращения пьтлеобразования с поверхностей техногенных массивов отходов обогащения железных руд, заключающееся в образовании на пылящей поверхности слоя гипса, что позволит существенно снизить выброс промышленной пыли в атмосферу и тем самым улучшить экологическое состояние воздушного бассейна и имеет существенное значение для снижения наїрузки горных предприятий на окружающую среду в промышленно развитых регионах России.
Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:
1. Пыление является одним из основных факторов загрязнения окружающей среды на обширных территориях, прилегающих к хвостохранили-щам. Существует целый ряд способов борьбы с пылением. Однако апробированные, достаточно эффективные и экономичные способы борьбы с пылением на хвостохранилищах и других накопителях промышленных отходов до настоящего времени не разработаны. На территории России практически нет отвалов дисперсных промышленных отходов, на которых были бы полностью решены проблемы пыления.
2. На основании определения гранулометрического состава, физико-механических свойств отходов обогащения железных руд с территории хво-стохранилища Лебединского ГОКа, несвязные разновидности техногенного грунта классифицированы как пылеватые пески, связные - как техногенные суглинки или супеси. В целом отложения техногенных грунтов практически лишены позитивных качеств, что определяет неустойчивость техногенных грунтов по отношению к ветровой эрозии.
3. На основании теоретического анализа, лабораторных экспериментов, а также результатов полевых испытаний разработан новый способ закрепления пылящих поверхностей действующих хвостохранилищ, отличающийся тем, что закрепление поверхности обусловлено образованием гипса при взаимодействии мела с серной кислотой. Условиями образования гипса являются наличие серной кислоты в растворе с рН не более 6.
4. Степень воздействия реагентов на гидрохимическую обстановку практически несущественна, поскольку минерализация воды в хвостохрани-лищах достигает 15000 мг/л и объём воды составляет несколько миллионов кубических метров. Вносимые реагенты неконтрастны по отношению к геохимическому фону и составляют десятые доли процента от общего количества растворенных хлоридов, сульфатов и др. компонентов. Указанное обстоятельство позволяет оценить разработанный метод как геохимически оптимальный.
