CC BY
80
9. Федеральный закон РФ от 19.07.2011 № 246-ФЗ «Об искусственных земельных участках, созданных на водных объектах, находящихся в федеральной собственности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» // Собр. законодательства РФ. - 2011. - № 30 - Ч. 1. - Ст. 4594.
10. Иванова Т.Г. Земельные участки намывных территорий: эколого-правовые вопросы / Т.Г. Иванова // Имущественные отношения в Российской Федерации. - 2013. - № 8. - С. 83-88.
11. Пономарев М.В. Человек как субъект и объект экологических правоотношений / М.В. Пономарев // Журнал российского права. - 2016. - № 1. -С. 147-153.
12. Батычко В.Т. Экологическое право: краткий конспект лекций. -Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2009 [Эл. ресурс]. - Режим доступа: http://www.aup.ru /books/m230/3_2.htm (дата обращения 04.05.2016).
ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ ОТВАЛОВ РУД И ПОРОД ЦВЕТНОЙ
МЕТАЛЛУРГИИ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ЧЕЛОВЕКА
Ю.С. Рыбаков, профессор, д.т.н., А.В. Вдовин, преподаватель, Уральский институт ГПС МЧС России, г. Екатеринбург
В настоящее время при добыче и переработке полезных ископаемых предприятиями цветной металлургии сотни тысяч гектаров водосборных территорий занимаются различными техногенными образованиями. Возникает техногенная провинция предприятия, несущая опасность окружающей среде и в первую очередь человеку. При этом промышленные разработки загрязняют водные объекты и почвы, изменяют рельеф местности, характер и структуру ландшафта, гидрологический режим. В связи с этим в человеческий организм и сельскохозяйственную продукцию происходит поступление токсических веществ из атмосферного воздуха, почвы и водоемов, что порождает проблемы, связанные с накоплением в продовольственном сырье и продуктах питания чужеродных веществ, или ксенобиотиков, и ставит целый ряд задач, нацеленных на обеспечение безопасности продуктов питания и источников питьевого водоснабжения [1 -5].
К техногенным образованиям предприятий горнохимической и металлургической промышленности относятся отвалы и терриконы забалансовых руд, минерализованных пород, шлако- и золоотвалы, горные выработки, действующие и законсервированные шламо- и хвостохранилища станций нейтрализации и обогатительных фабрик и другие новообразования [1, 3]. К наиболее опасным из них относятся отвалы руд и пород цветной металлургии и химической промышленности.
Были проведены исследования по выщелачиванию руд и пород в
лабораторных условиях, на основании которых осуществлена классификация этих техногенных образований по минералогическим характеристикам, скоростям выщелачивания загрязняющих элементов и по степени опасности для окружающей среды.
Для исследований потенциальной опасности были отобраны пробы руд и пород ряда рудников Свердловской, Оренбургской, Кемеровской областей, Читинского и Приморского краев и Республики Башкортостан. Полученные пробы естественной крупности подвергались гранулометрическому анализу, часть их дробилась до крупности -30 + 0и-10 + 0 мм (для поисковых и технологических исследований). Химический и минералогический анализы проб делались на стадии пробоотбора.
Проводили исследование раствора после выщелачивания металлов из отобранных проб материалов путем получения водно-кислотной вытяжки в перколяционном режиме. Механизм процесса перколяционного выщелачивания в общих чертах соответствует механизму естественного растворения металлов в условиях просачивания дождевых и паводковых вод через естественные трещины, поры и сквозь раздробленную горную массу.
Результаты исследований зависимости извлечения наиболее опасного для окружающей среды металла - меди из руды Волковского и Левихинского месторождений (Свердловская область) представлены на рисунке. В процессе исследований концентрация серной кислоты в выщелачивающих растворах
-5
варьировали от 0 до 10 г/дм , количество выщелачивающих растворов от 20 до 100 дм на 1 т руды, паузу между орошениями - 1-5 суток.
Необходимо отметить, что закономерности выщелачивания окисленных руд Волковского (кривая 1) и Левихинского (кривая 2) месторождений, судя по характеру приведенных на рисунке кривых, примерно одинаковы. Те незначительные различия, которые были обнаружены при выщелачивании, связаны с различным содержанием меди в рудах и характером ее минерализации в них.
Также отмечено, что даже при орошении руд водой или оборотными растворами без специальной добавки серной кислоты выщелачивание руды идет достаточно интенсивно. При этом в продуктивных растворах рН была от 2,6 до 4,
-5
а содержание железа и меди более 50 мг/дм . Это показывает, что в руде инициируются процессы окисления, в первую очередь, вторичных сульфидов, а также идет растворение сульфатных соединений меди и железа. Железо гидролизуясь выделяет серную кислоту тем самым, лишний раз подтверждает тезис, что рассматриваемые руды, складированные в отвалы, представляют значительную угрозу окружающей среде, в особенности водным объектам.
Подтверждением этого тезиса являются результаты исследования выщелачивания отвальных руд и пород обследованных нами предприятий: Левихинского рудника Кировградского (КМК) и Волковского рудника Красноуральского (КУМК) медеплавильных комбинатов; Сибайского рудника Башкирского медно-серного комбинатов (БМСК); Алтайского (АГОК), Учалинского (УГОК), Салаирского (СГОК), Шерловогорского (ШГОК),
Жирекенского (ЖГОК) и Гайского (ГГОК) горно-обогатительных комбинатов; ПО «Дальполиметалл»; Сорского молибденового комбината (СМК); Джидинского вольфрамо-молибденового комбината (ДВМК) и др.
Концентращм серной кислоты, г дм3
Рис. Зависимость извлечения меди от концентрации серной кислоты на 50-е сутки выщелачивания окисленных руд Волковского (кривая 1) и Левихинского (кривая 2) месторождений при плотности орошения 60 дм /т и паузе между орошениями 1 сут.
В сточных водах, стекающих с техногенных образований на обследованных
-5
нами предприятиях содержание меди, цинка и железа достигает 100-500 мг/дм ,
"5
свинца - до 10 мг/дм , что в тысячи и сотни тысяч раз превышает ПДК. Также установлено, что основными загрязнителями подотвального стока с отвалов медных, медно-цинковых, свинцово-цинковых и молибденовых руд являются медь, цинк, железо. В меньшей степени сток загрязнен свинцом, молибденом и мышьяком.
Основными рудными минералами, в которых сосредоточены эти металлы являются: пирит (FeS2), марказит (FeS2), арсенопирит (FeAsS), пирротин (FеS), гетит, лимонит (FeOOH), магнетит ^3О4), халькопирит (СuFeS2), халькозин (Сu2S), ковеллин (С^), тенорит (СuO), куприт (^20), малахит [^^00^(0^], сфалерит цинкит (ZnO), смитсонит (ZnCO3), гослерит (ZnSO4), галенит
(PbS), церрусит (РbSO4), ангизит ^ОД молибденит (МoS2), повеллит (СaMoO4), ферримолибдит [Fe2(Mo04)3]. Наличие в рудах значительного количества серы и сульфатов в естественных условиях техногенной провинции приводит к наработке значительного количества серной кислоты, которая служит хорошим растворителем и способствует окислению сульфидных минералов [2, 4]. Предыдущее утверждение можно объяснить следующими химическими превращениями. В процессе растворения ряда сульфидных минералов, которое катализируется тионовыми бактериями, в орошающих растворах появляется двухвалентное железо и элементарная сера. Элементарная сера при окислении кислородом образует серную кислоту, которая образуется также и при гидролизе трехвалентого железа. Одновременно двухвалентное железо окисляется кислородом, то есть в процессе выщелачивания возможна регенерация серной кислоты и трехвалентного железа [7].
Химические реакции по растворению минералов медных, медно-цинковых, свинцово-цинковых и молибденовых руд в сернокислотной среде можно разделить на 3 группы:
I - растворение минералов без добавки окислителей,
II - окисление сульфидов и других соединений кислородом,
III - окисление и растворение минералов трехвалентным железом.
Сопоставление величин изменения энергии Гиббса для реакций различных
групп в первом приближении указывает на предпочтительность выщелачивания с участием кислорода. Прямое кислотное выщелачивание некоторых сульфидов возможно лишь при температурах выше 100 0С. Однако низкая растворимость
-5
кислорода в водных растворах (до 8 мг/дм ) снижает эффективность реакций II группы.
Восстановление оксида железа (III) до (II) имеет большую вероятность для температур 25-100 0С, а развитие процесса окисления железа (II) и гидролиз солей железа (III) предпочтителен при температурах близких к 25 0С. При этом для реакций I и II групп характерно увеличение абсолютного значения энергии Гиббса с повышением температуры. В то же время для реакций II группы наблюдается обратная картина. Это объясняется снижением концентрации растворенного кислорода в растворах с повышением температуры.
По минеральному и фазовому составу соединений металлов складированных руд и пород можно определить степень их опасности. Первый этап оценки степени опасности - это сбор данных об отвале: минеральный состав складированных обломков; фазовый состав руд и пород, складированных в отвал; гранулометрический состав складированных обломков; морфометрические характеристики отвала; объем и масса отвала; гидрологические условия площадки складирования.
Эти данные могут быть получены из следующих источников: паспорт отвала; материалы разведочных работ, проводимых на различных этапах оценки запасов отрабатываемых горизонтов рудного тела; данные опробования отгружаемой из забоя горной массы; показатели потерь и разубоживания добываемой руды с учетом особенностей геологического строения месторождения; результаты научно-исследовательских работ, проводимых на месторождении в ходе его отработки; данные геолого-маркшейдерского учета движения запасов, установленных разведочными работами, при отработке месторождения; отчет по оценке воздействия отвала на окружающую среду; другая имеющаяся документация по разработке и использованию месторождения; гидрологические справочники по территории. Если в указанных документах всех требуемых данных нет, то следует провести опробование отвала.
В настоящее время для каждого класса руд и пород разрабатываются технологические схемы проведения процесса, определены оптимальные режимы химической рекультивации [2]. Исследованиями также установлено, что в ряде случаев при осуществлении химической рекультивации возможно не только очистить техногенное образование от легкорастворимых металлов-загрязнителей, но и окупить понесенные затраты.
Список использованной литературы
1. Вода России: Социально-экологические водные проблемы / Под науч. ред. А.М. Черняева; ФГУП РосНИИВХ. - Екатеринбург: Изд-во АКВА-ПРЕСС, 2000. - 364 с.
2. Рыбаков Ю.С. Применение химической рекультивации для защиты водных объектов от техногенного загрязнения // Техносферная безопасность. -2015. - № 2(7). - С. 51-56.
3. Рыбаков Ю.С., Рыбаков А.Ю., Овсянников А.Ю. Организационно -экономический механизм и инвестиционные проекты рекультивации техногенных образований. - Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. экон. ун-та, 2011. - 141 с.
4. Халезов Б.Д. Кучное выщелачивание медных и медно-цинковых руд.-Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2013. - 332 с.
5. Рыбаков Ю.С. Продовольственная безопасность вблизи техногенной провинции горно-химических и горно-металлургических предприятий // Экономика, общество, человек: теория, методология, реальность / Сб. науч. публикаций. - Екатеринбург: Изд-во УрГЭУ, 2015. - Ч.2. - С. 115-118.
6. Рыбаков Ю.С. Управление качеством вод на техногенной провинции медно-цинковых рудников // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 1. - С. 144.
7. Каковский И.А., Набойченко С.С. Термодинамика и кинетика гидрометаллургических процессов. - Алма-Ата: Наука, 1986. - 270 с.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА
Н.К. Смирнова, доцент, к.т.н., доцент, А.М. Певцов, студент, Курганский государственный университет, г. Курган
В настоящее время существует большой выбор источников света: лампы отличающиеся дизайном, компактностью, светопередачей и другими светотехническими характеристиками, а также наличием или отсутствием дополнительных пусковых приспособлений. Главным приоритетом должна быть безопасность использования таких источников для человека и окружающей среды.
Неправильно подобранное освещение может представлять опасность для здоровья человека. Если в условиях производства осуществляется контроль световой среды, ее влияние на здоровье человека, то в быту многие обеспечивают освещение чисто интуитивно, по ощущениям и самочувствию. При этом источники освещения применяются исходя из эстетических соображений или экономичности. Есть категория людей, которые не приемлют использование у себя люминесцентных ламп, считая их вредными для здоровья.
Нами был проведен опрос населения города Курган по использованию
