CC BY
50
ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ И ОТХОДОВ
RECYCLING OF MAN-MADE MINERAL FORMATIONS AND WASTE
ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online) УДК 622.17: 621.796.31/.34 DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-1-25-41
РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ХВОСТОХРАНИЛИЩА
Ляшенко В.И.1, Воробьев А.Е.2, Хоменко О.Е.3, Дудар Т.В.4
1 Украинский научно-исследовательский и проектно -изыскательский институт промышленной технологии, Желтые Воды, Украина
2Атырауский университет нефти и газа, Атырау, Республика Казахстан 3Национальный технический университет «Днепровская политехника», Днепр, Украина 4Национальный авиационный университет, Киев, Украина
Аннотация. Постановка задачи (актуальность работы). Приведены основные результаты исследований, проведенных с целью снижения воздействия на окружающую среду в зоне влияния хвостохранилища путем развития технологий и технических средств при складировании отходов добычи и переработки рудного сырья в виде твердеющих масс. Цель исследования. Анализ и оценка технологий и технических средств для складирования отходов обагащения руд у поверхностного хвостохранилища с добавкой отвердителя. Это обеспечит экологическую безопасность окружающей и гидрогеологической среды от загрязнений тяжелыми металлами и защиту населения, проживающего в зоне влияния поверхностного хвостохранилища. Используемые методы. Анализ работ в области складирования отходов гидрометаллургического завода, экологического и гидрогеологического монито-рингов, опытно-промышленные и лабораторные экспериментальные исследования, математическое и физическое моделирование, а также теоретический анализ и обобщение результатов исследований по стандартным и новым методикам. Новизна. Предложена новая последовательность заполнения ячейки шламом не по всей ее площади, а наклонными слоями в направлении от одного борта ячейки к другому, обеспечивается стекание излишней воды по наклонным слоям смеси к сливному отверстию и слив (отвод) воды из ячейки через сливные отверстия без применения специальных стационарных или плавучих водозаборных механизмов. Описана новая технология и технические средства для складирования отходов обогащения руд и конструкция чаши для вновь строящегося хвостохранилища. Результаты. Показано, что при заполнении связанными хвостами всей существующей площади зеркала хвостохранилища на высоту ~10 м продолжительность складирования составит более 50 лет. Рекомендовано сооружение водопроницаемого химически активного барьера, перекрывающего продукты выветривания кристаллических пород докембрия, в зоне которых идет значительная часть потока подземных вод. Практическая значимость. Существующий мониторинг гидрогеологической среды позволяет контролировать влияние поверхностных хвостохранилищ на водную среду региона. Это обеспечит экологическую безопасность окружающей и гидрогеологической среды от загрязнений тяжелыми металлами и защиту населения, проживающего в зоне влияния поверхностного хвостохранилища при гидропромышленном обогащении руд, добытой на месторождениях Российской Федерации, Республики Казахстан, Украины и других развитых горнодобывающих стран мира.
Ключевые слова: хвосты переработки, обогащение, горная технология, хвостохранилища, отверждение, экология, гидрогеология, безопасность, эффективность.
Благодарность. В организации создания, совершенствования и внедрения научных разработок принимали участие и оказывали содействие специалисты Кошик Ю.И., Масляков Г.А., Тархин Ю.Н., Худошина Н.А., Давыдов С.В., Ермолин Г.А., Лозинская А.А. и др.
© Ляшенко В.И., Воробьев А.Е., Хоменко О.Е., Дудар Т.В., 2022
Для цитирования
Развитие технологий и технических средств для снижения воздействия на окружающую среду в зоне влияния хвостохранилища / Ляшенко В.И., Воробьев А.Е., Хоменко О.Е., Дудар Т.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №1. С. 25-41. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-1-25-41
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.
DEVELOPMENT OF TECHNOLOGIES AND TECHNICAL FACILITIES TO REDUCE THE ENVIRONMENTAL IMPACT IN THE AREA OF INFLUENCE OF THE TAILINGS DAM
Lyashenko V.I.1, Vorobiev A.E.2, Khomenko O.E.3, Dudar T.V.4
1Ukrainian Research and Design Institute for Industrial Technology, Zhovti Vody, Ukraine 2Atyrau University of Oil and Gas, Atyrau, Kazakhstan
3National Technical University Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine. ^National Aviation University, Kyiv, Ukraine
Abstract. Problem Statement (Relevance). The paper presents main results of studies carried out to reduce the impact on the environment in the area of influence of the tailings dam by developing technologies and technical facilities for the storage of mining wastes and processing of ore raw materials in the form of solidifying masses. The purpose of the study. Is to analyze and evaluate technologies and technical facilities for storing ore dressing wastes near surface tailings dam with an added hardener. This will ensure ecological safety of environment and hydrogeological environment from pollution by heavy metals and protect the population living in the area affected by the surface tailings dam. Methods Applied. Analysis of studies in the field of waste storage of a hydrometallurgical plant, environmental and hydro-geological monitoring, pilot industrial and laboratory experimental studies, mathematical and physical modeling, as well as a theoretical analysis and generalization of research results using standard and new methods. Novelty. The paper proposes a new sequence of filling the cell with sludge not over its entire area, but with inclined layers in the direction from one side of the cell to the other one; excess water flows down the inclined layers of the mixture to the drain hole and the drain (drainage) of water from the cell through the drain holes is provided without the use of special stationary or floating water intake mechanisms. The paper describes a new technology and technical facilities for storing ore dressing wastes and a basin design for a newly constructed tailings dam. Results. It is shown that when the entire existing area of the tailings dam is filled with bounded tails to a height of ~ 10 m, the duration of storage will be over 50 years. It is recommended to build a water-permeable chemically active barrier overlapping the weathering products of crystalline rocks of the Precambrian, in whose zone there is a significant part of the flow of groundwater. Practical Relevance. The existing monitoring of hydrogeological environment makes it possible to control the influence of surface tailings dams on water environment of the region. This will ensure ecological safety of environment and hydrogeo-logical environment from pollution by heavy metals and protect the population living in the area affected by the surface tailings dam during the hydro-industrial beneficiation of ores mined at the deposits of the Russian Federation, the Republic of Kazakhstan, Ukraine and other developed mining countries of the world.
Keywords: processing tailings, beneficiation, mining technology, tailings dam, solidification, ecology, hydrogeology, safety, efficiency.
Acknowledgement. Specialists Koshik Yu.I., Maslyakov G.A., Tarkhin Yu.N., Khudoshina N.A., Davydov S. V., Er-molin G.A., Lozinskaya A.A. and others took part and assisted in organizing the creation, improvement and implementation of scientific development.
For citation
Lyashenko V.I., Vorobiev A.E., Khomenko O.E., Dudar T.V. Development of Technologies and Technical Facilities to Reduce the Environmental Impact in the Area of Influence of the Tailings Dam. Vestnik Magnitogorskogo Gosu-darstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University]. 2022, vol. 20, no. 1, pp. 25-41. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-1-25-41
Введение
В отечественной практике обращение с отходами гидрометаллургического завода (далее «хвосты ГМЗ») заключается в их складировании в специально оборудованных местах (хво-стохранилищах), размещаемых как на территории рудоперерабатывающего предприятия (в пределах единой промплощадки), так и на уда-
лении от него на самостоятельной (отчужденной) территории. По способу укладки хвостов, действующие нормативные документы [1, 2] допускают три вида хвостохранилищ: намывные; наливные; комбинированные. При намывных хвостохранилищах основная часть ограждающей дамбы намывается из переработанного рудного материала. На наливных - дамба возводится из привозных или инертных местных
материалов, а пульпа заливается в образуемую чашу [3, 4].
Анализ мировой практики существующих тенденций в обращении с отходами переработки радиоактивных руд показывает, что перспективным способом создания хвостохранилищ является комбинированный, при котором отходы переработки укладываются в специально оборудованное естественное углубление с ограждающей дамбой, часть которой сооружается из инертных грунтов, а часть отсыпается из переработанного рудного материала в смеси с вяжущим [5, 6].
Недостатком существующей технологии отработки урановых месторождений является накопление на дневной поверхности в отвалах и хвостохранилищах большого количества отходов ГМЗ и пустой породы, что оказывает отрицательное воздействие на окружающую среду и население, которое вынуждено проживать в зоне влияния урановых объектов, особенно в условиях активного земледелия Кировоградской области. Один из путей снижения техногенной нагрузки в зоне влияния горнодобывающих предприятий - совершенствование технологий складирования хвостов после гидроциклониро-вания и добавки отвердителя [7, 8]. Поэтому актуальным является разработка технологий и технических средств для складирования отходов переработки рудного сырья в поверхностные хвостохранилища с добавкой отвердителя.
Одним из самых проблемных мест является технология складирования отходов переработки рудного сырья, согласно которой хвосты ГМЗ направляются по пульпопроводу в хвостохрани-лище в виде пульпы с соотношением по массе «твердое - жидкое»: 1 : 2. Жидкая фаза пульпы после отстаивания и осветления в хвостохрани-лище возвращается в технологический цикл на ГМЗ. Данная технология складирования имеет ряд недостатков [9, 10]:
- высокие единовременные капитальные затраты на строительство хвостохранилища на полную проектную мощность;
- большая вероятность миграции вредных химических веществ в подземные воды при повреждении защитных экранов основания или бортов хвостохранилища.
Данная работа является продолжением исследований, основные научные и практические результаты которых получены в ходе проведения научно-исследовательской работы «Исследование и разработка технологии и рецептов
твердеющих смесей из хвостов ГМЗ-2 для заполнения карт поверхностных хранилищ. Этап 1.5. Технология и рецепты твердеющих смесей их отходов ГМЗ-2 для заполнения карт поверхностного хранилища (заключительный)» (№ ГР 0108и008936, научный руководитель темы В.И. Ляшенко) и наиболее полно приведены в работах [11-15].
Объект исследования - технологии и технические средства для складирования отходов обогащения руд у поверхностного хвостохранилища с добавкой отвердителя для обеспечения охраны гидрогеологической и окружающей среды (в частности, жилая застройка, подрусловый поток р. Желтая, Украина и др.) [16, 17].
Цель исследования - анализ и оценка технологий и технических средств для складирования отходов обогащения руд у поверхностного хво-стохранилища с добавкой отвердителя. Это обеспечит экологическую безопасность окружающей и гидрогеологической среды от загрязнений тяжелыми металлами и защиту населения, проживающего в зоне влияния поверхностного хвостохранилища.
Для реализации цели поставлены следующие задачи:
1. Выполнить технологический аудит технологий и технических средств для складирования отходов обогащения руд у поверхностного хво-стохранилища.
2. Дать новую конструкцию чаши хранилища, обеспечивающей экологическую и гидрогеологическую безопасность складирования и хранения хвостов обогащения руд.
3. Предложить новую технологию и технические средства для складирования отходов обогащения руд у поверхностного хвостохранилища с добавкой вяжущего.
4. Показать экономическую эффективность и экологическую безопасность складирования отходов обогащения руд у поверхностного хвосто-хранилища с добавкой отвердителя.
Методология. Анализ работ в области складирования отходов гидрометаллургического завода, экологического и гидрогеологического мо-ниторингов, опытно-промышленные и лабораторные экспериментальные исследования, математическое и физическое моделирование, а также теоретический анализ и обобщение результатов исследований по стандартным и новым методикам с участием авторов [18, 19].
Обсуждение и оценка полученных результатов
Одним из активных источников загрязнения окружающей среды продуктами обогащения руд являются хвостохранилища. В процессе оборудования хвостохранилищ на их поверхностях образуются обезвоженные участки большой площадью. В летние периоды поверхность нагревается до 60°С и сухой слой достигает толщины 30-50 см. Сухие хвосты представляют собой рыхлый песчаный материал, между частицами которого (кроме незначительных сил поверхностного натяжения, молекулярных, химических связей и силикатизации) нет устойчивых связей, например пыль. При скорости ветра 5 м/с и более поверхность хвостохранилища становится интенсивным источником выделения пыли.
Традиционный способ борьбы с пылью на сухих пляжах хвостохранилищ основан на закреплении пылящих поверхностей путем создания пленок или противоэрозионных корок. Увлажнение является наиболее употребляемым способом борьбы с пылью. Увлажнение самого высокого (2500 м) хвостохранилища в мире Мауро на руднике Лос-Пеламбрес в Чили показано на рис. 1 [20].
Рис. 1. Хвостохранилище Мауро на медно-
молибденовом руднике Лос-Пеламбрес в Чили Fig. 1. The Mauro tailings dam at the Los Pelambres copper-molybdenum mine in Chile
Влажный пляж не пылит, однако влага иногда испаряется и такой пляж требует дополнительной подачи воды, что очень затратно. Кроме того, рекультивация таких хвостохранилищ будет затруднена из-за низкой прочности их поверхностей. На поверхность хвостохранилищ наносят закрепители. В хвостохранилищах наливного типа легкие фракции (иловая и глинистая) концентрируются в верхнем слое пляжей. В верхнем (10-20 мм) слое находится до 90% частиц этих фракций. Коэффициент фильтрации верхнего слоя составляет в среднем 0,02-0,03 м/сут. Из-за малой фильтрации проникновение закрепляющих растворов вглубь хвостов не происходит и нерастворимая корка не образуется. После высыхания на поверхности закрепителя образуется тонкая пленка, которая легко разрушается и смывается водой. Большая часть закрепляющего раствора уходит по трещинам или собирается в сформированных углублениях. Про-тивоэрозионная пленка является плоскостью скольжения с пониженными прочностными характеристиками - угол внутреннего трения и сцепление, что способствует разрушению дамб. Хвосты обогащения с различными наполнителями и добавками подвергаются природному выщелачиванию, продукты которого нарушают экосистемы окружающей среды (табл. 1).
Технологии с закреплением хвостов выщелачивания продуктами вторичной минерализации в течение 40 лет использовали при разработке уранового месторождения «Быкогорское» (Северный Кавказ) способом подземного шахтного выщелачивания 3-процентным раствором серной кислоты. В результате кольматационных процессов хвосты выщелачивания приобретали прочность 0,5-1,0 МПа [21, 22]. Авторами систематизированы технологии управления состоянием хвостохранилищ и предложена их классификация (табл. 2). Она отличается от ранее известных тем, что в качестве основного критерия принят показатель выноса реагентов в природу.
Технология закрепления массива Прочность, МПа
Минимум Максимум Средняя
Глинизация 0,05 2,2 1,1
Цементизация 0,22 6,6 1,7
Силикатизация 0,10 10,0 3,2
Битумизация 0,10 2,0 1,2
Комбинированная с добавкой ПВА 0,10 3,3 1,4
Закрепление травами Закрепление травами
Карбонатизация 0,30 1,50 0,80
Химическое закрепление 0,30 0,46 0,67
Таблица 1. Прочность закрепления поверхности хвостохранилища Table 1. Strength of stabilizing the surface of the tailings dam
Таблица 2. Классификация способов управления хвостохранилищами Table 2. Classification of tailings management methods
Технология обработки хвостов Вариант Достоинства Недостатки
Верхнего слоя Глинизация Малые затраты, наличие материалов Малая прочность
Цементация Высокая прочность Высокие затраты
Силикатизация Высокая прочность Сложность
Карбонатизация Простота, надежность, утилизация карбонатов Сложная расконсервация
Биозакрепление Простота и доступность В комбинации
Кольматация без извлечения металлов Простота, надежность, утилизация отходов Загрязнение металлами и солями
Всего массива Без извлечения металлов Простота, надежность, утилизация продуктов электрохимии, экологичность Не используется возможность утилизации с получением товара
С извлечением металлов Простота, окупаемость, экологичность Нет
Технология пылеподавления Пылеподавле-ние осуществляется нанесением на пылящую поверхность битумной эмульсии тонким слоем. Расход битумной эмульсии составляет 0,12 кг/м2, то есть для защиты требуемых, например, 1 000 000 м2 пылящей поверхности дамбы необходимо около 120 т битумной эмульсии в год. Для приготовления 120 т эмульсии необходимо около 60 т битума, 60 т воды и эмульгатор 3,6 т. Приготовление битумной эмульсии выполняется с помощью специального генератора эмульсии. Срок действия защиты от пыления один год. Слой нанесенной эмульсии на намывном пляже не создает противофильтрационного экрана, то есть не уменьшает устойчивость дамбы, не загрязняет фильтрационную воду нефтепродуктами или другими вредными веществами, а значит, экологически безопасен. В результате выполненных работ по пылеподавлению по данным санитарно-эпидемиологической службы содержание пыли в воздухе над и вокруг хвостохранилища ниже предельно допустимых концентраций. Для стационарного применения технологии необходимо следующее оборудование и сооружения: генератор эмульсии; склад битумной эмульсии; оборудование для загрузки и разгрузки эмульсии; автомобиль, трактор или вертолет; навесное оборудование для разбрызгивания эмульсии. Недостатком такой технологии является ее краткий срок действия (один год), а также низкая прочность поверхностного слоя хранилища, что затруднит процесс рекультивации данного хвостохранилища.
Технология пылеподавления на основе раствора природного бишофита. На сухих пляжах действующих хвостохранилищ ГОКов ОАО
«Арселор Миттал Кривой Рог» и ОАО «СевГОК», Украина, проведены промышленные исследования эффективности предложенной технологии закрепления поверхности хвостов на основе раствора природного бишофита (РПБ). Как показали промышленные исследования эффективности технологии, предложенной для закрепления сухих поверхностей действующих хвостохранилищ в условиях ОАО «СевГОК», Украина, наблюдается уменьшение загрязненности воздуха пылью от 4,6 до 17 раз (табл. 3).
Таблица 3. Результаты закрепления поверхности
хвостохранилища ОАО «СевГОК» Table 3. Results of stabilizing the surface
of the tailings dam of OJSC Northern Mining and Processing Plant
Температура воздуха, оС Относительная влажность воздуха, % Скорость ветра, м/с Влажность хвостов Запыленность воздуха, мг/м3
Об-рабо-тано РПБ Контроль Обработано РПБ Контроль
-4,8 70 3,0-4,0 5,52 4,61 0,16 2,60
8 84 5,4-6,0 11,30 1,60 1,13 6,00
25 63 4,4-4,8 9,01 1,30 1,00 4,60
26 60 2,5-3,0 8,80 0,15 0,26 4,50
26 60 2,5 6,00 0,15 0,44 4,50
РПБ, в отличие от других средств, может использоваться на протяжении всего года и не нуждается в специальном оборудовании. Раствор на поверхности пляжей наносился гидромониторами, смонтированными на базе автомобилей БелАЗ-7648, которые, двигаясь по дамбам, закрепляли поверхность хвостов. Дальность дей-
ствия струи с учетом направления ветра находилась в пределах 50-120 м, что позволило обработать РПБ всю поверхность карты. Отдельные участки карт (в центре или недостаточно закрепленные) с экспериментальной целью обрабатывали с помощью распылителей, установленных на пожарные рукава.
Высота падения капель РПБ на поверхность карты превышала 1 м, оптимальные затраты приняты в пределах 1,5-2 л/м2. Во время исследований на предприятиях было закреплено 9 карт общей площадью свыше 200 га. В ходе экспериментов установлено что использование РПБ с концентрацией (плотностью) не меньше 1250 кг/м3 имеет наиболее продолжительный эффект закрепления (не меньше 70 сут), поэтому при необходимости кратковременного закрепления можно уменьшить затраты за счет использования водного раствора с меньшей плотностью. Для определения оптимальной технологии промышленного использования раствора бишофита в условиях отвального хозяйства ГОКов Кривбасса, Украина, и подбора наиболее рациональных схем нанесения раствора на участок закрепления была проведена серия промышленных исследований. Они показали, что для кратковременного закрепления поверхности хво-стохранилищ в сухую погоду можно использовать закрепители на базе ГИПАНа, лигносульфоната, полиакриламида.
Технология пылеподавления по складированию отходов гидрометаллургической переработки руд. Так, с начала эксплуатации Желторе-ченского железорудного (1895 г.) и уранового (1951 г.) месторождений (Украина) образовались:
- 2 карьера - «Габаевский» и «Веселоива-новский», 4 хвостохранилища - отработанный карьер бурых железняков (КБЖ), «Разбери» и «Терновская» и воронка обрушения - как следствие подземной разработки железорудного месторождения системами с принудительным обрушением руд и вмещающих пород (ГП «Вост-ГОК», г. Жёлтые Воды, Украина);
- балка «Щербаковская» (рис. 2) (ГП «Вост-ГОК», Петровский район, Украина).
По своему химическому составу твердая часть хвостов близка к исходной руде, из которой удалено основное количество урана, вследствие чего
их удельная радиоактивность снижается на 15%. В результате распада некоторых короткоживущих
„ /230^, 226™ 210™, 210™ 40тг „ ч
радионуклидов ( т, Ra, Pb, Ро, К и др.) в хвостах остается до 70% первоначальной активности урановой руды. Характеристики хвостов ГМЗ приведены в табл. 4-6.
Под хвостохранилище для складирование хвостов ГМЗ использован отработанный карьер бурых железняков (КБЖ), состоящий из большой и малой чаш, разделенных перемычкой. Малая чаша хвостохранилища вытянутой формы длиной до 800 м, шириной 100-250 м. Глубина карьера в этой части 12-15 м, дно его врезано в верхненеоген-нижнечетвертичные красно-бурые глины на 2-5 м [23, 24]. Стенки карьера сложены средне-верхнечетвертичными лессовыми суглинками. Большая чаша (основной карьер) почти овальной формы в плане. По длиной оси чаша простирается с севера на юг на 1,2 км, а по короткой оси - с запада на восток на 300-500 м.
В карте №3 остался водоем (прудок-отстойник) с абсолютной отметкой водного зеркала 148,25 м, служащий для аварийного сброса хвостов ГМЗ. Общий объем хвостов, накопленных в хвостохранилище с начала его эксплуатации, составляет около 12,4 млн м3. Плотность хвостов в среднем составляет 1,73 т/м3, плотность в сухом состоянии 1,46 т/м3, плотность частиц - 2,67 т/м3. По гранулометрическому составу хвосты представлены песками мелкими, реже пылеватыми, местами супесями.
Рис. 2. Общий вид хвостохранилища в балке
«Щербаковская» по складированию отходов гидрометаллургической переработки руд Fig. 2. General view of the tailings dam
in the Shcherbakovskaya ravine for storing waste from hydrometallurgical ore processing
Таблица 4. Химический состав хвостов ГМЗ
Table 4. Chemical composition of tailings of the leach plant
Компонент U SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 ZrO2 TiO2 MnO P2O5 CaO MgO K2O Na2O SO3 Н2О
Содержание 0,01 61,16 17,08 1,25 2,16 0,095 0,4 0,04 0,20 3,64 1,12 0,42 9,28 0,04 0,16
Таблица 5. Физические характеристики хвостов ГМЗ Table 5. Physical characteristics of tailings of the leach plant
Таблица 6. Содержание радионуклидов в хвостах ГМЗ Table 6. Content of radionuclides in tailings of the leach plant
Глубина карьера в этой части около 60-65 м, размеры днища составляли 600-150 м. Дно карьера врезано в докембрийские кристаллические породы. Борта карьера сложены (снизу вверх) полтавскими песками мощностью до 30 м, сарматскими песками и глинами песчаными мощностью до 15 м, глинами верхненеоген-нижнечетвертичными мощностью до 15 м и средне-верхнечетвертичными лессовыми суглинками мощностью до 10 м. Хвостохранилище начали эксплуатировать с 1964 г. К 1982 г. произошло заполнение карьера отвальной пульпой ГМЗ, уровень воды достиг отметки 145,13 м, с этого времени оно используется как резервное.
Общая площадь хвостохранилища, включая дамбы, составляет 55 га. Территория хвостохранилища была разделена дамбами на шесть карт. В 1982-83 гг. были выполнены первые рекуль-тивационные работы на площадке карты №5 (южная часть малой чаши). Затем территория карт №1, 4, 6 была покрыта слоем суглинка средней мощностью 0,5 м. В 1995-96 гг. выполнен первый этап рекультивации. В настоящее
время вся территория хвостохранилища покрыта рекультивационным слоем мощностью от 0,4 до 5,6 м (рис. 3).
Рис. 3. Горнотехническая рекультивация хвостохранилища в карьере бурых железняков Fig. 3. Mining reclamation of the tailings dam in a brown iron ore quarry
Хвостохранилище расположено в 1,5 км к югу от г. Желтые Воды, Украина, в балке «Щербаковская» («Щ»), являющейся правым притоком реки Желтая. Абсолютные отметки поверхности земли изменяются от 142 м на водоразделе до 95 м в днище балки. Балка «Щ» является составной частью овражно-балочной сети реки Желтой и состоит из двух ответвлений - северного и западного. Ближайшими к хвостохрани-лищу водотоками являются реки Желтая и Зеленая, протекающие с севера на юг соответственно в 1,0-1,5 км восточнее и в 6,5-7,5 км западнее хвостохранилища [25, 26].
Хвостохранилище «Щ» является гидротехническим сооружением I класса и относится к экологически опасным объектам. Санитарно-защитная зона хвостохранилища - 1000 м. Используется как накопитель промышленных отходов гидрометаллургического завода (ГМЗ) с 1959 г. Оно наливное, балочно-равнинного типа, то есть ёмкостью для наполнения или чашей служит естественное понижение в рельефе. В настоящее время хвостохранилище состоит из двух секций (старая и новая).
Старое хвостохранилище сооружено путем перекрытия северного ответвления балки плотиной (в настоящее время разделительная дамба) и эксплуатировалось с 1959 по 1979 гг. Имеет длину 1,8 км, ширину 0,9 км, площадь 98,4 га, полезный объем около 5,4 106 м3. В верховье балки старое хвостохранилище ограждено отсечной дамбой с абсолютной отметкой гребня 138,4 м. Разделительная дамба имеет протяженность около 1,5 км, ширину по гребню 3-4 м. Абсолютные отметки гребня изменяются в пределах 138,0-140,8 м. Площадь водной поверхно-
Наименование показателей Величина
Плотность хвостовой пульпы, г/см3 -1,2
Плотность твердого в пульпе, г/см3 -2,46-2,9
Плотность скелета , т/м3 1,56
Влажность, % 26-30
Грансостав, %:
+ 0,15 мм 4,0-8,0
- 0,15-0,074 22-30
- 0,074-0,043 34-44
- 0,043-0,005 30-40
- 0,005 2,1
Наименование показателя Содержание
Твердая фаза, Бк/дм3 твердая фаза, Бк/кг Жидкая фаза, Бк/дм3
Ra-226 454-12789 1,2-3,7
Th-230 2197-9768 0,09-0,38
Pb-210 8639-13634 0,05-0,24
Ро-210 7955-11936 0,04-0,22
U-238 2516 0,02-0,10
Суммарная альфа-активность 1100-27800 -
сти на этот период равна 836 тыс. м2, объем воды в пруде 2935 тыс. м3, средняя глубина пруда 3,51 м. В настоящее время используется как резервное.
Новое хвостохранилище имеет площадь 151,8 га. Проектный объем - 25,84-106 м3. Ограждающее сооружение состоит из основной плотины, разделительной дамбы и ограждающих дамб и выполнено из уплотненных лессовых суглинков. Основная плотина ограждает новое хвостохранилище с востока. Общая протяженность плотины с бортами составляет 1,8 км. Профиль плотины одно-, двух- и трехъярусный; абсолютные отметки гребня изменяются от 138,0 до 139,1 м. Высота изменяется от 7,0 до 44,0 м в тальвеге балки.
Ограждающая дамба ограничивает новое хвостохранилище с юга и запада. Южный участок ограждающей дамбы имеет протяженность 1,5 км. Профиль одноярусный, абсолютные отметки гребня изменяются от 137,9 до 137,4 м. Высота дамбы варьирует в пределах 10,3-14,5 м. Западный участок ограждающей дамбы имеет протяженность 1,9 км; профиль одноярусный с изменяющейся высотой от 1,2 до 14,3 м.
В новом хвостохранилище имеется пруд-отстойник с абсолютной отметкой водной поверхности на июль 2006 г. 135,68 м и площадью водного зеркала 624 тыс. м2. Объем воды в пруде составляет 1544 тыс. м3, средняя глубина пруда 2,47 м. Новое хвостохранилище эксплуатируется с 1979 г. по настоящее время. Заскладированные отходы находятся под слоем воды. В процессе заполнения хвостохранилища изменились гидродинамические и гидрохимические условия в районе, прилегающем к хвостохранилищу.
Технологии и технические средства для складирования отходов гидрометаллургической переработки руд с добавкой отвердите-ля. Для минимизации отрицательных влияний на окружающую среду во время строительства хво-стохранилища, эксплуатации и хранения отходов предполагается:
- расположение хранилища в естественном понижении местности (балке), что с санитарно-экологической точки зрения является более благоприятным и обеспечивает наименьшую длину искусственных ограждающих дамб;
- строительство ограждающих дамб из естественных материалов - уплотненного суглинка;
- изоляция днища и внутренних откосов хранилища противофильтрационным экраном, который включает слой уплотненного суглинка и
полиэтиленовую пленку высокой плотности (геомембраны фирмы Engineering Dobersek GmbH, Германия типа НБРЕ G/G (для дна) и HDPE T/G (для откосов 1,0/2,5). Экран надежно защищает геологическую и гидрогеологическую среды от химического и радиоактивного загрязнения;
- хранение отходов гидрометаллургической переработки уранового сырья в иммобилизованном (связанном) состоянии, которое снижает вероятность миграции вредных химических веществ и естественных радионуклидов в окружающую среду;
- устройство водоотводных канав по периметру хранилища, которые исключают поступление дождевых вод в чашу хранилища с близлежащей территории;
- устройство санитарно-защитной зоны хранилища размером 1000 м, ее озеленение;
- поэтапное складирование отходов и рекультивация заскладированного участка;
- складирование и хранение плодородного слоя грунта и суглинка, который вынимается во время инженерной подготовки территории для дальнейшего использования их в строительстве и рекультивации заскладированного массива отходов;
- использование вентиляционного и очистного оборудования, орошение разрабатываемых грунтов с целью обеспечения соответствия загрязнения атмосферного воздуха санитарно-гигиеническим требованиям;
- своевременные сбор, хранение и утилизация образующихся промышленных отходов в соответствии с разработанными и согласованными лимитами предприятия в целом;
- рекультивация территории хранилища и близлежащей к нему территории после окончания эксплуатации;
- озеленение рекультивированной территории травяной и кустарниковой растительностью;
- постоянный мониторинг компонентов окружающей среды в зоне влияния хранилища.
Для создания монолитного массива иммоби-лизированных отходов планируется вести укладку смеси из обезвоженных хвостов и вяжущего «блоками». Для формирования «блока» на предварительно подготовленном основании хранилища отходов создается прямоугольное ограждение - «карта» из отходов горного производства (хвосты обогащения и пустая порода). Размеры «карты» создаются из условия укладки тридцатидневного объема подготовленных к иммобилизации
хвостов ~ 138 тыс. м3, что при высоте 5 м составят 150^190 м. Ширина верхней поверхности сторон «карты» принималась 6 м из условий прокладки на ней бетонопровода и проезда техники, а ширина основания - 21 м (рис. 4).
Рис. 4. Технологическая схема укладки отходов гидрометаллургического производства в поверхностные хвостохранилища: а, б - соответственно схемы укладки хвостов в продольном и поперечном направлениях ячейки шламохранилища: 1 - трубопровод; 2 - выпуски; 3 - ячейки хвостохранилища; 4, 5 - соответственно борта продольные и поперечные хвостохранилища; 6 - отверстия сливные; 7 - поверхность наклонная; 8, 9 - слои наклонные; 10 - жидкость пульпы; I-VI - номера участков Fig. 4. Process flow diagram of laying waste from
hydrometallurgical production in surface tailings dams: a, б are layouts of tailings in the longitudinal and transverse directions of the sludge storage cell, respectively: 1 is a pipeline; 2 is outlets; 3 are tailings dam cells; 4, 5 are longitudinal and transverse sides of the tailings dam, respectively; 6 are drain holes; 7 is an inclined surface; 8, 9 are inclined layers; 10 is pulp liquid; I-VI are section numbers
Для снижения трудоемкости отвода лишней воды из ячеек нового хвостохранилища и сокращения сроков их рекультивации, шламы по трубам подают в ячейки с бортов хранилища поочередно (см. рис. 4). После отвердения порции смеси в хранилище образуют наклонные слои, направленные навстречу друг другу и в сторону поперечно расположённого борта. По наклонным слоям вода стекает вниз ячейки, а каждый
последующий слой смеси вытесняет эту воду к поперечно расположенному борту. В дамбе поперечного борта выполнены сливные отверстия, через которые осуществляется слив лишней воды в последующую ячейку. После слива воды из ячейки отверстия закупоривают и с противоположного поперечно расположенного борта начинают рекультивацию ячейки хвостохранилища.
Для транспортирования и укладки смеси предусмотрены бетононасосы BSA1400HP-D производительностью 102 м3/ч и максимальной дальностью подачи 1300 м. С целью предотвращения схватывания готовой смеси в оборудовании и трубопроводах при неизбежных остановках необходимо использовать добавки, регулирующие процесс гидратации вяжущего.
По рекомендации фирмы Engineering Dobersek GmbH (Германия) при подготовке хвостов к отверждению их обезвоживают до получения пульпы с содержанием до 80% твердого компонента и направляют на смешение с цементом (вяжущим) в смеситель.
Для равномерного заполнения «блока» на обеих сторонах «карты» укладывают бетонопровод с необходимым количеством выпусков. Заполнение «блока» ведется из каждого бетонопровода. После заполнения «карты» производят укладку смеси в последующую, предварительно подготовленную «карту», а предыдущую после набора необходимой прочности рекультивируют. Создание «карт» для укладки смеси обезвоженных хвостов с вяжущим обусловлено несколькими факторами. Согласно практике укладки бетона, количество воды в 1 м3 смеси не должно составлять более 160-180 л, а в 1 м3 обезвоженных хвостов оно составляет 270-350 л. Излишки воды способствуют расслаиванию смеси при укладке и вымыванию из нее мелкой фракции, в том числе и большого количества вяжущего, что, в свою очередь, снижает прочность иммобилизованных хвостов.
Создание противофильтрационной дамбы в виде «карты» будет предотвращать бесконтрольное растекание шламовой части смеси и, в конечном итоге, способствовать созданию монолитного «блока». Формирование «блока» будет проводиться непрерывно в любое время года, и при обильных осадках вымывание вяжущего будет проходить интенсивней, а избыток воды может просачиваться через дамбу. Для сбора дождевых стоков, промывных вод из бетонопрово-дов, испарения избытка оборотных вод со сгустителей вниз по рельефу предусматривается прудок-испаритель. При укладке «блоков» в пе-
риод сильных морозов необходимо использовать добавки, повышающие морозостойкость смеси, а также уменьшать размеры «карт» с целью сохранения положительной температуры в «блоке», необходимой для набора прочности. Для улучшения прочностных характеристик иммо-билизированных хвостов в состав смеси необходимо добавлять мелкую фракцию - 15 мм (отсев отходов горного производства).
Установка по получению отсева монтируется на борту хранилища. Для создания прочного массива и предотвращения разрушения верхнего слоя застывшего (затвердевшего) «блока» при укладке на него последующих слоев с применением техники расход вяжущего для иммобилизации хвостов принят как для приготовления бетона высоких марок.
Таким образом, установлена возможность использования твердеющих смесей с применением в качестве вяжущего цемента, доменного гранулированного шлака и золы, а в качестве наполнителя - хвостов ГМЗ для их иммобилизации при заполнении карт поверхностных хво-стохранилищ, определена прочность, рецептура и последовательность укладки полученной твердеющей смеси в хранилище [27, 28].
Складирование отходов горно-металлургического производства в балке. Оно заключается в организации хранилища отвержденных отходов (рис. 5). С этой целью предусматривается разделение хвостовой пульпы на твердую и жидкую фазы. Жидкая фаза возвращается на ГМЗ в оборотный цикл, а твердая после обезвоживания на фильтрах смешивается с цементом и в виде цементного раствора укладывается на предварительно подготовленную поверхность хвостохранилища высотой до 10 м. После достижения необходимой прочности массив рекультивируется. Для предлагаемого складирования на территории хвостохранилища потребуется создание комплекса подготовки хвостов, состоящего из корпуса обезвоживания, склада обезвоженных хвостов, склада цемента, узла приготовления раствора, сгустителей, конвейерных галерей и вспомогательных сооружений. При заполнении связанными хвостами всей существующей площади зеркала хвостохранилища на высоту ~10 м продолжительность складирования составит более 50 лет. Существующий мониторинг позволяет контролировать влияние ГМЗ, хвостохранилищ «КБЖ» и «Щ» на водную среду региона [29, 30].
б
Рис. 5. Схема утилизации твердых отходов горно-металлургического производства в балке (полиэтиленовая мембрана на схеме не показана): а, б - продольное и поперечное сечения: 1 - супесь; 2 - суглинок; 3 - дренажная канава; 4 - основание балки; 5 - антифильтрационный слой из глины; 6 - отвал пустой породы; 7 - сорбционный слой из суглинка мощностью 0,5 м; 8 - гидроизоляция из глины;
9 - биопроникающий дренажный слой щебня; 10 - гидроизоляционный слой суглинка мощностью 1,5 м; 11 - плодородная почва мощностью 0,3 м; 12 - деревья (должна быть вся территория покрыта лесом после нанесения плодородной почвы)
Fig. 5. Diagram of disposal of solid waste from mining and metallurgical production in a ravine (a polyethylene
membrane is not shown in the diagram): a, б are longitudinal and cross sections: 1 is sandy loam; 2 is loam; 3 is a drainage ditch; 4 is a ravine base; 5 is an anti-filtration clay layer; 6 is waste rock dump; 7 is a 0.5 m thick loam sorption layer; 8 is clay waterproofing; 9 is a bio-penetrating crushed stone drainage layer;
10 is a waterproofing layer of loam with a thickness of 1.5 m; 11 is fertile soil 0.3 m thick; 12 are trees (the entire area should be covered with forest after the application of fertile soil)
а
Вместе с тем предлагается расширить сеть мониторинга: создать 4 наблюдательных поста (по 2) на реках Желтая и Зеленая в пределах зон наблюдения; восстановить наблюдательные скважины на территории ГМЗ, восстановить и пробурить дополнительные скважины для уточнения площади загрязнения подземных вод и распространения водоносных горизонтов. Для оценки эффективности водопроницаемого химически активного барьера, перекрывающего продукты выветривания кристаллических пород докембрия, в зоне которых идет значительная часть потока подземных вод, его протяженность должна составлять не менее 100 м, минимальная глубина 6,0 м.
При этом следует иметь в виду, что гипсометрия кровли кристаллических пород, до которой предполагается произвести устройство ВХАБ, может значительно изменяться, поэтому до начала строительных работ с целью уточнения реальных объемов и эффективности перекрытия водоносного горизонта необходимо произвести бурение 11 -ти разведочных скважин по линии расположения ВХАБ через каждые 10 м. Глубина скважин составит в среднем 10 м. Общий объем бурения 110 м [31, 32].
Для контроля эффективности работы ВХАБ необходимо соорудить наблюдательную сеть скважин, контролирующую входные и выходные потоки подземных вод, состоящую из трех профилей. Каждый профиль должен состоять из четырех скважин. Общий объем бурения составит 120 м. Для решения экологических задач при хранении хвостов переработки урановых руд авторы считают целесообразным сооружение по технологии «стена в грунте» полуактивных водопроницаемых химически активных барьеров (ВХАБ) и биологических технологий. Это обеспечивает снижение степени загрязненности металлами грунтовых и поверхностных вод, почв и отложений [33, 34].
Сегодня для удаления урана используются различные материалы, такие как активированный уголь, синтетические смолы, цеолиты, материалы биологического происхождения и др. Синтетические сорбционные материалы имеют высокую эффективность удаления неорганических токсикантов, однако их недостатком является высокая стоимость и многоэтапный синтез. Использование глин в качестве сорбентов перспективное, учитывая различные возможности модификации их поверхности для создания функциональных материалов с новыми улуч-
шенными свойствами. Обработка поверхности глинистых минералов оксидами и гидроксидами железа повышает их адсорбционную способность по отношению к неорганическим токсикантам. При этом полученные сорбенты имеют как анионообменные, так и катионообменные свойства. Поэтому разработка композитов на основе природных глинистых минералов
путем их модифицирования соединениями железа для эффективного извлечения соединений урана и других неорганических токсикантов с загрязненных минерализованных вод является своевременной и актуальной задачей. Для чего авторы рекомендуют исследовать [35, 36]:
- геологическую, гидрологическую, экологическую и социально-демографическую характеристики промышленных площадок, прилегающих к горнодобывающему региону;
- выполнить анализ пространственных и временных характеристик распределений металлов в окружающей среде, пустых породах, хвостах, почвах, грунтовых и поверхностных водах;
- дать оценку рисков для окружающей среды и здоровья людей, подверженных воздействию загрязненных почв, грунтовых и поверхностных вод, а также оценку нейротоксического риска, связанного с марганцем, свинцом и кадмием;
- определить наиболее подходящие площадки в регионе для возможного применения ВХАБ с использованием неорганических наполнителей и бактериальных биореакторов на основе суль-фатредуцирующих бактерий при удалении металлов из загрязненных грунтовых вод.
Синтез и исследование методов модификации слоистых силикатов с целью создания на их основе сорбционных материалов широкого назначения в зоне миграции тяжелых металлов и радионуклидов из водных растворов адсорбентами на основе глинистых минералов, размещенных в ВХАБ, рассмотрены в [37, 38].
Результаты внедрения. Предложенная в статье технология и технические средства складирования хвостов при заполнении карт поверхностных хвостохранилищ с добавкой вяжущего использована ГП «УкрНИПИИ-промтехнологии», Украина, в технико-экономическом обосновании строительства предприятия на базе рудных месторождений ГП «Восточный горно-обогатительный комбинат», Украина. Показано, что при подземной добыче руды около 50-55% хвостов обогащения используют для закладки техногенных пустот, а остальную часть, соединенную с вяжу-
щим материалом, складируют в поверхностные хранилища [39, 40].
Перспективные направления исследований. Результаты химического опробования подземных вод из режимных скважин являлись предметом детального изучения в процессе полевой экспедиции, выполненной ГП «УрНИПИпром-технологии», Украина, с участием представителей агентства США по защите окружающей среды и специалистов национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского». ВХАБ рекомендуется установить в водоносном горизонте кристаллических пород докембрия и продуктов их выветривания на участке, где другие водоносные горизонты, распространенные в этом районе, выклиниваются, а разгрузка подземных вод при этом происходит в водоносный горизонт современных аллювиальных отложений и в реку Желтая, в связи с чем этот участок является наиболее оптимальным для проведения эксперимента [33].
Заключение
На основании результатов исследований, полученных с целью анализа и оценки технологий и технических средств для складирования отходов обогащения руд у поверхностного хвосто-хранилища с добавкой отвердителя для обеспечения охраны гидрогеологической и окружающей среды, а также населения, проживающего в зоне влияния горных объектов, сделаны следующие выводы:
1. Дана конструкция чаши хранилища, обеспечивающая экологическую и гидрогеологическую безопасность хранения хвостов, которая содержит:
- уплотненный суглинок мощностью 0,5 м, плотностью 1,6 г/см , с коэффициентом фильтрации 0,1-0,2 м/сут;
- геомембраны типов HDPE G/G (для дна) и HDPE T/G (для откосов 1,0/2,5);
- защитный слой песка мощностью 0,10 м и нагорные канавы на весь период заполнения хранилища.
2. Установлена возможность использования твердеющих смесей с применением в качестве вяжущего отходов смежного производства и предложен оптимальный состав их ингредиентов на 1 м3 смеси: хвосты ГМЗ - 1350-1500 кг; вяжущее (цемент) 50-70 кг; вода затворения -
350 л. Прочность массива из твердых отходов из условия безопасности работы техники на его поверхности должна составлять 2-3 МПа для верхнего несущего слоя и 1,0-1,5 МПа для остальных слоев.
3. Предложена технология и технические средства для складирования отходов обогащения руд в поверхностные хвостохранилища с добавкой вяжущего использована ГП «УкрНИПИИ-промтехнологии», Украина, в технико-экономическом обосновании строительства предприятия на базе месторождения ГП «Восточный горнообогатительный комбинат», Украина. Так, при подземной добыче руды около 50-55% хвостов обогащения используют для закладки техногенных пустот, а остальную часть, соединенную с вяжущим материалом, складируют в поверхностные хранилища.
4. Показано, что при заполнении связанными хвостами всей существующей площади зеркала поверхностного хвостохранилища на высоту ~10 м продолжительность складирования составит более 50 лет. Рекомендовано сооружение водопроницаемого химически активного барьера, перекрывающего продукты выветривания кристаллических пород докембрия, в зоне которых идет значительная часть потока подземных вод. Существующий мониторинг гидрогеологической среды позволяет контролировать влияние поверхностных хвосто-хранилищ на водную среду региона.
Список литературы
1. Ломоносов Г.Г., Полоник П.И., Абдалах Х. Совершенствование технологии очистных работ на основе применения пастообразных закладочных материалов // Горный журнал. 2000. №2. С. 21-23.
2. Добыча и переработка урановых руд в Украине: монография / под общ. ред. А.П. Чернова. К.: Адеф-Украина, 2001. 238 с.
3. Твердеющие закладочные смеси повышенной плотности/ В.В. Квитка, В.Е. Сергеев, К. Тротер и др. (фирма GMSZ, Австралия) // Горный журнал. 2001. №5. С. 33-35.
4. Антонинова Н.Ю., Шубина Л.А. Использование техногенных отходов ГМК в природоохранных целях на предприятиях ГМК // Экология и промышленность России. 2015. № 10. С. 38-41.
5. Антонинова Н.Ю., Шубина Л.А. Об особенностях комплексного экологического анализа районов, испытывающих локальную техногенную нагрузку предприятий горно-металлургического комплекса // Экология и промышленность России. 2017. Т. 21. № 2. С. 52-56.
6. Антонинова Н.Ю., Шубина Л.А. Возможности экологической реабилитации районов расположения зо-лоотвалов // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. № 3. С. 49-53.
7. Рыбникова Л.С., Рыбников П.А. Закономерности формирования качества подземных вод на отработанных медноколчеданных рудниках Лёвихинского рудного поля (Средний Урал, Россия) // Геохимия. 2019. № 3. С. 282-299.
8. Ляшенко В.И., Голик В.И., Дятчин В.З. Складирование хвостов обогащения в виде твердеющих масс в подземном выработанном пространстве и хвосто-хранилище // Обогащение руд. 2020. № 1. С. 41-47.
9. Ляшенко В.И., Голик В.И., Дятчин В.З. Повышение экологической безопасности при снижении техногенной нагрузки в горнодобывающих регионах // Известия вузов. Черная металлургия. 2020. Т. 63. №7. С. 529-538. DOI: 10.17073/0368-0797-2020-6529-7
10. Экологическая и горнотехническая безопасность разработки месторождений в энергонарушенных горных массивах: проблемы и перспективы / Ляшенко В.И., Воробьев А.Е., Хоменко О.Е., Дудар Т.В. // Маркшейдерия и Недропользование. 2021. №3 (113). С. 43-55.
11. Оценка геомеханической и экологической безопасности разработки приповерхностных запасов руд в энергонарушенных массивах комплексными методами / Ляшенко В.И., Воробьев А.Е., Хоменко О.Е., Дудар Т.В. // Маркшейдерия и Недропользование. 2021. №5 (115). С. 37-45. http://geomar-nedra.ru/ is-sues-journal/journal-2021/625-contens-journal-2021-5.html
12. Lyashenko V., Topolnij F., Dyatchin V. Development of technologies and technical means for storage of waste processing of ore raw materials in the tailings dams. Technology audit and production reserves. 2019.49 (3), 33-40. DOI: http://dx.doi.org/10.15587/ 2312-83722019.49 (3), 33-40. http://journals.uran.ua/tarp/article/ view/184940/ 184920.
13. .Lyashenko, V., Khomenko, O., Topolnij, F., Golik, V. (2020). Development of natural underground ore mining technologies in energy distributed massifs. Technology Audit And Production Reserves, Vol. 1, №3(51), 10-17. doi: http://dx.doi.org/10.15587/2312-8372.2020.195946.
14. Lyashenko V., Khomenko O., Golik V., Topolny F., Helevera O. (2020). Underground of natural orchonal and resource-saving technology extinguished porozhnin under a digital ore drill. Technology Audit And Production Reserves. Vol. 2, №3(52), pp. 9-16. DOI: 10.15587/2312-8372.2020.200022. doi: http://dx.doi.org/10.15587/2312-8372.2020.
15. Ляшенко В.И., Пухальский В.Н. Повышение безопасности подземной разработки приповерхностных запасов месторождений сложной структуры // Безопасность труда в промышленности. 2016. №2. С. 36-41.
16. Ляшенко В.И., Пухальский В.Н. Обоснование безопасных параметров камер при подземной разработке приповерхностных запасов руд в энергонарушенных массивах // Маркшейдерия и Недропользование. 2021. №1 (111). С. 20-32.
17. Антонинова Н.Ю., Собенин А.В., Шубина Л.А. Оценка возможности использования промышленных отходов при формировании геохимических барьеров // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № 12. С. 78-88. DOI: 10.25018/02361493-2020-12-0-78-88
18. Крупник Л.А., Шапошник Ю.Н., Шапошник С.Н. Разработка технологии закладочных работ на проектируемом Ново-Лениногорском руднике // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. № 8. С. 25-32.
19. Экологическая безопасность в зоне влияния уранового производства / Ляшенко В.И., Чекушина Т.В., Лисовой И.А., Лисовая Т.С. // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. № 3. С. 60-65. DOI: 10.18412/1816-0395-2019-03-60-65.
20. Строительство хвостохранилища на медно-молибденовом руднике Лос-Пеламбрес в Чили. URL: http//mineral.ru/News/34680.html (дата обращения: 15.12.2021).
21. Clemens S. Toxic metal accumulation, responses to exposure and mechanisms of tolerance in plants // Biochimie. 2006. Vol. 88. Pp. 1707-1719. 8. Bradl H.B. Adsorption of heavy metal ions on soils and soils constituents // Journal of Colloid and Interface Science. 2004. Vol. 277. Pp. 1-18.
22. Rosenfeld C.E., Chaney R.L., Tappero R.V., Martinez C.E. Microscale investigations of soil heterogeneity: impacts on zinc retention and uptake in zinc-contaminated soils // Journal of Environmental Quality. 2017. Vol. 46. No 2. Pp. 373-383.
23. Ляшенко В.И., Голик В.И. Научное и конструктор-ско-технологическое сопровождение развития уранового производства. Достижения и задачи // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 7. С. 137-152. DOI: 10.25018/0236/ 14932017/7/0/137/152.
24. Lyashenko V., Khomenko O., Chekushina T., Topolnij F., Dudar T. (2020). Assessment of environmental and resource/saving technologies and technical means for processing and disposal of man/made formations and waste. Technology Audit and Production Reserves, 4/3(54), 21-28. DOI: 10. 15587/2312/8372.2020. 210666. http://journals.uran.ua/tarp/article/view/210666/ 210944.
25. Rosenfeld C.E., Chaney R.L., Martinez C.E. Soil geo-chemical factors regulate Cd accumulation by metal hy-peraccumulating Noccaea caerulescens (J. Presl & C. Presl) FK Mey in field-contaminated soils // Science of the Total Environment. 2018. Vol. 616. Pp. 279-287.
26. Антонинова Н.Ю., Собенин А.В., Шубина Л.А. Оценка возможности использования промышленных
отходов при формировании геохимических барьеров // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № 12. С. 78-88. DOI: 10.25018/02361493-2020-12-0-78-88.
27. Ляшенко В.И. Природоохранные технологии освоения месторождений полезных ископаемых // Маркшейдерский вестник. 2015. № 1. С.10-15.
28. Ляшенко В.И. Развитие геомеханического мониторинга свойств и состояния массива горных пород при подземной разработке месторождений сложной структуры// Маркшейдерский вестник. 2016. № 1. С. 35-43.
29. Nekhunguni P.M., Tavengwa N.T., Tutu H. (2017). Sorption of uranium (VI) onto hydrous ferric oxide-modified zeolite: Assessment of the effect of pH, contact time, temperature, selected cations and anions on sorbent interactions. Journal of Environmental Management, 204, 571-582. DOI: http://doi.org/10.1016/jjenvman. 2017.09.034
30. Jung H.B., Xu H., Konishi H., Roden E.E. Role of nano-goethite in controlling U(VI) sorption-desorption in subsurface soil. Journal of Geochemical Exploration, 2016, 169, 80-88. doi: http://doi.org/10.1016/j.gexplo. 2016.07.014
31. Petlovanyi M., Kuzmenko O., Lozynskyi V., Popovych V., Sai K., & Saik, P. Review of man-made mineral formations accumulation and prospects of their developing in mining industrial regions in Ukraine. Mining of Mineral Deposits, 2019, 13(1), 24-38. https://doi.org/10.33271/mining13.01.024
32. Ляшенко В.И., Хоменко О.Е., Голик В.И. Развитие природоохранных и ресурсосберегающих технологий подземной добычи руд в энергонарушенных массивах // Горные науки и технологии. 2020, 5(2), 104-118. DOI: 10.17073/2500/0632/2020/ 2/104/118
33. Kovalchuk I., Tobilko V., Kholodko Yu., Zahorod-niuk N., Kornilovych B. Purification of mineralized waters from U (VI) compounds using bentonite/iron oxide composites. // Technology audit and production reserves. 2020. Т. 3. №. 3 (53). С. 12-18.
34. Сорбция тяжелых металлов фильтрующими модулями с вермикулит-сунгулитовыми продуктами / Мосендз И.А., Кременецкая И.П., Дрогобуж-ская С.В., Алексеева С.А. // Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета. 2020. Т. 23. № 2. C. 182-189.
35. Lyashenko V., Khomenko O., Topolnij F., & Helev-era O. Substantiation of technologies and technical means for disposal of mining and metallurgical waste in mines. Technology Audit and Production Reserves, 2020, 3(3(53)), 4-11. DOI:10.15587/2706-5448.2020.200897, http://dx.doi.org/10.15587/2312-8372.2020
36. Lyashenko V., Khomenko O., Chekushina T., Topolnij F. Justification of safe underground development of mountain deposits of complex structure by geo-
physical methods. Technology Audit and Production Reserves, 2020, 5/3(55), 9-18. DOI: 10.15587/27065448.2020.215737.
37. Blyuss B., Semenenko Ye., Medvedieva O., Ky-rychko S., & Karatayev A. Parameters determination of hydromechanization technologies for the dumps development as technogenic deposits. Mining of Mineral Deposits, 2020, 14(1), 51-61. https://doi.org/10.33271/ mining14.01.051
38. Moshynskyi V., Malanchuk Z., Tsymbaliuk V., Malan-chuk L., Zhomyruk R., & Vasylchuk O. Research into the process of storage and recycling technogenic phos-phogypsum placers. Mining of Mineral Deposits, 2020, 14(2), 95-102. https://doi.org/10.33271/mining 14.02.095
39. Lyashenko V., Khomenko O., Chekushina T., Dudar T., Topolnij F. Substantiation of efficiency and environmental safety of leaching metals from ore: ways of development and prospects. Technology Audit and Production Reserves, 2021, 3/3(59), 19-26. DOI: 10.15587/27065448.2021.235288
40. Механохимическая технология извлечения железа из хвостов обогащения / Голик В.И., Дмитрак Ю.В., Разоренов Ю.И., Масленников С.А., Ляшенко В.И. // Известия вузов. Черная металлургия. 2021. Т. 64. №4. С. 282-291.
References
1. Lomonosov G.G., Polonik P.I., Abdalakh Kh. Improving the coal extraction technology by applying paste backfill materials. Gornyi zhurnal [Mining Journal], 2000, no. 2, pp. 21-23. (In Russ.)
2. Chernov A.P. Dobycha i pererabotka uranovykh rud v Ukraine: monografiya [Mining and processing uranium ores in Ukraine: monograph]. Kyiv: Adef-Ukraine, 2001, 238 p. (In Russ.)
3. Kvitka V.V., Sergeev V.E., Troter K. et al. Consolidating filling mixtures of high density (GMSZ, Australia). Gornyi zhurnal [Mining Journal], 2001, no. 5, pp. 33-35. (In Russ.)
4. Antoninova N.Yu., Shubina L.A. The use of man-made waste from the mining and metallurgical complex for environmental purposes at the enterprises of the mining and metallurgical complex. Ekologiya i promyshlennost Rossii [Ecology and Industry of Russia], 2015, no. 10, pp. 38-41. (In Russ.)
5. Antoninova N.Yu., Shubina L.A. On the features of a comprehensive ecological analysis of areas experiencing a local man-made load of mining and metallurgical enterprises. Ekologiya i promyshlennost Rossii [Ecology and Industry of Russia], 2017, vol. 21, no. 2, pp. 52-56. (In Russ.)
6. Antoninova N.Yu., Shubina L.A. Possibilities of ecological rehabilitation of the ash dump areas. Ekologiya i promyshlennostRossii [Ecology and Industry of Russia], 2019, vol. 23, no. 3, pp. 49-53. (In Russ.)
7. Rybnikova L.S., Rybnikov P.A. Regularities of the formation of groundwater quality in the waste copper pyrite mines of the Levikha ore field (the Middle Urals, Russia). Geokhimiya [Geochemistry], 2019, no. 3, pp. 282-299. (In Russ.)
8. Lyashenko V.I., Golik V.I., Dyatchin V.Z. Storage of dressing tailings in the form of solidifying masses in the underground mined-out areas and tailing dump. Obo-gashchenie rud [Processing of ores], 2020, no. 1, pp. 41-47. (In Russ.)
9. Lyashenko V.I., Golik V.I., Dyatchin V.Z. Improving environmental safety, while reducing man-made load in mining regions. Izvestiya vyzov. Chernaya metallurgiya [Izvestiya. Ferrous Metallurgy]. 2020, vol. 63, no. 7, pp. 529-538. DOI: 10.17073 / 0368-0797-2020-6-529-7
10. Lyashenko V.I., Vorobiev A.E., Khomenko O.E., Dudar T.V. Environmental and mining safety of developing deposits in energy disturbed mountain massifs: problems and prospects. Marksheideriya i nedropolzovanie [Mine Surveying and Subsoil Use], 2021, no. 3 (113), pp. 43-55. (In Russ.)
11. Lyashenko V.I., Vorobiev A.E., Khomenko O.E., Dudar T.V. Assessment of geomechanical and ecological safety of development of near-surface ore reserves in energy disturbed massifs using integral methods. Marksheider-iya i nedropolzovanie [Mine Surveying and Subsoil Use], 2021, no. 5 (115), pp. 37-45. (In Russ.) Available at: http://geomar-nedra.ru/issues-journal/journal-2021/ 625-contens-journal-2021-5.html
12. Lyashenko V., Topolnij F., Dyatchin V. Development of technologies and technical means for storage of waste processing of ore raw materials in the tailings dams. Technology Audit and Production Reserves. 2019, no. 49 (3), pp. 33-40. doi: 10.15587/2312-8372.2019. 184940. Available at: http://journals.uran.ua/ tarp/article/ view/184940/184920
13. Lyashenko V., Khomenko O., Topolnij F., Golik V. Development of natural underground ore mining technologies in energy distributed massifs. Technology Audit and Production Reserves. 2020, vol. 1, no. 3(51), 1017. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2020.195946
14. Lyashenko V., Khomenko O., Golik V., Topolny F., Helevera O. (2020). Substantiation of environmental and resource-saving technologies for void filling under underground ore mining. Technology Audit and Production Reserves. 2020, vol. 2, no. 3(52), pp. 9-16. doi: http://doi.org/10.15587/2312-8372.2020.200022
15. Lyashenko V.I., Pukhalskiy V.N. Improving safety of underground mining of near-surface reserves of deposits of a complex structure. Occupational Safety in Industry, 2016, no. 2, pp. 36-41. (In Russ.)
16. Lyashenko V.I., Pukhalskiy V.N. Rationale for safe parameters of chambers during underground mining of near-surface ore reserves in disturbed massifs. Marksheideriya i nedropolzovanie [Mine Surveying and Subsoil Use], 2021, no. 1 (111), pp. 20-32. (In Russ.)
17. Antoninova N.Yu., Sobenin A.V., Shubina L.A. Assessment of the possibility of using industrial waste in the formation of geochemical barriers. Gorny infor-matsionno-analiticheskiy byulleten [Mining Informational and Analytical Bulletin]. 2020, no. 12, pp. 78-88. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12-0-78-88.
18. Krupnik L.A., Shaposhnik Yu.N., Shaposhnik S.N. Development of the backfilling technology at the designed Novo-Leninogorsky mine. Gorny informatsionno-analiticheskiy byulleten [Mining Informational and Analytical Bulletin], 2015, no. 8, pp. 25-32. (In Russ.)
19. Lyashenko V.I., Chekushina T.V., Lisovoy I.A., Li-sovaya T.S. Environmental safety in the zone of influence of uranium production. Ekologiya i promyshlennost Rossii [Ecology and Industry of Russia]. 2019, vol. 23, no. 3, рр. 60-65. DOI: 10.18412/1816-0395-2019-0360-65.
20. Construction of a tailing dump at the Los Pelambres copper-molybdenum mine in Chile. Available at: http // mineral.ru/News/34680.html (Accessed on December 15, 2021).
21. Clemens S. Toxic metal accumulation, responses to exposure and mechanisms of tolerance in plants. Biochimie. 2006, vol. 88, pp. 1707-1719. 8. Bradl H.B. Adsorption of heavy metal ions on soils and soils constituents. Journal of Colloid and Interface Science. 2004, vol. 277, pp. 1-18.
22. Rosenfeld C.E., Chaney R.L., Tappero R.V., Martinez C.E. Microscale investigations of soil heterogeneity: impacts on zinc retention and uptake in zinc-contaminated soils. Journal of Environmental Quality. 2017, vol. 46, no. 2, pp. 373-383.
23. Lyashenko V.I., Golik V.I. Scientific and design-technology support for the development of uranium production. Achievements and objectives. Gorny infor-matsionno-analiticheskiy byulleten [Mining Informational and Analytical Bulletin]. 2017, no. 7, pp. 137-152. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-7-0-137-152.
24. Lyashenko V., Khomenko O., Chekushina T., Topolnij F., Dudar T. Assessment of environmental and resource-saving technologies and technical means for processing and disposal of man-made formations and waste. Technology Audit and Production Reserves. 2020, 4/3(54), 21-28. DOI: 10.15587/23128372.2020.210666
25. Rosenfeld C.E., Chaney R.L., Martinez C.E. Soil geo-chemical factors regulate Cd accumulation by metal hy-peraccumulating Noccaea caerulescens (J. Presl & C. Presl) F.K. Mey in field-contaminated soils. Science of the Total Environment. 2018, vol. 616, pp. 279-287.
26. Antoninova N.Yu., Sobenin A.V., Shubina L.A. Assessment of the possibility of using industrial waste in the formation of geochemical barriers. Gorny infor-matsionno-analiticheskiy byulleten [Mining Informational and Analytical Bulletin]. 2020, no. 12, pp. 78-88. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12-0-78-88.
27. Lyashenko V.I. Environmental technologies for the development of mineral deposits. Marksheyderskiy vestnik [Mine Surveying Bulletin], 2015, no. 1, pp. 10-15. (In Russ.)
28. Lyashenko V.I. Development of geomechanical monitoring of the properties and state of the rock mass in the underground mining of deposits of complex structure. Marksheyderskiy vestnik [Mine Surveying Bulletin], 2016, no. 1, pp. 35-43. (In Russ.)
29. Nekhunguni P.M., Tavengwa N.T., Tutu H. Sorption of uranium (VI) onto hydrous ferric oxide-modified zeolite: Assessment of the effect of pH, contact time, temperature, selected cations and anions on sorbent interactions. Journal of Environmental Management. 2017, 204, 571582. doi: http://doi.org/10.1016/jjenvman.2017.09.034
30. Jung H.B., Xu H., Konishi H., Roden E.E. Role of nano-goethite in controlling U(VI) sorption-desorption in subsurface soil. Journal of Geochemical Exploration. 2016, 169, 80-88. doi: http://doi.org/10.1016Zj.gexplo. 2016.07.014
31. Petlovanyi M., Kuzmenko O., Lozynskyi V., Popovych V., Sai K. & Saik P. Review of man-made mineral formations accumulation and prospects of their developing in mining industrial regions in Ukraine. Mining of Mineral Deposits, 2019, 13(1), 24-38. https://doi.org/ 10.33271/mining13.01.024
32. Lyashenko V.I., Khomenko O.E., Golik V.I. Development of environmental and resource-saving technologies for underground mining of ores in energy disturbed massifs. Gornye nauki i tekhnologii [Mining Science and Technology]. 2020, 5(2), 104-118. DOI: 10.17073/ 2500/0632/2020/2/104/118.
33. Kovalchuk I., Tobilko V., Kholodko Yu., Zahorodniuk N., Kornilovych B. Purification of mineralized waters from U (VI) compounds using bentonite/iron oxide composites. Technology Audit and Production Reserves. 2020, vol. 3, no. 3 (53), pp. 12-18.
34. Mosendz I., Kremenetskaya I., Drogobuzhskaya S., Ale-kseeva S. Sorption of heavy metals by filter modules with vermiculite-sungulite products. Vestnik MGTU. [Vestnik of Murmansk State Technical University], 2020, vol. 23, no. 2, pp. 182-189. (In Russ.)
35. Lyashenko V., Khomenko O., Topolnij F., & Helevera O. Substantiation of technologies and technical means for disposal of mining and metallurgical waste in mines. Technology Audit and Production Reserves, 2020, 3(3(53)), 4-11. doi:10.15587/2706-5448.2020.200897, http://dx.doi.org/10.15587/2312-8372.2020
36. Lyashenko V., Khomenko O., Chekushina T., Topolnij F. Justification of safe underground development of mountain deposits of complex structure by geophysical methods. Technology Audit and Production Reserves. 2020, 5/3(55), 9-18. DOI: 10.15587/27065448.2020.215737.
37. Blyuss B., Semenenko Ye., Medvedieva O., Kyrychko S. & Karatayev A. Parameters determination of hydro-mechanization technologies for the dumps development as technogenic deposits. Mining of Mineral Deposits, 2020, 14(1), 51-61. https://doi.org/10.33271/mining 14.01.051
38. Moshynskyi V., Malanchuk Z., Tsymbaliuk V., Malan-chuk L., Zhomyruk R. & Vasylchuk O. Research into the process of storage and recycling technogenic phos-phogypsum placers. Mining of Mineral Deposits, 2020, 14(2), 95-102. https://doi.org/10.33271/mining14.02.095
39. Lyashenko V., Khomenko O., Chekushina T., Dudar T., Topolnij F. Substantiation of efficiency and environmental safety of leaching metals from ore: ways of development and prospects. Technology Audit and Production Reserves, 2021, 3/3(59), 19-26. DOI: 10.15587/27065448.2021.235288
40. Golik V.I., Dmitrak Yu.V., Razorenov Yu.I., Maslenni-kov S.A., Lyashenko V.I. Mechanochemical technology of iron extraction from concentration tailings. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya [Izvestiya. Ferrous Metallurgy], 2021, vol. 64, no. 4, pp. 282-291. (In Russ.)
Поступила 23.11.2021; принята к публикации 16.12.2021; опубликована 25.03.2022 Submitted 23/11/2021; revised 16/12/2021; published 25/03/2022
Ляшенко Василий Иванович - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, начальник научно-исследовательского отдела, Украинский научно-исследовательский и проектно -изыскательский институт промышленной технологии, Желтые Воды, Украина. Email: vilyashenko2017@gmail.com
Воробьев Александр Егорович - доктор технических наук, профессор, проректор по научной деятельности и инновациям, Атырауский университет нефти и газа, Атырау, Республика Казахстан. Email: fogel_al@mail.ru
Хоменко Олег Евгеньевич - доктор технических наук, профессор кафедры горной инженерии и образования, Национальный технический университет «Днепровская политехника», Днепр, Украина. Email: rudana.in.ua@gmail.com
Дудар Тамара Викторовна - доктор технических наук, старший научный сотрудник, доцент, заведующая кафедрой экологии, Национальный авиационный университет, Киев, Украина. Email: dudar@nau.edu.ua
Великанов В.С., Мусонов О.С., Панфилова О.Р., Ильина Е.А., Дёрина Н.В.
Vasiliy I. Lyashenko - PhD (Eng.), Senior Researcher, Head of the Research Department,
State Enterprise Ukrainian Research and Design Institute of Industrial Technology, Zhovti Vody, Ukraine.
Email: vilyashenko2017@gmail.com
Aleksandr E. Vorobev - DrSc (Eng.), Professor, Vice-Rector for Research and Innovations, Atyrau University of Oil and Gas, Atyrau, Kazakhstan. Email: fogel_al@mail.ru
Oleg E. Khomenko - DrSc (Eng.), Professor of the Department of Mining Engineering and Education, National Technical University Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine. Email: rudana.in.ua@gmail.com
Tamara V. Dudar - DrSc (Eng.), Senior Researcher, Associate Professor,
Head of the Environmental Sciences Department, National Aviation University, Kyiv, Ukraine.
Email: dudar@nau.edu.ua
