CC BY
53
госпитализировались дети также из сравнительно благополучных в экологическом плане районов города (см. таблицу).
Заболевание детей бронхологичной патологией в зависимости от места жительства (количество детей) в районах г. Владикавказ (за два года)
Из таблицы видно, что изменения практически не коснулись детей из сельских районов. Количество больных в сравниваемые годы было примерно одинаковым - 17 чел в 2001 г. и 15 в 2000 г., что является достаточно убедительным доказательством неблагоприятного влияния экологической обстановки г. Владикавказа на состояние здоровья детского населения.
* В статье использованы материалы исследований проф. Цаллаговой Р.Б. и Камазова К.Б.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Цаллагова Р.Б., Павловская Л.В., Писарева A.B. Взаимосвязь экологического неблагополучия с заболеваемостью бронхолегочной патологией в г. Владикавказе. - Владикавказ: Вестник, 2002., т.7., №2., с. 34-38.
— Коротко об авторах ---------------------------------------
Алборов И.Д. -профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой экологии, Степанова С.В. - горный инженер,
Харебов Г.З. - горный инженер,
СКГМИ (ГТУ).
--------------------------------------- © В.В. Бутюгин, Е.А. Гулан,
2004
УДК 622.8
В.В. Бутюгин, Е.А. Гулан
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ВЛИЯНИЯ ДЕЙСТВУЮЩИХ ХВОСТОХРАНИЛИЩ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ КРИОЛИТОЗОНЫ
Семинар № 7
Ту азвитие горнопромышленного ком--шГ плекса в Норильском промышленном районе (НПР) неуклонно влечет за собой увеличение техногенных массивов, сложенных отходами обогащения руд цветных металлов. В настоящее время единственным действующим накопителем Талнахской (ТОФ) и Норильской (НОФ) обогатительных фабрик является хво-стохранилище «Лебяжье». В связи с увеличением объемов переработки горной массы, принято решение строительства второго поля хво-
стохранилища в северной части существующего.
Одним из недостатков проектирования и строительства хвостохранилищ в НПР является отсутствие предварительной подготовки основания будущего сооружения, что в последующем приводит к оттаиванию мерзлых грунтов, потере объемов оборотной воды, снижению статической устойчивости ограждающих конструкций и загрязнению поверхностных и подземных вод.
Рис. 1. Схема гидрографической сети второго поля хвостохранилища "Лебяжье "
Основными факторами, определяющими фильтрационную устойчивость ложа будущего хвостохранилища являются: геоморфологические особенности поверхности, геологическое строение, литологический состав грунтов и геокриологические условия основания, фильтрационные характеристики естественных и искусственных грунтов, геологические процессы, развитые на территории и технологические схемы эксплуатации сооружения.
Территория будущего хвостохранилища приурочена к озернобугристой долине реки Норильской с редкой древесной растительностью и кустарниковотравянистым покровом. Уклон естественного рельефа отмечается в северном направлении. Абсолютные отметки изменяются в пределах 34-45 м. Гидрографическая сеть на площадке строительства представлена озерами термокарстового происхождения, протоками их соединяющими и ручьями (рис. 1).
Верхняя часть геологического разреза, определяющая фильтрационную устойчивость основания, сложена грунтами четвертичного возраста - техногенными, насыпными и намывными и аллювиально-озерными осадками вальковской и арылахской свит. Аллювиальноозерные отложения представлены глинами, суглинками, супесями и песками различной льдистости. Коэффициент фильтрации изменяется в пределах 0,01-0,001 м/сут для глинистых грунтов и 1-3 м/сут для супесчаных и песчаных. По геокриологическим условиям территория хвостохранилища расположена в пределах распространения прерывистой толщи вечномерзлых грунтов мощностью до 40 метров с наличием подрусловых и подозерных таликов. Нормативная мощность слоя сезонного оттаивания естественных грунтов составляет 2,0 м, намывных 3,0 м, насыпных 4,0 м, а мощность слоя сезонного промерзания 2,5 м, 3,5 м, 4,5 м
соответственно.
Проведенным комплексом натурных, лабораторных наблюдений и исследований, с использованием физико-математического моделирования было установлено, что без устройства противофильтрационного экрана, мерзлые грунты основания ложа хвостохранилища перейдут в талое состояние уже на начальных этапах эксплуатации (при полном оттаивании в течение 10 лет), при этом фильтрация техногенных вод из хвостохранилища может достигать 20-30 % от объемов хранящейся в хвосто-хранилище оборотной воды. При отсутствии фильтрации из пруда-отстойника тепловое
воздействие на грунты основания будет оказываться только на верхние горизонты разреза и только в начале эксплуатации, в дальнейшем возможно естественное восстановление мерзлого режима. При слабо-фильтрующем экране тепловое воздействие на грунты будет выше, но полной деградации мерзлоты не произойдет. Потери оборотной воды из прудка будут относительно невелики.
Размерфракций, мм
Основной гипотезой нашего подхода к обеспечению фильтрационной устойчивости хвостохранилища является то, что намывной экран должен быть непроницаемым в талом состоянии, а естественное ожидаемое промерзание должно обеспечить его дополнительную фильтрационную устойчивость. При этом одним из основных параметров экрана являются водно-физические свойства грунтов, обусловленные природой структурных связей в массиве хвостов, которые формируются при их диагенезе и могут управляться технологией намыва.
В результате экспериментального изучения фильтрационных характеристик хвостов различных фракций установлено, что коэффициент фильтрации (Кф) закономерно уменьшается с увеличением их дисперсности. Минимальные значения Кф (10-3 м/сут) отмечаются для фракций размером менее 0,005 мм. Дополнительное уплотнение намываемых хвостов приводит к соответственному снижению фильтрационных показателей, при этом наибольшее изменение отмечается для наиболее мелких фракций (Кф = 4х10"4 м/сут)
(рис. 2).
На основании экспериментальных исследований водопроницаемости намывного экрана при разнообразных вариантах послойной укладки хвостов различной крупности, разработана его наиболее эффективная конструкция: трехслойный экран толщиной 2-2,5 м, представляющий намытый слой определенной мощности крупных хвостов, замытый слабопроницаемыми осадками тонкодисперсных, и покрытый защитным слоем из более крупных
Рис. 2. Характер изменения водопроницаемости хвостов различной дисперсности
фракций (рис. 3). Эффективность такого экрана (Кф = 10"3-10"4 м/сут) повышается за счет уплотнения высокодисперсных хвостов и более активной кольматации нижнего слоя. При этом верхний слой такого экрана быстрее уплотняется и не размывается при последующем поступлении хвостов. Практически такой экран может быть устроен путем намыва в первый слой лежалых хвостов хвостохранилища №1, во второй отходов ТОФ, а в верхний - НОФ
Для обеспечения фильтрационной устойчивости хвостохранилища разработаны два вида намывных противофильтрационных устройств: завеса и экран. Намыв ведется комбинированным способом: сочетанием
торцевого и рассредоточенного.
При устройстве противофильтрационной завесы, на первом этапе отсыпается дамба из крупнообломочного грунта. В ее подошве, с внутренней к хвостохранилищу стороны, прокладывается траншея (канава) шириной 2-2,5 м и глубиной 2-5
Рис. 3. Водопроницаемость ПФЭ с тонкодисперсным слоем хвостов в средней части экрана
2
м. На вершине дамбы укладывают распределительный пульпопровод с
пульпу по откосу дамбы в траншею, сначала из нижнего распределительного выпуска, потом из верхнего. Такой способ позволяет намыть завесу заданной фильтрационной способности. После заполнения траншеи производится намыв противофильтрационного экрана ложа хвостохранилище (рис. 4).
Устройство намывных экранов на втором поле хвостохранилища "Лебяжье" может быть осуществлено следующими способами:
1. Намыв противофильтрационного экрана из торцевого выпуска с водозаборным устройством. Способ устройства намывного экрана включает подачу пульпы через выпуски, размещенные на пульпопроводе и отвод осветленной воды из отстойного пруда с помощью водозаборного устройства. С целью повышения эффективности намыва, в условиях высокой
Рис. 4. Схема намыва противофильт-рационной завесы: 1 - дамба; 2 - траншея; 3 - распределительный пульпопровод; 4 - выпуски; 5 - намытые хвосты.
Рис. 5. Схема намыва противофильтрационного экрана из торцевого выпуска с водозаборным устройством: 1
- внутренняя дамба; 2 - внешняя дамба; 3 - распределительные выпуски; 4 -противофильтрационная завеса; 5 - торцевой выпуск; 6 - канавы (траншеи); 7 -водозаборное устройство; 8 - намывной экран; 9 - намытые хвосты; 10, 11, 12 -депрессии рельефа (озера)
Рис. 6. Схема намыва противофильтрационного экрана последовательным намывом из торцевого и распределительных выпусков: 1 - внутренняя дамба; 2 - внешняя дамба; 3 - распределительные выпуски; 4 - противофильтрационная завеса; 5, 6 - торцевой выпуск; 7, 8 - намытые хвосты
расчлененности рельефа и заозе-
ренности территории основания хвостохранилища водозаборное устройство может помещаться в озеро, следующее за водоемом, в который осуществляется торцевой намыв. Для повышения эффективности замыва следующего озера увеличивают производительность водозаборного устройства, а также возвращают воду в предыдущее озеро для увеличения скорости потока и подачи хвостов на большее расстояние от распределительных хвостопроводов (рис. 5).
2. Намыв экрана из торцевых и распределительных выпусков. Поток пульпы через торцевой выпуск подается в озеро, наиболее близко расположенное к оси распределительного пульпопровода, до его заполнения, потом удлиняют торцевой выпуск до границы следующего озера. Одновременно намывом из распределительных выпусков формируется экран, расположенный по периметру хвостохранилища на одинаковом расстоянии от оси распределительного пульпопровода (рис. 6).
Внедрение технологии намыва противофильтрационного экрана на проектируемом хвостохранилище Норильского комбината позволит обеспечить промышленную и экологическую безопасность сооружения, а также свести
до минимума техногенную нагрузку на поверх- тозоны.
ностные и подземные воды гидросферы криоли-
— Коротко об авторах -----------------------------
Бутюгин В.В., Гулан Е.А. — Норильский индустриальный институт.
© O.A. Игнатьева, Н.В. Киселева 2004
УДК 622.8
O.A. Игнатьева, Н.В. Киселева
ИССЛЕДОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ РТУТИ В ДЫМОВЫХ ГАЗАХ ДОРОГОБУЖСКОЙ ТЭС
Семинар № 7
Одним из основных источников загрязнения окружающей среды является сжигание ископаемых энергоносителей. Для исследования возможных токсичных выбросов от угольных электростанций важно знание технологий и химического поведения материалов при высокотемпературных процессах.
Содержание газообразных загрязнителей (оксиды серы, азота, углерода) и твердых частиц (летучая зола) в выбросах ТЭС, знание которых необходимо для оценки загрязнения окружающей среды и нормирования выбросов, в настоящее время рассчитываются достаточно надежно. Исследование состава летучей золы проводится обычно лабораторными методами.
Содержание различных элементов в летучей золе зависит, прежде всего, от минеральной составляющей топлива, летучести его компонентов, типа используемых топочных устройств и систем золоочистки. В ископаемых углях помимо макроэлементов (оксидов кремния, алюминия, железа и др.), содержится большое количество элементов, концентрация которых измеряется сотыми долями процента и меньше, таких как фтор, мышьяк, ртуть, свинец, ванадий и др., оксиды которых, а некоторые также в элементарном виде обладают ток-
сичными свойствами. Одним из наиболее токсичных микроэлементов, который поступает в окружающую среду в результате сжигания топлива и может нарушать экологическое равновесие в районе электростанций и влиять на здоровье населения, является ртуть. Ртуть в составе дымовых газов поступает в атмосферу в свободном или связанном (ртутьметил и др.) состоянии, а затем вместе с осадками в почву и водоемы. Так, по подсчетам некоторых исследователей, выброс ртути в атмосферу и на дневную поверхность при сжигании и переработке углей составляет от 840 до 1700 т в год [1, 2].
Условия образования ртути в углях достаточно хорошо изучены, но в условиях техногенного влияния на переработку угля ее поведение резко отличается от природного с нарушением кругооборота и баланса ее распределения при техногенной миграции в конденсированных и газовых фазах при сжигании углей на электростанции.
Таким образом, на сегодняшний день остро стоит вопрос изучения содержания ртути в углях, золошлаковых отходах и дымовых газах, образующихся при сжигании углей на электростанции, а также разработка мер по снижению выбросов ртути.
