Анализ влияния Известкового завода на состояние окружающей среды

Главным фактором преобразования окружающей среды являются техногенные процессы, формирующиеся при эксплуатации различных объектов горнодобывающего производства.

Основными направлениями воздействия горнодобывающих предприятий на окружающую среду являются:

1. изъятие минерально-сырьевых (топливно-энергетические ресурсы, цветные и черные металлы, горно-химическое сырье, гидроминеральные ресурсы) и экологических ресурсов (земля, вода, воздух, флора, фауна);
2. химическое и тепловое загрязнение биосферы;
3. физическое воздействие (акустическое, электромагнитное, радиоактивное).

Эти воздействия могут носить характер:

1. глобальный;
2. локальный - проявляющийся в зоне радиусом от 15 до 70-100 км.;
3. региональный - охватывающий обширные территории на удалении до 1000-1500 км.

Характер поступления загрязняющих веществ в атмосферу, водные объекты, на почву определяется:

1. максимально разовым выбросом и сбросом;
2. годовым выбросом, сбросом загрязняющих веществ.

Масштабы извлечения твердых полезных ископаемых из недр зависит от технологии добычи, которая может быть как открытой, так и подземной. Горные работы в зависимости от технологии вызывают существенные изменения в окружающей среде, такие как нарушение поверхности над отработанными площадями месторождений и формирование в районе горных работ породных отвалов и отвалов забалансовых руд.

Наиболее сильные нарушения поверхности земли наблюдаются при изъятии из недр полезных ископаемых открытым способом, под разработку месторождений отводятся большие территории, которые в большинстве случаев после завершения работ оказываются исключенными из местных экологических систем. Впоследствии «отработанные» территории становятся центрами эрозийных процессов, вовлекая все новые и новые участки земель, изменяя при этом ландшафт данной местности.

Загрязнение литосферы происходит за счёт внесения в геологические структуры ядовитых и радиоактивных веществ, а также не свойственных им химических соединений и бактерий. Нарушение геологических структур создаёт условия проникновения поверхностных вод, несущих биологические, химические и механические примеси. Горные предприятия нарушают зоны питания подземных вод и являются источниками их загрязнения. Захоронение в горных выработках радиоактивных, ядовитых и химических отходов также ведёт к загрязнению литосферы.

Разработка месторождений полезных ископаемых подземным способом, требуя существенно меньших территорий под горный отвод, не вызывает столь значительных нарушений и изменений ландшафтов и инфраструктуры, как открытые горные работы, но и ей сопутствуют значительные изменения в окружающей среде, которые связаны в основном с характером сдвижения массивов налегающих горных пород.

При изменении качества окружающей среды горнодобывающее предприятие в конечном итоге оказывает влияние на:

1. персонал промышленного предприятия;
2. население (условия жизни и здоровья);
3. окружающую природную среду региона;
4. объекты промышленности;
5. исторические и культурные памятники.

Масштаб воздействия горнодобывающего предприятия на экосистему региона характеризуется количественной оценкой объектов воздействия.

Уровень этого воздействия определяется на основе:

1. расчетов рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере;
2. расчета выбросов и сбросов загрязняющих веществ в атмосферу и водные объекты;
3. расчета уровня физических видов воздействия за пределами санитарно-защитной зоны и на населенной территории;
4. расчета водопотребления, водного баланса примыкающей зоны.

При оценке качества природной среды и ее трансформации в результате техногенного воздействия рассматриваются следующие основные характеристики:

1. качество воды - питьевой, хозяйственно-бытовой, технической;
2. характеристика основного водотока, используемого в качестве источника водоснабжения для хозяйственных целей, являющегося существенным ландшафтным объектом;
3. качество атмосферного воздуха;
4. состояние почвы, болот;
5. структура лесов и лесной растительности, устойчивость к техногенному воздействию, возможный уровень стабилизации процессов деградации лесов и растительности;
6. климатические особенности района;
7. состав и популяция рыбных запасов водоемов и водотока.

Комплексная оценка последствий функционирования горнодобывающих предприятий в регионе дается на основе системы показателей, характеризующих:

1. изменение условий жизнедеятельности человека;
2. возможность деградации природной среды в связи с нарушением устойчивости экосистемы;
3. изменение региональных социально-экономических показателей.

Специфика влияния конкретного горнодобывающего предприятия на окружающую среду обусловлена геолого-геохимическими особенностями месторождений и применяемой техникой и технологией для его разработки. Геолого-геохимические особенности выражаются различием ассоциаций химических элементов конкретных месторождений полезных ископаемых. Распространение загрязняющих веществ в технологических цепях связано с технологией добычи и обогащения полезных ископаемых.

Техногенные изменения окружающей среды при разработке месторождений полезных ископаемых, в особенности, если она ведется длительное время, захватывает значительные территории, по площади несопоставимые с площадями горных отводов.

Загрязнение биосферы вызывает нарушение норм содержания бактерий и ядовитых химических соединений, приводящих к повышению опасности в эпидемиологии, и гигиенических отношениях, к гибели или значительному изменению состава фауны и флоры. Загрязнение биосферы при добыче полезных ископаемых происходит косвенно посредством взаимодействия ряда подсистем. Выброс пыли в атмосферу изменяет её прозрачность, снижает приток солнечного тепла. Осевшая на земную поверхность пыль зачерняет снежный покров, изменяет альбедо, возрастает поглощение солнечной радиации, происходит интенсивное таяние снега. Талые воды активно сносят пыль в водоёмы, загрязняя их, что, в свою очередь, приводит к нарушению нерестилищ рыб и гнездовий водоплавающих птиц. Одновременно быстрый сход снега ведёт к изменению теплового баланса почвы, способствуя замещению одних видов растений другими и изменению биомассы, а это влияет на миграцию животных и птиц. Особенно неблагоприятные последствия в биосфере возникают при разработке полезных ископаемых в зонах многолетней мерзлоты, занимающей 22% суши (в том числе около 50% территории России). В этих условиях загрязнение атмосферы и биосферы изменяет растительный состав, что сказывается на миграции диких животных и птиц. Воздействие горного производства на окружающую среду проявляется на значительных расстояниях от места проведения работ (до нескольких сотен километров). Породные отвалы загрязняют биосферу, занимая десятки тысяч га пахотных земель, способствуют переносу в почвы вредных оксидов редкоземельных элементов, уничтожая и видоизменяя растительность. Сбрасываемые воды также засоряют биосферу содержащимися в них механическими примесями.

 Таким образом, в совокупном проявлении большого комплекса техногенных процессов в районе горнодобывающих предприятий формируется техногенез горного профиля, в результате интенсивного воздействия которого происходит преобразование верхней части литосферы и окружающей среды в целом.

 

1.2  Отходы горнодобывающей отрасли

 

Отходы горного производства - неиспользуемые продукты добычи и переработки минерального сырья, выделяемые из массы добытого полезного ископаемого (горные массы) в процессах разработки месторождения, обогащения химико-металлургической переработки.

Отходы горного производства имеются в угольной, чёрной и цветной металлургии, горной химии (промышленности минеральных удобрений), в промышленности стройматериалов, ядерной энергетике. 

Классификация отходов горного производства производится по фазовому составу и производственным циклам (табл. 2.1). Относительный выход отходов зависит от производственного цикла, характера сырья, содержания извлекаемых компонентов в исходном продукте. 

Отходы всегда сопровождали горнодобывающее и горно-перерабатывающее производство, однако почти до середины 20 века отходы горного производства не рассматривались как особая проблема. С ростом добычи полезных ископаемых количество отходов стало быстро расти, причём значительно быстрее, чем выход продукции, т.к. одновременно уменьшалось содержание полезных компонентов в рудах, увеличивалась зольность углей, усложнялись условия разработки месторождений и соответственно увеличивался выход отвальных и вскрышных пород. Общее количество добываемого в мире минерального сырья оценивается приблизительно в 100 млрд. т в год и растёт с периодом удвоения 10-12 лет. Из этого количества используется не более 30-40% (включая строительные материалы и горючие полезные ископаемые). 

 

Таблица 2.1

Виды отходов в горно-металлургическом цикле

Фазовая характеристика отходов	Добыча		Обогащение		Металлургический передел
	Открытая	Подземная	гравитационное, магнитное, электрическое	флотационное	гидрометаллургия	пирометаллургия
Твердые	Вскрышные породы	Шахтная порода	Хвосты	Хвосты	Осадки	Шлаки
Жидкие (растворы, суспензии)	-	Шахтные воды	Промывочная вода, шламы	Шламы, жидкая фаза пульпы	Солевые растворы	Охлаждающая вода
Пылегазовые	Пыли	Метан (при добыче угля); вентиляционный воздух	-	Отсосы	Пары	Газы, пыли

 

Проблема отходов горного производства рассматривается в различных аспектах. С экологической точки зрения наибольшую тревогу вызывают газовые отходы, например сернистый газ и другие соединения серы, оксиды углерода и азота, составляющие в сумме свыше 1 млрд. т в год. Выброс пылей, содержащих соединения металлов, в десятки раз превышает выбросы природных источников (вулканы, лесные пожары, пыли, переносимые ветром, и т.п.). Потребление и загрязнение воды горнодобывающими отраслями составляет около 10 м3 на 1 т добытого полезного ископаемого. В среднем под породные отвалы отводится 0,1 га площади земли на каждые 1000 т сырья, и они занимают сотни млн. га, чаще всего неудобной, а в ряде случаев вполне плодородной земли. Рекреационная способность природы уже не справляется с возрастающим количеством отходов горного производства, что приводит к необратимым загрязнениям среды обитания.  
С другой стороны, отходы горного производства имеют определённый ресурсный потенциал, образуя т.н. техногенные месторождения. Извлечение золота, урана, редких металлов из старых отвалов ведётся с начала 60-х гг. Отвалы служат источником дополнительного производства меди, угля и т.д.

Прогнозируется использование 30-40% твёрдых отходов горного производства в качестве стройматериалов, 20-30% для закладки выработанного пространства в шахтах и карьерах. Бактериальное выщелачивание позволит доизвлекать из хвостов обогащения тяжёлые цветные металлы. Возможно использование окисленных железистых кварцитов, накопленных в отвалах железорудных месторождений и хвостах магнитного обогащения. Разрабатываются комбинированные схемы обогащения шлаков, шламов, кеков и других отходов металлургии. Сорбционная и ионообменная технологии позволяют извлекать цветные металлы, соли, галоиды из стоков, пульп, шахтных вод и т.п

Переработка отходов горного производства, как правило, связана с потребностями смежных отраслей в сырье. Технологические исследования по утилизации отходов показали возможность комплексной переработки многих полезных ископаемых с полным или частичным переходом на производство различных видов продукции из отходов (табл.2.2)

 

Таблица 2.2

Возможные направление использования отходов в смежных отраслях

Отрасли, производящие отходы	Продукция из отходов для отраслей
	Топливо	Черные металлы и сплавы, их соединения	Цветные металлы и сплавы, их соединения	Удобрения и продукты основной химии	Стройматериалы	Сырье для атомной энергетики	Другие виды использования
Угольная промышленность	Уголь из отвалов; метан из шахт	Fe из пирита	Al, Al2SO3, Al-Si сплавы	Известкователи почв, серная кислота из пирита	Аглопорит; щебень; кирпич	-	Закладка шахт; дорожное строительство
Теплоэнергетика	Горючая масса из золы; тепло энергоустановок;	Fe-Si сплавы из золы	Al-Si сплавы из золы; Ge, Ga, Mo	Серная кислота из отходящих газов; микроудобрение	Щебень; зологравий; аглопорит; кирпич;	U; Th	Дорожное строительство
Черная металлургия	Тепло металлургических печей	Fe из окисленных кварцитов	Vi; Co; Cu; Ni; Ti; Zr; Zn; Mg; Ba; Ta; Nb и др.	Фосфорные удобрения	Щебень; шлакобетон; цемент; огнеупоры; песок; известь	-	Дорожное строительство, засыпка оврагов, закладка шахт; ирригационное строительство
Цветная металлургия	Автогенное сжигание сульфидов; тепло металлургических печей	Fe из пирротина, титаномагнетита	Металлы из старых отвалов, шлаков, хвостохранилищ, осадков, стоков	Серная кислота; микроудобрения	Щебень; шлакобетон; цемент; огнеупоры; песок; известь	U; Th; Li; Be	Закладка шахт