Вовлечение отходов горных предприятий в производство новых материалов – эффективный путь решения экологических проблем

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Известно, что горное производство является одним из главных источников загрязнения окружающей среды. В настоящее время крупнейшим горным предприятием Грузии является АО «Маднеули», разрабатывающее сложноструктурное золото-медно-барито-полиметаллическое месторождение. На карьере ежегодно добывается 2,0 млн. т медной руды и перерабатывается свыше 2,0 млн. т золотосодержащих кварцитов. Основной продукцией является медный концентрат и сплав Доре.

Карьерное хозяйство расположено в лесистой местности и занимает территорию 522,5 га. Основными источниками загрязнения являются: карьер, обогатительная фабрика, склады попутно добываемых руд и отвалы пустых пород, а также кучи выщелачивания золотосодержащих кварцитов и внутрикарьерные дороги.

Оставшиеся промышленные запасы медных руд составляют около 13,0 млн. т, а объем вскрышных пород - 30 млн. м3.

Сопутствующими полезными ископаемыми являются барито-полиметаллические и медно-цинковые руды, складируемые во временные отвалы. Их общее количество не превышает 1,5 млн. т, а запасы в недрах по категориям С1 и С2 составляют 2,1 млн. т.

Всего в пределах горного отвода находится четыре породных отвала, которые занимают площадь 254,3 га. Суммарный объем заскладированной в них горной массы на настоящее время равен 94,6 млн. м3.

Вещественный состав основных разновидностей вскрышных пород Маднеульского месторождения представлен в таблице 1.

Кроме указанных нерудных пород в отвалах размещены сопутствующие руды цветных металлов, баритовые и некондиционные медные руды. Их длительное хранение приводит к потере технологических свойств и загрязнению окружающей среды тяжелыми металлами.

Ниже приводится краткое описание каждого из отвалов АО «Маднеули».

Отвал №1 занимает территорию 64,6 га, а объем уложенных пород составляет 26,0 млн. м3. Основными разновидностями горных пород являются туфовые породы и рудные образования, в том числе медно-цинковые и барито-полиметаллические руды. Согласно проекту высота каждого яруса отвала равна 50 м, но фактически она колеблется в пределах 30-90 м. Общее количество ярусов равно четырем. Угол наклона откоса каждого яруса составляет 35-36 градусов, а системы ярусов - 24 градуса. Ширина меж ярусных берм равна 40-45 м.

Отвал № 2 занимает площадь 99,8 га, а объем заскладированных пород составляет 36,8 млн. м3. Основные их разновидности это золотосодержащие и безрудные вторичные кварциты. Отвал отсыпан в четыре яруса высотой 50 м каждый. Генеральный угол откоса борта отвала равен 25-26 градусов, а ширина межъярусных берм - 30-40 м. Предельная емкость отвала равна 46,0 млн. м3. На поверхности отвала размещено хозяйство золотоизвлекательной фабрики с многоярусными кучами цианидного выщелачивания золотосодержащих кварцитов.

Таблица 1 - Вещественный состав основных разновидностей нерудных горных пород, заскладированных в отвалах Маднеульского карьера

Отвал № 3 занимает площадь 66,2 га, а его текущая емкость составляет 27,1 млн. м3. Предполагается дополнительно разместить в нем 9,8 млн. м3 горной массы с верхних вскрышных горизонтов, сложенных в основном туфовыми породами.

Отвал № 4 занимает площадь 23,7 га. В настоящее время в нем уложено 4,7 млн. м3 туфов и альбитофиров при проектной емкости 9,3 млн. м3.

Из данных таблицы 1 видно, что основными разновидностями отсыпаемых в отвалы горных пород являются силикатные минеральные образования. В результате их пыления с поверхности отвалов ежегодно выбрасывается в атмосферу 150 т твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии, представляющих угрозу здоровью людей. Однако основной экологической опасностью данного предприятия является загрязнение водных бассейнов и почвы тяжелыми металлами. Концентрация вредных компонентов в подотвальных водах, формирующих ручей Казретула составляет: меди - 216-365, цинка 212-370, железа 32-290, свинца - 0,5, марганца - 24 мг/л, что значительно превосходит их предельно допустимые концентрации. Следует отметить, что естественные фоновые значения концентраций тяжелых металлов в реке Машавера - основной водной артерии района, значительно превышают предельно допустимые нормы, составляя по меди 0,0135 и цинку - 0,05 мг/л, соответственно, против 0,001 и 0,01 мг/л, допущенных органами рыбнадзора. Ручей Казретула является одним из притоков реки Машавера, воды которой орошают сельскохозяйственные угодья, и попадение в нее тяжелых металлов повышает опасность поражения людей различными заболеваниями.

Специальными исследованиями установлено, что в населенном пункте горняков - поселке Казрети, удаленном от промплощадок карьера на расстояние 3,0 км концентрация меди в почве в 3300 раз, а никеля - в 30 раз превосходит предельно допустимые нормы. Зафиксированы также недопустимые концентрации цинка и свинца в грунтовых водах.

Учитывая вышеизложенное, мы считаем, что вовлечение в экономику минерального сырья, заскладированного в отвалах, может явиться действенным мероприятием по оздоровлению окружающей среды в регионе. Горный институт им. Г.А. Цулукидзе провел исследования физико-механических и технологических свойств отвальных пород на предмет возможности использования их в производстве строительных материалов. Результаты этих исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Технологические свойства щебня, изготовленного из вскрышных пород Маднеульского месторождения

безрудный щебень оксид месторождение

Данные, приведенные в таблице 2, свидетельствуют, что щебень из окварцованного и пелитового туфа, альбитофиров и безрудных кварцитов удовлетворяет требованиям государственных стандартов на сырье для производства заполнителей цементобетона марки 300, а также для покрытия I-V классов автомобильных дорог. Туфалевролит не удовлетворяет указанным условиям, поскольку в нем содержатся минеральные включения пластинчатой и игольчатой структуры. Но удовлетворительная спекаемость с битумом позволяет рассматривать его в качестве сырья для производства асфальтобетона. Высокое содержание оксидов кремния в безрудных кварцитах обусловливает возможность его применения в качестве основного компонента в стекольной промышленности. Специальными исследованиями, выполненными нами в Институте строительных материалов Грузии была установлена оптимальная рецептура шихты для варки стекла, в которой процентное содержание безрудных кварцитов фракции - 0.1 мм составляло 72-75%, извести - 5 - 20%, доломита - 0 -15%, соды - 20 - 25%, натриевой селитры - 8-12%. Полученное зеленое стекло пригодно для производства бутылок, а при условии обогащения кварцитов с доведением содержания в них железа с 2,45% до 0,5%, открывается возможность для изготовления белого листового стекла, являющегося в настоящее время предметом импорта.

Следует отметить также, что в случае использования в шихте необогащенного кварцита, кроме стеклотары можно производить марлитовое декоративное стекло самых разнообразных оттенков.

Риолитовые породы вскрыши еще в 1988 году были признаны пригодными для получения песка в качестве сырья для производства строительной керамики, однако их использование в народном хозяйстве все еще не налажено.

Таким образом, проведенные исследования выявили возможность вовлечения отходов АО «Маднеули» в промышленность для получения дешевого цементобетона, асфальтобетона, стекла и керамической плитки.

По нашим оценкам, на базе заскладированной в отвалах раздробленной горной массы можно ежегодно получать дополнительную продукцию в виде 400 тыс. т строительного песка, 3600 т щебня, 120 тыс. т керамического стекла. Реализация этих рекомендаций значительно облегчена удовлетворительным состоянием отвалов, наличием подъездных путей и гранулометрическим составом горной массы, удобным для эксплуатации имеющегося дробильно-сортировочного оборудования.

Предлагаемый подход к решению экологических проблем будет стимулировать развитие строительной индустрии без отчуждения все новых и новых земель под многочисленные мелкие карьерные хозяйства, создаст предпосылки для оздоровления окружающей среды и сохранения уникальных природных ландшафтов. Горный Институт им. Г.А. Цулукидзе планирует в текущем году начать проектные работы по освоению техногенных месторождений АО «Маднеули». В частности, намечается выполнить проект разработки отвала №1 с целью вовлечения попутно добываемых медно-цинковых и барито-полиметаллических руд, а также получения сырья для производства строительных материалов.

Размещено на Allbest.ru