Особенности природопользования в области горнодобывающей промышленности
Содержание
Введение
1. Характеристика
отрасли и ее вклад в общее загрязнение среды обитания
. Основные источники и факторы
загрязнения
. Основные загрязняющие вещества или
энергии
. Последствия воздействия источника
загрязнения и поступающих от него загрязняющих веществ на среду
обитания
и здоровье человека
5. Меры по защите от загрязнения
данного источника и мероприятия по снижению загрязнения
Библиографический список
Введение
Горнодобывающая промышленность - это комплекс
отраслей производства по разведке месторождений полезных ископаемых их добыче
из недр земли и первичной обработке - обогащению.
Горное дело существует с древних времен, быстрое
развитие получило с начала 19 веков. Горная промышленность делится на:
- топливодобывающую (нефтяная, добыча природного
газа, угольная, сланцевая, торфяная);
- рудодобывающую (железорудная,
марганцеворудная, добыча руд цветных металлов, благородных и редких металлов,
радиоактивных элементов);
- промышленность неметаллических ископаемых или
строительных материалов (добыча мрамора, гранита, асбеста, мела, доломита,
кварцита, полевого шпата, известняка);
- горно-химическую (добыча апатита, калийных
солей, нефелина, селитры, фосфатного сырья);
- гидроминеральную (минеральные подземные воды,
вода для водоснабжения и других целей). Особенностями природопользования в
области добывающей промышленности является то, что, во-первых, соответствующие
предприятия создаются непосредственно на самом месторождении; их
производственная мощность и срок службы в основном зависят от размеров (объема)
запасов полезного ископаемого; во-вторых, добывающей отрасли присущи
масштабность и высокая специализация производства, в силу чего всегда
присутствует тенденция укрупнения добывающих компаний; в-третьих, добывающее
производство является очень крупным потребителем материальных ресурсов, прежде
всего природных, и сопровождается масштабным воздействием на природную среду. В
зоне действия добывающих предприятий изымаются из сельскохозяйственного оборота
земли, нарушаются целостность земных недр и водный режим, загрязняются земная
поверхность, водные источники и воздушный бассейн; в конце концов, формируются
новые ландшафты, во многих случаях не отвечающие условиям нормальной
жизнедеятельности человека.
1. Характеристика отрасли и ее вклад в общее
загрязнение среды обитания
горнодобывающий промышленность
загрязнение природный
Воздействие добывающих отраслей на природную
среду. При добыче и переработке минерального сырья атмосфера загрязняется в
процессе измельчения и обжига природных и искусственных материалов, при котором
в атмосферу может поступать до 2% перерабатываемой массы материала. Основной
выброс - пыль; при тепловой переработке и плавлении может происходить
газообразный выброс. Вскрытие мecтоpoждeний, бурение и взрывные работы, погрузка
и разгрузка породы и полезного ископаемого, их транспортировка, дробление и
грохочение, переработка руды удаление складирование отходов приводят к
интенсивному пылению. Образуются выбросы при обогащении полезных ископаемых,
которые состоят из частиц самого ископаемого и породы. Открытая разработка
месторождений полезных ископаемых обычно характеризуется более интенсивным
загрязнением атмосферы вредными веществами: пылью и газообразными продуктами,
образующимися при массовых взрывах и работе транспорта. При разработке
месторождений полезных ископаемых вместе с ними извлекается значительное
количество пустых пород, и на поверхности земли образуются значительные их
скопления. Как правило, добытое сырье подвергается дальнейшей переработке.
Если, например, руда содержит 30% железа, то остальные 70% ее - пустая порода,
которую отделяют в процессе обогащения. Далее концентрат, содержащий уже
примерно 60% железа, поступает в металлургический передел, в результате
которого также создаются отходы.
Скопления отходов формируют техногенные
образования на поверхности земли. Наибольший объем отходов приходится на
угольную промышленность, черную и цветную металлургию. Объемы горнопромышленных
отходов на территории России в настоящее время оценивается более чем в 80 млрд.
т., а ежегодный прирост отходов - 3,7 млрд. т. При этом основная масса отходов
в горнопромышленном производстве образуется при добыче сырья (80%), его
обогащении (15%) и металлургическом переделе (5%).
Сведения об образовании, использовании отходов
производства и потребления на территории Пермского края.
Из общего количества образовавшихся в 2010 г.
отходов 87 % составляют крупнотоннажные отходы предприятий по производству
прочих основных неорганических химических веществ, добыче минерального сырья
для химических производств и производства удобрений, добыче алмазов. Остальная
часть образующихся отходов представлена отходами предприятий по производству
цемента, гипса, прочих цветных металлов, чугуна и доменных ферросплавов, добыче
известняка, гипсового камня и мела, производства бумаги и картона, отходов
предприятий животноводства.
Распределение объемов образования отходов в 2010
г. по видам экономической деятельности и основным предприятиям приведено в
табл. 4.3.2.
.Основные источники и факторы загрязнения
Сосредоточение промышленного потенциала в
крупных территориально-производственных комплексах вызывает такие негативные
явления, как деформация поверхности земли, загрязнение подземных и
поверхностных вод, атмосферного воздуха, заболачивание, деградацию почв,
частичное или полное уничтожение растительных сообществ. Наиболее интенсивное
воздействие на окружающую среду оказывает шахтная добыча полезного ископаемого.
В зависимости от геоморфологических, геологических и горнотехнических факторов
подземная добыча имеет большое разнообразие технологий разработки, оказывающих
различное влияние на окружающую среду. Основными процессами являются выемка, выдача
на поверхность шахтных вод, закладка выработанного пространства. Выемка
способствует образованию трещин, миграции воды и газа в горные выработки и на
дневную поверхность. На территории в результате поступления отработанной горной
породы, сформировываются техногенные формы рельефа, отмечается заболачивание
пониженных участков у подножий отвалов, загрязнение водоемов шламовыми водами.
Складирование отвалов осуществляются автомобильным и железнодорожным
транспортом, а также конвейерным типом, что также ведет к нарушению
естественного ландшафта. Линейно-дорожный тип рельефа образует такие формы
рельефа техногенного происхождения, как железные, автомобильные, грунтовые и
проселочные дороги, трубопроводы.
В районе исследования источниками,
активизирующими техногенное воздействие на природные компоненты, в том числе, и
на рельеф, помимо топливно-энергетического сырья являются месторождения
флюсового известняка строительного песка и камня и др. В образовании
техногенных форм рельефа принимают участие и горные породы, обладающие
определенными физико-механическими свойствами. В результате смещения грунтов
кровли появляются трещины, пустоты, грунты разрыхляются. По данным
Б.Бронштейна, в зоне разрыхления угол трения у песчано-глинистых пород
уменьшается на 2-10%, сцепление - на 25-35%, объемная масса - на 2-5%,
коэффициент пористости увеличивается на 6-8%. На поверхности земли могут
образовываться трещины разрыва большой протяженности, проседание также может
достигать нескольких метров. Ширина мульд проседания - нескольких километров. В
результате процесса просадки жилые комплексы могут оказаться на дне
отработанной шахты. Прогибание поверхности приводит к оседанию фундаментов
зданий, смещения блоков стен, обрушению потолочных перекрытий, как это
случилось на железнодорожной станции г. Березники.
3. Основные загрязняющие вещества или энергии
В 2010 г. произошло увеличение объемов
образования отходов в Пермском крае. Это связано со значительным увеличением
объемов выпускаемой продукции к уровню 2009 года на основных отходообразующих
предприятиях, что привело к увеличению образования отходов на ОАО «Сильвинит»
на 5 879 тыс. т (35%), ОАО «Уралкалий» - на 4 913,8 тыс. т (40%).
Из общего объема образовавшихся в 2010 г.
отходов использовано и обезврежено 36%. Основная доля использованных и
обезвреженных в 2010 г. отходов приходится на предприятия по добыче
минерального сырья для химических производств и производства удобрений,
производству прочих основных неорганических химических веществ (75,8%). Вклад
предприятий, осуществляющих деятельность в других видах экономической
деятельности, незначителен.
Основным калийным удобрением является хлорид
калия - КС1. Его получают из минерального сырья - сильвинита. Россия является
крупнейшим в мире производителем калийных удобрений.
Сильвинит представляет собой механическую смесь
хлоридов калия и натрия, в качестве примесей он имеет нерастворимый осадок
(н.о.) и CaS04.
Средний состав сильвинитовых руд, масс. %:
хлорид калия КС1 22 - 33
хлорид натрия NaCl 61 - 71
хлорид магния MgCl2 0,2 - 0,3
сульфат кальция CaS04 1,3 - 1,7
нерастворимый осадок от десятых долей до
10 и более
Сильвинитовая руда Верхнекамского месторождения
(Урал) содержит до 2,5% н.о., а Старобинского месторождения (Белоруссия) - до
10-12 % н.о.
Переработка сильвинита на хлорид калия
осуществляется галлургическим или флотационным методами.
Флотационный метод основан на различной
смачиваемости хлоридов натрия и калия в присутствии флокулянтов, усиливающих
селективность их разделения. Для флотации применяют следующие реагенты:
Расходные коэффициенты на 1 т КС1
калийная руда (22% КС1), т 5,17
депрессор - KMC (карбоксилметилцеллюлоза), кг …
2,5
собиратель (смесь алифатических аминов), г 500
пенообразователь (сосновое масло), г 62
регулятор пенообразования (отход производства
капролактама), г 78
Выход КС1 составляет 84,5 %.
Основными отходами процесса производства хлорида
калия являются солевые, галитовые, глинистые шламы, сточные воды и
минерализованные рассолы шламохранилищ, отходящие газы со стадии сушки.
Твердые отходы. Глинистосолевые шламы
представляют собой суспензию н.о. в минерализованном рассоле. Отношение Ж:Т =
1,7-2,5. Состав рассола, масс, %: КС1 - 10-11, NaCl - 20 - 22. Твердая фаза
состоит из мелкодисперсных частиц песка, глины и других включений.
Галитовые отходы. На каждую тонну хлорида калия
образуется 2,5-3 т галитовых отходов, основным компонентом которых является
хлорид натрия. Кроме того, в отходах содержатся небольшое количество КС1, MgCl2,
CaS04, соединения брома, н.о. Отвал представляет собой зернистую
сыпучую массу, в которой находится до 10 % маточного раствора.
Жидкие и газовые выбросы. В производстве
калийных удобрений образуются минерализованные рассолы. Они получаются при
обезвоживании свежих галитовых отходов и в результате их растворения при
хранении. Общее содержание солей в них составляет 300-350 г/л, в том числе
соединений брома - 0,5 г/л.
Отходящие газовые выбросы образуются на стадии
сушки гранул КС1. Они содержат продукты сгорания топлива (S02, СО,
С02, оксиды азота) и технологические газовые примеси - НС1, пыль.
Нерудные. Данная группа отходов, образующихся при
добыче, обогащении и использовании нерудных материалов, относится к числу
наиболее крупнотоннажных. Основная их масса возникает при работе карьеров и
шахт, добывающих полезные ископаемые преимущественно строительного назначения.
Отходы этих предприятий составляют вскрышные породы, хвосты обогащения и
некондиционная продукция.
Необходимость обогащения нерудных ископаемых
обусловлена тем, что в естественной форме большая их часть не удовлетворяет
требованиям дальнейшей переработки и использования из-за наличия в них
различных примесей, пустой породы и кусков, существенно различающихся по
размерам. При этом применяют практически все наиболее известные способы
обогащения: гравитационные, магнитные, электрические, флотацию, а также
рудоразборку и обогащение по крупности.
К распространенным нерудным материалам относятся
известняк, магнезит, доломит, мрамор, граниты, вермикулит, асбест, каолин,
графит и т.п.
4. Последствия воздействия источника
загрязнения и поступающих от него загрязняющих веществ на среду обитания и
здоровье человека
В процессе добычи полезных ископаемых происходит
существенное загрязнение природной среды. Из каждой тонны добытых полезных
ископаемых только 2% превращаются в полезную продукцию, а 98% идут в отходы. По
объёму выброса загрязняющих веществ и по степени влияния их на природную среду
горнодобывающая промышленность стоит на 4-м месте после химической,
металлургической и сельского хозяйства.
При подземной добыче полезных ископаемых
происходит загрязнение пылью (угольной, породной, рудной), ядовитыми газами,
углекислым газом, метаном, полициклическими ароматическими углеводородами,
сернистыми газами, сероуглеродом, теплом, подземными водами, породами и другими
веществами; при открытой добыче - окисью углерода, двуокисью азота, пылью,
карьерными водами, породами.
Загрязнение атмосферы сернистыми газами, окисью
углерода, двуокисью азота, пылью и другими специфическими веществами,
свойственными промышленным выбросам, ведёт к нарушению норм качества воздуха. В
мире ежегодно отбивается 10 млрд. м3 горной массы с применением
взрывчатых веществ. При массовых взрывах образуется пылегазовое облако объёмом
15-20 млн. м3, поднимающееся на высоту до 1500-1700 м, где воздушное
течение рассеивает и уносит 93-99% пыли, при бурении скважин - 91-93%, при
погрузке разрушенной горной массы - до 88%, внутрикарьерные дороги дают 80-90%
общего пылевого баланса. Особую опасность представляет пыль тяжёлых металлов,
выбрасываемая в атмосферу или в водоёмы, т.к. она включается в природный
кругооборот; ещё опаснее металлические яды. Горящие породные отвалы выделяют на
каждую тонну породы до 135 мг пыли и от 86,3 до 363 кг газов (CO, CO2,
SO2, Н2S, NO + NO2).
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.
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 атмо- 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.
. Меры по защите от загрязнения данного
источника и мероприятия по снижению загрязнения
Охрана окружающей среды - одна из главных задач
горнодобывающей промышленности. С целью защиты атмосферы на рудных предприятиях
применяют инерционные сухие (70,3%), мокрые (27,7%) и электрические (2,0%)
пылеуловители, на угольных шахтах - гидрообеспыливание на всех основных
производственных процессах; для снижения запылённости дорог в карьерах
проводится обработка их синтетическими составами, снижающая запылённость на
80-89%. Для предотвращения сорбции ядовитых газов и снижения запылённости при
взрывных работах применяют внутреннюю водяную забойку. Утилизируют попутный
метан и угольную пыль с последующим сжиганием в котельных. Разработана
технология, предусматривающая оставление сопутствующих пород в подземных
выработках. Очистку выхлопных газов дизельных двигателей на 60-70% производят в
нейтрализаторах, увеличивают расход воздуха в 3-4 раза по сравнению с электроприводами.
В горном производстве для предотвращения загрязнения водных бассейнов
сбрасываемые шахтные воды подвергаются осветлению в отстойниках и
прудах-накопителях, используется электрохимический метод очистки искусственных
суспензий и рудничных вод в широком диапазоне исходного содержания твёрдых
взвесей (от 50 до 15 000 мг/л). Для снижения объёма сбрасываемых шахтных вод
применяют предварительный дренаж, исключающий загрязнение, сбор и передачу их
для питьевого и технического водоснабжения, для обессоливания - дистилляцию.
Перспективны станции производительностью свыше 10 тысяч м3/сутки для воды с
минерализацией более 10 г/л.
На водоохранные мероприятия и строительство
очистных сооружений горного предприятия выделяют средства, составляющие не
менее 20% общих затрат, а на газо- и пылеочистку от 10 до 30% стоимостиосновных
фондов предприятий.
В настоящее время ни один из методов утилизации
шламов не реализован в промышленном масштабе. Одним из препятствий является его
повышенная влажность - 70-80%, мелкодисперсность и высокая вязкость.
Предложенные методы утилизации не решают
проблемы ликвидации отходов при производстве калийных удобрений. Значительная
часть их не находит применения и складируется. Наибольшее распространение
получило складирование в отвалы. Возможно подземное захоронение и растворение
отходов с последующей закачкой полученных рассолов в подземные горизонты.
Очистка от пыли проводится в циклонах,
обезвреживание от токсичных примесей S02, НС1 - в пенных
промывателях. При производстве крупнозернистого удобрения очистку газов ведут в
батарейном циклоне и промывателе. В случае производства мелкозернистого КС1
унос пыли достигает 10-20%, поэтому необходима двухступенчатая очистка в
циклонах с последующей доочисткой в скрубберах. Применение двухступенчатой
технологии позволяет получить степень очистки от пыли 98%, а от токсичных
примесей - 97 %.
Библиографический список
1. Котлов Ф.В. Изменение
геологической среды под влиянием деятельности человека. - М., 1978. - С.
183-192.
2. Литвиненко В.С. Записки
горного института /В.С. Литвиненко Том 166, Санкт-Петербург 2005г.
. Самакова А.Б. Проблемы
отходов производства и потребления и пути их решения // Парл. Слушания от
21.11.2003 года. - Астана, 2003.
. Денисова В.В. Промышленная
энциклопедия / В.В. Денисова издательский центр «Март» Москва - Ростов-на-Дону.
. Доклад о состоянии и об
охране окружающей среды Пермского края в 2010 года. - С. 101-105.