Экологические проблемы горнодобывающей промышленности

Секция 3. Естественно-научные исследования как прогрессивный фактор развития общества.

Ахметжанов А.Е.,Страмоусов С. С.

КГКП «Геологоразведочный колледж УО ВКО А», г. Семей

Руководитель: Кимкина В.М.

Тема: Экологические проблемы горнодобывающей промышленности

Современная эпоха развития науки и техники, являющаяся решающим фактором роста производства, неизбежно воздействует на окружающую среду, взаимодействие человека и природы особо остро проявляются в экологических проблемах горнодобывающей промышленности.

Горнодобывающая промышленность – это отрасль производства, занятая разведкой месторождений и добычей полезных ископаемых из недр Земли. Наша страна славится большими природными запасами, которые при правильном и рациональном использовании способны удовлетворить потребности государства.

Горнодобывающие предприятия Казахстана являются основной базой, формирующей бюджет страны. Наращивание экспорта сырья и готовой продукции обеспечивает наполнение стабилизационного фонда экономики и резервов государства. Иными словами, горнодобывающая отрасль промышленности является одним из важнейших аспектов стабильного существования и развития экономики нашего государства. Тем не менее, тот факт, что география распространения горнодобывающих предприятий охватывает всю страну, демонстрирует масштабность развития сопутствующей ей проблемы – ухудшение экологии.

В большинстве случаев токсичные отходы размещены в не приспособленных для хранения мес­тах и сосредоточены преимущественно в депрессивных областях республики. Например, особо акту­альной является проблема загрязнения отходами горно-обогатительных комбинатов природной среды Восточно-Казахстанской области. Здесь в результате деятельности горнорудных предприятий накоплено около 1,4 млрд. т промышленных отходов. Причем положение в данном регионе усугубляется тем, что предприятия обезвреживают лишь незначительную часть отходов, а основная, состоящая из от­ходов горно-обогатительного комплекса и металлургических производств, направляется в места ор­ганизованного складирования. Отсюда вызывают тревогу факты роста профессиональной заболевае­мости среди рабочих основных профессий в карьерах и шахтах, повышение смертности и снижение продолжительности жизни населения в горнорудных регионах Казахстана.

Интенсивное развитие промышленности неизбежно приводит к истощению ресурсов природы, загрязнению природной среды, нарушению естественных процессов, что влечет за собой негативные последствия для экологического состояния.

В основном, степень развития этих последствий зависит от способа добычи и разновидности полезного ископаемого. На месторождениях ртути происходит нарушение ландшафта, образуются отвалы. При этом происходит рассеивание ртути, являющейся токсичным веществом, губительно влияющей на все живое. Аналогичная проблема, возникает на разработке залежей сурьмы. В результате работ остаются скопления тяжелых металлов, загрязняющих атмосферу.

При добыче золота используются технологии для отделения благородного металла от минеральных примесей, сопровождающиеся выделением в атмосферу ядовитых компонентов. На отвалах месторождений руд урана наблюдается присутствие радиоактивного излучения.

Негативное влияние горной промышленности на природные сферы Земли.

Несмотря на то, что принцип добычи полезных ископаемых основан на прямом взаимодействии с земными недрами, ошибочно предполагать, что вредное влияние данной отрасли ограничивается лишь на почве, рельефе и литосфере в целом. На самом деле, в конечном итоге затрагиваются все природные комплексы и единицы и так или иначе, претерпевают определенные изменения, в совокупности, имеющие глобальный характер.

Проблемы, связанные с загрязнением атмосферы

Выбросы в атмосферу вредных веществ предприятиями горнодобывающей промышленности происходят в процессе разработки полезных ископаемых, а также в ходе производственных процессов технологического комплекса поверхности отвалов и шахт, при открытой разработке сланца и угля, обогащении твердого топлива. При этом в атмосферу выбрасываются такие вредные вещества как: пыль, оксиды азота, оксид углерода, сернистый ангидрид и сероводород, который выделяется при горении породных отвалов.

Интенсивное пылеобразование, которое существенно загрязняет атмосферу, происходит в начале строительства горнодобывающих предприятий, в процессе эксплуатации практически при всех технологических работах, при прохождении горных разработок, добыче полезных ископаемых и транспортировке.

Для очистки выбросов от аэрозолей в настоящее время применяют различные типы устройств в зависимости от степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки.

Сухие пылеуловители -циклоны, пылеосадительные камеры, которые предназначены для грубой механической очистки выбросов от крупной и тяжелой пыли. Принцип работы - оседание частиц под действием центробежных сил и сил тяжести. Пылегазовый поток вводится в циклон через патрубок, далее он совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса; частицы пыли отбрасываются к стенкам циклона и затем падают вниз в сборник пыли (бункер), откуда периодически удаляются. Для повышения эффективности работы применяют групповые (батарейные) циклоны.

Мокрые пылеуловители - скрубберы, турбулентные, газопромыватели и др., которые требуют подачи воды и работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции и броуновского движения. Наибольшее практическое применение получили скрубберы Вентури, которые обеспечивают 99% очистки от частиц размером более 2 мкм и, как все мокрые пылеуловители, незаменимы при очистке от пыли взрывоопасных и горячих газов.

Фильтры (тканевые, зернистые) способны задерживать мелкодисперсные частицы пыли до 0,05 мкм. Особенно эффективны рукавные фильтры с тканями из синтетических волокон повышенной термостойкости (250-300 °С) типа «сульфон-Т», фильтровальные металлические ткани (до 800 °С), а также фильтры из тканей типа ФПП и ФПА, дающие высокую степень очистки.

Электрофильтры -наиболее совершенный и эффективный способ очистки газов от взвешенных в них частиц пыли размером до 0,01 мкм при высокой эффективности очистки газов (99,0-99,5%). Принцип работы всех типов электрофильтров основан на ионизации пылегазового потока у поверхности коронирующих электродов. Приобретая отрицательный заряд, пылинки движутся к осадительному электроду, имеющему знак, обратный заряду коронирующего электрода. При встряхивании электродов осажденные частички пыли под действием силы тяжести падают вниз в сборник пыли. Электроды требуют большого расхода электроэнергии - это их основной недостаток.

Рассеивание газовых примесей в атмосфере используют для снижения опасных концентраций примесей до уровня соответствующего ПДК. Как показывает опыт, в приземном слое атмосферы вблизи крупных энергетических установок (ТЭЦ, ГРЭС) и других предприятий концентрация вредных веществ в отходящих газах может превышать ПДК, несмотря на все применяемые меры по очистке газов и экологизацию технологических процессов.

Сохранение водного фонда

Предприятия угольной и нефтяной промышленности нередко загрязняют окружающую среду сточными водами. В результате их работы происходит истощение запасов подземных вод в ходе осушения и эксплуатации угольных, нефтяных и других месторождений, а также загрязнение поверхностных вод сбросами карьерных, шахтных и промышленных неочищенных сточных вод. Помимо этого добыча угля приводит к следующим явлениям:

• загрязнение почвы и атмосферы;

• деформация земной поверхности и углесодержащих пластов;

• обмеление или полное исчезновение рек и ручьев;

• на поверхность выноситься большое количество пустых пород, что сопровождается выбросами вредных газов и пыли;

• обезвоживание, засоление почвенного слоя, в результате чего наносится вред земельным и водным ресурсам;

• ухудшение состава воздуха, изменение облика поверхности земли;

Для охраны водных ресурсов от губительного воздействия сточных вод необходим регулярный контроль очищения сточных вод и использование шахтных сточных вод для технического водопотребления предприятиями, а также для сельскохозяйственных нужд.

Строительство очистных сооружений — одно из главных направлений природоохранной деятельности современных добывающих компаний. Основным загрязнителем карьерных вод являются взвешенные вещества, представленные тонкодисперсными породными и угольными частицами, содержание которых, в зависимости от водосброса и времени года, может изменяться от десятков до сотен и тысяч мг/л.

Суть технологии заключается в следующем: сначала промышленные стоки поступают в отстойники, где в результате медленного ламинарного течения взвешенные частицы оседают на дно — происходит первичное осветление воды. Далее их обрабатывают реагентами и при помощи напорных флотаторов удаляют продукты добычи, железо и другие вещества. После очистки на флотаторах вода попадает в фильтры доочистки. На заключительном этапе она обеззараживается ультрафиолетом и затем повторно подаётся на технологические нужды предприятия.

Для исключения загрязнения при первичной очистке отстойники изолируют. Способы изоляции днища и откосов могут быть различны:

—минеральными материалами (мятая глина),
— полимерными рулонными материалами (полиэтиленовые мембраны высокой и низкой плотности, мембраны из линейно-сшитого полиэтилена,
— геосинтетическими материалами(геосинтетичсекие глиняные барьеры).

Однако на данный момент разработаны современные глиняные геосинтетические барьеры на основе бентонита - бентонитовые маты.

Принцип их действия основан на свойстве активного вещества бентонита — природного алюмосиликата вулканического происхождения — монтмориллонита активно увеличиваться в объёме при взаимодействии с водой. Помимо высоких показателей по морозоустойчивости, прочности и долговечности, бентоматы сегодня являются единственным гидроизоляционным материалом, который самозалечивается после порезов и проколов, сохраняя все свои свойства, а значит, является надёжной защитой от проникновения в почву любых веществ.

Таким образом, данный способ фильтрации сточных вод дает возможность повторного использования воды в технологическом процессе, что позволит предотвратить загрязнение сточными водами открытых водоемов и почвы.

Проблемы, связанные с изменением земной поверхности

Горнодобывающая промышленность предусматривает разработку и изъятие из недр земли природных ископаемых в результате нарушается значительная часть поверхности земли. При таком воздействии земли теряют свою хозяйственную ценность, а в худшем случае отрицательно воздействуют на окружающую среду.

При деформации земной поверхности, существует опасность подтопления или, наоборот, обезвоживания ее отдельных участков, вследствие чего окружающая природа  терпит значительный ущерб в виде изменения микроклимата, негативно воздействует на леса, пашни, населенные пункты и промышленные объекты.

В результате таких действий происходит отчуждение сельскохозяйственных земель, снижается продуктивность соседних угодий, атмосфера загрязняется газами и пылью, нарушается гидрогеологический режим местности. Стекающие воды с отвалов, которые могут быть токсичными, способны уничтожить всю растительность на прилегающей территории.

Близко расположенные к населенным пунктам отвалы существенно воздействуют на санитарно-гигиенические условия местного населения.

Для защиты земной поверхности от негативного влияния горнодобывающей промышленности применяют горнотехнические и специальные охранные мероприятия по ликвидации последствий горных разработок путем рекультивации (восстановления) нарушенных земель.

Урановая промышленность , как крупнейшая угроза экологии

Значение урана для человечества трудно переоценить. Современный мир уже нельзя представить без использования урана в промышленности, медицине, сельском хозяйстве, энергетике. Используя ядерную энергию, человек смог проводить исследования в подледных пространствах Арктики и глубинах всех океанов, выйти на космические орбиты, прикоснутся к соседним планетам. Однако радиоактивная основа данного ресурса невольно создает угрозу всему окружающему , в особенности , при его интенсивной и безостановочной добыче из земных недр.

Уран по своей природе не радиоактивен. Опасность представляют продукты распада урана — радий и радон. При извлечении урана основная радиоактивность остаётся на месте залегания руды. Вместе с тем, при добыче и переработке образуются отвалы пустой породы и хвосты обогащения, которые требуют к себе повышенного внимания.

Большие количества грунтовой воды непрерывно выкачиваются из урановых шахт, чтобы держать их сухими в ходе добычи. Эта вода сливается в реки, ручьи и озера. В Чехии длительное загрязнение отложений реки Ploucnic вызвано плохой очисткой шахтных вод уранового рудника ,эксплуатируемого до 1989 г. Долина реки загрязнена на отрезке 30 км. Дозы, полученные от γ-радиации, в 30 раз выше нормального фона. В реке Lergue во Франции сточные воды уранодобывающего комплекса Herault привели к концентрациям радия в отложениях 13000 Бк/кг(беккерель на килограмм), что практически равно его концентрации в самой урановой руде.

Естественно, такое значительное количество добываемой горной массы за один год, а тем более в течение многих лет не может не влиять на окружающую среду. В течение последних десятилетий быстрыми темпами развивается уранодобывающая промышленность, которая, безусловно, оказывает определенное влияние на экологию региона добычи, так же, как и любая другая добывающая отрасль. Однако современные технологии при должном их использовании ,позволят это воздействие минимизировать. А именно: обеспечение комплексности и полноты освоения недр, предполагающее полное исключение потерь сырья и минимизацию количества отходов, путем переработки их во вторичные ресурсы, а также извлечение сопутствующих ценных компонентов. Это позволит повысить рентабельность производства и привлечь дополнительные средства для организации природно-охранных мероприятий, в целях снижения воздействия антропогенной нагрузки на окружающую среду.

Современный подход к решению проблем экологии

Для кардинального улучшения экологической обстановки, как на земле в целом, так и в отдельно взятой стране, необходимо осуществлять меры такого характера:

Правовые. Они включают в себя создание законов об охране окружающей среды , установление запретов на сброс в водоемы неочищенных сточных вод , накопление промышленных отходов без утилизации .Контроль за выполнением природоохранных мероприятий со стороны горнодобывающих предприятий обеспечит соблюдение установленных норм и порядков в отношении защиты экологии. Немаловажное значение имеют и международные соглашения.

Экономические. Ликвидация последствий техногенного воздействия на природу горнодобывающей отрасли требует серьезных финансовых вливаний , и поэтому инициативность и предприимчивость в данном вопросе зависит от экономического благосостояния государства и частных лиц.

Технологические. Применение новых технологий в добывающей, металлургической и транспортной отрасли промышленности, позволит свести до минимума загрязнение окружающей среды. Основной задачей является создание экологически чистых источников энергии.

Организационные. Они заключаются в равномерном распределении природоохранных ресурсов на каждом уровне промышленного производства.

Архитектурные. Целесообразно озеленять большие и малые населенные пункты вблизи месторождений по разработке полезных ископаемых, делить их территорию на зоны с помощью насаждений. Немаловажное значение имеет высадка насаждений вокруг предприятий и вдоль дорог.

Особое значение необходимо придавать защите флоры и фауны. Их представители просто не успевают приспосабливаться к изменениям окружающей обстановки, однако применение активных штаммов микроорганизмов-деструкторов, выделение и использование устойчивых к загрязненным водам микроводорослей, введение в очищающую систему высших водных растений привело к созданию новой комплексной биологической технологии очистки и восстановления водоемов, загрязненных нефтепродуктами. Для озеленения санитарно-защитных зон используются растения, эффективные в санитарном отношении и устойчивые к загрязнению атмосферы и почв промышленными выбросами.

При подборе ассортимента для насаждений оздоравливающего типа следует иметь в виду, что наиболее устойчивы к загрязнению атмосферного воздуха, а также к тяжелым эдафическим условиям кустарники. Древесные растения менее стойки в этом отношении, причем лиственные более устойчивы, чем хвойные.

Итог

Прямого влияния на человека здесь и сейчас данная проблема не оказывает , однако в конечном итоге равнодушие и безразличие к ней приведет к неминуемым последствиям. Безусловно, прекращение горнодобывающего производства невозможно и неправильно, поскольку без него мы лишимся полноценных условий для жизни и существования , однако актуализируя и проявляя неравнодушие к проблемам ухудшения экологической обстановки по причине активной разработки земных недр, мы способны сподвигнуть государство, предпринимателей горной отрасли и самих себя к сохранению естественного состояния земных недр , тем самым , обеспечивая здоровую жизнь для будущих поколений.

Список используемой литературы

1. Челноков А.А. Основы промышленной экологии: Учеб. пособие / А.А.., 2001. - 343 с.: ил.

2. Банников А.Г. и др. Основы экологии и охрана окружающей среды: [Для с.-х. вузов]. - М.: Колос, 1996. - 304 с.

3. Уран как химический элемент //  http://megabook.ru Дата обращения: 12 января 2019 г.

4. https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35850

5. https://scienceforum.ru/2019/article/2018014669

6. https://www.informio.ru/publications/id4877/Problemy-gornodobyvayushei-promyshlennosti