Изготовление строительного сырья

Загрязнение окружающей природной среды предприятиями по добыче полезных ископаемых

Отходы угольной промышленности являются активным источником загрязнения окружающей среды. Но их химический состав позволяет применять их в современных промышленных процессах с извлечением не только экологической, но и экономической выгоды.  

Особой остротой в Донбассе отличается комплекс проблем, связанных с угольной промышленностью. Ее предприятия наряду с другими источниками производства относятся к источникам наибольшего экологического загрязнения. При чем, загрязнение окружающей среды происходит не только непосредственно в процессе добычи, но и продолжительный период после него. Источником этого загрязнения являются терриконы. Конечно, существует ряд методик, позволяющих рекультивировать отвалы путем их тушения, планирования и озеленения. Но данный способ является нерациональным в свете современного развития науки и ресурсосберегающих технологий. С точки зрения концепции ресурсосбережения терриконы являются богатыми источниками сырья и топлива для многих технологических процессов.

Террикон как особый экологический объект

Отвалы складываются из горных пород.  Процентное содержание химических соединений, входящих в состав горных пород, приведено в табл. 1.

Прочие вещества и соединения составляют 18,27 - 19,46 % от общей массы горной породы. Содержание редкоземельных элементов в тонне породы достигает: германий — 55 г, скандий — 20 г, галлий — 100 г. Это при том, что данные элементы целесообразно извлекать, начиная с 10 грамм на тонну. Общее же количество редкоземельных элементов в отвалах составляет около 230-260 г на тонну.

 

Опасность отвальных пород зависит от содержания в них токсичных компонентов. Валовое содержание других токсичных микроэлементов в горных породах шахт не превышает ПДК для почв.

Вредное воздействие терриконов на окружающую среду велико. Терриконы являются реальным источником загрязнения окружающей среды. В среднем из одного горящего отвала за сутки выделяется 10 тонн окиси углерода, 1,5 тонны сернистого ангидрида и значительное количество примесей других газов.

Породные отвалы оказывают токсическое воздействие на живые организмы, негативно влияют на здоровье человека. Токсическое действие тяжелых металлов - цинка, меди, свинца, кадмия, никеля - сказывается на здоровье людей. Они влияют на ЦНС, нарушают работу почек, печени, изменяют формулу крови, вызывают онкологические заболевания. Многие из них не выводятся из организма и являются причиной летального исхода.

Таким образом, в настоящее время одной из главных задач в вопросе охраны среды Донбасса является снижение вреда, который причиняет природе горная промышленность, а именно породные отвалы, вышедшие из эксплуатации.

Варианты получения экономической выгоды из использования терриконов в промышленных целях

Таблица 2- Сравнительная характеристика содержания микроэлементов в горной породе шахт

В данный момент единственным принятым методом борьбы с вредным воздействием отвалов на окружающую среду является рекультивация терриконов. С экономической точки зрения он не приносит никакой выгоды, а напротив, требует ряда материальных (плодородный грунт, саженцы, машины и оборудование), энергетических (топливо и горючее) и финансовых затрат. Но можно и изменить ситуацию. Терриконы сами являются довольно богатыми источниками сырья и энергии, а следовательно, могут приносить стабильный доход. Во многих странах мира, разработаны разнообразные программы по использованию отвальной породы в качестве сырья и топлива в промышленности. А в России Государственная Дума даже приравняла отходы угледобычи к полезным ископаемым. Если обратиться к мировому опыту, то можно рассмотреть несколько вариантов использования терриконов донбасских шахт для получением экономической выгоды. Некоторые из этих способов предоставлены ниже.

Изготовление строительного сырья

Наибольшее использование в различных странах мира нашли горелые породы, содержащие минимальное (менее 5%) количество углистых примесей и минеральную глинисто-песчаную часть, обожженную в той или иной степени. Старые и полностью перегоревшие шахтные терриконы часто содержат горелые породы высокого качества, которые образовались в результате естественного обжига под влиянием высоких температур (до 1000°С). Органические примеси при этом частично выгорают. Особенностью горелых пород является их высокая микропористость и, как следствие, появления микрощелей при самообжиге. Кроме того, они обладают достаточно высокой адсорбционной активностью.

Благодаря этим свойствам, они являются хорошими наполнителями для различных мастик. Физико-механические свойства горелых пород позволяют использовать их в строительстве, для устройства тротуаров, автодорог, при устройстве нижнего слоя двухслойных оснований под асфальтобетонные покрытия.

Кроме применения в дорожном строительстве, горелые породы используются в качестве заполнителей в обычных бетонах, которые после автоклавной обработки приобретают прочность до 30 МПа. Автоклавная обработка бетонов с заполнителями из горных пород дает возможность изготовлять из них крупные блоки, панели [6]. Кроме того, породы терриконов пригодны для изготовления керамзита, кирпича, насыпных грунтов.

Особого внимания в настоящее время заслуживают возможности использования глинистых сланцев, хвостов обогащения углей, а также других глинистых пород для получения глинозема (А1₂0₃), из которого выплавляется алюминий. Традиционный глинозем и алюминий получают из бокситов, т.е. пород с содержанием глинозема более 26-28%. Но высокое содержание А1₂0₃ характерно и для пород терриконов Донбасса. В среднем по Донбассу содержания А1₂0₃ составляют: в текущих отходах угледобычи - 23,1%, отвалах обогатительных фабрик - 20,2%, отходах флотации - 25,8%, породных отвалах - 21,7% [6]. Это свидетельствует о том, что породы терриконов и отвалов углеобогатительных фабрик можно использовать для получения глинозема, из которого выплавляют алюминий, и рассматривать в качестве нового нетрадиционного вида минерального сырья.

Для получения алюминия можно перенять опыт других стран. Так во Франции успешно опробован новый двухкислотный метод переработки отходов угольного производства для извлечения глинозема; технологи Польши доказали возможность промышленного получения глинозема из глинистых пород, содержащих около 25% А1₂0₃.