Особенности воздействия на окружающую среду добыча и обогащение твердых полезных ископаемых

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ              УНИВЕРСИТЕТ

Географический факультет

Кафедра геологии  и геоморфологии

Реферат на тему:

Особенности воздействия на окружающую среду добыча и обогащение твердых полезных ископаемых

Выполнила: студентка группы 4.5

________________ Ахметова А.Э.

                                                              Проверил: проф., д.г.-м.н.

_______________ Мустафин С. К.

Уфа – 2012

Содержание

Введение……………………………………………………………………….3

1.      Воздействие горного производства на биосферу…………………….4

2.      Классификация воздействия горного производства на

окружающую среду………………………………………………………….8

3.      Экологические проблемы, связанные с отработкой месторождений………………………………………………………..13

4.      Вопросы экологии в связи с переработкой руд и концентратов…..17

Заключение………………………………………………………………….18

Список литературы………………………………………………………...19

.

Введение

Стремительный рост потребления природных ресурсов сопровождается не только изменением количественных масштабов антропогенного воздействия, но и появлением новых факторов, влияние которых на природу, ранее незначительное, становится доминирующим. Наносимый природным компонентам ущерб ведёт к ощутимым последствиям и отражает обратную реакцию этого воздействия (негативную для общества) обобщаемую понятием «современная экологическая ситуация».

Горнопромышленный комплекс нашей страны – важнейший базовый элемент народного хозяйства – играет определяющую роль в народном хозяйстве и является поставщиком большей части минерального сырья и топлива. При суммарной добыче минеральных ресурсов более чем 6,5 млрд. т общие потери в недрах составляют 2,5 млрд. т, в том числе устранимые при нынешнем уровне техники на сумму 5 – 7 млрд. руб.    Вместе с тем производственная деятельность горнопромышленного комплекса оказывает значительное воздействие на окружающую среду: в атмосферу выбрасывается около 50 млн. т вредных веществ, в водоемы сбрасывается более 2 млрд. м3 загрязнённых сточных вод и складируется на поверхности земли более 8 млрд. т твёрдых отходов.

В нашей стране широко проводятся исследования по предотвращению отрицательного воздействия горного производства на окружающую среду. В них принимают участие научно-исследовательские институты Российской Академии наук, различных министерств и ведомств, учебные заведения и другие организации.

Это позволило разработать и передать для практического применения в горнодобывающей промышленности крупные мероприятия по охране и рациональному использованию различных видов природных ресурсов при эксплуатации месторождений полезных ископаемых. 

1.     Воздействие горного производства на биосферу

Для всех способов разработки месторождений характерно воздействие на биосферу, затрагивающее практически все её элементы: водный и воздушный бассейны, землю, недра, растительный и животный мир.

Это воздействие может быть как непосредственным (прямым), так и косвенным, являющимся следствием первого. Размеры зоны распространения косвенного воздействия значительно превышают размеры зоны локализации прямого воздействия и, как правило, в зону распространения косвенного воздействия попадает не только элемент биосферы, подвергающийся непосредственному воздействию, но и другие элементы.

В процессе горного производства образуются и быстро увеличиваются пространства, нарушенные горными выработками, отвалами пород и отходов переработки и представляющие собой бесплодные поверхности, отрицательное влияние которых распространяется на окружающие территории.

В связи с осушением месторождений и сбросом дренажных и сточных вод (отходов переработки полезных ископаемых) в поверхностные водоёмы и водотоки резко изменяются гидрогеологические и гидрологические условия в районе месторождения, ухудшается качество подземных и поверхностных вод.

Атмосфера загрязняется пылегазовыми организованными и неорганизованными выбросами и выделениями различных источников, в том числе горных выработок, отвалов, перерабатывающих цехов и фабрик. В результате комплексного воздействия на указанные элементы биосферы существенно ухудшаются условия произрастания растений, обитания животных, жизни человека. Недра, являясь объектом и операционным базисом горного производства, подвергаются наибольшему воздействию. Так как недра относятся к элементам биосферы, не обладающим способностью к естественному возобновлению в обозримом будущем, охрана их должна предусматривать обеспечение научно обоснованной и экономически оправданной полноты и комплексности использования.

Воздействие горного производства на биосферу проявляется в различных отраслях народного хозяйства и имеет большое социальное и экономическое значение. Так, косвенное воздействие на земли, связанное с изменением состояния и режима грунтовых вод, осаждением пыли и химических соединений из выбросов в атмосферу, а также продуктов ветровой и водной эрозии. Приводит к ухудшению качества земель в зоне влияния горного производства. Это проявляется в угнетании и уничтожении естественной растительности, миграции и сокращении численности диких животных, снижении продуктивности сельского и лесного хозяйства, животноводства и рыбного хозяйства.

В настоящее время не представляется возможным дать сравнительную количественную оценку влияния на окружающую среду горного производства и других видов деятельности человека, поскольку отсутствуют научно-методические основы для такого сравнения. Применение же различных частных критериев не позволяет получить однозначный ответ на этот вопрос.

Так, если сравнивать абсолютные затраты на строительство очистных сооружений в цветной и чёрной металлургии, теплоэнергетической и горнодобывающей промышленности США, то наибольшие затраты приходятся на теплоэнергетику. По относительной доле этих затрат в общих капиталовложениях на первое место выходит цветная металлургия.

По общим затратам на борьбу с загрязнением окружающей среды в США, например, лидирует целлюлозно-бумажная промышленность, далее идёт энергетика, цветная и чёрная металлургия. Однако эти критерии не учитывают всех аспектов прямого и косвенного воздействия горного производства на окружающую среду и поэтому не могут считаться достаточно объективными.

В таблице 1 дана качественная сравнительная оценка воздействия на окружающую среду некоторых видов промышленного производства.

Таблица 1

Примечание:   О - отсутствие воздействия,

                         Н - незначительное воздействие,

                         Ср - воздействие средней силы,

                         Си - сильное воздействие.

Как следует из этой таблицы, горное производство оказывает наиболее широкое воздействие на биосферу, затрагивающее практически все её элементы. В то же время воздействие некоторых видов деятельности на отдельные элементы биосферы проявляется более интенсивно.

2.     Классификация воздействия горного производства на окружающую среду

Некоторыми авторами сделана попытка классифицировать воздействие горного производства на окружающую среду.

Японский учёный М. Накао разделяет негативное воздействие горного производства на окружающую среду на следующие группы:

1 - осадка земной поверхности вследствие образования подземных пустот и полостей, которые возникают при извлечении полезных ископаемых и откачке шахтных вод;

2 - ущерб сельскому хозяйству и рыболовству от воздействия откачанных шахтных вод;

3 - ущерб сельскому хозяйству и лесоводству от выделений газов, содержащих сернистые оксиды;

4 - ущерб живым существам. Строениям и земельным угодьям вследствие образования терриконов, отстойников шахтных води складирования отходов.

Эта классификация является очень узкой и не отражает всех особенностей воздействия горного производства на окружающую среду.

Польские специалисты Е. Малара, Т. Скавина, и З. Боярский считают, что это воздействие вызывают геомеханические, гидрологические, химические, физико-механические и термические изменения в окружающей среде.

Геомеханические изменения обусловлены:

1. Строительством карьеров, отвалов, отстойных водоёмов, различных насыпей и траншей.

2. Деформацией поверхности в результате ведения горных работ.

3. Хранением отходов обогатительных фабрик.

4. Монтажными работами, работой тяжёлого оборудования и др.

В результате этого воздействия происходят: изменения рельефа местности, геологической структуры массива горных пород, почвы и строительного полотна; механические повреждения почвы, ликвидация почвы и создание беспочвенных местностей; повреждения строительных объектов и инженерных сооружений.

Гидрологические изменения обусловлены:

-  Дренажным воздействием подземных и открытых горных выработок.

-  Деформацией поверхности в результате ведения горных пород.

- Строительством карьеров, отвалов, водоёмов, различных насыпей и траншей.

- Смещением русел рек, строительством водоёмов, перепадов и других гидротехнических сооружений.

- Загрязнением вод.

- Использованием подземных вод для различных целей.

- Дренированием месторождений.

В результате этого воздействия происходят: изменения положения и движения уровня подземных вод и гидрографической сети; ухудшение качества вод мелкозалегающих водоносных горизонтов, геолого-инженерных условий строительного полотна, водного режима почвенного слоя; уменьшение ресурсов подземных вод; увеличение суффозии и механического уплотнения грунтов; изменения морфодинамического режима рек; создание пойм.

Химические изменения обусловлены:

- Эмиссией газов и химически активной пыли.

- Сбросом засоленных и загрязненных вод.

- Воздействием токсичных компонентов, содержащихся в породных отвалах и хвостохранилищах.

В результате этого воздействия происходят: изменения состава и свойств атмосферного воздуха, вод и почвы.

Физико-механические изменения обусловлены:

- Эмиссией пыли и аэрозолей.

- Сбросами вод, загрязненных суспензией и гидрозолями.

В результате этого воздействия происходят: изменения состава и свойств атмосферного воздуха, вод и почв; калькуляция русел и водотоков.

Термические изменения обусловлены:

- Загрязнением воздуха.

- Сбросом подогретых вод.

- Нагнетанием подогретых вод в массив горных пород.

В результате этого воздействия происходят: изменения качества атмосферного воздуха и водного бассейна.

Классификация, предложенная польскими специалистами, представляется недостаточно удачной по следующим причинам:

1) Неясны принципы, положенные в основу классификации типов изменений, так как одни и те же причины обусловливают различные изменения в окружающей среде.

2)Одни и те же результаты воздействия горного производства отнесены в различные классы.

Более целесообразно классифицировать воздействие горного производства на окружающую среду по отдельным элементам биосферы. Основные виды и результаты воздействия горного производства на биосферу приведены в таблице 2.

Таблица 2

Основные виды и результаты воздействия горного производства на биосферу

3.     Экологические проблемы, связанные с отработкой месторождений

Отработку месторождений, как правило, ведут подземным или открытым (карьерным) способами.

При подземной отработке на поверхность поступает относительно мало раздробленной породы и руды. Однако и этого количества извлекаемого материала достаточно, чтобы нарушить естественное состояние окружающей среды в районе действующих горнорудных предприятий. Породы, вмещающие рудные тела и всегда в той или иной мере обогащенные металлами, остаются на поверхности в виде отвалов, которые являются источником захламления территорий и возможного извлечения из них токсичных элементов в результате окисления и выщелачивания.

Серьезной проблемой являются рудничные воды, которые часто значительно обогащены рудными элементами, в том числе и токсичными. Так, на изучавшемся нами золоторудном месторождении Богунай на юге Красноярского края рудничные воды из штольни, которую проходили в конце 40-х годов, содержат 1,5 г/л Zn (в механическом осадке - 0,3 г/кг). Эти воды попадают в реку Богунай, впадающую через 12 км в реку Кан - правый приток Енисея. При водотоке из штольни, равном 10-15 л/мин., выносимый объем цинка существенно сказывается на уровне содержания этого высокотоксичного элемента в речной системе. В рудничных водах Богуная в повышенных количествах присутствуют также медь, свинец, ртуть. В рудничных водах медных месторождений Урала (Гайское и др.) содержится около 40 г/л Cu, 10 г/л Zn и 0,4 г/л As; pH таких вод находится на уровне   2,5-3.

При открытой разработке месторождений карьерами происходит значительное нарушение поверхности и резко возрастает масса извлекаемой породы. В местах отработки появляются большие объемы отвалов породы, которая из-за низких содержаний в ней рудных компонентов не идет на переработку. Практикуемое использование подобной породы для строительных целей и дорожных покрытий также может привести к ухудшению экологической обстановки, при этом неблагоприятные последствия могут проявиться через значительное время.

Применение взрывных работ в карьерах приводит к резкому увеличению разноса рудного материала, часто выпадающего на значительном расстоянии от места отработки. Так, при разработке медно-молибденового месторождения Эрдэнэтуин-Обо (Северная Монголия) следы рудных компонентов обнаруживали на расстоянии около 100 км (по данным снеговой съемки).

Масштабы карьерных разработок во многих случаях значительны. Поэтому из хозяйственного оборота выключаются значительные площади. Чтобы как-то уменьшить неблагоприятные последствия от эксплуатации рудных месторождений, в последнее время начинают использовать другие системы отработки, например, выщелачивание рудных минералов (в простом варианте - серной кислотой) и извлечение полезных компонентов из раствора путем сорбции. Этот способ применяется при подземном (без извлечения руды из недр) и кучном (складируется извлеченная руда) выщелачивании. Здесь возникают экологические проблемы, связанные в основном с контролем за движением раствора. При хорошей организации работ экологические последствия при данном способе отработки можно свести к минимуму. Выщелачивание уже сейчас широко практикуется при отработке медных, урановых и золоторудных месторождений. В США таким способом получают около 20% всей добываемой меди.

Экологические проблемы возникают и при отработке россыпных месторождений. Особенно это касается амальгамного способа извлечения золота с использованием ртути (при смачивании ртутью золото образует амальгаму и в таком виде отделяется от пустой породы и песка). Этот способ добычи прост и эффективен, но приводит к значительному загрязнению окружающей среды. В районах золотодобычи ртуть накапливается в почвах, донных отложениях водоемов, растениях и воздухе; у людей часто обнаруживаются признаки ртутной интоксикации.

Наиболее остро проблема ртутного заражения окружающей среды проявилась в настоящее время в Бразилии, Индонезии, Танзании и Вьетнаме. Так, в Бразилии, где в бассейне Амазонки добычей золота занимаются около 1,2 млн.человек (на площади около 170 тыс. км2), ежегодные потери используемой при этом ртути оцениваются в 100-200 т. В 80-е годы за десять лет в Амазонии было рассеяно от 1000 до 2000 т ртути. Поток ртути в атмосферу в этом регионе в настоящее время достигает 50-70 т в год, что составляет 1-6% глобальной антропогенной атмосферной эмиссии этого элемента. Содержание ртути в крови людей в районах добычи золота определяется в десятки и даже сотни микрограммов на 1 литр, что значительно превышает все допустимые нормы.

Проблема загрязнения окружающей среды ртутью при добыче золота актуальна и для России, особенно в сибирских регионах, где, несмотря на запрещающие инструкции, все еще используется амальгамный метод. В Сибири разработка россыпных месторождений золота всегда преобладала над эксплуатацией коренных месторождений. Поэтому долины многих малых рек и их притоков к настоящему времени насыщены техногенными отвалами, содержащими те или иные количества ртути. К сожалению, оценки этих содержаний и возможных путей миграции ртути на площадях отработки россыпей в настоящее время практически нет, а широко развернувшееся лицензирование природных и техногенных россыпных месторождений золота и отсутствие соответствующего контроля может значительно осложнить экологическую обстановку в этих регионах.

При существующей тенденции роста объемов мировой добычи большинства металлов ожидается дальнейшее увеличение неблагоприятного воздействия последствий отработки рудных месторождений на окружающую среду. Наглядным подтверждением этого является устойчивая тенденция увеличения содержания ртути в атмосфере, хорошо прослеживающаяся по изменению ее концентраций в датированных слоях ледника Гренландии, которая коррелируется с ростом мировой добычи ртути.

В связи с этим принятию решения об освоении того или иного месторождения (кроме требований экономической целесообразности) должна предшествовать проработка проблем его комплексного освоения на принципиально новых технологических решениях, максимально уменьшающих неблагоприятные экологические последствия процесса добычи и переработки минерального сырья и хранения отходов.

4.     Вопросы экологии в связи с переработкой руд и концентратов

Возможное влияние элементов-токсикантов не исчерпывается рассмотренными ситуациями. Часто эти элементы-токсиканты остаются в минералах, которые идут на дальнейшую переработку, в том числе металлургическую. Это можно проиллюстрировать на примере золота. В самородном золоте содержание ртути может достигать 158 г/кг. Кроме того, после отпарки амальгамы (температурная отгонка ртути при нагревании), несмотря на нагрев до 600-700?C, в золоте сохраняется небольшое количество ртути. При аффинаже (очистке золота) неизбежен переход ртути из золота в атмосферу. О влиянии ртути на окружающую среду можно судить на примере аффинажного (золотоочистительного) завода в Новосибирске, вокруг которого в почвах зафиксирован техногенный ореол ртути, занимающий около одного квадратного километра. Концентрация ртути в этом ореоле превышает ПДК (предельно допустимую концентрацию) для почв в несколько раз, варьируя от 0,03 до 18,9 г/т (в целом по Новосибирску местный фон ртути в почвах составляет 0,08 г/т). Кроме того, отмечены высокие содержания свинца - до 478 г/т (местный фон в почвах города - 41 г/т Pb). В почвах около завода существенную долю составляет газообразная ртуть. В твердой фракции снега на площади почвенной аномалии содержание ртути достигает 6,8 г/т, свинца - 100 г/т (при местном фоне 0,04 и 15 г/т соответственно).

При обжиге золотосодержащих концентратов, выделяемых из дробленых руд и содержащих сульфиды, арсениды и другие минералы, в атмосферу поступают сера, мышьяк, сурьма и ртуть. Вокруг обжигового цеха Дарасунской золотоизвлекательной фабрики (месторождение Дарасун, Восточное Забайкалье) лесная растительность, особенно хвойная, почти полностью поражена техногенными газами. Устранение этого вредного влияния возможно путем внедрения технологии извлечения токсичных элементов из обжиговых газов путем перевода их в твердую фазу.

Заключение

Формирование месторождений твердых полезных ископаемых, их отработка и переработка минерального сырья могут сопровождаться существенным ухудшением состояния окружающей среды. В настоящее время этим проблемам уделяется много внимания. Если раньше при оценке промышленного значения месторождений прежде всего учитывали количество руды и ее качество, то сейчас, кроме того, предусматривают экологические последствия разработки месторождения и планируют затраты на охрану окружающей среды. Эти затраты могут быть столь большими, что эксплуатация месторождений, даже достаточно крупных и богатых, оказывается нерентабельной. Например, на острове Пуэрто-Рико были обнаружены промышленные месторождения меди, которые однако не разрабатываются, поскольку карьеры могут нанести непоправимый ущерб для природы этого небольшого острова.

Оптимизация  воздействия  горного производства на окружающую среду может быть достигнута  путем создания  экологизированного производства. Это требует широкого  развития  горно-экологических исследований, направленных на разработку и последующую реализацию: мониторинга той части биосферы, которая подвергается воздействию горного производства; принципов и методологии  экономической оценки эффективности мероприятий по рациональному использованию минеральных ресурсов и охране окружающей среды; техники и технологии малоотходного, а в последующем - безотходного горного производства.

Список литературы

1) М.Е. Певзнер, В.П. Костовецкий, «Экология горного производства», - Москва, «Недра», 1990 г.

2) А.В. Колосов, «Эколого-экономические принципы развития горного производства», - Москва, «Недра», 1987 г.

3) С.Н. Подвишенский, В.И. Чалов, О.П. Кравчино, «Рациональное использование природных ресурсов в горнопромышленном комплексе», - Москва, «Недра», 1988 г.

4) Е.И. Захаров, А.А. Лебедкова, «Охрана окружающей среды. Для студентов горных специальностей», Учебное пособие. - Тула: ТулПИ, 1987

19