2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение.................................................................6
1. Анализ методов очистки сточных вод, сформированных
на техногенных образованиях..........................................10
1.1. Характеристика техногенных образований.............................10
1.2. Рекультивация отвалов руд и минерализованных пород...................13
1.3. Очистка сточных вод от загрязнения техногенными образованиями 19
1.4. Выводы и постановка задачи.........................................23
2. Гидрогеологические условия и современное состояние объектов загрязнителей Левихинского рудника...................................26
2.1. Характеристика источников загрязнения имеющихся на
Левихинском руднике в настоящее время...............................26
2.1.1 .Шахтные воды.....................................................26
2.1.2. Подотвальные инфильтрационные воды...............................27
2.1.3. Шламы нейтрализации шахтных и подотвальных вод...................28
2.1.4. Отвалы минерализованных пород и забалансовых руд.................30
2.2. Оценка влияния процесса выщелачивания на гидрогеологическую
обстановку Левихинского рудника.....................................31
2.2.1. Задачи гидрогеологических исследований...........................31
2.2.2. Гидрогеологическая характеристика месторождения
«Левиха X» и района складирования отвалов.........................32
2.3. Условия обводнения горных выработок и прогноз водопритоков 35
2.4. Исследование фильтрационных свойств покровных отложений............38
2.4.1. Задачи и методы исследований.....................................38
2.4.2. Методика и результаты наливов в шурфы............................38
2.4.2.1. Проведение и обработка наливов.................................38
2.4.2.2. Результаты обработки данных наливов............................39
2.5. Водный баланс участка расположения
установки кучного выщелачивания.....................................44
3
2.5.1. Оценка водного баланса по метеорологическим данным.............44
2.5.2. Оценка фильтрационных потерь на участке кучного выщелачивания..46 Выводы по главе 2.....................................................49
3. Исследование выщелачивания загрязнителей (меди и цинка) из забалансовых отвальных руд и пород.................................51
3.1. Методика опробования поверхностного слоя отвала..................51
3.2. Характеристика проб, отобранных для проведения исследований 51
3.3. Методика проведения исследований.................................56
3.4. Выщелачивание забалансовой руды и минерализованных пород 61
3.5. Исследования перевода загрязнителей в отвалах в
нерастворимое состояние...........................................67
Выводы по главе 3.....................................................69
4. Исследования по ионообменному извлечению металлов-загрязнителей.............................................71
4.1. Аппаратура, используемая для ионного обмена......................71
4.2. Опытная установка для исследования осаждения железа..............73
4.3. Ввод в эксплуатацию испытательного стенда........................73
4.3.1. Подготовка ионообменной смолы..................................73
4.3.2. Калибровка насоса..............................................74
4.4. Программа опыта..................................................74
4.5. Проведение экспериментов.........................................79
4.5.1. Эксперименты по осаждению металлов.............................79
4.5.2. Эксперименты по ионообмену.....................................79
4.6. Результаты опытов и обсуждение...................................82
4.6.1. Осаждение железа из рудничной воды.............................82
4.6.2. Осаждение железа из инфильтрационных вод отвалов...............84
4.6.2.1. Осаждение 10 н раствором N8011...............................84
4.6.2.2. Осаждение гидроокисью кальция................................87
4.7. Эксперименты по ионообмену.......................................89
4.7.1. Ионообмен без предварительной обработки раствора...............89
14
большинстве случаев это не приводит к обеднению видового состава, что наблюдается при искусственном восстановлении растительности [24, 25].
В США рекультивация преследует цель создания красивого ландшафта и благоприятной среды [23, 25].
В России принят ландшафтный принцип подхода, предусматривающий восстановление нарушенных промышленностью территорий как целостных природных систем, как рациональную реконструкцию и планирование ландшафта [23, 25-27].
В целом преобладает потребительское отношение к природе, которое предусматривает дальнейшее использование территории без учета создания благоприятной среды и эстетически ценного ландшафта.
Как следует из проведенного анализа, вопросы рекультивации достаточно проработаны. Кроме приведенных выше, публикаций, касающихся этого вопроса довольно много. Но в них рассматриваются, как правило, частные проблемы. Это в основном биологическая рекультивация, включающая процессы почвообразования и ренатурализации.
Однако для отвалов руд и минерализованных пород цветной металлургии важное значение имеет не столько биологическая рекультивация, сколько процессы их очистки от загрязнителей и подготовки поверхности к зарастанию. Поэтому на таких отвалах необходимо осуществить все три известные этапа рекультивации: горнотехническую, химическую и биологическую [28,29].
Первый этап рекультивации отвалов, терриконов и других техногенных образований - это проведение горнотехнических работ. Во-первых, изучаются гидрогеологические условия грунтов, на которых складированы отвалы, их физические свойства. В случае необходимости (чтобы избежать значительного загрязнения подземных вод) отвалы переваливаются на гидроизолирующее основание [30]. Затем проводится планировка поверхности отвала и нарезка на нем оросительных карт.
Вокруг отвала проходятся нагорная канава для исключения попадания дождевых, паводковых и речных вод (в случае, если отват складирован в русле
15
реки) с водосборной территории и канава для сбора вытекающих из-под отвала загрязненных вод. Так же строится сборный прудок для сбора загрязненных вод [7, 30-32]. Кроме этого проводятся работы по борьбе с водной эрозией, как на отвале, так и на прилегающих к нему землях.
Горнотехническая рекультивация не решает проблем защиты водных объектов от загрязнения. Она только концентрирует диффузный сток с отвалов руд и минерализованных пород. Для очистки же их от токсичных химических элементов и соединений проводят второй этап рекультивации: химическую мелиорацию.
Известно, что значительная часть отвалов руд и минерализованных пород цветной металлургии содержат в значительном количестве пирит, другие сульфидные минералы, а также оксиды металлов. Сток из-под отвалов, содержащих эти минералы и соединения, имеет сильнокислую реакцию (pH = 2,0-3,5). Для кислых пород и почв рекомендуют, например, известкование [33]. Весьма эффективно при химической мелиорации пород и почв использование ионообменных смол. Так же делаются попытки использования для этого природных сорбентов. Минеев В.Г. [34,35] рекомендует применение цеолита для снижения содержания подвижного цинка. При этом содержание свинца и кадмия практически не изменяется. Содержание свинца в почвах снижается известкованием, внесением фосфорных удобрений, навоза, использованием катионно-обменных препаратов. Весьма эффективно использование микробиологических методов. Использование хлориды бария вызывает извлечение обменно-способного свинца из пород и почвы. Хелатообразователи - 0,05М ЭДТУ, ДТПУ - извлекают в зависимости от свойств почв и условий экстракции от 32,7 до 67-89% от общего свинца в почве или породе [36, 37].
Кроме этого при химической мелиорации почв и пород производится гипсование и промывка сточными водами [38]. Сульфидсодержащие породы рекомендуется покрывать слоем карбонатного суглинка мощностью от 0,1 до 1,0 м. Возможна мелиорация серосодержащих пород угольной золой [24].
- Київ+380960830922