Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Географическая экология

Диссертационная работа:

Жуковская Елена Петровна. Методика оперативной оценки экологической опасности отходов при разработке медно-цинковых месторождений Урала и перспективные способы их нейтрализации : Дис. ... канд. техн. наук : 25.00.36 : Екатеринбург, 2003 149 c. РГБ ОД, 61:04-5/81-6

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. АНАЛИЗ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 8

  1. Оценка доли техногенных факторов в общем балансе токсичных металлов, содержащихся в речных водах 8

  2. Современные способы изучения загрязнения подземных и поверхностных вод техногенными образованиями 10

  3. Современные методы переработки и нейтрализации медно-цинковых техногенных образований 21

  4. Задачи и методы дальнейших исследований 26

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМЫХ ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ 28

2 Л. Характеристика хвостохранилищ 31

  1. Характеристика отвалов 38

  2. Характеристика объектов, производящих шахтный и карьерный водоотлив 44

  3. Выводы 50

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ВЫНОСА
ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ МЕДНО-ЦИНКОВОГО 51
ПРОИЗВОДСТВА

3.1. Общая модель развития геохимических процессов в техногенных отходах при
фильтрации через них атмосферных осадков 51

3.2. Исследование зависимости концентрации железа, меди и цинка в техногенных

растворах от величины водородного показателя 55

  1. Оценка взаимного влияния металлов на их содержание в техногенных растворах .. 64

  2. Вывод уравнений множественной корреляции для оценки содержания меди и цинка в фильтрате хвостохранилищ, подотвальных и рудничных водах.. 68

  3. Методические рекомендации по оценке выноса тяжелых металлов из техногенных

объектов атмосферными осадками 72

3.6. Выводы 73

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВАЛЕНТНОСТИ ЖЕЛЕЗА НА СОДЕРЖАНИЕ МЕДИ

И ЦИНКА В ПОДОТВАЛЬНЫХ И РУДНИЧНЫХ ВОДАХ 75

  1. Анализ результатов исследований по оценке влияния валентности железа на содержание меди и цинка в подотвальных и рудничных водах 75

  2. Исследование корреляционных зависимостей содержания меди и цинка от концентрации трех- и двухвалентного железа в техногенных растворах 79

з
Щ1 4.3. Оценка возможности извлечения меди из техногенных образований за счет

управления процессами окисления железа 84

4.4. Выводы 91

5. РАЗРАБОТКА ТИПОВЫХ СХЕМ ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ
ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫМИ ФИЛЬТРАТАМИ
ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ МЕДНО-ЦИНКОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 92

5.1. Переработка и консервация отходов медно-цинковых руд, складируемых в
выработки отработанных карьеров (на примере карьера № 2 Гайского ГОКа) 92

5.2. Защита поверхностных и подземных вод от загрязнения фильтратом
законсервированных отвалов и хвостохранилищ (на примере хвостохранилища

Ш №1 Гайского ГОКа) 109

5.3. Очистка поверхностных и подземных вод территорий, окружающих подземные

рудники после их консервации (на примере Дегтярского рудника) 118

5.4. Организация мониторинга при проведении работ по защите подземных и
поверхностных вод от загрязнения стоком техногенных объектов 133

5.5. Экономическая эффективность технического этапа рекультивации при
использовании геотехнологических методов 135

5.6. Выводы 138

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 140

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 142

Введение к работе:

Актуальность работы

На территории Свердловской, Челябинской, Оренбургской областей и Башкортостана накоплено значительное количество техногенных отходов, образующихся при добыче и переработке медноколчеданных руд. Во всех рудных и вмещающих породах разрабатьшаемых медноколчеданных месторождений содержатся сульфидные минералы (пирит, халькопирит, сфалерит и др.), поэтому отвалы, хвостохранилища и водоотливы этих рудников являются постоянными источниками выноса тяжелых металлов в поверхностные и подземные воды.

С рудничными водами и фильтратом с отвалов и хвостохранилищ медно-цинковых месторождений, расположенных только на территории Свердловской области, в поверхностные и подземные воды ежегодно поступает около 1180 т меди, 3180 т цинка и 12 тыс. т железа, хотя общая масса этих накоплений составляет 240 млн. т, при общей массе отходов 8,9 млрд. т, или 2,7 % [19]. При существующих темпах растворения атмосферными осадками содержащихся в этих отходах металлов и выноса их в подземные и поверхностные воды имеющийся уровень загрязнения речных вод даже при полной остановке горнометаллургического производства сохранится на сотни лет [19, 30, 34, 67, 89]. Снижение же существующего уровня загрязнения может быть достигнуто лишь при условии ликвидации объектов-загрязнителей, или их изоляции от атмосферных осадков.

Гидроизоляция отвалов и хвостохранилищ при их рекультивации требует больших капиталовложений, однако при существующей экономической ситуации выделение таких средств практически невозможно, поэтому необходимо выделить хотя бы наиболее опасные объекты, подлежащие первоочередному обезвреживанию. Для адекватной экспертной оценки степени опасности того или иного объекта необходимо располагать достоверными данными по большинству из них: не только по горнодобывающим предприятиям, прекратившим свою деятельность, но и по действующим ГОКам из-за отсутствия на них мониторинга геологической среды. Более того, с учетом отсутствия методических указаний по определению режима наблюдений и перечня токсикантов, концентрация которых подлежит определению для конкретных объектов, даже при наличии наблюдений за техногенными образованиями, данные по количеству и составу токсикантов, выносимых атмосферными осадками из техногенных образований, могут быть получены лишь через несколько лет, а для заброшенных объектов такие данные получить в принципе трудноосуществимо.

В связи с вышесказанным разработку расчетного метода определения интенсивности выноса тяжелых металлов из техногенных отходов горного производства, базирующегося на

5 статистическом анализе, следует считать актуальной задачей исследований.

Цель работы — разработка оперативной методики оценки экологической опасности техногенных объектов и обоснование выбора природоохранных технологий для защиты поверхностных и подземных вод от их влияния.

Идея работы заключается в обосновании возможности оценки токсичности техногенных медно-цинковых образований по водородному показателю и содержанию ионов железа в их фильтрате.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

систематизация данных по минеральному и химическому составу техногенных отходов и рудничных вод медно-цинковых месторождений, находящихся на территории Уральского региона, времени их складирования, а также химическому составу и кислотности фильтрата, образующегося в процессе проникновения в них атмосферных осадков;

установление основных факторов, определяющих концентрацию тяжелых металлов в растворах, и уравнений множественной корреляции, описывающих эту связь;

оценка окислительной роли железа в выщелачивании сульфидов при изменении его валентности;

разработка принципиальных технологических схем нейтрализации экологически опасных объектов за счет извлечения из них тяжелых металлов.

Научные положения, представленные к защите:

  1. Корреляционные уравнения, полученные при статистической обработке данных химического состава рудничных вод и фильтрата отвалов и хвостохранилищ, образовавшихся при разработке медно-цинковых месторождений Урала, обеспечивают возможность определения содержания в воде токсичных металлов по водородному показателю раствора и содержанию в нем ионов железа.

  2. Предлагаемая методика оценки токсичности фильтрата обеспечивает возможность оперативной оценки экологической опасности техногенных медно-цинковых образований.

  3. Разработанные типовые технологические схемы могут быть использованы для рекультивации техногенных образований при минимизации затрат за счет попутного извлечения металлов и устранения риска вторичного загрязнения поверхностных и подземных вод.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована статистической обработкой данных химического, минерального состава отходов горнодобывающей промышленности, математической обработкой полученных результатов, а также высокой сходимостью расчетных и фактических данных химического состава техногенных вод.

6 Научная новизна работы

  1. Впервые на основе химического состава фильтрата отвалов, хвостохранилищ и рудничных вод медно-цинковых месторождений Урала получены уравнения, обеспечивающие возможность определения концентрации токсичных металлов в растворах по величине их водородного показателя и содержанию железа.

  2. Разработана методика, позволяющая провести оперативную оценку экологической опасности техногенных объектов на момент их экспертного обследования для принятия обоснованного решения по необходимости их нейтрализации.

  3. Вьшолнена количественная оценка роли трехвалентного железа в выщелачивании меди

из отвалов и законсервированных рудников медно-цинковых месторождений Уральского

>

региона.

Практическая ценность работы

  1. Для надежной оценки экологической опасности техногенных объектов, связанной с естественными процессами выветривания и выщелачивания из них тяжелых металлов, достаточно периодического опробования подотвальных, шахтных вод и фильтрата хвостохранилищ для определения величины рН и содержания в них железа.

  2. Установлены корреляционные уравнения позволяющие вычислить содержания меди, цинка и железа в техногенных водах при минимальных затратах времени и средств с целью оценки экологической опасности техногенного объекта.

  3. Разработан комплект типовых технологических схем нейтрализации техногенных образований, обеспечивающих минимизацию затрат на их рекультивацию за счет прибыли от извлечения цветных металлов с использованием в качестве выщелачивающего реагента Fe2(S04)3, регенерируемого внутренней средой техногенного массива, и исключающих риск загрязнения поверхностных и подземных вод при переработке отходов.

Апробация работы

Результаты работы докладывались на следующих конференциях:

  1. «Чистая вода России - 2001» - Екатеринбург, 2001 г.

  2. «Экологическая безопасность Урала» - Екатеринбург, 2002 г.

  3. «Инженерная защита окружающей среды» - Москва, МГГГУ, 2002 г.

  4. «Техногенная трансформация геологической среды» - Екатеринбург, 2002 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 97 наименований, изложена на 149 страницах машинописного текста, включая 46 таблиц и 21 рисунок.

Подобные работы
Светличная Татьяна Вячеславовна
Оценка экологической опасности тонкодисперсных фракций бурового шлама и разработка методов обращения с отходами бурения при освоении месторождений нефти и газа Дагестанского участка Каспийского моря
Шварев Сергей Валентинович
Методика оценки состояния железнодорожной природно-технической системы в условиях эрозионной опасности с использованием аэрокосмического зондирования
Азарова Светлана Валерьевна
Отходы горно-добывающих предприятий и комплексная оценка их опасности для окружающей среды (На примере объектов Республики Хакасия)
Мисников Олег Степанович
Разработка научных принципов утилизации промышленных отходов с комплексным использованием ресурсов торфяных месторождений
Гамов Максим Игоревич
Совершенствование методики оценки и прогноза шумового загрязнения территорий в горнопромышленном регионе на основе исследований акустических полей, наведенных автотранспортом
Сугако Евгений Александрович
Совершенствование методики оценки радиоактивного облучения населения, проживающего на территории Подмосковного угольного бассейна
Михайлова Надежда Викторовна
Обоснование методики оценки воздействия эколого-технической среды на работников горнодобывающих предприятий Севера
Корчагина Татьяна Викторовна
Совершенствование методики оценки воздействия подземной добычи коксующихся углей на окружающую среду
Миненко Александр Анатольевич
Совершенствование методики оценки загрязнения почв горнопромышленного региона тяжелыми металлами
Бобылев Николай Геннадьевич
Методика оценки взаимодействия подземных комплексов с окружающей средой

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net