Демура В. І., Дербіда О. О., Кроїк Г. А., Малютіна К. О.

ДНУ,кафедра БЖД, НДІ геології ДНУ

ОЦІНКА ХІМІМІЧНОГО СКЛАДУ ВІДХОДІВ У ВУГЛЕЗБАГАЧЕННЯ ЯК ОСНОВА ЇХ ЕКОТОКСИКОЛОГІЧНОГО СТАНУ

В гірничопромислових регіонах склаласяекологічна ситуація, проблема покращення якої має дві складові частини:

- убезпечення екологічної безпеки припоточному гірничопромисловому виробництві, а також при консервації і закриттігірничопромислових підприємств;

- ліквідація масштабних негативнихекологічних наслідків, пов’язаних з накопиченням відходів за попередній періоддіяльності мінерально–сировинного комплексу. Враховуючи, що експлуатаціябагатьох великих родовищ почалася, у ХІX ст. і вженакопичено 13 млрд м³ породних відвалів то проблема складування і похованнятаких відходів є актуальною.

Промислові відходи утворюються як придобуванні корисних копалин, так і при їхзбагаченні, переробці сировинних концентратів і використанні готового продуктуСхема утворення відходів можна представити у вигляді (рис. 1).

Відомо, що при добуванні кориснихкопалин з гірничої маси, яка надходить на поверхню йде у відходи до 93 %, а приподальшій їх обробці ще 5% йде у відходи. Рівеньутилізації відходів складає від 1% до 12%. Решта накопичується у териконах,шламонакопичувачах, золовідвалах загальна площа яких перевищує 180 тис. га.

Рис.1   Схема утворення відходів

 вугледобування

Природне середовище, як відомо маєвизначену стійкість до негативних екологічних навантажень. Ця стійкість залежитьвід величини навантаження і тривалості впливу, тобто природне середовище маєпотенційний запас буферності для різних природних систем. Незважаючи на це уосновних гірничопромислових регіонах України за рахунок інтенсивної розробкивеликих родовищ всі порогові, граничні величини буферної міцності природногосередовища досягли максимуму, а зміни екологічного стану набули важкозворотній, або незворотній характер. З урахуванням величезних масштабів вийнятої,переробленої та переміщеної гірничої маси розраховувати на повне або частковевідновлення і нормалізацію природного середовища неможливо. Можлива лишерозробка заходів для створення нового екологічно безпечного стану.

При ліквідації наслідків діяльностімінерально – сировинного комплексу України головними напрямками природоохороннихзаходів є утилізація породних відвалів і шламів, а також вибіркова, налокальних ділянках, економічно рентабельна переробка відвальних порід яквторинної мінеральної сировини. Останнє пов’язано з вмістом у породах відваліві териконів досить дефіцитних і дорогих металів.

Для вирішення цих проблем необхіднаретельна оцінка хімічного складу компонентів відвалів. Така постановка проблемирозглянута на матеріалах хіміко – аналітичного контролю вмісту 30 компонентів ускладі відвальних шахтних порід Західного Донбасу. Зразки порід відібрано зпородних відвалів шахт «Тернівської», «Самарської», «Степної», «Первомайської»які відрізнялись часом складування та періодом знаходження на денній поверхні.Оцінку хімічного складу відходів проводили за валовим вмістом металів звикористанням стандартної методики спектрального аналізу.

Результати обробки хімічних аналізівщодо вмісту металів у відходах дозволяють зробити висновки щодо їхконцентрування та розподілення. Найбільше значення серед компонентів яківходять до породоутворюючих мінералів відповідає вмісту титану, кількість якогозмінюється в межах від 5000 до 10000 мг/кг, вміст барію не перевищує 2000мг/кг. Окремо треба виділити групу важких металів які представлені берилієм,хромом, свинцем, оловом, нікелем, цинком, кобальтом, міддю, ванадієм,германієм, марганцем, селеном. Відповідно валового вмісту знайдені елементиможна розташувати за середніми значеннями у наступний ряд : Мn>Сr >Zn >Ni>Cu >Co >Pb>Be >Sn >Sb>Bi.

За токсичністю ці елементи можнарозділити на три групи. Елементи І групи токсичності представлені берилієм,свинцем, оловом, ванадієм, германієм, селеном, ІІ група токсичних елементівпредставлена хромом, нікелем, цинком, кобальтом, міддю. Практично всіперелічені метали мають вплив на стан біоти та здоров’я людей. Діапазонконцентрацій та частота зустрічання кожного з елементів наведена у таблиці 1.

Крім того становить інтерес наявність впородах таких металів які використовуються в сучасній техніці як цирконій,галій, срібло, ніобій. Тобто розробка доступних, екологічних та економічнозбалансованих технологій дозволить одночасно вилучати цінні метали з відходіввугледобування.

Таблиця1. Концентрування та розподіл металів у породах Західного Донбасу

Згідно з даними, наведеними у табл. 1,можна виділити певні геохімічні асоціації металів які пов’язані змінералогічним складом відвальних порід Західного Донбасу. Так до однієїгеохімічної асоціації входить германій, селен, сурма. Хром, нікель, цинк, мідьвиділяються у другу асоціацію. У окремі асоціацію можна виділити кобальт тасвинець, вісмут та олово, ванадій та марганець. Мінімальні концентраціївідповідають наступним металам це берилій, германій, селен, вісмут та сурма,максимальні концентрації ванадію та марганцю.

Відповідно сучасним уявленням зекологічної безпеки повна та достовірна оцінка класу небезпеки відходів яківміщують важкі метали, на наш погляд, потребує додаткових, спеціальнихдосліджень щодо визначення не тільки валового вмісту токсичних металів, а такожміграційноздатних форм металів які можуть утворювати ареали забруднення умісцях розташування відходів вугледобування.

Особливу цікавість викликають метали,що мають технологічне значення це цирконій, германій, молібден, ніобій, срібло.

Таким чином, виконана вичерпна оцінкахімічного складу відходів вуглезбагачення дозволила дійти висновків що, прискладуванні відходів треба вирішувати одночасно проблеми щодо розробки заходівдля оздоровлення екологічної обстановки, а також створення і нарощуваннярідкометальної мінерально-сировинної бази неза рахунок залучення до експлуатації нових родовищ, а за рахунок використаннявідходів гірничопромислового комплексу.