ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 622.17: 621.796.31/.34
DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-1-25-41
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). Приведены основные результаты исследований, проведенных с целью снижения воздействия на окружающую среду в зоне влияния хвостохранилища путем развития технологий и технических средств при складировании отходов добычи и переработки рудного сырья в виде твердеющих масс. Цель исследования. Анализ и оценка технологий и технических средств для складирования отходов обагащения руд у поверхностного хвостохранилища с добавкой отвердителя. Это обеспечит экологическую безопасность окружающей и гидрогеологической среды от загрязнений тяжелыми металлами и защиту населения, проживающего в зоне влияния поверхностного хвостохранилища. Используемые методы. Анализ работ в области складирования отходов гидрометаллургического завода, экологического и гидрогеологического мониторингов, опытно-промышленные и лабораторные экспериментальные исследования, математическое и физическое моделирование, а также теоретический анализ и обобщение результатов исследований по стандартным и новым методикам. Новизна. Предложена новая последовательность заполнения ячейки шламом не по всей ее площади, а наклонными слоями в направлении от одного борта ячейки к другому, обеспечивается стекание излишней воды по наклонным слоям смеси к сливному отверстию и слив (отвод) воды из ячейки через сливные отверстия без применения специальных стационарных или плавучих водозаборных механизмов. Описана новая технология и технические средства для складирования отходов обогащения руд и конструкция чаши для вновь строящегося хвостохранилища. Результаты. Показано, что при заполнении связанными хвостами всей существующей площади зеркала хвостохранилища на высоту ~10 м продолжительность складирования составит более 50 лет. Рекомендовано сооружение водопроницаемого химически активного барьера, перекрывающего продукты выветривания кристаллических пород докембрия, в зоне которых идет значительная часть потока подземных вод. Практическая значимость. Существующий мониторинг гидрогеологической среды позволяет контролировать влияние поверхностных хвостохранилищ на водную среду региона. Это обеспечит экологическую безопасность окружающей и гидрогеологической среды от загрязнений тяжелыми металлами и защиту населения, проживающего в зоне влияния поверхностного хвостохранилища при гидропромышленном обогащении руд, добытой на месторождениях Российской Федерации, Республики Казахстан, Украины и других развитых горнодобывающих стран мира.
Ключевые слова
хвосты переработки, обогащение, горная технология, хвостохранилища, отверждение, экология, гидрогеология, безопасность, эффективность.
Благодарность. В организации создания, совершенствования и внедрения научных разработок принимали участие и оказывали содействие специалисты Кошик Ю.И., Масляков Г.А., Тархин Ю.Н., Худошина Н.А., Давыдов С.В., Ермолин Г.А., Лозинская А.А. и др.
Для цитирования
Развитие технологий и технических средств для снижения воздействия на окружающую среду в зоне влияния хвостохранилища / Ляшенко В.И., Воробьев А.Е., Хоменко О.Е., Дудар Т.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №1. С. 25–41. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-1-25-41
1. Ломоносов Г.Г., Полоник П.И., Абдалах Х. Совершенствование технологии очистных работ на основе применения пастообразных закладочных материалов // Горный журнал. 2000. №2. С. 21–23.
2. Добыча и переработка урановых руд в Украине: монография / под общ. ред. А.П. Чернова. К.: Адеф–Украина, 2001. 238 с.
3. Твердеющие закладочные смеси повышенной плотности/ В.В. Квитка, В.Е. Сергеев, К. Тротер и др. (фирма GMSZ, Австралия) // Горный журнал. 2001. №5. С. 33–35.
4. Антонинова Н.Ю., Шубина Л.А. Использование техногенных отходов ГМК в природоохранных целях на предприятиях ГМК // Экология и промышленность России. 2015. № 10. С. 38–41.
5. Антонинова Н.Ю., Шубина Л.А. Об особенностях комплексного экологического анализа районов, испытывающих локальную техногенную нагрузку предприятий горно-металлургического комплекса // Экология и промышленность России. 2017. Т. 21. № 2. С. 52–56.
6. Антонинова Н.Ю., Шубина Л.А. Возможности экологической реабилитации районов расположения золоотвалов // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. № 3. С. 49–53.
7. Рыбникова Л.С., Рыбников П.А. Закономерности формирования качества подземных вод на отработанных медноколчеданных рудниках Лёвихинского рудного поля (Средний Урал, Россия) // Геохимия. 2019. № 3. С. 282–299.
8. Ляшенко В.И., Голик В.И., Дятчин В.З. Складирование хвостов обогащения в виде твердеющих масс в подземном выработанном пространстве и хвостохранилище // Обогащение руд. 2020. № 1. С. 41–47.
9. Ляшенко В.И., Голик В.И., Дятчин В.З. Повышение экологической безопасности при снижении техногенной нагрузки в горнодобывающих регионах // Известия вузов. Черная металлургия. 2020. Т. 63. №7. С. 529–538. DOI: 10.17073/0368-0797-2020-6-529-7
10. Экологическая и горнотехническая безопасность разработки месторождений в энергонарушенных горных массивах: проблемы и перспективы / Ляшенко В.И., Воробьев А.Е., Хоменко О.Е., Дудар Т.В. // Маркшейдерия и Недропользование. 2021. №3 (113). С. 43–55.
11. Оценка геомеханической и экологической безопасности разработки приповерхностных запасов руд в энергонарушенных массивах комплексными методами / Ляшенко В.И., Воробьев А.Е., Хоменко О.Е., Дудар Т.В. // Маркшейдерия и Недропользование. 2021. №5 (115). С. 37–45. http://geomar-nedra.ru/ issues-journal/journal-2021/625-contens-journal-2021-5.html
12. Lyashenko V., Topolnij F., Dyatchin V. Development of technologies and technical means for storage of waste processing of ore raw materials in the tailings dams. Technology audit and production reserves. 2019.49 (3), 33–40. DOI: http://dx.doi.org/10.15587/ 2312-8372-2019.49 (3), 33–40. http://journals.uran.ua/tarp/article/ view/184940/ 184920.
13. Lyashenko, V., Khomenko, O., Topolnij, F., Golik, V. (2020). Development of natural underground ore mining technologies in energy distributed massifs. Technology Audit And Production Reserves, Vol. 1, №3(51), 10–17. doi: http://dx.doi.org/10.15587/2312-8372.2020.195946.
14. Lyashenko V., Khomenko O., Golik V., Topolny F., Helevera O. (2020). Underground of natural orchonal and resource-saving technology extinguished porozhnin under a digital ore drill. Technology Audit And Production Reserves. Vol. 2, №3(52), pp. 9–16. DOI: 10.15587/2312-8372.2020.200022. doi: http://dx.doi.org/10.15587/2312-8372.2020.
15. Ляшенко В.И., Пухальский В.Н. Повышение безо-пасности подземной разработки приповерхностных запасов месторождений сложной структуры // Безо-пасность труда в промышленности. 2016. №2. С. 36–41.
16. Ляшенко В.И., Пухальский В.Н. Обоснование безо-пасных параметров камер при подземной разработке приповерхностных запасов руд в энергонарушенных массивах // Маркшейдерия и Недропользование. 2021. №1 (111). С. 20–32.
17. Антонинова Н.Ю., Собенин А.В., Шубина Л.А. Оценка возможности использования промышленных отходов при формировании геохимических барьеров // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № 12. С. 78–88. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12-0-78-88
18. Крупник Л.А., Шапошник Ю.Н., Шапошник С.Н. Разработка технологии закладочных работ на проектируемом Ново-Лениногорском руднике // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. № 8. С. 25–32.
19. Экологическая безопасность в зоне влияния уранового производства / Ляшенко В.И., Чекушина Т.В., Лисовой И.А., Лисовая Т.С. // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. № 3. С. 60–65. DOI: 10.18412/1816-0395-2019-03-60-65.
20. Строительство хвостохранилища на медно-молибденовом руднике Лос-Пеламбрес в Чили. URL: http//mineral.ru/News/34680.html (дата обращения: 15.12.2021).
21. Clemens S. Toxic metal accumulation, responses to exposure and mechanisms of tolerance in plants // Biochimie. 2006. Vol. 88. Pp. 1707–1719. 8. Bradl H.B. Adsorption of heavy metal ions on soils and soils constituents // Journal of Colloid and Interface Science. 2004. Vol. 277. Pp. 1–18.
22. Rosenfeld C.E., Chaney R.L., Tappero R.V., Martínez C.E. Microscale investigations of soil heterogeneity: impacts on zinc retention and uptake in zinc-contaminated soils // Journal of Environmental Quality. 2017. Vol. 46. No 2. Pp. 373–383.
23. Ляшенко В.И., Голик В.И. Научное и конструкторско-технологическое сопровождение развития уранового производства. Достижения и задачи // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 7. С. 137–152. DOI: 10.25018/0236/ 14932017/7/0/137/152.
24. Lyashenko V., Khomenko O., Chekushina T., Topolnij F., Dudar T. (2020). Assessment of environmental and resource/saving technologies and technical means for processing and disposal of man/made formations and waste. Technology Audit and Production Reserves, 4/3(54), 21–28. DOI: 10. 15587/2312/8372.2020. 210666. http://journals.uran.ua/tarp/article/view/210666/210944.
25. Rosenfeld C.E., Chaney R.L., Martinez C.E. Soil geochemical factors regulate Cd accumulation by metal hyperaccumulating Noccaea caerulescens (J. Presl & C. Presl) FK Mey in field-contaminated soils // Science of the Total Environment. 2018. Vol. 616. Pp. 279–287.
26. Антонинова Н.Ю., Собенин А.В., Шубина Л.А. Оценка возможности использования промышленных отходов при формировании геохимических барьеров // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № 12. С. 78–88. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12-0-78-88.
27. Ляшенко В.И. Природоохранные технологии освоения месторождений полезных ископаемых // Маркшейдерский вестник. 2015. № 1. С.10–15.
28. Ляшенко В.И. Развитие геомеханического мониторинга свойств и состояния массива горных пород при подземной разработке месторождений сложной структуры// Маркшейдерский вестник. 2016. № 1. С. 35–43.
29. Nekhunguni P.M., Tavengwa N.T., Tutu H. (2017). Sorption of uranium (VI) onto hydrous ferric oxide-modified zeolite: Assessment of the effect of pH, contact time, temperature, selected cations and anions on sorbent interactions. Journal of Environmental Management, 204, 571–582. DOI: http://doi.org/10.1016/j.jenvman. 2017.09.034
30. Jung H.B., Xu H., Konishi H., Roden E.E. Role of nano-goethite in controlling U(VI) sorption-desorption in subsurface soil. Journal of Geochemical Exploration, 2016, 169, 80–88. doi: http://doi.org/10.1016/j.gexplo. 2016.07.014
31. Petlovanyi M., Kuzmenko O., Lozynskyi V., Popovych V., Sai K., & Saik, P. Review of man-made mineral formations accumulation and prospects of their developing in mining industrial regions in Ukraine. Mining of Mineral Deposits, 2019, 13(1), 24–38. https://doi.org/10.33271/mining13.01.024
32. Ляшенко В.И., Хоменко О.Е., Голик В.И. Развитие природоохранных и ресурсосберегающих технологий подземной добычи руд в энергонарушенных массивах // Горные науки и технологии. 2020, 5(2), 104–118. DOI: 10.17073/2500/0632/2020/ 2/104/118
33. Kovalchuk I., Tobilko V., Kholodko Yu., Zahorodniuk N., Kornilovych B. Purification of mineralized waters from U (VI) compounds using bentonite/iron oxide composites. // Technology audit and production reserves. 2020. Т. 3. №. 3 (53). С. 12–18.
34. Сорбция тяжелых металлов фильтрующими модулями с вермикулит-сунгулитовыми продуктами / Мосендз И.А., Кременецкая И.П., Дрогобуж-ская С.В., Алексеева С.А. // Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета. 2020. Т. 23. № 2. C. 182–189.
35. Lyashenko V., Khomenko O., Topolnij F., & Helevera O. Substantiation of technologies and technical means for disposal of mining and metallurgical waste in mines. Technology Audit and Production Reserves, 2020, 3(3(53)), 4–11. DOI:10.15587/2706-5448.2020.200897, http://dx.doi.org/10.15587/2312-8372.2020
36. Lyashenko V., Khomenko O., Chekushina T., Topolnij F. Justification of safe underground development of mountain deposits of complex structure by geophysical methods. Technology Audit and Production Reserves, 2020, 5/3(55), 9–18. DOI: 10.15587/2706-5448.2020.215737.
37. Blyuss B., Semenenko Ye., Medvedieva O., Ky-rychko S., & Karatayev A. Parameters determination of hydromechanization technologies for the dumps development as technogenic deposits. Mining of Mineral Deposits, 2020, 14(1), 51–61. https://doi.org/10.33271/ mining14.01.051
38. Moshynskyi V., Malanchuk Z., Tsymbaliuk V., Malanchuk L., Zhomyruk R., & Vasylchuk O. Research into the process of storage and recycling technogenic phosphogypsum placers. Mining of Mineral Deposits, 2020, 14(2), 95–102. https://doi.org/10.33271/mining 14.02.095
39. Lyashenko V., Khomenko O., Chekushina T., Dudar T., Topolnij F. Substantiation of efficiency and environmental safety of leaching metals from ore: ways of development and prospects. Technology Audit and Production Reserves, 2021, 3/3(59), 19–26. DOI: 10.15587/2706-5448.2021.235288
40. Механохимическая технология извлечения железа из хвостов обогащения / Голик В.И., Дмитрак Ю.В., Разоренов Ю.И., Масленников С.А., Ляшенко В.И. // Известия вузов. Черная металлургия. 2021. Т. 64. №4. С. 282–291.