Оценка экологической опасности породных отвалов разреза «междуреченский» Левчук и.Р., научн.Рук. Пашкевич м.А., проф., д.Т.Н. (сПбГги, Санкт-Петербург)

Предприятие ОАО «Междуречье» является одним из ведущих предприятий угольной отрасли России, осуществляя добычу угля открытым способом в Междуреченском и Новокузнецком районах Кузбасса уже более 40 лет. На 2007 год добыча угля составила 6.2 миллиона тонн.

На территории земельного отвода ОАО «Междуречье» и за его пределами наиболее значительной техногенной нагрузке подвергаются компоненты природной среды в местах складирования вскрышной породы, где на протяжении более чем тридцатилет­него периода не проводятся никакие природоохранные мероприятия, что обуславливает возникновение угрозы загрязнения воздушного бассейна, почв, поверхностных и подземных вод. Основной причиной загрязнения компонентов природной среды является сдувание пыли с поверхности отвалов. К настоящему времени на территории ОАО «Междуречье» в породных отвалах хранится более 3338 млн. т. вскрышной породы. Пордные отвалы по пло­щади занимают более 520 га при их высоте в среднем 60 метров.

На территории предприятия ОАО «Междуречье» выявлены гидродинамические и аэродинамические нарушения. Гидро­дина­ми­ческие нарушения вызваны ведением горных работ открытым способом, вследствие чего понижается уровень подземных вод, а так как подземные воды являются основным источником питания поверхностных водотоков, то происходит частичное пересыхание последних. Аэродинамические наруше­ния возникают в результате образования техногенных массивов большой высоты.

Необходимость проведения оценки экологической опасности производственного объекта вызвана постоянным ростом объемов добычи угля, снижением вместимости, имеющихся на пред­прия­тии, породных отвалов, а также высокой степенью загрязнения компонентов окружающей среды в зоне их влияния. С этой целью автором были проанализированы подвижные формы вскрышной породы. Содержание микроэлементов породы и их потенциальное влияние на почвы приведено в таблице.

Анализ подвижных форм вскрышной породы оао «Междуречье»

Наименование показателя	Результаты анализа подвижных форм, мг/кг	ПДК почв, мг/кг	Отношение результата к ПДК
Медь	8,2	3,0	2,73
Марганец	248,0	300-700	0,496
Никель	15,0	4,0	3,75
Свинец	9,0	6,0	1,5
Кобальт	0,1	5,0	0,02
Хром	Менее 2	6,0	Менее 0,3
Цинк	55,6	23,0	2,4

В результате проведенных наблюдений можно установить, что потенциальное влияние на почвы могут оказать такие тяжелые металлы, как медь, никель, свинец, цинк, содержащихся в подвижных формах вскрышной породы ОАО «Междуречье».

В соответствии с полученными результатами, для разработки рациональных природоохранных мероприятий необходимо более подробно изучить состав вскрышных пород.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СЕРНИСТОГО АНГИДРИДА С ПОРОДАМИ ОСНОВНОГО СОСТАВА (НА ПРИМЕРЕ БАЗАЛЬТА)

Ли Е.Ю. (МГУ, Москва), Чареев Д.А. (ИЭМ РАН, Черноголовка), научн. рук. Гричук Д.В., проф., д.г.-м.н. (МГУ, Москва), Шилобреева С.Н., с.н.с., к.г.-м.н.

(ГЕОХИ РАН, Москва)

Одним из возможных путей снижения антропогенной эмиссии сернистого ангидрида в атмосферу может быть закачивание этого газа в природные резервуары, расположенные в глубоко залегающих геологических формациях, и преобразование его в устойчивые твердые соединения, например, осаждение в виде сульфатов. Оценке возможности технологической реализации таких процессов должны предшествовать исследования поиско­вого и фундаментального характера - изучение реакции SO₂ с породами и породообразующими минералами.

Цель данной работы заключалась в изучении взаимодей­ствия диоксида серы с альбитом (NaAlSi₃O₈), диопсидом (CaMgSi₂O₆) и базальтом при температурах 650 и 850°С и давлении SO₂+O₂ около 1-3 атм.

При проведении закалочных экспериментов исходные силикатные фазы были помещены в двойные ампулы из кварцевого стекла, причем источник серосодержащего газа - пероксодисульфат калия всегда помещался отдельно в большую внешнюю ампулу во избежание контакта сухого остатка разложения с минеральной фазой. Общее давление в ампулах создавалось газами, образующими при разложении пероксодисульфата калия при нагреве в печи. Продукты взаимодействия исследовались методами растровой электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа, ИСП АЭС и рентгенофазового анализа

Результаты проведенных экспериментов показывают:

- при температурах 650 и 850°C и давлении 1-3 атм происходит взаимодействие диоксида серы с силикатами (альбитом, диопсидом, базальтом). Сера из газовой фазы переходит в твердую; щелочные и щелочноземельные металлы (Na, Ca, Mg) связываются в сульфаты, алюминий остается в форме алюмосиликатов (муллита);

- реакции в опытах с минералами могут быть записаны в следующем виде:

6NaAlSi₃O_{8 (альбит)}+3SO₂+3/2O₂=3Na₂SO₄+ Al₆Si₂O₁₃+16SiO₂

CaMgSi₂O_{6(диопсид)}+ 2SO₂ + O₂= CaSO₄ + MgSO₄+ 2SiO₂ ;

для базальта приблизительный вид реакции:

базальт + SO₂+ O₂  CaSO₄ + MgSO₄+ SiO₂ + Fe₂O₃ + Al₆Si₂O₁₃

- эффективность протекания реакций уменьшается с понижением температуры.

Термодинамическое моделирование было выполнено в программном пакете HCh (v. 4.2). Верификация модели проведена путем воспроизведения экспериментов, прогнозные расчеты взаимодействия сернистого газа с базальтом выполнены для интервала температур 100-800єС.

Результаты проведенных расчетов показывают:

- термодинамическая модель в целом правильно вос­произ­водит результаты экспериментов;

- характер взаимодействия сернистого ангидрида с базаль­том не меняется в широком интервале температур, приводя при избытке серосодержащих газов к образованию сульфатов металлов (Na, K, Ca, Mg, Al, Fe), кварца и гематита;

- первая серосодержащая фаза, возникающая в результате взаимодействия при всех температурах – сульфат кальция (ангид­рит);

- образование сульфатов буферирует уровень содержания SO₂ в газовой фазе, причем этот уровень снижается с падением температуры. Буферный эффект сохраняется до исчезновения первичных минералов базальта (плагиоклаз, диопсид, магнетит, оливин).

Работа выполнена при поддержке грантов GRASP № MRTN-CT-2005-035868, РФФИ № 08-05-00582 и Фонда поддержки отечественной науки.