ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2007, № 1, с. 51-56
- ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 502.55:622(571.6)
ТЕХНОГЕННЫЕ ВОДЫ ОЛОВОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА
© 2007 г. В. П. Зверева
Дальневосточный геологический институт ДВО РАН Поступила в редакцию 31.01.2005
Потенциальная нагрузка сточных вод токсичными металлами зависит от состава рудного вещества, минерализации околорудного ореола, гипергенных и техногенных процессов, которые формируют поровые растворы и рудничные стоки, загрязняющие поверхностные и подземные воды. Содержания токсичных элементов - Си, Zn, РЬ, As, Cd, Fe, S и др. - в рудничных, шламовых и дренажных водах оловорудных и оловосульфидных месторождений в большинстве своем значительно выше фоновых характеристик. Разбавление этих вод должно быть проведено в сотни и даже тысячи раз, что практически невозможно. Из-за разрушения водных биоценозов самоочищение вод происходит медленнее, чем поступление загрязненных рудничных и шламовых.
Добыча и первичная переработка минерального сырья сопряжены с деградацией и частичной потерей земельных, водных и лесных ресурсов, возникновением ряда природоохранных проблем, ухудшением качества среды обитания людей в этих районах. Горная промышленность на Дальнем Востоке развивается очень давно. Более 60 лет отрабатываются открытым и закрытым способом касситеритовые и касситерит-сульфидные месторождения в Кавалеровском и не менее 50 лет в Комсомольском районах. К настоящему моменту большая часть запасов отработана, много рудников и горно-обогатительных фабрик закрыты. При разработке рудных тел открытым и закрытым способами на дневной поверхности остаются огромные горные выработки - карьеры, канавы, расчистки и отвалы вмещающих пород. В результате работы горно-обогатительных фабрик образуются огромные объемы отходов горнорудного производства - хвосты, что приводит к появлению горнопромышленных техногенных систем, включающих карьеры, канавы, расчистки, штольни и хвостохранилища.
В отработанных карьерах, штольнях и хвосто-хранилищах остатки руды становятся более открытыми для свободного доступа агентов выветривания, что приводит к активизации окисления сульфидов, т. е. к усилению гипергенных процессов и переходу их на техногенную стадию. Наиболее активно техногенные процессы протекают в окисленных рудах зоны гипергенеза. По существу они переоформляют сформированную прежде зону гипергенеза, расширяя ее границы, значительно (в 20 и более раз), ускоряя процессы окисления и осуществляя вынос за пределы месторождений продуктов окисления руд. С началом отработки резко меняются зональность про-
филя окисленных руд, а также естественный ход интенсивно протекающих химических реакций. В результате этого формирование гипергенного профиля оказывается в непосредственной зависимости от соотношения кинетических параметров "геологического" и "технологического" гиперге-неза.
При обработке руды используются токсичные реагенты: серная кислота, бутиловый ксантоге-нат, оксаль Т-80 или Т-92 (флотационные масла), жидкое стекло, известковое молоко и керосин, которые попадают в шламовые и подземные воды в виде органических соединений. После обработки руды и извлечения рудного концентрата остатки руды с содержанием олова ниже промышленного выносятся на хвостохранилища шламовыми водами, содержащими все реагенты, и там складируются. Хвостохранилища представляют собой отходы переработанной руды, закрытые сверху шламовыми водами в виде озер в местах действующих фабрик; либо осушенные, если фабрики давно закрыты. Хвосты отработанной руды складируются либо рядом, либо в непосредственной близости с горно-обогатительной фабрикой.
Объекты Кавалеровского района (Хрусталь-ненский ГОК) расположены в основном в бассейне р. Зеркальная пять рудников и две обогатительные фабрики. В 1941 г. вступил в строй рудник Центральный (Дубровское месторождение), остальные рудники и вторая фабрика в 19601970-х годах, а к 1992 г. разрабатывалось уже 15 месторождений в основном закрытым способом. В Кавалеровском районе основным и единственным добываемым элементом всегда было Бп, хотя в последние годы попутно извлекались 1п и Ag, а такие элементы, как Си, РЬ, 2п, содер-
51
4*
52
ЗВЕРЕВА
жания которых в руде промышленные, всегда уходили в хвосты. Большинство месторождений давно отработаны и закрыты. В последние годы разрабатывалось только медно-оловянное рудо-проявление Искра, и повторно перерабатывались хвосты первого хвостохранилища с содержанием олова от 0.5 до 1.0%.
Вся долина пос. Фабричный (Кавалеровский район), в которой находится большой и сложный комплекс сооружений второй фабрики и три огромных хвостохранилища, несет соответствующую техногенную нагрузку. На первом хвосто-хранилище складировались отходы с 1948 по 1968 г. Его площадь 4 га, а объем 8 млн. т. Среднее содержание олова в хвостах 0.183%. Второе шламо-хранилище действовало с 1968 по 1988 г. и по размерам несколько превосходит первое: площадь 7 га, объем 21.6 млн. т; среднее содержание олова в хвостах 0.14%. Отходы третьего хвостохранилища накапливались с 1989 по 1997 г. Его площадь 4 га, объем 5.2 млн. т, содержание олова в хвостах 0.122%. Оно находится выше уровня фабрики и первого хвостохранилища примерно на 50 м.
Все три хвостохранилища имеют шламовые озера, которые закрывают более половины их поверхности. Понятно, что во время аварий на горно-обогатительной фабрике, прорыва дамбы, в период снеготаяния и сильных ливневых дождей размер шламовых озер увеличивается и может происходить слив или сброс этих вод в речную сеть района. При этом сами хвосты могут сползать, затягивая и закрывая растительный покров, в таких случаях через некоторое время растительность погибает. Подобные ситуации на хво-стохранилищах Кавалеровского района наблюдаются довольно часто.
Хвосты представлены тонкодисперсной массой серого цвета, иногда окрашены в коричневые цвета разных оттенков гидроксидами железа, которые образуются за счет окисления сульфидов. Хвосты состоят из пирита, пирротина, галенита, сфалерита, арсенопирита, халькопирита, кварца, флюорита, турмалина, хлорита и других минералов.
Количественный и полуколичественный спектральный анализы семи образцов, взятых на трех хвостохранилищах, показали, что содержание рудных элементов в хвостах изменяется в следующих пределах (%): Sn - 0.04-0.10; Си - 0.00620.2600; РЬ - 0.0039-0.0760; Zn - 0.08-1.00; As -0.01-0.05; N - 0.0014-0.0033; Со - 0.0002-0.0009; Сг - 0.0019-0.0030; V - 0.0043-0.0100; Ag - 0.00030.0030; Ga - 0.0011-0.0016; В - 0.01-0.05; Bi -0.0001-0.0003; Sг - до 0.01, Са - до 0.1.
В Комсомольском оловорудном районе с момента работы горно-обогатительных фабрик из руды добывали Sn, Си, РЬ, Zn, Ag и W. В последние годы только на олово повторно перерабаты-
вались хвосты первого хвостохранилища карьерным способом, так как все рудники закрыты, хотя запасы руды не отработаны. Здесь, как и в других рудных районах, хвосты отработанной руды складировались рядом с горно-обогатительными фабриками. В районе две фабрики и три хвостохранилища. Первое хвостохранилище находится рядом с фабрикой и в непосредственной близости с пос. Горный. Отходы там накапливались с 1963 по 1997 г., его площадь 20 га, объем 10.4 млн. т, среднее содержание олова в хвостах 0.13%. Второе - расположено около другой фабрики и вблизи г. Солнечный. Здесь складировались отходы с 1969 по 2001 г. Оно по площади самое большое: 40.3 га, объем 24.09 млн. т, среднее содержание олова в хвостах 0.207%. Хвосты на этих хвостохранилищах находятся в сухом виде. Самое молодое 3-е хвостохранилище, оно закрыто сверху шламовыми водами. Объем его составляет 6.8 млн. т, площадь 30.5 га, а находится в 5 км от пос. Горный в направлении к г. Солнечный. Размеры площадей хвостохранилищ в Комсомольском районе фактически в 6 раз больше, чем в Кавалеровском, а объемы накопленных хвостов близки, хотя период существования оловорудной промышленности в Кавалеровском районе больше на 10 лет. Близкие объемы накопленных хвостов объясняются не меньшими масштабами горнорудного производства, а прорывом дамбы и сбросом больших объемов хвостов в речную сеть в Кавалеровском районе в конце 1960-х годов.
Содержание всех полезных компонентов в хвостохранилищах Комсомольского района следующее (г/т): Sn - 0.2, Си - 0.46, Zn - 0.094, РЬ -0.123, Ag - 1.227, Bi - 0.03, As - 0.629. Тонкодисперсная масса хвостов серого цвета состоит (%) из: жильного кварца - 37.5, турмалина - 12.1, ро-говиково-осадочных пород - 45 и сульфидов (пирит, пирротин, арсенопирит и др.) - 3.8.
В изучаемых районах на хвостохранилищах или в непосредственной близости от них чувствуется сильный запах сернистых газов. Следовательно, отвалы находятся в стадии интенсивного взаимодействия с окружающей средой, возможно горения, и активно формируются (литифициру-ются), а значит воздействуют на все природные составляющие.
В массе хвостов окисление сульфидов приводит к появлению таких техногенных минералов, как гипс, халькантит, галотрихит, мелантерит, сидеротил, алуноген, старкеит и др., в состав которых входят Си, Fe, Mg, А1, Са и S. В засушливую погоду корка этих техногенных минералов в виде выцветов покрывает борта карьера в повторно отрабатываемых хвостах. На поверхности хвостохранилищ эти явления выражены слабее. В толще хвостов техногенные процессы протекают
значительно активнее, а поэтому образуются более мощные прожилки техногенных минералов.
В заброшенных горных выработках из насыщенных растворов рудничных вод кристаллизуется более 30 техногенных минералов: глокке-рит, гизингерит, роценит, питтицит, познякит, серпиерит, ксенасит, вудвардит, роуволфит и др. [9, 18, 21]. Техногенные образования представлены мощными (иногда до 50 см) корками, натеками, сталактит-сталагмитовыми образованиями, прожилками, развитыми в рудной массе, во вмещающих породах, на крепи, кровле и стенках горных выработок. Макроскопически среди них выделяются образования белого, желтого, зеленого, голубого и коричневого цвета разных оттенков, которые могут быть как моно-, так и полиминеральными. В соста
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.