ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2007, № 3, с. 238-247
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 622.85(234.853)
СУЛЬФИДСОДЕРЖАЩИЕ ОТВАЛЫ И ХВОСТОХРАНИЛИЩА -ОПАСНЫЕ ТЕХНОГЕННЫЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ГОРНОРУДНЫХ РАЙОНОВ БАШКОРТОСТАНА
© 2007 г. В. Н. Пучков*, Д. Н. Салихов*, Р. Ф. Абдрахманов*, Г. И. Беликова*, Р. М. Ахметов*, О. А. Захаров**, С. В. Ковтуненко*
*Институт геологии УНЦ РАН **Башкирский государственный университет Поступила в редакцию 12.08.2005 г.
Рассмотрены основные опасные загрязнители окружающей среды горнорудных районов Башкирского Зауралья, где сосредоточены многочисленные колчеданные, золото-колчеданные, марганцевые, хромитовые месторождения и рудопроявления.
Показано, что большую опасность для окружающей среды представляют подотвальные, шахтные и карьерные воды, содержащие помимо добываемых рудных металлов большие количества особо токсичных элементов: кадмия, селена, теллура, мышьяка, ртути, кобальта, никеля. Ядовитые соединения из водных стоков поступают в открытые водоемы, подземные водоисточники, отравляют и закисляют почвы, создают угрозу здоровью населения. В то же время накопленные в хвостохра-нилищах и отвалах материалы представляют собой разубоженные руды, по существу это техногенные месторождения.
Рассмотрены меры, которые необходимо предпринять, чтобы снизить техногенную нагрузку на окружающую среду, способствовать улучшению экологической обстановки в регионе.
ВВЕДЕНИЕ
Освоение горных районов Башкортостана началось в XVII в. В Баймакском и Учалинском районах проводилось извлечение рассыпного золота, а медь добывалась из медистых песчаников в платформенной части региона с одновременным строительством здесь медеплавильных заводов (Вознесенский завод появился в 1737 г.). Примерно в то же время и в последующие 250 с лишним лет извлекали золото из коренных кварцевых жил. В XVIII и XIX столетиях разрабатывали месторождения хрома и марганца, золота из железных шляп. С середины прошлого столетия были вовлечены в разработку крупные колчеданные месторождения. Именно с их разработкой изменилась технология горного дела. Руды стали добывать открытым способом, что привело к возникновению не только крупных карьеров (глубиной до 500 м и более и диаметром более 1.5 км), но и огромных отвалов вскрышных пород. В результате на поверхности оказались мета-соматически измененные, обогащенные токсичными металлами околорудные породы, которые представляют собой бедные руды. Возникали хвостохранилища, озера превращались в отстойные пруды. Изменился ландшафт, с площади водосбора в водоисточники начали попадать подотвальные, карьерные воды, несущие множество
токсичных элементов. Нарушился естественный природный баланс.
Ухудшению экологической ситуации в регионе способствовала большая сближенность месторождений и рудопроявлений разнообразных полезных ископаемых. На территории Башкирского Зауралья размещаются крупные и небольшие колчеданные месторождения: Учалинское, Ново-Учалинское, Сибайское, Юбилейное, Подольское. К объектам среднего и малого размера относят Кульюрт-Тау, Балта-Тау, Бакр-Тау, Таш-Тау, Майское, Бакр-Узяк, Курпалинское, Бури-байское, Октябрьское и др. Часть из них уже выработана, другие в настоящее время интенсивно разрабатываются, третьи относятся к резервным. В тех же районах, где размещаются колчеданные месторождения, концентрируется около 70 марганцевых месторождений и рудопроявлений. Развито здесь и хромитовое оруденение (около 170 мелких месторождений и рудопроявлений хромитов). В регионе разрабатывается также рассыпное и коренное золото (в 1992 г. был найден самородок "Ирендыкский медведь" весом 4788.75 г). Из золото-сульфидных месторождений в Башкортостане известны Благодатное, Южно-Ремезовское, Александровское, Мало-Муйнакское, Красная Жила, Карагайкульское, Муртыкты, Ик-Давлят, Средний Лог и др.
Таблица 1. Средние содержания основных рудных компонентов и элементов-спутников во вкрапленных рудах и околорудных породах Учалинского месторождения
Породы Коли- Мощ- Концентрация элементов
чество проб ность зоны, мас. % г/т
м Си Zn S РЬ Se Те 1п Cd As Ва
1 7 50 0.02 0.06 0.2 0.1 0.01 0.01 0.005 0.01 8 10
2 31 80 0.03 0.08 1.6 2.4 0.1 0.08 0.01 0.02 16 30
3 4 20 0.03 0.08 1.9 2.0 0.2 0.10 0.01 0.02 10 27
4 100 60 0.08 0.10 6.9 3.4 1.0 0.5 0.05 0.8 21 200
5 5 3 0.06 0.12 6.9 4.8 1.5 1.0 0.07 0.5 30 800
6 25 60 0.04 0.08 4.0 2.3 1.2 0.6 0.02 1.0 12 57
7 12 5 0.03 0.01 1.0 3.0 0.5 0.2 0.01 0.4 30.0 80
8 5 3 0.26 0.22 20.1 8.7 0.7 2.1 0.1 1.0 20.0 380
9 5 1 0.1 0.15 2.4 1.0 0.6 0.8 0.1 0.5 30.0 200
10 5 3 0.04 0.12 1.4 3.0 0.8 0.2 0.01 0.1 20.0 175
11 5 3 0.03 0.02 0.9 2.6 1.2 0.4 0.01 0.3 23.0 69.0
12 6 1 0.06 0.17 2.3 5.4 1.5 0.5 0.01 0.3 20.0 70.0
13 11 10 0.04 0.1 0.3 3.0 0.2 0.1 0.01 0.1 20.0 30.0
14 20 10 0.04 0.08 1.3 3.2 0.3 0.1 0.01 0.1 20.0 102.0
15 16 30 0.03 0.07 0.7 1.2 0.2 0.2 0.01 0.1 9.0 35.0
16 26 240 0.04 0.08 0.7 1.2 0.3 0.2 0.02 0.2 9.0 40.0
17 12 30 0.04 0.06 0.6 1.4 0.3 0.3 0.03 0.2 7.0 34.0
18 9 20 0.04 0.1 0.6 1.7 0.2 0.3 0.03 0.2 10.0 47.0
19 17 30 0.05 0.1 1.6 1.5 0.3 0.4 0.05 0.4 20.0 30.0
Примечание. 1-8 - породы лежачего бока: 1 - базальты гематитизированные, 2 - хлоритизированные и серицитизированные риодациты, 3 - риодациты гематитизированные, 4 - серицит-кварцевые метасоматиты, 5 - вторичные кварциты, 6 - серицит-хлорит-кварцевые метасоматиты, 7 - хлоритовые породы, 8 - вкрапленные руды; 9-19 - породы висячего бока: 9 - хлоритовые породы, 10 - туфы кислого состава, 11 - туфы основного состава, 12 - кварц-гематитовые породы, 13 - риодациты серицитизированные, 14 - риодациты гематитизированные, 15 - базальты серицитизированные, 16 - базальты гематитизированные, 17 - базальты эпидотизированные, 18-19 - пострудные дайки: 18 - диориты, 19 - диабазы. По И.Б. Серавкину и др. [4].
Рассматриваемые месторождения сконцентрированы в довольно узкой полосе, главным образом, восточнее хребта Урал-Тау. Таким образом, в течение 250 лет сначала лопатой и киркой, а в настоящее время двух-четырех кубовыми ковшами землеройной техники извлекаются из глубин, до 500 м вскрышные породы и накапливаются в виде огромных отвалов. Руда здесь же обогащается, а разубоженный остаток - более половины - складируется в хвостохранилищах. Приведем некоторые материалы о трех основных горных рудниках - Учалинском, Сибайском и Бурибайском, и о действующих при них обогатительных фабриках.
ОПИСАНИЕ ИССЛЕДУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ
Учалинский комбинат (УТОК) работает с 1958 г. на базе медно-колчеданных месторождений Учалинского района и Узельгинской группы месторождений Челябинской обл. По состоянию
на начало 2001 г. комбинат переработал чуть меньше 110 млн. т руды с годовой совокупной мощностью на тот период примерно 3.5 млн. т, в том числе из Учалинского карьера примерно 0.5 млн. т. При этом выход хвостов составил 70%. Общий объем накопленной вскрыши на 2001 г. -164 млн. м3 (473 млн. т). Отвалы размещаются на восточном, южном и юго-западном бортах карьера. Они занимают площадь в 320 га и отсыпаны в два-три яруса высотой 20-50 м каждый. Состав рудных и других рассеянных компонентов можно вычислить из данных табл. 1. Количество меди в отвалах 254 тыс. т, цинка - 565 тыс. т, серы -11.1 млн. т.
Накопленные в хвостохранилищах УТОКа сульфидные хвосты представляют мелкозернистый агрегат технологических отходов коллективно-селективной флотации руд после измельчения их до крупности 0.074 мм, а коллективного концентрата - до 0.044 мм. Кроме пульпы в хво-
Таблица 2. Характеристика подотвальиых, шахтных и карьерных вод Учалинского рудника
Показатели Единицы измерения Подотвальные воды Карьерные + + шахтные воды
Объем воды тыс. м3/год 500 2200-2800
Жесткость общая мг-экв./л Не опр. 30-39
Общая кислотность мг-экв./л То же 6.3-16.5
рН 3.11 4.1-4.67
Окисляемость мгО2/л Не опр. 32
Общая минерализация мг/л 2800-15400 2954-3968
Взвешенные вещества То же 263 120-552
Медь » 175 10.5-23.2
Цинк » 970 77.8-123
Железо » 380 13.8-23.6
Марганец » Не опр. 14.6-22.5
Никель » 1.26 Не опр.
Кобальт » 6.05 То же
Кадмий » 1.45 »
Кальций » 440 285-324
Магний » 980 177-226
Калий + натрий » 390 149-618
Хлор » 273 193-234
Сульфаты » 10590 1570-2922
Нитраты » 0.5 6-19
Нитриты » Отс. <0.5
Примечание. Здесь и далее в таблицах использованы данные Института геологии УНЦ РАН, УГОКа, БМСК, БГОК и др.
стохранилища спускают шахтные, подотвальные и сточные воды промышленной площадки, пруд служит для отстоя и создания водооборота технологической воды. Объем хвостов составлял на начало 2001 г. 40.8 млн. т, их мощность в хранилище 17-24 м.
Специфика технологии обогащения колчеданных руд такова, что с хвостами неизбежно теряется часть извлекаемых металлов. В хвосты обогащения попадают также попутные ценные, но очень токсичные компоненты: мышьяк, свинец, селен, теллур, кадмий.
Подотвальные, шахтные и карьерные воды.
В процессе инфильтрации атмосферных осадков подотвальные воды скапливаются в приотваль-ных водоемах, расположенных практически по всему периметру отвалов. Затем по водоотводному каналу они поступают в хвостохранилище и технологический пруд-осадитель. Окисляясь, сульфидные минералы отвалов переходят в растворимые сульфаты меди, цинка, железа и серную кислоту, насыщая таким образом подотвальные воды тяжелыми металлами. Серная кислота в этих водах способствует выщелачиванию из пород кальция, натрия, магния. Содержание в под-
отвальных водах кальция - до 1503 мг/л, магния - до 290 мг/л, натрия и калия - до 390 мг/л; рН 1.5-3.4. Состав их преимущественно хлорид-но-сульфатный магниево-кальциевый с общей минерализацией от 2800 до 15 400 мг/л. В них высокое содержание железа (61-1264 мг/л), цинка (154-912 мг/л), меди (18.7-303.7 мг/л) и кадмия (0.88-1.71 мг/л). Концентрации тяжелых металлов значительно превышают ПДК. Химический состав и другие сведения о подотвальных водах приведены в табл. 2.
Рудничные стоки формируются за счет поверхностных и подземных вод. Объем откачиваемых дренажных вод составляет 2.2-2.8 млн. м3 в год. Их сбрасывают в хвост
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.