Проблемы экологической безопасности при обогащении углей. профилактика угрозы загрязнения окружающей среды

Направление 4

Окружающая среда: состояние, проблемы, перспективы

Автор: Шаповалов Павел Викторович

ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ УГЛЕЙ. ПРОФИЛАКТИКА УГРОЗЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Донецкая Народная Республика является экологически напряжённым регионом. Наиболее острыми проблемами Донецкого региона являются загрязнения воздушного и водного бассейнов, накопление твердых отходов угледобычи и углеобогащения и других видов промышленных отходов.

По статистическим данным 2000 год ознаменовался для тогда еще Донецкой области значительным подъёмом промышленного производства, в том числе подъёмом развития угольной отрасли. В среднем по Донбассу уровень подъема промышленного производства составлял 6.8%, что привело к увеличению объёмов выбросов вредных веществ в атмосферный воздух (на 1.7%) и накопление твердых отходов угледобычи и углепереработки (на 10-15%).

В атмосферный воздух стационарными источниками загрязнения было выброшено 1588,2 тысяч тонн вредного вещества.

Наибольшие объёмы выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух имеют такие отрасли: угольная, электроэнергетическая и чёрная металлургия.

Более других в Донецкой Народной Республике страдали и продолжают страдать от проблем связанных с загрязнением окружающей среды жители таких промышленных городов и районов как: Мариуполь, Донецк, Енакиево, Макеевка, Горловка, Марьинский и Старобешевский район, и жители других городов и районов Донбасса в которых уже существуют либо создаются предприятия промышленной отрасли. С началом боевых действий в Донбассе уровень загрязнения окружающей среды атмосферными выбросами и отходами производства (твердыми, жидкими, паро- и пылеобразными) значительно сократился, но проблема загрязнения экосистемы Республики не перестала быть актуальной.

В регионе продолжительное время наблюдалось снижение поголовной и повидовой численности всех видов диких животных и птиц, понижение рыбопродуктивности водоёмов. Состояние лесов в целом по Донецкой Народной Республике считается удовлетворительным.

Угольная промышленность. Загрязнение окружающей среды при улучшении качественных характеристик углей.

Уголь является одним из самых экологически грязных видов топлива, а так же одним из «грязных» видов полезных ископаемых по способу его добычи и переработке, но в то же время уголь считается топливом будущего.

Основываясь на предположительном объеме мирового запаса полезных ископаемых (По мнению многих ученых, запасов нефти на планете хватит на 40-50 лет, газа на 60-70, угля - до 600 лет) считается, что основными источниками энергии в долгосрочном периоде за пределами нефтегазовой цивилизации будут уголь и атомная энергетика.

В мировом топливном балансе на долю угля приходится 23% добычи первичных энергетических ресурсов, 38% производства электрической энергии, 70% производства металлургической продукции.

Учитывая, что Донбасс всегда считался и считается одним из крупных угольных регионов Европы следует вывод, что при благоприятных геополитических обстоятельствах, окончании боевых действий в регионе, развитии торговых связей, восстановлении и расширении транспортно-логистичиских направлений, а так же при восстановлении работ экономически рентабельных шахт и углеперерабатывающих предприятий, улучшении качественных показателей угольной товарной продукции разных сортов углей, влияние негативных экологических факторов на окружающую среду Донецкой Народной Республики будет только увеличиваться.

В административном плане в Донецкой Народной Республике наибольшее количество отходов угледобычи и углепереработки образовалось в городах: Красноармейск, Донецк, Макеевка, Горловка, Доброполье, Димитрово, Торез, Шахтерск, Снежное, Новогродовка, Селидово, Енакиево и в других шахтерских городах.

Интенсивная разработка новых угольных месторождений, добыча и переработка углей разных сортов и марок на уже действующих шахтах и обогатительных фабриках отрицательно влияет на окружающую среду, способствует изменению физико-механических свойств и состава почв, подземных и поверхностных вод.

Основными источниками загрязнения окружающей среды при улучшении качественных показателей углей различных сортов, получения качественной, экономически обоснованной, рентабельной и конкурентоспособной товарной продукции, являются твердые и жидкие отходы углеобогащения, а также микрочастицы угольной пыли попадающие в атмосферу.

Экологическая проблема размещения отходов углеобогащения и выбросов вредных веществ в атмосферу

Обогащение угля — это процесс классификации, дробления, снижения серосодержания, зольности и повышения его теплотворной способности. Для энергетических марок углей из-за неоднородности угольной массы в первую очередь важны два показателя — зольность и серность. Основной экологической проблемой связанной с производством обогащения углей является постоянная нехватка мест складирования твердых и жидких отходов. К твердым отходам углеобогащения относится крупнообломочная горная порода, являющаяся неотъемлемой составляющей добытого угля, складирования которой в целях снижения себестоимости готовой продукции осуществляется, как правило, в «шаговой доступности» к месту основного производства. В связи, с чем формирование породных отвалов в некоторых случаях происходит в черте города, либо в близлежащих к городу районах. Так же обстоит дело и с сбросом жидких отходов углеобогащения.

Постоянное увеличение производственных мощностей углеобогатительных предприятий ведет к более скорому проектному заполнению уже существующих мест складирования отходов. В связи с чем предприятия вынуждены дополнительно отводить земельные участки не относящихся к землям сельскохозяйственного назначения, тем самым нанося вред окружающей среде.

Кроме того постоянную угрозу экосистеме Донбасса несут формируемые и уже сформированные и неэксплуатируемые места складирования твердых отходов. К основным угрозам вызванных наличием породных отвалов можно отнести: обрушение откосов породных отвалов; оползни нижних и средних ярусов отвалов, способных расширится за пределы санитарной защитной зоны; горение породных отвалов с выбросам в атмосферу вредных продуктов горения; загрязнение почвы дождевыми и снежными осадками вследствие их таяния стока с поверхности породных отвалов. В среднем из одного горящего отвала за сутки выделяется около 10 т окиси углерода, 1.5 т сернистого ангидрида и значительное количество примесей других газов. Породные отвалы оказывают токсическое воздействие на весь живой организм - содержащиеся в них цинк, медь, свинец, кадмий, никель отрицательно влияют на центральную нервную систему человека.

К основным угрозам вызванных складированием жидких отходов углеобогащения можно отнести: превышение в процессе производства проектных отметок заполнения илонакопителя (шламонакопителя) способный вызвать перелив жидких отходов и подтопление близлежащих жилищных масивов; дренирование ограждающих и разделительных (в многосекционных прудах илонакопителях) конструктивных элементов – ограждающих и разделительных дамб, что приводит к просачиванию воды с повышенным содержанием вредных веществ в почву и в секции с осветленной водой, водой прошедшую определенную очистку и пригодную к повторному использованию в процессе обогащения углей; разрушение ограждающих дамб, что может привести к подтоплению плодородных и сельскохозяйственных угодий, принести вред имуществу населения близлежащих районов и др.

Так же к экологически вредным факторам производства, способных нанести ощутимый вред экосистеме Донецкого региона относится выброс в атмосферу вредных пылеобразных веществ, предельно-допустимая концентрация которых в большинстве случаев фактически в многократно превышает установленный лимит. Твердые частицы в дисперсных системах могут образоваться в результате процессов измельчения, конденсации и различных химических реакций. Под воздействием газовых или воздушных потоков они переходят во взвешенное состояние и при опреде­ленных условиях образуют то, что принято называть пылью. Пыль представляет собой дисперсную систему с газообраз­ной дисперсионной средой и твердой дисперсной фазой, которая состоит из частиц, по размерам находящихся в диапазоне от близких к молекулам до видимых невооруженным глазом (при­мерно от 0,001 до 100 мкм) и обладающих свойством находиться во взвешенном состоянии более или менее продолжительное время. Микрочастицы угольной пыли кроме экологического вреда окружающей среде несут угрозу жизни и здоровью работников углеобогатительных предприятий. Угольная пыль при обогащении определенных марок углей так же являются фактором возникновения взрывоопасных и пожароопасных ситуаций на производстве.

Мониторинг экологически опасных факторов производства

С целью недопущения возникновения техногенных катастроф, загрязнения окружающей среды, нанесения вреда существующей флоре и фауне Донецкого региона на предприятиях углеобогатительного комплекса постоянно проводится мониторинг экологически опасных факторов.

Так при проведении работ связанных с устройством породных отвалов, их формированием, расширением проектных мощностей выполняются проектные работы. Проекты формирований породных отвалов разрабатываются специализированными организациями и подлежат обязательному согласованию с экологической инспекцией. Проекты предусматривают выполнение заказчиком ряда противооползневых, водоотводных мероприятий, мероприятий по предотвращению внутреннее возгорание отвалов, мероприятия по температурному контролю породного отвала, по локализации очагов возгорания, по укреплению откосов и др.

Четкое выполнение всех проектных мероприятий, таких как правильное формирование основания породного отвала, устройство через определенную высоту насыпи горно-шахтной породы изоляционного слоя (в качестве изоляционного материала зачастую используется суглинок), устройство водоотводных канав вокруг основания породного отвала, послойное уплотнение отходов дорожными катками, выдерживание проектной высоты и угла при формирования каждого яруса, проектное устройство бермы, засевание откосов семенами трав и высаживание на откосах деревьев с разветвленной корневой системой, постоянное проведение в процессе формирования отвала топогеодезической съемки, температурной съемки, быстрая локализация мест горения, все это приведет к значительному снижению факторов влияющих на экосистему Донецкой Народной Республики.

При строительстве и эксплуатации прудов илонакопителей (шламонакопителей) так же необходимо в точности соблюдать все проектные требования. При формировании конструкции ограждающей дамбы важно использовать гидроизоляционный материал, проводить качественное послойное уплотнение тела дамбы, правильно проводить отсыпку и уплотнение внутренних и наружных откосов, устанавливать водозаборные сооружения, водопереливы и др. Своевременное выявление и локализация мест обрушений внутренних откосов пруда позволит не допустить дренирование отходов через тело дамбы и тем самым не произведет к загрязнению прилегающей территории. Систематическая ревизия исправности работы устройств перелива и водосброса упредит ситуацию с перенаполнением и разливом жидких отходов. Постоянный визуальный контроль отметок наполняемости пруда и периодический топогеодезический контроль с нанесением высотных отметок на схему так же является мероприятием по предупреждению загрязнения окружающей среды.

Мониторинг количества выбросов атмосферу вредных пылеобразных веществ должен постоянно производиться на углеобогатительных предприятиях. Ответственность за проведение замеров по определению предельно-допустимой концентрации вредных веществ в воздухе как на рабочих местах работников, так и на всей территории предприятия лежит на субъекте хозяйственной деятельности. Кроме того постоянно должен осуществляться контроль загазованности помещений. Ежегодно должен проводиться контроль работы аспирационных установок, их ревизия, отладка, ремонт и замена.

Аспирационные системы удовлетворяет экологическим   и   санитарно-гигиеническим требованиям, так как они обеспечивают  снижение выбросов угольной пыли (взвешенных веществ) в атмосферу и при этом отсутствует угроза загрязнения воды и почвы. Кроме того    она   исключает   образование взрывоопасной концентрации пыли в воздухе.

Снижение экологической нагрузки на окружающей среду в процессе обогащения углей

Основным методом снижения эконагрузки на окружающую среду является:

Повторное использование и переработка твердых и жидких отходов углеобогащения.

Минимизация сбросов жидких отходов за счет модернизации процесса обогащения углей.

Повторное использование после капитальной ревизии и восстановления, очищенных за счет повторного использования и переработки твердых и жидких отходов углеобогащения мест складирования отходов и др.

Вторичная переработка жидких отходов углеобогащения важна не только для увеличения резервов топлива, но и для сокращения нерационального отчуждения земельных ресурсов, снижения эксплуатационных затрат на содержание отстойников, для защиты от загрязнений водного и воздушного бассейна. Кроме того подшихтовка в готовую товарную продукцию забалансовых обезвоженных и прошедших определенный цикл улучшения качественных показателей жидких отходов углеобогащения - угольных шламов позволит получить собственнику углеобогатительного предприятия дополнительную прибыль.

Так же обстоит дело и с твердыми отходами углеобогащения. Разработка породных отвалов и использование крупнообломочной горной породы в процессе строительства дорог, укрепления откосов дамб и в других строительных работах значительно сократит потребность предприятий углеобогатительной отросли в дополнительном отчуждения земельных ресурсов, снизит затраты на устройство новых породных отвалов, а значит снизит себестоимость конечной готовой товарной продукции.

Список литературы

1. Г.Г. Пивняк, П.И. Пилов, А. С. Кирнарский, В. В. Кочетов. Вторичные ресурсы твердого топлива Украины. Научно-технический сборник Обогащение полезных ископаемых, выпуск 1(42), Днепропетровск-1998.

2. Ю.Л. Папушин, А.Г. Резниченко. Илонакопители — источники бытового и энергетического топлива. Сборник тезисов докладов конференций молодых обогатителей Украины, Донецк- 2006.

3. И.П. Курченко, А.А. Золотко, П.Т. Скляр. Извлечение в товарную продукцию забалансовых угольных шламов. Уголь Украины. 2001, вып.1.

4. А. Г. Мнухин Технологии ХХI века: Том II. Новые технологии в горной  и других отраслях промышленности [Текст]/ А. Г. Мнухин, А. М. Брюханов, И.В. Иорданов, А. И. Панишко, В. А. Мнухин – Макеевка-Донецк: ВИК, 2014.– 275с.

5. Информация из открытого источника http://www.ecolognatural.ru/enats-733-1.html

6. Информация из открытого источника «Эксперт Сибирь» №12 (201) http://expert.ru/siberia/2008/12/ugolnoe_obogoschenie/