Добыча полезных ископаемых из отходов руд

Полезные ископаемые представляют собой фундамент цивилизации. Извлеченные из недр Земли, они подвергаются обработке для получения металлов, химикатов, строительных материалов, удобрений и топлива. Наше развитое общество не может существовать без таких предметов потребления. Они являются базой для изготовления почти 3/4 объема нашего общего национального продукта.

Но при извлечении, обработке полезных ископаемых и использовании большинства продуктов, изготовленных из них, образуются отходы. Иногда они образуются при добыче руд. В западных штатах США в руднике с добычей меди открытым способом каждый час добывается 300 т медной руды, предназначенной для дробления. При добыче такой руды, содержание меди в которой настолько мало, что использование только метода экстрагирования может сделать рентабельной эксплуатацию рудника, снимаются тысячи тонн земли и скальных пород, лежащие над залежами руды. Вблизи рудника постепенно образуются огромные скопления отходов, из которых ветер выдувает пыль, загрязняющую воздух, а дожди выносят кислоты, загрязняющие реки. Экономические вопросы, связанные с рекультивацией земель, разрушенных при подобном методе добычи полезных ископаемых, редко рассматриваются, поэтому в настоящее время большие территории США отмечены неприглядными символами непрерывных поисков полезных ископаемых.

В штате Флорида мощные машины черпают из земли гальку, содержащую фосфаты, — первая стадия процесса получения удобрений. Затем при разделении фосфорных соединений каждый час образуется примерно 700 т отходов. Чтобы избежать загрязнения поверхностных водоемов, шлаки сбрасывают в огромные ямы, где они хранятся многие годы в ожидании разработки эффективных методов организация утилизации отходов.

Каждый год в США образуется более 1 млрд. т отходов от обработки полезных ископаемых. Полное накопление таких материалов на сегодняшний день требует приблизительно 0,8 млн. га. Это приблизительно соответствует той самой площади, которая требует рекультивации после добычи ископаемых открытым способом.

Добавочные миллионы тонн отходов накапливаются после использования полезных ископаемых и их продуктов. В большом северо-западном городе для выработки электроэнергии за один час сжигается 400 т каменного угля. При сгорании 400 т угля примерно 40 т превращается в летучую золу. Выработанное электричество служит миллионам потребителей, а потребителей летучей золы относительно немного. Каждый год необходимо каким-то образом избавиться от миллионов тонн такого нежелательного продукта. Эти отходы очень многочисленны, и их нелегко распределить по категориям согласно происхождению, химическому составу или физической форме.

Неприятности, связанные с накоплением таких отходов от полезных ископаемых, и их потенциальная опасность для окружающей среды и нашего здоровья вызывают к ним все возрастающую антипатию общественности. Однако в конце концов самый убедительный довод в пользу реализации таких отходов — бесполезная потеря ценных природных ресурсов, которые они представляют. Ибо почти неизменно такие отходы содержат ценные полезные ископаемые, использование которых обусловлено ростом населения и экономическими соображениями. Конечно, регенерация отходов экономически целесообразна, однако, чтобы называться приемлемым источником полезных ископаемых, отходы должны конкурировать по стоимости с природными источниками— рудами. В этом отношении несколько факторов свидетельствуют в пользу применения отходов: их изобилие, доступность (которая исключает необходимость проведения дорогостоящих работ по добыче полезных ископаемых) и возрастающее желание производителей отходов разрабатывать методы утилизации, социально более приемлемые, чем свалка. Такое желание является важным стимулом для проведения правительственных и частных исследований по регенерации отходов.

Проблемами потенциальных возможностей использования отходов от добычи полезных ископаемых и их измельчения занимаются многие ученые. Для определения металлических и неметаллических составляющих, обусловливающих наилучшие перспективы регенерации, делают анализ проб отходов, взятых из основных свалок страны.

Проект, выдвинутый в шт. Пенсильвания, включал проведение экспериментов по рекультивации земель в нескольких районах открытой добычи полезных ископаемых с целью разработки дешевых методов. Отходы, образованные при подземной добыче ископаемых, используются для заполнения подземных пустот и поддерживания тех слоев земли, которые расположены над залежами полезных ископаемых. Таким образом, при открытой добыче ископаемых будут спасены и сохранены для использования в будущем большие площади земель, так как в этом случае отсутствуют проблемы, связанные с карстовыми явлениями.

Статья продвинута программой Rich Key.

В ходе добычи и переработки полезных ископаемых происходит большой геологический круговорот, в который вовлекаются различные системы. Вследствие этого оказывается большое воздействие на экологию региона добычи, и такое воздействие влечет за собой негативные последствия.

Отрицательные последствия добычи полезных ископаемых

Масштабы добычи полезных ископаемых велики – в расчете на одного жителя Земли в год добывается до 20 тонн сырья, из которых менее 10% переходит в конечный продукт, а остальные 90% – отходы. Кроме того при добыче происходит значительная потеря сырья примерно 30 – 50%, что говорит о неэкономности некоторых видов добычи, особенно открытого способа.

Россия является страной с широко развитой добывающей отраслью, имеет месторождения основных сырьевых ресурсов. Вопросы негативного влияния добычи и переработки сырья очень актуальны, поскольку эти процессы затрагивают все сферы Земли:

• литосферу;
• атмосферу:
• воду;
• животный мир.

Влияние на литосферу

В результате этого растет вероятность обвалов, оползней, разломов близлежащей к руднику территории. Создаются антропогенные формы рельефа:

• карьеры;
• отвалы;
• терриконы;
• овраги.

Такие атипичные формы имеют большие размеры, высота может достигать 300 м, а протяженность 50 км. Насыпи образуются из отходов переработанного сырья, на них не растут деревья и растения – это просто километры непригодной территории.

Список городов пострадавших от последствий промышленного производства

В ходе добычи каменной соли, при обогащении сырья, образуются галитовые отходы (на одну тонну соли приходится три–четыре тонны отходов), они твердые и нерастворимые, а дождевые воды переносят их в реки, которые часто используются для обеспечения питьевой водой населения близлежащих городов.

Многие породы содержат несколько видов полезных ископаемых, поэтому возможно совмещать добычу и переработку всех компонентов руды. Это не только экономически выгодно, но и благоприятно повлияет на окружающую среду.

Еще одним негативным последствием, связанным с добычей полезных ископаемых является загрязнение ими близлежащих сельскохозяйственных почв. Это происходит во время транспортировки. Пыль разлетается на многие километры и оседает на поверхности почвы, на растениях и деревьях.

Таблица образования галитовых отходов при добывании каменной соли

Многие вещества могут выделять токсины, которые затем попадают в пищу животным и человеку, отравляя организм изнутри. Часто вокруг магнезитовых месторождений, которые активно разрабатываются, наблюдается пустошь в радиусе до 40 км, почва меняет щелочно-кислотный баланс, и растения перестают расти, а близлежащие леса погибают.

В качестве решения этой проблемы экологи предлагают размещать перерабатывающие сырье предприятия вблизи места добычи, это также позволит сократить транспортные расходы. Например, располагать электростанции вблизи угольных месторождений.

Ну и, наконец, добыча сырья значительно истощает земную кору, с каждым годом уменьшаются запасы веществ, руды становятся менее насыщенными, это способствует большим объемам добычи и переработки. Как следствие – рост объемов отходов. Решением этих проблем может стать поиск искусственных заменителей природных веществ и их экономное потребление.

Влияние на атмосферу

Колоссальные экологические проблемы оказывает добыча полезных ископаемых на атмосферу. В результате процессов первичной обработки добытых руд в воздух выбрасываются большие объёмы:

• метана,
• оксидов
• тяжелых металлов,
• серы,
• углерода.

Созданные искусственные терриконы постоянно горят, выбрасывая в атмосферу вредные вещества – угарный газ, углекислый газ, сернистый газ. Такое загрязнение атмосферы приводит к увеличению уровня радиации, изменению температурных показателей и увеличение или уменьшения осадков.

Промышленность и транспорт основные источники загрязнения атмосферы

Во время добычи в воздух попадает большое количество пыли. Ежедневно на прилегающие к карьерам территории падает до двух килограмм пыли, в итоге почва остается погребенной под полуметровым слоем на долгие годы, а часто навсегда, и, естественно, теряет свое плодородие.

Решением данной проблемы является использование современного оборудования, снижающего уровень выбросов вредных веществ, а также использование шахтного способа добычи вместо открытого.

Влияние на водную среду

В результате добычи природного сырья сильно истощаются водоемы как подземные, так и поверхностные, осушаются болота. При добыче угля осуществляется откачка подземных вод, которые располагаются вблизи месторождения. На каждую тонну угля приходится до 20 м3 пластовых вод, а при добыче железных руд – до 8 м3 воды. Откачка вод создает такие экологические проблемы, как:

Кроме нефтяных пятен на поверхности воды, есть и другие угрозы для озер и рек

• образование депрессионных воронок;
• исчезновение родников;
• высыхание малых рек;
• исчезновение ручьев.

Поверхностные воды страдают от загрязнений в результате осуществления процесса добычи и переработки ископаемого сырья. Так же как и в атмосферу, в воду попадает большое количество солей, металлов, токсических веществ, отходов.

В результате этого гибнут микроорганизмы, живущие в водоемах, рыба и прочая живность, человек использует загрязненную воду не только для своих хозяйственных нужд, но и в пищу. Предотвратить экологические проблемы, связанные с загрязнением гидросферы можно путем сокращения сбросов сточных вод, уменьшения расходов воды при добыче продукции, заполнением образованных пустот водой.

Этого можно добиться, совершенствуя процесс добычи сырья, использованием новых разработок в области машиностроения для добывающей отрасли.

Влияние на животный и растительный мир

Во время активной разработки крупных месторождений сырья радиус загрязнений близлежащих почв может составлять 40 км. Почва подвержена различным химическим изменениям, в зависимости от вредности перерабатываемых веществ. Если в землю попадает большое количество токсических веществ, на ней гибнут и не растут деревья, кустарники и даже трава.

Почва не пригодная для выращивания растений, загрязненная деятельностью промышленной добычи

Следовательно, нет пищи для животных, они либо гибнут, либо ищут новые места для обитания, происходит миграция целых популяций. Решением этих проблем должно быть снижение уровня выбросов вредных веществ в атмосферу, а также компенсационные меры по восстановлению и очищению загрязненных территорий. К компенсационным мерам относится удобрение почв, высадка лесов, организация пастбищ.

Видео: Загрязнение окружающей среды