Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

ФАКТОРЫ, ФОРМИРУЮЩИЕ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА СТОЧНЫХ ВОД ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Муллина Э.Р. 1
1 ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
В статье рассмотрен актуальный вопрос переработки сточных вод, формирующихся на территории горных предприятий. Представлена характеристика объекта исследований − рудничных вод ГОКов уральского региона. Представлен анализ условий формирования жидких георесурсов в условиях техногенеза медноколчеданных месторождений. Рассмотрены основные факторы, формирующие химический состав исследуемых объектов. Проанализировано влияние климатических условий на состав и свойства рудничных вод. Дана оценка влияния сезонности на солесодержание сточных вод и их объемы. Установлено что под действием природных условий независимо от влияния техногенных факторов формируются кислые сульфатные воды, концентрация металлов в которых зависит от климатических явлений, от морфолого-тектонических факторов, литолого-минералогического состава рудных тел и вмещающих пород. Максимальные концентрации катионов металлов характерны для кислых вод зоны окисления сульфидных месторождений. Обоснована необходимость совершенствования существующих технологий очистки и переработки техногенных кислых вод на горных предприятиях. Рассмотрена экологическая целесообразность переработки сточных вод горных предприятий.
стоки
условия формирования
горные предприятия
переработка
извлечение
металлы
1. Емлин Э.Ф. Техногенез колчеданных месторождений Урала. – Свердловск: Изд-во Урал. университета, 1991. – 256 с.
2. Курбангалеев С.Ш. Природоохранная деятельность ОАО «Учалинский ГОК» // Изв. вузов. Горный журнал. – 2004. – № 3. – С.52 – 56.
3. Минигазимов Н.С., Мустафин С.К., Зайнуллин X.Н. Влияние горнодобывающего комплекса на состояние окружающей среды Южного Урала (на примере Респ. Башкортостан) // Экологические проблемы промышленных зон Урала: Сб. науч. трудов межд. науч. техн. конф. – Магнитогорск, 1998. – Т. 1. – С. 42–48.
4. Мишурина О.А. Электрофлотационное извлечение марганца из гидротехногенных ресурсов горных предприятий // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. – 2009. – № 3. – С. 72–74.
5. Мишурина О.А. Технология электрофлотационного извлечения марганца в комплексной переработке гидротехногенных георесурсов медноколчеданных месторождений – автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Магнитогорск: Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, 2010.
6. Мишурина О.А., Муллина Э.Р. Химические закономерности процесса селективного извлечения марганца из техногенных вод // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. – 2012. – № 3. – С. 58–62.
7. Мишурина О.А., Чупрова Л.В., Муллина Э.Р. Особенности химических способов извлечения марганца из технических растворов // Молодой ученый. – 2013. – № 5. – С. 84–86.
8. Мишурина О.А., Чупрова Л.В., Муллина Э.Р. Деманганация сточных вод растворами хлорной извести. // Альманах современной науки и образования. – 2013. – № 9 (76). – С. 115–118.
9. Мишурина О.А., Чупрова Л.В., Муллина Э.Р. Химические превращения кислородсодержащих ионов хлора растворов при разных значениях диапазона рН // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 2–2. – С. 43–46.
10. Мустафин А.Г., Ковтуненко С.В., Пестриков С.В., Сабитова З.Ш. Исследование экологического состояния реки Таналык республики Башкортостан // Вестник Башкирского университета. – 2007. – Т. 12; № 4. – С. 43–44.
11. О видах технологических процессов для удаления из промышленных сточных вод металлов. Blaise J.-F., Dufreshe S., Mercier G. Rev. Sci. eau. 1999, №4. – С 687 –711.
12. Табаксблат Л.С. Техногенные попутные воды месторождений Урала // Известия вузов. Горный журнал. – 1997. – № 11. – С. 66 – 75.

На формирование сточных вод большое влияние оказывают региональные и локальные факторы [1, 2, 4, 12]. К региональным факторам, относят климат, морфолого-тектонические, общие особенности металлогении и химизма вод данной области [1, 3].

Локальные факторы индивидуальны для каждого рассматриваемого месторождения: характер залегания рудного тела, его минеральный состав, структурные и текстурные особенности, условия залегания и характер боковых пород при формировании подземных и грунтовых вод [1]. При формировании поверхностных подотвальных вод к локальным факторам относится также характер и распределение остаточной минерализации полезного ископаемого в рудной и породной массе, находящейся в отвалах [1, 2, 10]. Поэтому для изучения процессов, участвующих в формировании сточных вод Бурибаевского, Учалинского, Сибайского и других медноколчеданных месторождений Южного Урала, изучается влияния региональных факторов.

Одним из важнейших условий формирования состава подземных вод является климат. Количество, состав и режим выпадения атмосферных осадков в течение года влияют на химический состав не только грунтовых вод, но и на воды более глубоко залегающих водоносных горизонтов. Доля атмосферных осадков, идущая на пополнение подземных вод, во многом определяется температурой воздуха и величиной испарения [1, 5, 12]. Снижение температуры воздуха зимой сопровождается промерзанием почвы и изменением условий питания подземных вод. Повышение температуры весной сопровождается таянием снежного покрова и интенсивной инфильтрацией талых вод, наблюдается снижение минерализации подземных вод и увеличение содержания гидрокарбоната. В зимние месяцы во многих районах установлено повышение минерализации и изменение состава грунтовых вод обусловленное отсутствием пополнения горизонта за счет атмосферных осадков. Сопоставление режимов уровня и химического состава грунтовых вод, с характером выпадения атмосферных осадков показало, что осадки зимнего периода являются наиболее эффективными: как правило, весной под влиянием инфильтрации талых вод происходит снижение минерализации грунтовых вод [1, 3, 6, 12].

Климат в местах расположения основных медноколчеданных месторождений Южного Урала континентальный. Зима холодная с сильными ветрами. Лето жаркое, сухое. Среднегодовая температура воздуха в районе составляет примерно 3°С. Абсолютный максимум температуры ~ 38°С, минимум ~ –42°С. Среднегодовое количество осадков может колебаться от 300 до 600 мм. Осадки теплого периода года (апрель – октябрь) составляют около 75 % годовой суммы. Максимальное количество осадков приходится на летние месяцы (июнь-август), минимальное – на февраль [1, 8, 10].

Влияние климатических параметров на формирование химического состава техногенных стоков изучалось на техногенных водах Бурибаевского ГОКа, а так же по данным годовых отчетов отделов охраны окружающей среды предприятий Южного Урала.

В зимний период времени в связи с отсутствием пополнения запасов поверхностных и грунтовых вод за счет атмосферных осадков снижаются объемы сбросных шахтных и карьерных вод. Подотвальные воды, питающиеся за счет осадков с декабря по середину марта, практически отсутствуют, сток перемерзает (рис. 1, 2).

mull1.tiff

Рис. 1. Распределение осадков в течение года по результатам наблюдения метеослужбы ЗАО «Бурибаевский ГОК» (средние значения за 2012 г.) [5–9]

mull2.tiff

Рис. 2. Изменение объемов карьерных и подотвальных вод Бурибаевского ГОКа от времени года (средние значения за 2012 г.) [5–9]

Основными метеорологическими элементами, влияющими на химический состав природных и техногенных вод, являются атмосферные осадки, испарение, температура окружающей среды.

Низкая скорость естественного выщелачивания металлов из руды и слабый катионный обмен во вмещающих породах в холодный период времени приводит к снижению концентрации катионов и изменению солевого состава в природных и техногенных водах.

Усиленный сток в период активного таяния снежного покрова способствует снижению общей минерализации как в шахтных, карьерных, так и в подотвальных водах. Из-за большого разбавления талыми водами минерализация стоков может достигать 15 мг/дм3 [1, 2]. Талые воды отличаются повышенным содержанием гидрокарбонат–иона, нейтральной средой, что ведет к замедлению процессов окисления сульфидной минерализации в отвалах и снижению концентрации марганца в техногенных водах. В летний период времени малая увлажненность местности, высокая температура, сильное испарение способствуют повышению общей минерализации подотвальных и поверхностных вод, кислотности среды и концентрации марганца в техногенных водах.

Фактор сезонности является главным фактором в формировании объемов водопритока подотвальных вод и одним из значимых факторов для шахтных и карьерных вод. На водоприток шахтных и карьерных вод кроме атмосферных осадков значительное воздействие оказывают морфолого-тектонические факторы рельеф; тектоника района; динамический режим водоносных горизонтов, их связь и взаимодействие с поверхностными водами.

Рельеф, формируя стоки и водообмен, влияет на солевой состав природных и техногенных вод. Местность преимущественного расположения основных медно-колчеданных месторождений Южного Урала равнинная или холмистая с незначительными отклонениями в высотах, поэтому подземные воды имеют преимущественно сульфатно-гидрокарбонатно–кальциево-магниевый или натриевый состав, повышенную минерализацию [1]. Поступление больших масс воды в горные выработки связано с особенностями тектоники уральского района. Зоны тектонических нарушений служат проводниками и коллекторами подземных вод. По этим зонам интенсивно развивается гидравлическая связь различных водоносных горизонтов.

Проведенный анализ условий формирования техногенных стоков горнорудных предприятий медноколчеданного комплекса Южного Урала позволил сделать следующие выводы:

- на медноколчеданных месторождениях Уральского региона под действием природных условий независимо от влияния техногенных факторов формируются кислые сульфатные воды, концентрация металлов и в частности марганца зависит от климатических явлений, от морфолого-тектонических факторов, литолого-минералогического состава рудных тел и вмещающих пород;

- объемы шахтных и карьерных вод формируют не только атмосферные осадки, но и рельеф местности, тектоника района и гидрогеологические факторы. Кроме того, эти факторы влияют и на пополнение водоносных горизонтов, и на интенсивность преобразования природных и техногенных вод, горных пород за счет процессов окисления.

- максимальные концентрации катионов металлов характерны для кислых вод зоны окисления сульфидных месторождений;

- вовлечение в переработку кислых рудничных вод медноколчеданного комплекса Южного Урала, с целью извлечения ценных компонентов даст возможность с одной стороны более полно использовать природные минеральные ресурсы, а c другой стороны, позволит существенно снизить экологическую нагрузку в регионе.


Библиографическая ссылка

Муллина Э.Р. ФАКТОРЫ, ФОРМИРУЮЩИЕ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА СТОЧНЫХ ВОД ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 11-6. – С. 1028-1030;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=10715 (дата обращения: 29.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674