Динамика трансформации природной среды горного региона под влиянием горнодобывающей деятельности (на примере Республики Северная Осетия-Алания)

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

динамика трансформации природной среды горного региона под влиянием горнодобывающей деятельности (на примере Республики Северная Осетия-Алания)

Специальность: 25.00.36 - «Геоэкология»

бурдзиева ольга Германовна

Астрахань - 2011

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Центре геофизических исследований Владикавказского научного центра РАН и Правительства Республики Северная Осетия-Алания

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор

Петин Александр Николаевич

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор

Чеснокова Ирина Васильевна

кандидат географических наук

Яницкий Евгений Брониславович

Ведущая организация: Курский государственный университет

Защита состоится « 16 » декабря 2011 года в 10:00 на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.04 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, ауд. 101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета.

Автореферат разослан « » 2011 г.

Отзывы на автореферат (2 экземпляра, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, АГУ, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 212.009.04

Факс:8(8512) 52-49-92,

E-mail: miolin76@mail.ru

Ученый секретарь диссертационного

совета, кандидат географических наук,

доцент М.М. Иолин

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Масштабы негативного влияния хозяйственной деятельности человека в горнопромышленных районах добычи полезных ископаемых в регионах Северного Кавказа значительно превосходят размеры последствий природных геологических и геохимических процессов, протекающих на Земле. Влияние горного производства многократно усиливается в специфических условиях горных регионов Кавказа.

Так, в горной Осетии добыча и переработка полиметаллических руд ведутся с древних времен, особенно активно с середины XIX века. Садонские рудники обеспечивали почти полное удовлетворение потребности России в свинце, а затем и в цинке. Здесь накоплено большое количество хвостов горной добычи и переработки, что определяет образование вторичных ореолов рассеяния в пределах предприятий и их окрестностей.

Хвосты почти 200-летней организованной добычи и переработки руд определяют показатели промышленной безопасности, поскольку они постоянно хранятся, увеличиваясь со временем. Проблема защиты окружающей среды от многофакторного воздействия горного производства приобрела глобальный характер, и носит черты катастрофы.

Техногенная нагрузка на горнопромышленные районы РСО-Алания определяется использованием естественных ресурсов, эмиссией производственных отходов в окружающую среду, сбросом сточных вод в поверхностные водоемы, размещением твердых отходов на поверхности ландшафтов, загрязнением почвы тяжелыми металлами и химическими соединениями.

Продолжающееся ухудшение качества природной среды в горнодобывающих районах Северного Кавказа вызывает необходимость поиска путей и методов преодоления отрицательных последствий вмешательства человека в функционирование природных систем, включая эколого-геологические системы. В связи с этим весьма важными этапами являются разработка и реализация экологически сбалансированного подхода к освоению минеральных ресурсов региона.

Для оздоровления региона необходимы формирование эффективной системы недропользования на основе комплексного освоения и использования ресурсов недр, применения малоотходных ресурсосберегающих технологий, экологизации производства при обеспечении конкурентоспособности продукции минерально-сырьевого комплекса на мировом рынке.

Одним из аспектов проблемы является оценка способности окружающей среды восстанавливать свои свойства при уменьшении техногенной нагрузки на нее.

Предмет исследования. Эколого-географические особенности техногенной трансформации геологической среды Садонской рудной провинции под воздействием горнопромышленного комплекса в условиях возрастающих антропогенных нагрузок.

Цели и задачи исследования. Цель работы - разработка рекомендаций по оптимизации недропользования в горнопромышленном комплексе РСО-Алания на основе анализа эколого-географических закономерностей техногенной трансформации геологической среды и особенностей развития техногенеза с учетом изменения техногенной нагрузки во времени.

Указанные цели достигаются решением задач:

- многофакторный анализ ресурсной и экологической функции геологической среды и оценка экологической обстановки в исследуемом регионе;

- разработка методологии комплексной геоэкологической оценки состояния окружающей среды, в том числе геологической среды применительно к территории Садонской рудной провинции;

- разработка направлений экологически сбалансированного недропользования в РСО-Алания, включающих рекомендации по предотвращению или снижению негативного промышленного воздействия на окружающую среду, рациональному и безопасному использованию полезных ископаемых, защите окружающей среды и населения от вредного воздействия техногенных процессов;

- внедрение в производство научно обоснованных методических и технологических приемов снижения техногенной нагрузки на геологическую среду региона.

Фактический материал и личный вклад автора. Диссертационная работа является итогом 4-летней научной деятельности автора. В ее основу положены результаты эколого-географических и инженерно-геологических исследований Садонской рудной провинции, в том числе, в рамках гранта по программе Российского Фонда Фундаментальных исследований (РФФИ), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.», а также 5 хоздоговорных тем, посвященных рассматриваемой проблематике.

Автору лично принадлежат комплексный анализ состояния минерально-сырьевой базы Садонской рудной провинции и ее экологических проблем, классификация факторов техногенной трансформации окружающей среды, в том числе хвостохранилищ Садонского свинцово-цинкового комбината и Владикавказского металлургического завода, оценка и картографирование опасных технологических процессов в массивах хранилищ отходов переработки руд, разработка технологии утилизации хвостов переработки.

Методология и методы исследования. Исходной теоретической базой диссертационной работы явились: учение о геологической среде, ресурсной и экологической функциях литосферы, разработанное в трудах Е.М. Сергеева, В.И. Осипова, Г.К. Бондарика, В.Т. Трофимова, Д.Г. Зилинга, Ф.В. Котлова, Г.А. Голодковской, Ю.Б. Елисеева, В.А. Королева, А.Н. Бармина, А.Н. Петина, В.Б. Заалишвили и др.; учение о природно-технических и геотехнических системах А.Л. Ревзона, А.А. Церната, А.П. Камышева, А.Е. Ретеюма, К.Н. Дьяконова и др.; теоретические основы эколого-геологического и геоэкологического картографирования М.Г. Бергера, В.Т. Трофимова, Д.Г. Зилинга, М.А. Харькиной, Т.А. Барабошкиной, И.И. Косиновой; теоретические основы рационального недропользования и экологической безопасности недр, разработанные в трудах В.И. Вернадского, А.Е. Ферсмана, М.И. Агошкова, А.Д. Верхотурова, В.Т. Калинникова, Д.Р. Каплунова, Н.Н. Мельникова, В.А. Чантурия, Н.Н. Чаплыгина, В.И. Голика и др.

Методы исследования: системного анализа, ландшафтно-геохимический, картографический, ГИС-технологий, ретроспективного анализа, моделирования, аналитические исследования, физическое и математическое моделирование, экономические расчеты с использованием приемов математической статистики, анализ и обобщение литературных источников и опыта передовых предприятий.

Научная новизна результатов исследований.

1. Проведена обобщающая комплексная геоэкологическая оценка современного состояния геологической среды в Садонской рудной провинции и дана оценка вариантов ее изменения при дальнейшем освоении минерально-сырьевых ресурсов.

2. Дана оценка влияния современных технологий добычи и переработки полиметаллического сырья на экологическую обстановку и техногенную трансформацию естественных ландшафтов региона.

3. Составлена карта экологических ситуаций региона (М 1:200000) с выделением на них ареалов геоэкологических ситуаций разной степени напряженности.

4. Разработаны теоретические основы рационального недропользования, пригодные к использованию в региональной концепции экологически сбалансированного недропользования.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Оценка геоэкологической потенциальной опасности освоения полиметаллических месторождений региона, возникновения и развития комплекса негативных геодинамических и экзогенных геологических процессов, включающего хранение больших объемов горных масс с образованием техногенного рельефа, характеризующегося содержанием химически активных компонентов.

2. Геоэкологическое мегарайонирование загрязнений (Владикавказский и Унальский), отличающееся свойствами геологической среды, природно-ландшафтной дифференциацией, технологиями добычи и переработки минерального сырья, степенью антропогенной нагрузки, распространением неблагоприятных геологических процессов и остроте экологической ситуации, не уменьшающимся при снижении темпов добычи в течение десятилетнего периода времени.

3. Основы реального уменьшения ущерба окружающей среде после извлечения металлов до норм ПДК комбинированными технологиями выщелачивания и активации в дезинтеграторах.

4. Теоретическая основа безопасной жизнедеятельности населения горнодобывающих регионов Северного Кавказа и регионального управление комплексным освоением недр, охватывающее наряду с горнотехнической социально-экономическую, геоэкологическую и производственную сферы.

Достоверность научных положений, выводов и результатов исследования обеспечивается представительностью и надежностью исходных данных, полученных в ходе долговременных наблюдений, сопоставимостью результатов исследований и практики, использованием современных способов исследований и практикой их применения на технологически прогрессивных предприятиях.

Практическое и научно-теоретическое значение результатов исследования заключается в установлении закономерностей возникновения и развития опасных для окружающей среды явлений техногенного характера, разработке направления предотвращения опасности и механизма регулирования соотношений природных и технологических факторов на основе принципов охраны окружающей среды. Предложены к реализации инновационные технологические схемы, обеспечивающие защиту окружающей среды от негативного воздействия хвостов добычи и переработки руд путем вовлечения их в производство и методика определения реализации этого направления по критерию - прибыль от обеспечения требований промышленной безопасности.

Результаты работы использованы при составлении технического задания на проектирование комплекса природоохранных сооружений Садонского СЦК, Тырныаузского ВМК, Урупского ГОК, ОАО «Норильский никель» и в курсе лекций для студентов СКГМИ(ГТУ) и ЮрГТУ.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены в Садонском СЦК (2007), на II, III и IV Кавказских международных школах-семинарах молодых ученых «Сейсмическая опасность. Управление сейсмическим риском на Кавказе» (Владикавказ, 2007, 2009, 2011), в Тырныаузском ВМК (2008), на II и III Международных конференциях «Опасные природные и техногенные геологические процессы на горных и предгорных территориях Северного Кавказа» (Владикавказ, 2007, 2010), на кафедрах ТРМ (2009) и БЖД СКГМИ (2010), АО «Кавказгипроцветмет» (2009), и семинаре РГГУ (2010), Ученом совете УРАН ЦГИ ВНЦ РАН и РСО-Алания (2011), на региональной междисциплинарной конференции молодых ученых «Наука - Обществу» ВНЦ РАН и РСО-Алания, (Владикавказ, 2010), II Международной научно-практической конференции «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (г. Владикавказ, 2011), Всероссийской IX Национальной конференции по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию (Сочи, 2011), конференции, посвященной 50-летию основания Института геофизики и инженерной сейсмологии им. академика А. Назарова НАН РА, «Современные задачи геофизики» и инженерной сейсмологии» (Гюмри, 2011).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 21 статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 137 стр., содержит 45 рис., 25 табл. Библиография содержит 124 источника информации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

геоэкологический окружающий среда техногенный

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель и поставлены задачи, сформулированы основные защищаемые положения, отражена научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе «Методологические основы изучения взаимодействия геологической среды и техносферы» рассмотрены современные представления о геологической среде, ее структуре, строении и функционировании. Особое внимание уделено формированию природно-технических систем в процессе взаимодействия человека и геологической среды.

Факторы геологической среды влияют на состояние объектов, например, на экологию РСО-Алания в большей степени, чем в равнинных регионах, влияют орографические условия.

Геологическая среда РСО-Алания относится к центральному сектору Большого Кавказа, равнинная часть располагается по обоим берегам р. Терек. Она характеризуется сложным строением рельефа и разнообразием ландшафтных условий.

В связи со сложностью геологического строения и геоморфологических условий инженерно-геологические особенности территории отличаются предельным разнообразием и широким развитием опасных геологических процессов, основными из которых являются выветривание, обвально-осыпные и эрозионные процессы, просадочность грунтов, селевые потоки, карст и оползни.

Термин «природно-техническая система» (ПТС) введен с целью рассмотрения возникающих в процессе взаимодействия человека и природы особых образований - систем. Примером ПТС служит обогатительная фабрика, где технологические сооружения и хранилище отходов взаимодействуют между собой и с окружающими их областями литосферы, гидросферы, атмосферы, биосферы. ПТС, подсистемами которой являются отдельное сооружение и сфера взаимодействия геологической среды с этим сооружением, является элементарной, например, хвостохранилище.

Республика Северная Осетия-Алания имеет площадь - 8 тыс. км2 и численность населения до 700 тыс. чел. Плотность населения - 85 чел./км2. Уровень урбанизации - 68,6%. В экономике занято около 45% населения. Максимальное влияние на качество окружающей среды РСО-Алания оказывают рудничные стоки, сбросы хвостохранилища Мизурской обогатительной фабрики и металлургических заводов г. Владикавказа, а также малые реки и ручьи, транспортирующие стоки из горных выработок рудников Садонского свинцово-цинкового комбината (ССЦК).

Расположенные в г. Владикавказе металлургические заводы “Электроцинк” и “Победит” работают по замкнутой схеме комплексного использования свинцово-цинкового и вольфрамово-молибденового сырья. Первичным сырьем для производства являются отечественные и импортные сульфидные концентраты, а также аккумуляторное сырье, причем сырье собственно Северной Осетии составляет лишь незначительную часть от общего объема.

Регион располагает не только богатыми природными ресурсами, но и техногенными ресурсами - отходами производства, которые сосредоточены в густонаселенных участках РСО-Алания.

Во второй главе «Минерально-сырьевые ресурсы РСО-Алания и их освоение» отмечается, что часть Северного Кавказа, к которому приурочена РСО-Алания, характеризуется активной геодинамикой, что выражается в активности современных тектонических движений, высокой сейсмичности и широком развитии экзогенных геологических процессов.

Анализ условий образования и геологического строения структурных этажей региона позволяет утверждать, что месторождения региона относятся к сложноструктурным. Их эксплуатация сопровождается повышенным выходом технологически необусловленных минеральных масс, увеличивающих после первичной переработки объем хвостов обогащения и металлургии.

Рудные тела с наиболее богатым содержанием свинца и цинка залегают преимущественно в гранитах, на их контакте с осадочными породами в 11 месторождениях c запасами более 12000 тыс.т свинца и 400 тыс.т цинка.

С 1843 г. по 2001 г. рудниками Садонского СЦК добыто около 500 000 т свинца и 830 000 т цинка. За всю историю освоения вели выборочную отработку наиболее богатых участков месторождения, оставляя в недрах значительное количество бедных, убогих и забалансовых руд.

Применяемые интенсивные технологии в сочетании с высоким исходным содержанием металлов в руде привели к тому, что в недрах потеряно много руды, подвергающейся природному выщелачиванию, а на земную поверхность извлечено неоправданно много некондиционной горной массы, хранящейся в виде хвостов обогащения. В обоих случаях создавались условия для развития в окрестностях месторождений процессов деградации природы.

Хвостохранилище опасно для окружающей среды как поставщик химических реагентов в биосферу. При оценке влияния хвостохранилищ на окружающую среду, преимущественно учитываются физические аспекты: занятость земли под хвостохранилища и количество уносимых ветром и осадками частиц.

Опасность возрастает за счет проявления в хранилищах неизученных и непрогнозируемых факторов, что оценить пока невозможно. При ликвидации хвостов с рекультивацией опасность химической деградации увеличивается тем, что доступ к хвостам прекращается и они перестают контролироваться.

В результате разработки месторождений образовались протяженные ореолы химического загрязнения почв, водотоков и их отложений, площадью около 40 км2.

Основы природоохранной технологии переработки хвостов созданы работами И.Н. Масленицкого, В.Я. Мостовича, И.Н. Духанина, К.Ф. Белоглазова, Н.Н. Кочкина, Л.И. Калабина, И.А. Остроушко, М.Н. Тедеева, В.К. Бубнова, В.И. Голика и др.

Известные технологии хранения хвостов переработки не предотвращают миграции металлов, поэтому не могут применяться.

В третьей главе «Геоэкологический анализ и оценка влияния отходов на окружающую природную среду и население» исследованы хвостохранилища Мизурской обогатительной фабрики и Владикавказского металлургического завода, включая эколого-геохимическое картирование территории с опробованием почв, вод и донных отложений водотоков и мониторинговые исследования с опробованием почв, растительности, поверхностных вод, рудничных вод, отвалов, сухой части поверхности хвостохранилища и пылевых выпадений.

Исследования проведены в два этапа:

- этап 1, принятый в качестве базового, выполнен в 1998 г. ИМГРЭ в 1982-1988 г.;

- этап 2 выполнен с участием автора по региональным программам.

Сопоставление результатов обследований позволяет судить о том, насколько влияет на темпы загрязнения прекращение добычи и переработки руд в течение 1998-2008 г. Сравнение предприятий, образующих и накапливающих отходы, проводилось по показателю вредного воздействия.

По образованию и накоплению твердых токсичных отходов 92% общего количества принадлежит заводу "Электроцинк", что соответствует расположению его в центре ядерной зоны Владикавказского техногенного ореола площадью около 42 км2.

Техногенный ореол имеет концентрически зональное строение, причем площадь зон при переходе от внешних к внутренним зонам уменьшается в несколько раз, тогда как содержания тяжелых металлов в почвах увеличиваются (рис.1).

Техногенный ореол может быть охарактеризован структурными элементами в направлении от периферии к центру:

- переходная зона шириной до 1,5 км окаймляет ореол и характеризуется содержаниями свинца и цинка, превышающими фоновые, но не достигающими аномальных значений;

- собственно техногенный ореол характеризуется аномальными концентрациями свинца, цинка и других элементов 1-го класса опасности;

- ядерная зона ореола с резко повышенными концентрациями свинца, цинка и меди до десятых долей процента.

Центр ядерной зоны техногенного ореола - территория заводов "Электроцинк" и "Победит" отличается концентрациями свинца, цинка и меди более 1%.

Сопоставлением результатов исследований на обоих этапах установлено, что на этапе 2 исследований при незначительном уменьшении концентрации загрязнителей площадь зон допустимого и умеренно опасной зон загрязнения увеличилась.



Рис.1. Карта загрязненности Владикавказского участка: 1,2,3,4 -параметры этапа1; 11,21, 31,41- параметры этапа 2

Хвостохранилище Мизурской обогатительной фабрики находится в долине между Боковым и Скалистым хребтами, в бассейне р. Ардон и ее притоков (р. Уналдон, Майрамдон). В районе Унальского хвостохранилища в почвах выявлена аномалия техногенного происхождения. Пространственная структура аномалии определяется морфологией долин р.р. Ардон и Уналдон и имеет протяженность до 1,5 км при ширине 0,2-0,8 км.

Основными источниками загрязнения водных систем района являются хвостохранилище и отвалы выработок месторождений Джимми, Бозанг и Холст. Сопоставлением результатов исследований на обоих этапах установлено, что при незначительном уменьшении концентрации загрязнителей на этапе 2 исследований площадь загрязнения увеличилась (рис. 2). Отсюда следует, что прекращение работы горным предприятием не улучшило состояние окружающей среды в десятилетний период.

Для репрезентативной оценки состояния среды проведено районирование территории РСО-Алания по хозяйственно-функциональным, ландшафтно-геохимическим, эколого-гидрогеологическим и другим признакам, определены последствия воздействия неблагоприятных техногенных факторов на состояние здоровья населения.

Рис. 2. Карта загрязнения Унальского участка: 1,2,3, 4 -параметры этапа1; 11,21, 31,41- параметры этапа 2

Результаты исследований основаны на данных, полученных автором в ходе выполнения нескольких проектов геоэкологической тематики, в том числе геоэкологической съемки территории РСО-Алания масштаба 1:200000. В качестве крупных элементов регионального экологического районирования территории РСО-Алания выделены два экологически напряженных района, которые характеризуются сосредоточением объектов добычи и переработки металлов (рис. 3).

Из сопоставления данных в ослаблении здоровья населения видна приоритетная роль Алагирского района, который вмещает Садонский СЦК, а также течение реки Ардон, являющейся транспортной артерией загрязнителей (рис. 4).



Рис. 3. Карта-схема ареалов экологических ситуаций в горнопромышленных районах РСО-Алания

Рис. 4. Зависимость между загрязненностью территории и уровнем заболеваемости: 1-Владикавказ, 2 - хвостохранилище Мизурской и 3 - Фиагдонской фабрик обогащения; сплошная, пунктирная и штрихпунктирная линии-границы зон

Всего в РСО-Алания можно выделить неблагополучные для населения объекты:

- участки с опасным уровнем загрязнения почв 140 км2; русел рек - 65 км;

- участки с умеренно опасным уровнем загрязнения почв 160 км2, русел рек -59 км.

Опасный уровень интенсивности экзогенных геологических процессов установлен на 12% территории РСО-Алания (1000 км2), опасное развитие эндогенных геологических процессов установлено для 100% территории республики.

Площадь техногенных аномалий в почвах, донных отложениях, водных системах и основных видах сельскохозяйственных культур, связанные с ореолами и потоками рассеяния металлов не уменьшается при сокращении объемов переработки минерального сырья в последнее десятилетие.

Опасный уровень интенсивности экзогенных геологических процессов отмечен для 12% территории РСО-Алания, а опасное развитие эндогенных геологических процессов установлено для 100% территории республики с приоритетом загрязненности Алагирского района.

В четвертой главе «Пути обеспечения экологической безопасности и рационального освоения недр РСО-Алания» установлено, что проблема загрязнения среды продуктами природного выщелачивания отходов добычи и переработки вытекает из повышенного разубоживания руд пустыми породами в процессе добычи технологиями с естественным управлением рудовмещающим массивом.

Потерянные при первичной разработке руды могут стать основой для использования прогрессивных технологий с выщелачиванием в блоках на месте залегания или в кучах на дневной поверхности (рис. 5).

Важная особенность корректных с позиций геоэкологии технологий состоит в перенесении процессов первичной переработки основного объема руд в подземные условия. Богатые руды выдаются на поверхность и перерабатываются на гидрометаллургическом заводе, средние и бедные - в подземных блоках рудников и штабелях на промышленных площадках рудников. С учетом того, что руды уже разрушены, экономическая эффективность их извлечения может оказаться экономически приемлемой, а с учетом экологической составляющей привлекательность специальных способов добычи увеличивается.

Товарными продуктами комбинированной технологии являются металлы, строительное сырье, обессоленная вода, хлор, водород, кислород, кислоты и щелочи.

Рис. 5. Комбинированная геотехнологическая добыча металлов:1- штабель КВ; 2-блок ПВ; 3-отвал; 4-пруд; 5-5,6,7,8 -емкости; 9,10 -технологические аппараты; 11-сорбционно-десорбционная колонна; 12-15- вспомогательное оборудование

На Фиагдонском месторождении из рудничных стоков раствором кальцинированной соды и цинковой пылью за 48 суток было осаждено 32 т цинка в геле с влажностью 65-78%. На Архонском месторождении за 51 рабочий день кальцинированной содой было осаждено 40 т цинка в геле влажностью 65-78%. В составе геля - цинка до 25, железа - 6,0, свинца - 0,3-0,5, меди - 0,15-0,28, кадмия 0,054, кобальта 0,08, никеля 0,075.

Для использования геоэкологических технологий с выщелачиванием металлов необходимо, чтобы эффективность добычи руд определялась с учетом ценности не только извлекаемых металлов, но и не извлекаемых, а также с учетом величины ущерба окружающей среде.

Конверсия включает в себя компоненты:

- добыча богатых руд с закладкой пустот твердеющими смесями;

- подземное выщелачивание бедных и потерянных руд;

- кучное выщелачивание выданных на поверхность бедных руд;

- выщелачивание хвостов обогащения и металлургии.

Состояние природной среды определяется количеством хранящихся отходов, поэтому радикальным решением проблемы может быть только ликвидация запасов хвостохранилищ при условии доведения остаточного количества металлов в них до уровня ПДК.

Дезинтеграторная подготовка хвостов обеспечивает одновременно два условия утилизации минеральных частиц: раскрытие активности крупных частиц и повышение активности мелких.

Особенность комбинированной активации заключается в том, что порция анолита подается в рабочий орган дезинтегратора, где извлечение металлов в раствор происходит одновременно с разрушением кристаллов, а выщелачивающий раствор интенсивно запрессовывается в образующиеся трещины от деформации частиц. Применение новых технологий позволяет рассматривать хвосты переработки как потенциальное сырье, использование которого, кроме очевидного эффекта от получения дополнительной металлической продукции, обеспечивает реальное улучшение состояния окружающей среды, действительную стоимость которой определить невозможно.

Хозяйственное освоение минерально-сырьевых ресурсов рассматриваемого региона необходимо осуществлять с учетом экологических проблем и причин, их вызывающих. Это невозможно сделать только перегруппировкой инфраструктур отдельных участков горного производства.

Строительство экономики, максимально соответствующей природно-хозяйственным и экологическим условиям, нуждается в создании эффективного эколого-экономического механизма, отвечающего требованиям оптимального использования природных ресурсов и одновременно - природоохранным требованиям, направленным на снижение сверхнормативных воздействий на природные системы. Региональную систему геоэкологического мониторинга можно представить в виде совокупности отдельных взаимосвязанных подсистем (рис. 6).

Управляющим центром системы геоэкологического мониторинга, обеспечивающим согласованное функционирование указанных в схеме, является автоматизированная информационная система и база данных, получаемая с наблюдательной сети локального и регионального уровней (рис. 7).

Экологическая эффективность утилизации хвостов обогащения и металлургии складывается из снижения величины ущерба от хранения хвостов, стоимости полученных при переработке металлов, сырья для строительной индустрии и попутной товарной продукции. Важным компонентом эффективности является реальное уменьшение нагрузки на окружающую среду, выраженное в сохранении здоровья населения и качества флоры и фауны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6. Схема рационального недропользования при добыче и переработке руд в РСО-Алания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7. Структурная схема комплексного геоэкологического мониторинга природно-технических систем горнопромышленного региона

Активация сырья в дезинтеграторе одновременно с выщелачиванием по сравнению с вариантом раздельной активации и выщелачивания увеличивает извлечение на величину в первые проценты.

Дезинтеграторная установка при обработке хвостов флотационного обогащения Мизурской фабрики обеспечивает выход активного класса 0,08 44,4%.

Применяемые при добыче руд системы технологии с высоким разубоживанием, а при металлургическом переделе пирометаллургические процессы не отвечают ни экономическим, ни экологическим требованиям и являются опасными для окружающей среды без радикальной конверсии.

Утилизация хвостов обогащения и металлургии возможна после извлечения из них металлов до уровня ПДК технологиями с выщелачиванием при повышении их активности разновременной или совмещенной во времени подготовкой в дезинтеграторах.

Главным направлением рационального недропользования, обеспечения экологической безопасности и принятия эффективных управленческих решений на уровне сначала региона, а затем межрегионального уровня является создание системы постоянно действующего комплексного геоэкологического мониторинга природно-технических систем.

Экологическая эффективность утилизации хвостов обогащения и металлургии складывается из снижения величины ущерба от хранения хвостов, стоимости полученных при переработке металлов, сырья для строительной индустрии и попутной товарной продукции, а также сохранения социума и биоты в регионе.

Выводы

Основные выводы, отражающие теоретическую и практическую значимость работы, сводятся к следующему.

1. Горнодобывающая отрасль является фактором современного рельефообразования территории РСО-Алания. В процессе техногенеза на месте естественных форм рельефа возникли его специфические формы - карьеры, отвалы, выходы на поверхность подземных пустот. Перемещение разрушенных горных масс, изменение базиса эрозии с образованием дисперсных фракций с большой удельной поверхностью определяют скорость и направление экзоморфодинамических процессов (эрозия, дефляция, оползни, суффозия, карст, сдвижения горных масс, горные удары и др.). Совокупность природных и техногенных факторов формирует реакцию природной системы и определяет уровень неблагополучия территории.

2. На основе анализа геолого-экологической информации впервые составлена карта экологического состояния геологической среды Унальского участка и карта экологического состояния геологической среды территории г. Владикавказа с выделением на них ареалов с различной степенью экологической напряженности, обусловленных совокупностью негативного воздействия непосредственных источников загрязнения (хвостохранилища и т.д.).

3. На основе ретроспективного анализа материалов исследования горнопромышленных участков установлено, что, несмотря на уменьшение с 2000 по 2010 гг. объема производства на основных промышленных предприятиях региона до 10% от их проектных мощностей, тенденция ухудшения экологического состояния на территории не изменяется.

4. Главным направлением рационального недропользования, обеспечения геоэкологической безопасности территории и принятия эффективных управленческих решений от уровня отдельного региона до межрегионального уровня является создание системы постоянно действующего комплексного геоэкологического мониторинга природно-технических объектов. Это позволяет контролировать геоэкологическую ситуацию территории и минимизировать экологические и технические риски при освоении металлических руд.

5. Разработана технология утилизации хвостов передела руд с выщелачиванием активизированных в дезинтеграторах хвостов, как радикального способа восстановления, утраченных под техногенным влиянием, свойств окружающей среды.

6. Экологическая эффективность утилизации хвостов обогащения и металлургии складывается из снижения величины ущерба от хранения хвостов, стоимости полученных при переработке металлов, сырья для строительной индустрии и попутной товарной продукции, а также сохранения социума и биоты в регионе.

Основные публикации по теме диссертации

Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Бурдзиева О.Г. Рациональное недропользование в регионе РСО-Алания (проблемы и пути их решения) / О.Г.Бурдзиева // Уголь. - 2010, №7, - С. 70-71.

2. Бурдзиева О.Г. Эколого-экономические аспекты хранения отходов горного производства / О.Г. Бурдзиева, Е.В.Шевченко // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010, № 8. - С. 37-42.

3. Бурдзиева О.Г. Экономическая эффективность утилизации отходов горного производства / О.Г. Бурдзиева, Е.В.Шевченко // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010, № 8. - С. 43-48.

4. Бурдзиева О.Г. Динамика изменения природной среды горного региона под влиянием горнодобывающей деятельности / О.Г. Бурдзиева // Проблемы региональной экологии. - 2010, №5. - С. 17-27.

5. Бурдзиева О.Г. Механизм влияния горного производства на окружающую среду и направления выхода из эколого-технологического кризиса / О.Г. Бурдзиева, А.Н.Петин // Проблемы региональной экологии. - 2011, № 4. - С. 224- 230.

Работы, опубликованные в других изданиях

6. Бурдзиева О.Г. Опасные геологические процессы и особенности формирования чрезвычайных ситуаций на территории РСО-Алания / О.Г. Бурдзиева // Труды I Кавказской международной школы-семинара молодых ученых "Сейсмическая опасность и управление сейсмическим риском на Кавказе". Владикавказ: ВНЦ РАН и РСО-Алания, 2006, - С. 356-365.

7. Бурдзиева О.Г. Современные геоэкологические проблемы РСО-Алания / О.Г. Бурдзиева, Н.Г. Бекаури // Материалы VI Международной конференции «Инновационные технологии для устойчивого развития горных территорий». Владикавказ, 28-30 мая 2007 г. Владикавказ: Терек, 2007, - С. 212-214.

8. Бурдзиева О.Г. Механизм влияния хвостов обогащения на окружающую среду / О.Г. Бурдзиева // Труды III Кавказской международной школы-семинара "Сейсмическая опасность. Управление сейсмическим риском на Кавказе". Владикавказ: ВНЦ РАН и РСО-Алания, 2009, -С. 361-365.

9. Бурдзиева О.Г. Экологические проблемы хранения и утилизации отходов горного производства / О.Г. Бурдзиева // Труды III Кавказской международной школы-семинара "Сейсмическая опасность. Управление сейсмическим риском на Кавказе". Владикавказ: ВНЦ РАН и РСО-Алания, 2009, - С. 366-370.

10. Бурдзиева О.Г. Исследование влияния хвостохранилища на окружающую среду в условиях высокой сейсмической опасности / О.Г. Бурдзиева, В.Б. Заалишвили // Труды III Кавказской международной школы семинара молодых ученых «Сейсмическая опасность и управление сейсмическим риском на Кавказе», Владикавказ, 24-26 сентября, 2009, - Владикавказ: ВНЦ РАН и РСО-Алания, 2009, - С. 355-360.

11. Бурдзиева О.Г. Исследование технологий утилизации хвостов обогащения / О.Г. Бурдзиева // Труды III Кавказской международной школы-семинара "Сейсмическая опасность. Управление сейсмическим риском на Кавказе". Владикавказ: ВНЦ РАН и РСО-Алания, 2009. - С. 371-374.

12. Бурдзиева О.Г. Критерий эффективности утилизации хвостов / О.Г. Бурдзиева, В.И. Голик // Региональная междисциплинарная конференция молодых ученых «Наука - Обществу». Владикавказ: ВНЦ РАН и РСО-Алания, 2010, - С. 111-116.

13. Бурдзиева О.Г. Технологии активации процессов обогащения убогих руд / О.Г. Бурдзиева, Д.А. Мельков // Региональная междисциплинарная конференция молодых ученых «Наука - Обществу». Владикавказ: ВНЦ РАН и РСО-Алания, 2010, - С. 123-130.

14. Бурдзиева О.Г. Анализ традиционных технологий обогащения убогих руд / О.Г. Бурдзиева, Д.А. Мельков, Н.Г. Бекаури // Технологии активации процессов обогащения убогих руд. Региональная междисциплинарная конференция молодых ученых «Наука - Обществу». Владикавказ: ВНЦ РАН и РСО-Алания, 2010, - С. 207-212.

15. Бурдзиева О.Г. Экономические и экологические аспекты влияния отходов горного производства на литосферу / О.Г..Бурдзиева, Е.В. Шевченко, Е.Б. Ермишина // Труды II Международной научно-практической конференции «Опасные природные и техногенные геологические процессы на горных и предгорных территориях Северного Кавказа». Владикавказ: УРАН ЦГИ, 2010, - С. 145-151.

16. Бурдзиева О.Г. Экономические и экологические аспекты влияния отходов горного производства на гидросферу / О.Г. Бурдзиева, Е.В.Шевченко, Е.Б. Ермишина // Труды II Международной научно-практической конференции «Опасные природные и техногенные геологические процессы на горных и предгорных территориях Северного Кавказа». Владикавказ: УРАН ЦГИ, 2010, - С. 152-156.

17. Бурдзиева О.Г. Механизм возникновения техногенных катастроф под влиянием горного производства / О.Г. Бурдзиева, Е.В. Шевченко, Е.Б. Ермишина // Международная научно-практическая конференция «Опасные природные и техногенные геологические процессы на горных и предгорных территориях Северного Кавказа». Владикавказ: УРАН ЦГИ, 2010, - С. 157-161.

18. Бурдзиева О.Г. Механизм образования отходов горного производства / О.Г. Бурдзиева, Е.В. Шевченко, Е.Б. Ермишина // Международная научно-практическая конференция «Опасные природные и техногенные геологические процессы на горных и предгорных территориях Северного Кавказа». Владикавказ: УРАН ЦГИ, 2010, - С. 161-166.

19. Бурдзиева О.Г. Садонские рудники как фактор экономической и экологической дестабилизации региона / О.Г. Бурдзиева, Е.В. Шевченко, Е.Б. Ермишина // Международная научно-практическая конференция «Опасные природные и техногенные геологические процессы на горных и предгорных территориях Северного Кавказа». Владикавказ: УРАН ЦГИ, 2010, - С. 141-145.

20. Бурдзиева О.Г. Изучение развития новообразований у жителей урбанизированной горной территории / О.Г. Бурдзиева, Т.В. Закс, А.С. Кануков, О.Г. Бериев, В.Б. Заалишвили // II Международная научно-практическая конференция «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки». Часть 1. Владикавказ: СОИКСИ, 2011, - С. 148-152.

21. Бурдзиева О.Г. Геоэкологические проблемы горных территорий в условиях высокой сейсмической опасности / О.Г. Бурдзиева, В.Б. Заалишвили, Н.Г. Джуссоева // Конференция, посвященная 50-летию основания Института геофизики и инженерной сейсмологии им. академика А. Назарова НАН РА «Современные задачи геофизики» и инженерной сейсмологии» (4-7 октября 2011г., г. Гюмри). Гюмри: Гитутюн НАН РА, 2011, - С. 244-249.

Заказ № 729. Тираж 100 экз.

Уч.-изд. л. 1. Усл. печ. л. 1,4

Оттиражировано в ИП Цопанова А.Ю.

362000, г. Владикавказ, пер. Павловский, 3

Тел. (8672) 49-31-77

Размещено на Allbest.ru