Охорона довкілля при збагаченні вугілля
Під охороною довкілля розуміють сукупність державних, адміністративних, правових, економічних, політичних і суспільних заходів, спрямованих на раціональне використання, відтворення і збереження природних ресурсів землі.
Сучасний стан довкілля
У сучасному світовому виробництві використовується лише 5-10 % вихідних сировинних продуктів, інші 90-95 % перетворюються на промислові відходи, більша частина яких попадає в атмосферу, гідро-, літосферу і забруднює їх .
Частка шкідливих речовин, що потрапляє у довкілля з виробничими викидами, пропорційна збільшенню виробництва продукції. Суттєвий внесок у ці процеси роблять вуглезбагачувальні фабрики: забруднюють атмосферне повітря, поверхневі й підземні водні джерела, землі, а також негативно впливають на людський організм шумом.
Безперервний ріст енергоозброєності при обмеженості запасів рідкого палива потребує збільшення постачання твердого палива. Одночасно збільшується вироблення відходів видобутку і збагачення вугілля. При цьому маса відходів збільшується не пропорційно зростанню видобутку й обсягу його переробки, а більш швидкими темпами, що обумовлено погіршенням гірничо-геологічних умов вугільних родовищ. У результаті видобуте вугілля значною мірою засмічене відходами, які виділяють на збагачувальних фабриках і складують. Складування потребує значних матеріальних витрат, але головним чином відторгнення із сільськогосподарського виробництва земельних угідь.
Науково-технічний прогрес, під впливом якого відбувається ро-звиток різних галузей промисловості, у тому числу й вугільної, подвійно впливає на довкілля. З одного боку, збільшення кількості промислових підприємств спричиняє зростання негативного впливу на природу, з іншого — науково-технічний прогрес має необмежені можливості для усунення таких негативних впливів.
Таким чином, вуглезбагачувальні фабрики є підприємствами, що негативно впливають на природне середовище і живі організми. При цьому ступінь забруднення природи значною мірою залежить від об'ємів породи, що міститься в перероблюваному вугіллі, і її якісних характеристик.
Зниження шкідливого впливу вуглезбагачувальних фабрик на довкілля здійснюється у двох напрямках: удосконалення техніки, технології збагачення вугілля і складування відходів вуглезбагачення; комплексне використання продуктів збага-чення вугілля включаючи утилізацію відходів.
Перший напрямок передбачає розробку й освоєння технологіч-них схем збагачення, які забезпечують мінімальний випуск відходів, і технологічних прийомів, що виключають або суттєво знижують шкі-дливий вплив відвалів, газових викидів і стічних вод на природне се-редовище.
Другий напрямок більш кардинальний, оскільки вирішує питан-ня повної ліквідації відвалів, роблячи їх сировиною для виробництва корисної продукції.
Джерела забруднення довкілля відходами вуглезбагачення
Величезні масштаби видобутку і переробки мінеральної сирови-ни, у тому числі й вугілля, спричиняють необхідність розробки заходів і нових процесів безвідходної технології, за якою всі складові час-тини корисної копалини розділяються на кінцеві товарні продукти. Вирішення задач комплексного використання мінеральних ресурсів, повної утилізації продуктів переробки тісно пов'язане з охороною довкілля.
Вугільну промисловість відносять до галузей, які негативно впливають на довкілля, що виявляється у шумі й віб-раціях підвищеного рівня; забрудненні атмосфери викидами твердих і газоподібних шкідливих речовин; негативному впливі на водний ба-сейн скидом забруднених мінеральними і механічними домішками шахтних вод; порушенні земель гірничими роботами і відвалами .
Характерна особливість вуглезбагачувальних фабрик — велика насиченість обладнанням, робота якого супроводжується шумом і вібраціями. Шум підвищеного рівня несприятливо діє на організм лю-дини. Ступінь цієї дії залежить від характеристики шуму та індивідуальних особливостей людини. Шум діє не тільки на органи слуху, але й на нервову систему, спричиняє підвищення кров'яного тиску, ослаблення уваги. А це, у свою чергу, призводить до зниження продукти-вності праці й підвищення рівня травматизму.
Існуючими нормативами передбачається максимально допусти-мий рівень звуку, що дорівнює 85 дБ. Рівень звукового тиску на частотах 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 і 8000 Гц не повинен перевищувати відповідно 99, 92, 86, 83, 80, 78, 76 і 74 дБ. Нормується також значення вібраційної швидкості: на частотах 16, 32, 63 і 250 Гц вібра-ційна швидкість не повинна перевищувати 0,15; 0,22; 0,27; 0,35 см/с. При тривалості дії вібрації не більше 20 % робочого часу допускаєть-ся збільшення вібраційної швидкості в 1,5 раза.
Обладнання, що створює вібрацію, яка перевищує гранично допустиму або є причиною виникнення шуму, розміщують в ізольованих приміщеннях або встановлюють на спеціальних фундаментах і амортизаторах.
Одним із джерел забруднення атмосфери поряд із промисловими котельними установками й аспіраційними системами є сушильні установки збагачувальних фабрик, які викидають відпрацьовані димові гази з відносно високою запиленістю і великим вмістом продуктів спалювання палива. Димові гази, що утворюються в процесі сушки, містять тверді частинки, оксиди сірки, вуглецю, азоту, тому в ат-мосферу вони повинні випускатись тільки після очищення.
Надмірне забруднення атмосфери оксидами вуглецю й азоту, сірчистим ангідридом і сірководнем спричиняє різні захворювання у людини: хронічні бронхіти, емфізему легенів, астму та ін. Також забруднення цими газами негативно впливає на лісові масиви, сільськогосподарські культури.
Забруднення повітря впливає не тільки на живу природу. Викиди у атмосферу SO2 і Н2S збільшує швидкість корозії цинкових покрить дахів будов у результаті осадження на них сполук сірчистого заліза з надмірним вмістом сірчаної кислоти. При її контакті з цинком вона переходить у сульфат цинку, а вивільнене залізо створює плями іржи. Дія дощової води на такий дах приводить до його руйнування.
Поєднання забрудненого SO2 повітря з його вологістю і ступенем дії сонячних промінів приводить до корозії металічних конструкцій будов, споруд збагачувальних фабрик та інших об'єктів. Нижня критична межа вологості повітря, при якій починається корозія стальних конструкцій є 60-75 %, алюмінієвих — 80 %, мідних і нікелевих — 63-70 %.
Діоксид сірки найбільш шкідливий для організму людини. При його концентрації у повітрі 6 частин на мільйон подразнюється слизова оболонка гортані, носа й очей.
Окисли азоту, які викидаються в атмосферу є джерелом створення так званого фотохімічного смогу.
Велику шкоду природі наносить діоксид вуглецю. Вміст його в атмосфері через виробничу діяльність промислових підприємств безперервно збільшується. При накопиченні в атмосфері діоксид вуглецю поглинає частину теплової енергії і перешкоджає її виходу у космос, але при цьому пропускає сонячні промені. Цей ефект негативно впливає на процеси життєдіяльності.
Вугільний пил є також однією з основних речовин, що забруднює повітря.
Гранично допустимі викиди шкідливих речовин (ГДВ) і гранично допустимі концентрації (ГДК) в очищених газах залежать від висоти джерела викиду (димові труби висотою більше 40 м), температури газів і їхньої витрати, швидкості виходу газу з устя джерела, кількості джерел забруднюючих речовин та їхнього територіального розташування, а також ряду інших специфічних факторів. Тому в кожному конкретному випадку, виходячи з дисперсності матеріалу, що надходить на сушку, необхідно оцінювати сукупний вплив усіх цих факторів на ГДВ і на основі розрахунків визначати найбільш ефективні й економічні системи пиловловлення. Сьогодні всі сушильні агрегати вуглезбагачувальних фабрик обладнані триступеневими системами пиловловлення, які складаються з розвантажувальних пристроїв, сухих і мокрих пиловловлювачів.
Іншим джерелом забруднення атмосфери є палаючі відвали, які крім того становлять безпосередню небезпеку для обслуговчого персоналу. Присутність людей у зоні горіння відвалу, де температура досягає 800—900оС, а також у зоні сильного газовиділення небезпечна для життя. Не менш небезпечні скриті лійки, усередині яких відбувається згоряння газу при температурі 1000—1100оС. Головна небезпека полягає у тому, що ці лійки покриті кіркою спеченої породи, яка легко руйнується під дією маси людини. Не меншу небезпеку становлять можливі вибухи, що періодично відбуваються на породних відвалах. Вони виникають, як правило, при порушеннях структури відвалу в результаті переміщення шарів гірських порід під впливом різних причин. При цьому відбувається раптовий викид великих об'ємів накопичених усередині відвалу газів, які при змішуванні з атмосферним повітрям створюють вибухові суміші.
У літній період року при сухій вітряній погоді відвали є джерелом пилоутворення для навколишньої місцевості.
Пил, що знаходиться у завислому стані, негативно впливає на здоров'я людини і при визначених концентраціях може створювати вибухонебезпечні пилоповітряні суміші.
Вміст пилу у робочих зонах, тобто у просторах висотою 2 м над рівнем полу майданчика, де постійно або тимчасово знаходяться робочі люди, не має перевищувати 3-го або 4-го класу небезпеки .
ГДК шкідливих речовин для приземного шару атмосфери над територією підприємств встановлюється рівною 30 % тих же шкідливих речовин у повітрі робочої зони.
У найбільшому ступені пил впливає на органи дихання. При вдиханні пилу сумісно з повітрям частинки затримуються в оболонці верхніх дихальних шляхів і спричиняють її подразнення і навіть запилення. Найбільше шкідливими є частинки крупністю 1-5 мкм, які при попаданні у легені сприяють ущільненню легеневої тканини, що приводить до антракозу. Найбільш небезпечним у цьому відношенні є кварцовий пил з вмістом SiO2 понад 10 %.
Більш гострою є дія пилу на очі й шкіру. Тонкий пил спричиняє запалення рогівки очей, а крупний пил може нанести механічні ушкодження оку.
У визначених умовах пилоповітряні суміші можуть бути вибуховими. Вибуховість вугільного пилу залежить від його крупності, зольності, вмісту летких речовин, концентрації у пилогазових сумішах, наявності в них кисню або іншого активного газу, вмісту леткої сірки, вологості суміші.
Ступінь вибуховості пилу характеризується коефіцієнтом вибуховості Кв.
Групи вибуховості пилу залежно від коефіцієнта Кв :
Безпечно щодо вибуху 0-10
Мала вибухонебезпечність 10-25
Середня вибухонебезпечність 25-35
Підвищена вибухонебезпечність 35-50
Особлива вибухонебезпечність 50-80
Вибуховість пилу збільшується при збільшенні виходу летких речовин і зменшується при підвищенні вологості й зольності. Небезпечною до вибуху є концентрація пилу 112—500 г/м3, при концентрації більше 1500 г/м3 і менше 30 г/м3 вугільний пил не вибухає. Чим менша крупність пилу, тим при меншій концентрації пил вибухає. Найбільш вибухонебезпечний пил крупністю 70-100 мкм; при крупності 120—150 мкм вугільний пил вибухобезпечний. Дуже тонкий пил завдяки великій питомій поверхні встигає значною мірою окислитись до виникнення вибуху, тому у випадку його виникнення, він є дуже слабким.
Однією з причин вибуху пилу є надмірне пересушування концентрату в процесі термічної сушки.
Вуглезбагачувальні фабрики з мокрими процесами збагачення мають розвинуті водно-шламові схеми зі значними об'ємами циркулюючих оборотних вод. Збагачувальні фабрики повинні мати, як правило, повністю замкнений водний цикл водно-шламового господарства з оборотним технічним водопостачанням. Скид шламових вод у шламову каналізацію може здійснюватись тільки у випадках аварії, при ремонті апаратури або при збільшенні концентрації зважених речовин у воді оборотного циклу вище допустимої за технологічними вимогами.
Оборотні води збагачувальних фабрик представлені гідросумішшю, яка складається з трьох фаз: рідкої, твердої і газоподібної. Рідка фаза — це, як правило, шахтна вода, газоподібна — розчинене у воді повітря, тверда — частинки мінерального (в основному породні) й органічного походження.
Шкідлива дія оборотних вод вуглезбагачувальних фабрик, у першу чергу, обумовлюється їхнім високим ступенем мінералізації солями жорсткості.
Крім завислих нерозчинних речовин, в оборотних водах вуглезбагачувальних фабрик збільшується вміст розчинних солей. Встановлено, що мінералізація оборотної води не залежить від марки збагачуваного вугілля, його зольності, вмісту піритної сірки. Вона визначається тільки вмістом сульфатної сірки і складом мінеральних домішок. Загальна мінералізація оборотних вод збагачувальних фабрик Донбасу складає 1000-5000 г/м3. Мінералізацію відносять до сульфатнокальцієвомагнієвонатрієвому типу .
Крім того, у воді містяться залишки флотаційних реагентів, флокулянтів і коагулянтів, які частково розчинені у воді, частково сорбовані на зважених у воді частинках. Хоча флотаційні реагенти, флокулянти і коагулянти, що застосовуються на вуглезбагачувальних фабриках, є відносно малотоксичними, їх можливе попадання з оборотними водами в природні водойми та ґрунтові води може привести до небажаних наслідків.
Породні відвали є також джерелами забруднення прилеглих земель, поверхневих і підземних водних джерел. Забруднення відбувається через стікаючі з відвалів води, насичені різними хімічними сполуками, що виносяться з відвалів. У період дощів і танення снігів породні відвали перетворюються в неконтрольовані джерела створення забруднених шкідливими речовинами стічних вод, які практично не піддаються очищенню.
Вміст завислих речовин у дощових водах, що стікають з породного відвалу, досягає 11700 мг/л, а в талих водах — 47160 мг/л при загальному вмісті солей 7550 мг/л.
Значну кількість забруднюючих речовин несуть і поверхневі потоки, які утворюються на території збагачувальної фабрики в результаті дії дощових і талих вод. Поверхневі води вуглезбагачувальних фабрик містять в основному завислі речовини, мінеральні солі й нафтопродукти.
Унаслідок переміщення великих об'ємів гірничої маси погіршується режим ґрунтових і підземних вод, змінюється поверхневий водостік і структура ґрунту, інтенсифікується ерозійна робота води і вітру, що в деяких випадках спричиняє зміну клімату в районі ведення гірничих робіт.
Значна частка водних резервів держави використовується для технічних потреб. Величезні об'єми водоспоживання актуалізують проблему збереження якості води у водоймах і раціонального використання водних ресурсів. Збільшення водоспоживання приводить до зростання об'єму стічних вод і забруднення водойм. Крім того, на збагачувальних фабриках як реагенти застосовують нафтопродукти та інші хімічні речовини. Складність і мінливість стічних вод збагачувальних фабрик, їх висока токсичність, переважний вміст розчинених речовин вимагають застосування хімічних, фізико-хімічних і біологічних методів очищення стоків.
Заходи щодо охорони довкілля
Один із найважливіших факторів зменшення забруднення довкілля — удосконалювання технології виробництва. Виробництво мусить бути безвідходним, а відходи стати корисною сировиною для інших галузей промисловості [5, 6]. Безвідходна технологія переробки корисних копалин передбачає такі аспекти цієї проблеми:
– комплексне використання корисних копалин;
– переведення збагачувальних фабрик на безстічну технологію;
– утилізацію відходів збагачення.
Комплексне використання корисних копалин — один із найважливіших напрямків розвитку гірничодобувної промисловості. Але вимоги до комплексного використання мінеральної сировини дуже складні, тому для їх здійснення необхідно застосовувати найбільш ефективні технологічні процеси. Рівень комплексного використання сировини може бути показником технічного розвитку галузі.
Вуглезбагачувальні фабрики споживають на технологічні потреби значні обсяги води — від 3 до 4 м3/т сировини. Використання оборотного водопостачання збагачувальних фабрик дозволяє скоротити споживання свіжої води. Повний перехід фабрик на оборотне водопостачання значною мірою запобігає забрудненню довкілля.
Збільшення збагачувальною фабрикою об'єму водоспоживання приводить до зростання кількості стічних вод. З метою зниження об'ємів стічних вод збагачувальні фабрики повинні повністю перейти на оборотне водопостачання. Крім того, внаслідок посилення заходів щодо охорони водних ресурсів, найбільш актуальною постає проблема очищення стічних вод збагачувальних фабрик.
Склад стічних вод збагачувальних фабрик досить складний, він залежить від мінерального складу корисної копалини і застосованого методу збагачення.
Стічні воді вуглезбагачувальних фабрик забруднені в основному грубодисперсними домішками, що складаються з породних частинок різної крупності. У стічних водах флотаційних фабрик містяться флотаційні реагенти — збирачі, спінювачі, флокулянти та інші сполуки, які є результатом взаємодії реагентів з мінеральними поверхнями.
До основних забруднюючих речовин стічних вод вуглезбагачувальних фабрик, як було зазначено вище, належать:
– грубодисперсні домішки — відходи фабрик з флотаційними і гравітаційними процесами. Згідно з Правилами охорони поверхневих вод від забруднення, концентрація шкідливих речовин не повинна перевищувати 0,25 мг/л для водойм господарсько-питного значення і 0,75 мг/л — рибогосподарського значення;
– нафтопродукти — найбільш поширені реагенти при збагаченні вугілля. Вони придають неприємний запах і присмак воді;
Сольовий склад стоків збагачувальних фабрик можна характеризувати підвищеним вмістом сульфатів, хлоридів і карбонатів. У Правилах охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами указано, що концентрація солей у воді водойм не повинна перевищувати 1000 мг/л по сухому залишку.
Видалення грубодисперсних частинок здійснюють в одну або дві стадії: у першій — найбільш крупні частинки відділяють на решіт-ках і ситах; у другій (або в одну стадію) — тонкі частинки відділяють відстоюванням в полі сил ваги і відцентрових сил. Для збільшення швидкості осадження тонких частинок у стічні води додають коагулянти і флокулянти.
До хімічних методів очищення стоків відносять нейтралізацію і окислення різних мінеральних сполук.
Найбільш складна задача — очищення стоків від нафтопродуктів, концентрація яких у стічних водах збагачувальних фабрик становить близько 10 мг/л, а допускається — 0,1-0,3 мг/л. Очищення стічних вод від нафтопродуктів здійснюється за складною схемою, яка передбачає уловлювання їх у нафтопастках, коагуляцію стоків сульфатом заліза і вапном, флотаційне очищення, фільтрування стічних вод крізь кварцові й сульфовугільні фільтри.
При наявності в стічних водах органічних речовин їх очищення виконують методами екстракції або адсорбції.
Глибоке очищення оборотної води від флокулянтів і флотореагентів може здійснюватись сорбційним методом за допомогою активного вугілля. Цей метод призначений для вилучення з очищених стічних вод залишкових розчинених органічних сполук, у тому числі й біологічно неокислюваних; він дозволяє на стадії доочищення знизити концентрацію органічних сполук на 90-99 %.
При адсорбції забруднень, що містяться у стічних водах, відбуваються три процеси: зовнішня дифузія молекул рідкої фази до поверхні адсорбенту, яка здійснюється внаслідок броунівської дифузії або при переміщенні рідини за рахунок турбулентної дифузії; внутрішня дифузія молекул по макропорах до поверхні мікропор, швидкість якої визначається будовою адсорбенту і розміром молекул речовини, що сорбується; власне адсорбція молекул розчиненої речовини. Ефективність адсорбції залежить не тільки від властивостей і витрати вугілля, але й від хімічної природи і концентрації речовин, що адсорбуються. Чим вища концентрація речовини, тим більша кількість буде адсорбована одиницею маси активного вугілля. З підвищенням температури середовища швидкість адсорбції знижується, а зниження рН приводить до збільшення адсорбції типових органічних речовин стічних вод. Речовини, які мають меншу розчинність, адсорбуються сильніше.
Адсорбцію застосовують для очищення стічних вод при концентрації органічних сполук менш 1 г/л. Звичайно адсорбенти — активоване вугілля, активований антрацит, коксовий і шлаковий дріб'язок — використовують у вигляді зерен неправильної форми розміром від 1,5 до 5 мм. При очищенні стічних вод їх пропускають через шар адсорбенту. Після насичення адсорбенту поглиненою речовиною його направляють на регенерацію, яка здійснюється екстракцією органічними розчинниками, відгоном водяним паром і випаром током інертного газоподібного теплоносія.
Екстракція застосовується при концентрації органічних речовин у стічних водах понад 2 г/л. При подачі екстрагенту в стічні води, він розчиняє органічні сполуки, що знаходяться там. Після розчинення органічних сполук їх концентрація в екстрагенті значно перевищує концентрацію в стічних водах. Екстрагент виділяють зі стічних вод, з нього вилучають органічні сполуки і він знову використовується для очищення стічних вод. При очищенні стічних вод як екстрагенти застосовують хлороформ, бензол, толуол та ін.
Найбільш розробленим є процес сорбції розчинених органічних речовин з очищених стічних вод гранульованим активним вугіллям.
Однією з проблем при збагаченні корисних копалин є раціональне використання відходів, складування яких пов'язано зі значними матеріальними витратами. Відходи можуть бути використані у промисловості будівельних матеріалів і добрив, керамічній і скляній. Сукупно з цим вміст корисних компонентів у відходах повинен бути мінімально можливим, тому що втрати в відходах стають безповоротними після їх використання в інших галузях промисловості. Важливе значення для охорони довкілля має раціональне розміщення джерел забруднення (винос промислових підприємств з крупних міст, розміщення промислових підприємств з урахуванням рози вітрів і топографії місцевості, створення санітарних зон навколо підприємств) і очищення стоків промислових підприємств від шкідливих домішок.
Землі, які використовують для складування відходів збагачення, займають значні площі та є джерелом забруднення довкілля пилом і газами. Зменшення земельних площ, відчужуваних для складування відходів, досягається застосуванням різних схем обробки відходів збагачення.
Найбільш простою є схема зі згущенням відходів флотації до змісту твердого 700—800 кг/м3, після чого вони змішуються з породою гравітаційного відділення в співвідношенні 1:4 (за масою). Якщо отримана суміш виявляється недостатньо зневодненою, у суміш додають негашене вапно в кількості 1-10 кг/т. Підготовлену в такий спосіб суміш відходів можна транспортувати автосамоскидами в плоскі відвали, яри, відпрацьовані кар'єри. Засипані площі після покриття шаром чорнозему піддають рекультивації.
Різновидом розглянутої технології є схема, за якою до згущених відходів флотації для стабілізації їхньої суміші з крупною породою додають цемент (6 % від маси твердої фази у відходах).
Перспективною є технологічна схема, що передбачає послідовне зневоднення відходів флотації в циліндроконічних згущувачах, фільтрпресах і складування їх разом із відходами гравітаційного відділення.
Маса відходів збагачення, що знаходяться у відвалах, обчислюється десятками мільйонів тонн. Відвали минулих років (в основному терикони), які звичайно розташовані поблизу або всередині населених пунктів, є джерелами пило- і газоутворення, а також займають значні площі, що можуть бути використані під забудову.
Можливі наступні технологічні рішення щодо приведення площ, які зайняті відвалами, у початковий стан або під забудову:
– розробка відвалів з вивозом породи для використання її як закладний матеріал або для заповнення вільних ємностей у кар'єрах;
– гасіння і перетворення териконів у плоскі відвали, озеленення і використання їх як вільних територій, позбавлених зон шкідливого впливу;
– планування породної маси на вільній площі або в межах відвалу;
– осушення, нанесення родючого ґрунтового шару і озеленення територій, зайнятих басейнами-сховищами.
Рекультивація порушених земель
Для скорочення витрат корисних земель відвали слід розташовувати на малопридатних для сільського господарства, промислового і громадянського будівництва землях. З цією метою доцільно засипати придатні для розташування в них відвалів балки, яри, заплавні ділянки, порушені шахтними роботами землі, кар'єрні виїмки, западини сильно пересіченої місцевості з метою її вирівнювання .
Правильна експлуатація породних відвалів повинна запобігати їхньому самозайманню. З цієї точки зору породні відвали різних форм характеризуються деякими особливостями.
Конічні відвали, що створюють транспортуванням породи до вершини рейковим транспортом (скіп, вагонетка), найбільше схильні до самозаймання, тому що їхня будова забезпечує найбільший приток повітря в середину відвалу, що у свою чергу сприяє окисненню пальної частини породи. Ці відвали слід розташовувати таким чином, щоб переважні вітри були спрямовані у хвостову частину відвалу. Основним недоліком конічних відвалів є відсутність можливості одночасного складування породи і виконання профілактичних заходів проти її самозаймання.
Самозаймання відвальної маси, яка складається з суміші мінеральних і вуглефікованих складових, є наслідком хімічних реакцій окиснення вугілля і вуглевмісних компонентів киснем, що надходить зовні або утворюється в результаті розкладення компонентів суміші. Окиснення починається з адсорбції кисню на поверхні вугілля і вуглефікованих утворень. При цьому знижується енергія активації, в результаті чого стає можливою хімічна взаємодія кисню з радикальними групами, утворення перекисів і нових радикальних груп, тобто реакція стає ланцюговою. Реакція окиснення супроводжується виділенням тепла і, тому що тепло не розсіюється, температура в середині відвалу підвищується. Зі збільшенням температури в середині відвалу до 50-60оС швидкість процесу окиснення підвищується. Цьому сприяє розпад крупних грудок вугілля з утворенням дріб'язку і відповідним збільшенням поверхні, яка взаємодіє з киснем повітря. В результаті температура в окремих містах відвалу, де приток свіжого повітря максимальний, підвищується до температури займання і починається процес самозаймання, який потім поширюється на інші дільниці відвалу. Тому, виходячи з вказаних причин, в останні роки конічні відвали для складування відходів вуглезбагачувальних фабрик не споруджують. Однак існує значне число раніше заповнених відвалів і відвалів, що експлуатуються і роблять шкідливий вплив на довкілля.
З метою дотримання норм викиду шкідливих речовин у атмосферу необхідно виконувати заходи по ліквідації або зведенню до мінімуму шкідливого впливу відвалів. Ці заходи передбачають переформування відвалів у більш стійку форму і наступне озеленення. В ряді випадків можливе озеленення відвалів без переформування відвалів. Іноді необхідна повне розбирання відвалу і віддалення породи з даного району. Але в усіх випадках відвали, що горять, потребують попереднього гасіння. Найбільше розповсюдження отримав спосіб гасіння конічних відвалів водою з одночасним змивом вершини і перетворенням в відвал плоскої форми, який легше захищати від самозаймання. Звичайно поверхневий шар вершини конічного відвалу спочатку охолоджують струменем води до температури нижче 50оС. Після охолодження поверхневого шару (на глибину 0,5-0,7 м) приступають до змиву вершини. Подальше зниження висоти відвалу здійснюється бульдозером. Переформування відвалу закінчується зменшенням його висоти не менше чим на половину. Потім утворений майданчик оточують валом і заливають водою для гасіння внутрішніх вогнищ горіння. В інших випадках заливка горизонтального майданчика зниженого відвалу здійснюється заливкою води в нарізані ножем бульдозера траншеї глибиною 0,3-0,5 м і шириною 1,5-2,2 м.
Для біологічної рекультивації відвалу на нього слід подати рослинний ґрунт, який закачують у вигляді пульпи; надлишкові об'єми води будуть просочуватися в середину відвалу і сприяти його охолодженню.
В ряді випадків за допомогою гідромоніторів доцільно не тільки зняття вершини відвалу, але й пониження його до проектної відмітки без використання бульдозерів. Перевагою цього способу переформу-вання відвалу є мінімальна трудомісткість і безпека, невеликий об'єм підготовчих робіт.
Оптимальні умови для проведення профілактичних заходів проти самозаймання існують при складуванні породи в плоскі відвали. Формування плоского породного відвала здійснюється ярусами. Після зведення кожного ярусу по усієї його площі відсипається і ущільнюється котками шар інертного матеріалу товщиною 0,3 м. Як інертні матеріали можуть бути використані глина, суглинок, горілі породи з раніше перегорілих або потушених відвалів. Найбільше економічним транспортом породи у відвал є автомобільний. Крім того, навантажені автосамоскиди добре ущільнюють породу, що складається. І тим самим знижують повітропроникність відвалу. Цьому також сприяє робота бульдозерів, яки переміщують породу. Акумуляцію тепла у відвалі попереджають відносно повільним ростом його висоти.
Підготовка поверхні мулонакопичувачів до рекультивації може бути здійснена попереднім зневодненням осаду за допомогою дрена-жних траншей, які прориваються у осаді екскаваторами драглайнами. Влаштуванню дренажних траншей передує відстій осаду протягом 2-3 місяців і злив проясненої води. Вода, яка фільтрується у дренажні канави відкачується пересувними насосами, встановленими на гребне огороджувальних споруд. По мірі фільтрування води з осаду, в результаті звільнення пор і зниження порового тиску, відбувається більш повне ущільнення осаду під дією власної маси. На зневоднений таким чином осад мулонакопичувача наноситься шар відходів, а потім — культурний шар і виконуються роботи по рекультивації.
Більше перспективною є очистка заповнених мулонакопичувачів від осаду. Початку робіт передує зневоднення осаду за допомогою дренажних траншей. Розробку осаду починають з гребня дамби екскаватором-драглайном, потім екскаватор переміщують у чашу мулонакопичувача. Для зачистки дна чаші мулонакопичувача використовуються бульдозери. Іноді шар обрушеного осаду висотою близько 1 м перед його навантаженням в самоскиди декілька днів просушується. Очистка мулонакопичувача здійснюється смугами по всієї ширині вибою. Ширина смуг визначається довжиною стріли екскаватору. У деяких випадках при тривалому відстої мулонакопичувача, напр., 8-10 років, і достатньо просушеному осаді можлива розробка у два яруси .
Складування осаду мулонакопичувача здійснюється різними способами. Частіше за все осад відвозять на породні відвали, де прагнуть складувати його на окремих майданчиках, не змішуючи з відходами гравітаційного збагачення. При складуванні суміші — відходів гравітаційного збагачення і мулів — верхній шар породи на відвалі розкисає і погіршує умови переміщення транспортної і планувальної техніки. На деяких підприємствах організоване відвантаження осаду споживачам, найчастіше на цегельні заводи. Залежно від вологості осаду він відвантажується безпосередньо або після природного просушування. Безпосереднє відвантажування осаду здійснюється автосамоскидами з естакади, яка влаштовується біля навантажувальних залізничних колій, або розвантаженням самоскидів на спеціальний перевалочний майданчик, звідки екскаватором перевантажується у залізничні вагони. Якщо виникає необхідність, перевалочний майданчик роблять такої величини, щоб забезпечити природне просушування осаду.
Див. також
Література
