Лекция 12. Горнопромышленные ландшафты (стр. 4 )

Для подземной разработки характерны просадки (оседания) горных пород, промышленный карст (провалы), оползневые смещения грунтов, затопление грунтовыми водами земель, уплотнение грунтов и эрозия почв (в радиусе депрессионной воронки). При геотехнологической разработке (подземном выщелачивании) происходит проседание земной поверхности, разрушение почв, занятие земель отстойными прудами (бассейнами). На участках подземного выщелачивания загрязнение подземных вод ураном и другими радионуклидами происходит в результате потери контроля за потоками выщелачивающих растворов. При разгрузке продуктивного раствора в прудах-накопителях выделяется радон. В этих прудах опасна также концентрация отвальных песков, содержащих радионуклиды и тяжелые металлы. При радиометрической рудосортировке процессы грохочения, дробления и самой сортировки приводят к образованию радиоактивной пыли и выделению радонаНа стадиях гидрометаллургического передела при выщелачивании сорбции, химическом осаждении в окружающую среду выделяется радон, а на конечных стадиях передела и выпуске готовой продукции образуются радиоактивные аэрозоли. Выделение радона из песков хвостохранилищ в 5 — 10 раз превышает его выделение т среднемасштабного подземного рудника. Характерной особенностью урановой отрасли является радиоактивность практически всех ее отходов. Количество радона, радиоактивных аэрозолей и пыли, выбрасываемых в атмосферу вентиляционной струей рудника, зависит прежде всего от его мощности и общешахтного дебита радионуклидов. Рудник средних размеров, разрабатывающий руды с десятыми долями процента урана, выбрасывает в атмосферу до 8.1010 Бк* сут. радона. Твердые отходы рудников и карьеров состоят из забалансовых урановых руд, пустых пород с фоновой или близкой к ней радиоактивностью, попутно добываемых и неиспользуемых полезных ископаемых. При разработке месторождений подземным способом на каждую тонну руды приходится 0,2 — 0,3 т пустых пород и забалансовых руд. На предприятиях открытой добычи на каждую тонну руды приходится до 8 — 10 т пустых пород от вскрыши карьера. Кроме того, в каждой тонне добытой руды может быть от 5 до 25 — 30% пустых пород и забалансовых руд, которые частично могут быть удалены при радиометрической сортировке (с выделением хвостов обогащения РОФ). При гидрометаллургическом переделе практически вся перерабатываемая горная масса переходит в отходы в виде хвостов.

Жидкие отходы рудников — это в основном дренируемые подземные воды (до 2000 м3/сут. и более), а также слабоактивные сточные воды спецпрачечных и душевых (от 100 до 300 м3/сут.). Состав вод колеблется в широких пределах (табл. 22.3).

При сбросе неочищенных шахтных вод опасны изотопы урана, радий-226, торий-230, полоний-210, свинец-210. Их общая активность часто достигает 10 — 50 Бк/л при ПДК для водоемов лишь 0,111 Бк/л.

Хвосты ГМЗ содержат одинаковое количество воды и твердой массы. Кроме того, переработка каждой тонны руды сопровождается получением около 3 т рафината. Таким образом, переработка 1 т руды дает (с учетом промывочной воды, верхнего слива сгустителей, фильтрата) более 4 т жидких отходов. Химический состав жидкой части рудной пульпы ГМЗ, направляемой в хвостохранилище, зависит от технологии переработки.

При добыче и переработке урановых руд только под складирование твердых отходов от рудников, карьеров, хвостохранилищ ГМЗ занимается в среднем (на 100 тыс. м3 горной массы) 0,7 — 0,8 площади.

Инвентаризация нарушенных земель горнодобывающего и перерабатывающего комплекса атомной промышленности показала, что 32,3% нарушенных земель занято отвалами, 27,2% — карьерами, 20,3% — промплощадками, 13,3% — хвостохранилищами, 0,2% — провалами и 8,7% — прочими видами нарушений.

Дальнейшая систематика ГПЛ урановых месторождений основана на различиях ландшафтно-геохимических условий: выделяются группы, типы, семейства, классы, роды и виды ГПЛ. Приведем характеристику двух резкоконтрастных типов ГПЛ, расположенных в сухих степях и мерзлотной тайге.

Геохимия ландшафтов урановых рудников сухих степей и пустынь изучена особенно хорошо (рис. 22.3) Сухой климат определяет слабое выщелачивание урана и его спутников из элювиальных почв. Это благоприятствовало открытию урановых месторождений самым быстрым и эффективным методом — аэрогаммасъемкой. В миграции урана и других радионуклидов велика роль ветра, приводящего к развеванию отвалов рудовмещающих пород, как правило, содержащих примесь урановых минералов. В ряде случаев это приводит к загрязнению рудничных поселков и других населенных пунктов. В депрессиях рельефа происходит испарительная концентрация урана и других радионуклидов, их накопление в засоленных почвах. Данные процессы могут быть связаны с испарением рудничных вод, с испарением образующихся при откачке техногенных ручьев. Так образуются техногенные ландшафты ураноносных солончаков, болот, лугов. Содержание урана в их почвах и водах может превышать фон на несколько порядков. Растения здесь также поглощают уран и его спутники, что может явиться причиной заболевания домашних животных. При добыче урана методом подземного выщелачивания техногенные водоносные горизонты могут обогащаться селеном и другими элементами — спутниками урана, что исключает использование вод для питьевого водоснабжения. Важную роль в концентрации урана играют не только природные, но и техногенные геохимические барьеры, которые позволяют локализовать радионуклидное загрязнение. Материал для создания барьеров часто имеется в самом ГПЛ. Это безрудные горные породы — отвалы рудников и карьеров, отходы местной пищевой промышленности, цементных заводов и т. д.

Принципиально иная геохимия ландшафтов урановых рудников в таежно-мерзлотных условиях. Роль ветра в развевании отвалов существенно меньше, однако возможно развевание снежного покрова, загрязненного радионуклидами. Многолетняя мерзлота оказывает большое влияние на миграцию урана и других радионуклидов. Большое значение имеет характер распространения мерзлоты: если в более северных регионах она сплошная, то на юге, например, в горах Забайкалья — островная (слабо проявлена на южных склонах, в нижнем поясе гор). В верхних горизонтах таежно-мерзлотных почв возможно выщелачивание урана и его спутников, однако этому препятствует криотурбация — перемешивание горизонтов почв, образование пятен-медальонов, выпучивание и т. д. Почвенный мелкозем, обогащенный радионуклидами, даже на очень пологих склонах местами в результате солифлюкции мигрирует на километры. Это сильно затрудняло поиски урановых месторождений, ореолы которых часто становились погребенными, несмотря на близкое залегание руд от поверхности. В почвах, реках, озерах характерна миграция урана и его спутников в форме органических комплексов. В отдельных случаях происходит разделение урана и радия: уран концентрируется на восстановительных барьерах в торфяниках, а радий сорбируется глинистыми продуктами выветривания. Влажный климат определяет как очень низкое фоновое содержание урана в водах (n.10-7 г/л), так и относительно низкое в техногенных потоках (за счет разбавления последних).

Для концентрации урана большое значение имеют геохимические барьеры краевых зон болот. Торф и другие материалы, имеющиеся в ландшафте, пригодны для создания техногенных барьеров. Накопление урана характерно и для таежной растительности (биогеохимический барьер). Поверхностные воды, богатые растворенным органическим веществом, перспективны для дезактивации объектов, загрязненных ураном и другими радионуклидами.

В зависимости от особенностей рельефа и геологического строения геохимия ГПЛ урановых рудников как в сухих степях, так и в тайге значительно дифференцируется. В этом отношении сильно различаются ландшафты гор и равнин, сложенные силикатными и карбонатными породами. На этой основе выделяются классы, роды и виды геохимических ГПЛ.

12.4. ГПЛ в районах добычи агрономических руд

Различаются техногенные ландшафты в районах добычи магматогенных апатитов и осадочных фосфоритовых руд. Кроме основного рудного компонента — фосфора ландшафты в этих районах обогащены своеобразной ассоциацией загрязнителей, содержащейся в рудах и слабоизученной в экологическом отношении. При добыче апатитов на Кольском полуострове это F, As, Y и редкоземельные элементы, Sr, Pb, Cd, Sn. По , подземные воды щелочных массивов обогащены F, Li, Nb, редкими землями, имеют высокую щелочность, способствующую миграции многих элементов-комплексообразователей, содержащихся в рудах. Осадочные фосфориты обогащены Sr, редкоземельными элементами, F, Y, местами U и V. Влияние добычи на ландшафты изучено слабо. Более существенно влияние продуктов переработки апатитовых и фосфоритовых руд — фосфорных удобрений на загрязнение агроландшафтов.