1Формирование исходных знаний

Уголь на складах при нагревании разлагается на летучие компоненты, которые загрязняют атмосферу.

Добыча, обогащение и сжигание угля приводят к образованию горючих, кислообразующих окислов и твердых углеотходов. Сжигание топлив сопровождается выбросом в атмосферу оксидов серы и азота и других токсичных соединений.

2 Изучение нового материала

Экологические требования к крупномасштабным энерготехнологиям достаточно очевидны: негативное воздействие на атмосферу при добыче, хранения топлива и его переработке должно быть минимальным; процессы «сжигания» топлива должны быть безопасными и не сопровождаться сбросом (в случае аварии и при нормальной эксплуатации) отходов.

Одним из путей снижения вредного воздействия угля является его обогащение для получения высококалорийного топлива. Обогащение топлива обеспечивает удаление балласта – минеральных включений и повышает реактивность.

В настоящее время альтернативой используемым во многих отраслях промышленности (металлургия, коксохимия, теплоэнергетика и др.) нефти и газу является уголь. Использование углей требует решения ряда экологических проблем, обусловленных наличием в регионе различных рудных месторождений, химическим составом углей, технологическими способами их добычи, обогащения и использования [14].

Основные экологически неблагоприятные факторы при утилизации углей следующие: выбросы газа метана, сопутствующего углям, при их добыче; образование в огромных количествах твердых отходов при добыче, обогащении и использовании углей; нарушение целостности земной поверхности и недр; сбросы высокоминерализованных шахтных сточных вод, приводящих к существенному экологическому ущербу связанному с деградацией качества воды естественных источников и засолением почв; отторжение земельных участков под хранение твердых отходов, образующихся при добыче, обогащении и использовании углей; неблагоприятное влияние на водную, воздушную среду и почвы токсичных веществ, выделяющихся в результате всевозможных физико-химических процессов, происходящих в отвалах; выбросы в атмосферу токсичных и парниковых газов NO₂, SO₂, CO₂, образующихся в процессе добычи и сжигания угля; выбросы в атмосферу высокодисперсных зольных частиц, токсичных микроэлементов и их соединений, образующихся при термообработке углей.

В некоторых случаях реализация мероприятий по устранению неблагоприятных экологических последствий может сопровождаться повышением эффективности процессов добычи или переработки углей, например, в результате утилизации шахтного метана, шахтных вод или твердых отходов [14].

Основными видами отходов на предприятиях угольной промышленности являются: шахтная порода, извлекаемая при добыче угля подземным способом, порода, вскрыши, хвосты, образующиеся при обогащении углей.

На предприятиях угольной отрасли утилизируется только 3 % общего объема образующейся породы, используемой для строительства автомобильных дорог и около 8% флотохвостов потребляется кирпичными заводами. Удельный вес действующих очистных забоев с полной или частичной закладкой выработанных пластов ничтожен. В незначительных количествах используются отходы угледобычи, углеобогащения и сжигания углей в качестве вторичных минеральных ресурсов, что приводит к повышенному расходу невосполнимых природных ресурсов [14].

В углях породных отвалов образующихся при их добыче и обогащении, а также в отходах после их использования, находятся практически все элементы периодической системы Д.И. Менделеева. Качественный и количественный их состав самый разнообразный. Элементы и их соединения, содержащиеся в углях, могут оказывать как позитивное, так и негативное воздействие на окружающую природную среду и человека.

Вследствие различных физико-химических свойств микроэлементов углей и отходов по-разному проявляется их влияние на технологические процессы, санитарно-гигиенические условия на предприятиях, окружающую среду.

Сжигание углей – один из важнейших антропогенных источников загрязнения биосферы ртутью. Ртуть полностью переходит в газообразное состояние в высокотемпературной зоне. [14].

При сжигании углей на ТЭС имеются выбросы токсичных химических элементов и их соединений в атмосферу. В результате физико-химических процессов, происходящих в отходах добычи и переработки угля, происходит превращение и миграция токсичных элементов в почвы, подземные и грунтовые воды, а затем в растения и живые организмы.

Наиболее токсичным элементом является ртуть. Вместе с тем, угли отдельных регионов аномально обогащены ртутью. Использование обогащенного ртутью угля в коксохимии, металлургии, теплоэнергетике и в других отраслях промышленности, а также в бытовых целях приводит к загрязнению окружающей среды, помимо ртути сопутствующими токсичными элементами: мышьяком, свинцом, селеном и др. В золе и шлаках тепловых электростанций, работающих на углях, содержание ртути от 0,17 до 1,55 мг/кг, в шлаках коксохимических заводов 1,12 – 1,18 мг/кг.