Методическое пособие 742

их использование для создания щелочных сорбционных барьеров в дисперсных грунтах требует высоких концентраций растворов, что повышает риск загрязнения окружающей среды.

Литература

1.Айлер Р.К. Химия кремнезема / Р.К. Айлер; пер. с англ. - М.: Изд-во «Мир», 1982.

-Т.1. - 416 с.

2.Айлер Р.К. Химия кремнезема / Р.К. Айлер; пер. с англ. - М.: Изд-во «Мир», 1982. - Т.2. - 712 с.

3.Самарин Е.Н. К вопросу классифицирования инъекционных материалов / Е.Н. Самарин // Геотехника. - М.: Изд-во «Геомаркетинг», 2015. - № 4. - С. 42-51.

4.Самарин Е.Н. Классификация инъекционных материалов применительно к барьерным технологиям / Е.Н. Самарин // Проблемы технической мелиорации грунтов оснований зданий и сооружений: Труды Всероссийской конференции (г. Уфа, 5-7 октября 2016). - Уфа: Изд-во «ГУП «БашНИИстрой»», 2016. - С. 175-182.

5.Karol R.H. Chemical grouting and soil stabilization / R.H. Karol. - New York-Basel: Marcel Dekker, Inc., 2003. - 588 p.

6.Tallard G.R., Caron C. Chemical Grouts for Soils / G.R. Tallard, C. Caron. - Available Materials // Report No. FHWA-RD-77-5, 1977. - Vol.1. - 233 p.

ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»

E.N. Samarin, V.V. Funikova, I.A. Rodkina, N.S. Kravchenko

TOXICITY OF GROUT MATERIALS AND WORKING GROUTING SOLUTIONS

Detailed analysis of the toxicity of the most commonly used in the practice grouts, components of working grouting solutions and products of their hardeningis performed. It is shown that the least toxic are the hydraulic grouts and inorganic polymerizating groutssuch as sodium silicate and colloidal silica. All other binders mainly belong to moderately toxic substances that need to be considered when their industrial use

Key words: local sources of pollution, barrier technologies, grouts, toxicity

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Moscow State University name M.V. Lomonosova»

УДК 628.316.13

О.А. Соболева, О.С. Щетинская

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СОЕДИНЕНИЙ ХРОМА С ПОМОЩЬЮ ШУНГИТА

Предложены оптимальные условия для сорбции хрома (VI) на шунгите. Исследована структура шунгитовой матрицы до адсорбции, после контакта с чистой водой и раствором хрома. Определено, что в реакционных растворах шунгит обладает, помимо сорбционных свойств, обладает восстановительными свойствами. Проведены исследования по предварительной модификации шунгита с целью улучшения адсорбции хрома (III). Апробирована двухстадийная очистка воды от соединений хрома и предложена методика полного удаления хрома из сточных вод восстановлением раствора хрома (VI) сульфитом натрия до хрома (III) и дальнейшей очистки раствора на модифицированном шунгите

Ключевые слова: шунгит, сточные воды, хром, сорбция

При очистке сточных вод от тяжелых металлов часто используют сорбционные методы, поэтому рынок применяемых сорбентов все время расширяется. В настоящее время все чаще в технологии очистки строчных вод находят применение сорбенты природного происхождения, или для этой цели используют отходы производства [1-3]. Данная работа посвящена исследованию сорбционной способности шунгитовой крошки (шунгит - III Зажогинского месторождения) по отношению к хрому (VI).

191

Шунгитовые породы представляют собой аморфную углеродную матрицу, в которой равномерно распределены высокодисперсные кристаллические алюмосиликаты и другие минералы. В исследованиях использовался шунгит III типа Зажогинского месторождения, содержащий 30-35 % углерода. Эксперименты проводили в статических условиях. Использовали фракцию сорбента с размером частиц 2 мм. Исходная концентрация растворов составляла 10-3 моль/л (104 мг/л Cr6+). Растворы готовили из дихромата калия марки «ХЧ».

При проведении исследований процесса адсорбции шунгитом хрома (VI) были использованы описанные в литературе спектрофотометрические методы, а именно определение Cr (VI) с дифенилкарбазидом (ДФК) с максимумом поглощения 540 нм, и экспресс-метод непосредственного определения Cr (VI) по собственной окраске его растворов [4]. Анализ проводили на однолучевом сканирующем спектрофотометре UV-VIS Unico-2800.

Предварительно проведенные исследования [5] по влиянию кислотности на процесс сорбции показал, что интенсивнее всего сорбция Cr (VI) шунгитом проходила в кислой среде при pH = 2, поэтому для проведения дальнейших исследований было выбрано значение pH, равное 2.

Далее были проведены исследования по определению оптимальных условий сорбции: массы сорбента, времени сорбции и исходной концентрации Cr (VI). Условия эксперимента: pH = 2, концентрация K2Cr2O7 = 10-4 моль/л (концентрация Cr6+ = 10,4 мг/л), время сорбции

– 1 сутки, масса шунгита менялась: 0,1 г, 0,5 г и 1,0 г на 50 мл раствора. Остаточная концентрация хрома (VI) составляла 2,96; 2,61; 2,25 мг/л соответственно, лучшая сорбция наблюдается при массе шунгита 1 г на 50 мл. Для анализа дальнейшего процесса сорбции растворы оставляли еще на сутки, после чего остаточная концентрация хрома (VI) снижалась до 0,77 мг/л. При этом наблюдалось изменение окраски с желтого цвета на голубую окраску, свойственную хрому (III). Можно предположить, что наряду с сорбцией идет восстановление Cr (VI) в Cr (III) за счет углерода шунгита.

В результате проведенных исследований было установлено, что при адсорбции Cr (VI) при начальной концентрации K2Cr2O7, равной 10-4 моль/л (концентрации шестивалентного хрома 10,4 мг/л), рН = 2, массе шунгита - 1 г на 50 мл раствора, времени - 24 часа - степень конверсии составила 78,5 %. За 2 суток степень конверсии увеличивалась до 92,6 %.

Так как достигнутая степень очистки составила только 92 %, было решено увеличить массу шунгита до 3, 5, 7, 10 г на 50 мл раствора, остальные условия эксперимента не менялись. Было установлено, что увеличение массы шунгита свыше 1 г на 50 мл приводит к образованию в растворах коллоидов, которые рассеивают свет в области поглощения Cr (VI) - 350 нм (рисунок). Для исключения влияние коллоидов, далее, массу сорбента ограничили 5 г на 50 мл, а в качестве метода контроля остаточной концентрации хрома (VI) использовали метод с ДФК с максимумом поглощения Cr (VI) - 540 нм. При этом была увеличена исходная концентрация K2Cr2O7 до 10-3 моль/л (концентрация Cr (VI) составляла при этом - 104 мг/л), как близкая к концентрации Cr (VI) в промышленных сточных водах. pH раствора поддерживали в районе 2, время сорбции контролировали через 1, 2, 3, 24 часа, 3 суток. Масса шунгита составляла 1 г на 50 мл и 5 г на 50 мл. В результате после 3-х суток выдержки удалось снизить концентрацию Cr (VI) со 104 мг/л до 28 мг/л при массе шунгита, равной 1 г и до 27 мг/л при массе шунгита - 5 г на 50 мл раствора. Соответственно степень очистки составила 74 % и 75 %. В результате проведенных экспериментов нами рекомендованы следующие условия очистки хромсодержащих сточных вод на шунгите:

-при начальной концентрации Cr (VI) 10, 4 мг/л: рН = 2, масса шунгита - 1 г на 50 мл раствора, время сорбции - 24 часа, степень конверсии достигает при этом 78,5 %, а за 2 суток степень конверсии увеличивалась до 92,6 %;

-при начальной концентрации Cr (VI) 104 мг/л: рН = 2, масса шунгита - 1 г на 50 мл раствора, время - 3 суток, степень очистки составила 74 %.

192

Было замечено, что после погружения шунгита в раствор дихромата калия на его поверхности наблюдалось образование белого налета, и раствор становился мутным, что свидетельствовало о разрушении шунгитовой матрицы. Поэтому была исследована структура шунгита: исходного, обработанного дистиллированной водой, и после адсорбции. Исследования проводили с помощью стереоскопического бинокулярного микроскопа МБС-10 с увеличением в 14 крат. Это наблюдение и его анализ представлен нами в работе [6].

Процесс адсорбции хрома (VI) шунгитом: а) через час; б) через 2 часа; в) через 3 часа; г) через сутки сорбции

Для избежания влияния частиц, вымывающихся из шунгита, на результаты эксперимента в дальнейших анализах вместо дистиллированной воды использовалась шунгитовая вода в качестве стандарта. Для этого 1 г сорбента заливали 10 мл дистиллированной воды и интенсивно перемешивали в течение 15 минут. Шунгит отфильтровывали, маточный раствор использовали как стандарт при определении остаточной концентрации катионов Cr6+.

Исходя из представленных выше данных, массу сорбента ограничили 5 г на 50 мл, а в качестве метода контроля остаточной концентрации катионов Cr6+ использовали метод с ДФК, чтобы избежать влияния коллоидов (максимум поглощения Cr (VI) в этом случае 540 нм). Далее были проведены исследования по влиянию на процесс адсорбции больших концентраций катиона Cr6+. Использовали растворы с концентрацией хрома (VI) равной 26, 52 и 104 мг/л, как близкой к концентрации хрома (VI) в промышленных сточных водах. pH раствора поддерживали в районе 2-х. Остаточную концентрацию катионов Cr6+ контролировали через час, два, три и через сутки. Из полученных результатов следует, что соотношение шунгит: реакционный раствор 1:50 (1 г шунгита на 50 мл раствора) и 1:10 (5 г шунгита на 50 мл раствора) дает практически одинаковую конверсию хрома (VI). В целях удешевления процесса очистки сточных вод от шестивалентного хрома нами рекомендовано соотношение шунгит: реакционный раствор 1:50. Из литературы известно [7], что шунгит обладает сорбционными, восстановительными (за счет углерода шунгитовой матрицы) и каталитическими свойствами, поэтому были проведены эксперименты по определению в реакционных растворах хрома (III). Была опробована методика определения катиона Cr3+ в присутствии Трилона

193

Б и аскорбиновой кислоты (АК), но она оказалась не приемлемой из-за завышенных показателей по хрому (III), так как АК выступает в роли восстановителя уже содержащегося в реакционных растворах хрома (VI). Лучшие результаты были получены при окислении Cr3+ в реакционных растворах персульфатом аммония до катиона Cr6+ и определении, таким образом, хрома общего. По разнице общего хрома и остаточного катиона Cr6+, находили содержание образовавшегося катиона Cr3+.

Поскольку в реакционных растворах было обнаружено присутствие хрома (III), можно утверждать, что углерод шунгита при рН = 2 восстанавливает катион Cr6+ в катион Cr3+ по реакции:

2K2Cr2O7 + 3C + 8H2SO4  2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 3CO2 + 8H2O.

Обобщенные результаты исследований представлены в табл. 1.

Итак, с нашей точки зрения, при концентрациях хрома (VI) 52 мг/л и ниже шунгит выступает как восстановитель и протекает окислительно-восстановительный процесс, что также подтверждается увеличением pH до 3,6. При больших концентрациях хрома (104 мг/л и выше) протекает процесс физической адсорбции хрома на шунгите. Можно предположить, что при концентрациях хрома (VI) 50-100 мг/л одновременно протекают процессы физической адсорбции и окислительно-восстановительный процесс.

Хотя токсичность хрома (III) ниже, чем хрома (VI), он также должен быть удален из сточных вод. Проведенные эксперименты показали, что адсорбционные свойства шунгита по отношению к хрому (III) слабо выражены. Поэтому с целью улучшения адсорбции хрома

(III)были проведены исследования по предварительной модификации шунгита:

1.Два образца шунгита (с размером частиц 2,5-3,0 мм и шунгит в россыпи) заливали 2Н раствором HCl, потом промывали дистиллированной водой, кипятили в воде в течение 10-15 минут и высушивали при температуре 110-130 °С;

2.Шунгит с размером частиц 2,5-3,0 мм прокаливали в муфеле при температуре 600 °С в течение 3 часов.

Каждый образец шунгита после соответствующей модификации заливали раствором хрома (VI) с концентрацией 10,4; 52 и 104 мг/л и раствором хрома (III) с концентрацией 100

мг/л и оставляли на сутки. Шунгит отфильтровывали и в фильтрате определяли концентрацию катионов Cr6+ и Cr3+.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что модификация шунгита прокаливанием улучшает сорбцию катиона Cr3+ на шунгите (табл. 2), но значительно ухудшает адсорбцию катионов Cr6+. Модификация с использованием соляной кислоты не дала положительных результатов.

В результате анализа полученных экспериментальных данных нами рекомендованы

следующие условия очистки сточных вод от соединений хрома (VI): pH = 2, время сорбции - сутки, концентрация раствора катиона Cr6+ 10-4-10-3 моль/л, соотношение шунгит: реакцион-

194

ный раствор 1:50, фракция шунгита 2-2,5 мм. Степень конверсии при этом достигает 99 %.

Таблица 2 Результаты по сорбции хрома (III) на модифицированном шунгите за сутки при исходной

концентрации хрома (III) 100 мг/л

Для полной утилизации хромсодержащих сточных вод нами рекомендована двухстадийная очистка: на первой стадии в реакционный раствор погружают шунгит и оставляют на сутки; после раствор фильтруют и в маточник засыпают шунгит, прокаленный в муфельной печи. Отработанный шунгит можно утилизировать сжиганием в доменных печах для введения хромовых добавок в чугун и, впоследствии, в сталь.

Литература

1.Калюкова, Е.Н. Сравнительная характеристика эффективности очистки воды природными сорбентами от ионов хрома (III, VI) [Текст] / Е.Н. Калюкова, Н.Н. Иванская // Современные наукоемкие технологии. - Пенза: Изд-во «Издательский дом «Академия Естествознания»», 2009. - №7. - С. 80.

2.Пашаян, А.А. Регенерационные технологии очистки сточных вод от соединений хрома без образования гальваношламов [Текст] / А.А. Пашаян, М.В. Зеркаленкова // Вода: химия и экология. - М.: Изд-во «Издательский дом «Вода: химия и экология», 2015. - №. 1. -

№1. - С. 86-91.

3.Нигимуллина Г.Р. Очитка сточных вод отходами валяльно-войлочного производства [Текст] / Г.Р. Нагимуллина [и др.] // Экология и промышленность России. - М.: Изд-во «Калвис», 2007. - №11. - С. 22-24.

4.Лурье, Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод [Текст]: монография / Ю.Ю. Лурье. - М.: Изд-во «Химия», 1984. - 448 с.

5.Соболева, О.А. Адсорбционный метод очистки хромсодержащих сточных вод с использованием природного шунгита [Электронный ресурс] / О.А. Соболева, О.С. Щетинская // Научное сообщество студентов XXI столетия. Естественные науки: элек. сб. ст. по мат. XXXVII студ. междунар. науч.-практ. конф. - Новосибирск: Изд-во «Ассоциация научных

сотрудников «Сибирская академическая книга», 2016. - № 1(36). - C. 102-106. -Режим доступа: URL: http:// www.sibac.info/archive/nature/1(36).pdf (дата обращения: 11.12.2017)

6.Соболева, О.А. Разработка метода утилизации хромсодержащих сточных вод на природном шунгите / О.А. Соболева, О.С. Щетинская // Экологическая безопасность региона: сб. ст. VIII Межд. науч.-практ. конф. естественно-географического факультета. - Брянск: Изд-во «Брянский государственный университет им. академика И.Г. Петровского», 2016. - С.

149-160.

7.Скоробогатов, Г.А. Ионообменные и адсорбционные свойства карельских шунгитов, контактирующих с водой [Текст] / Г.А. Скоробогатов, Г.Н. Гончаров, Ю.А. Ашмарова // Экологическая химия. - СПб.: Изд-во «Теза», 2012. - Т. 21. - №1. - С. 10-16.

195

ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского» О.А. Soboleva, О.S. Shchetinskaja

WAY OF SEWAGE TREATMENT FROM CHROMIUM WITH SHUNGITE

The optimum conditions for the sorption of chromium (VI) in shungite were determined. The structure of shungite matrix has been investigated. It is revealed that in the reaction solutions shungite has sorptive and reductive properties. The research was conducted for pre-modification of shungite with the aim of improving adsorption of chromium (III). Tested two-step purification of water from chromium compounds, and the technique of complete removal of chromium from wastewater by recovery of the solution of chromium (VI) with sodium sulphite to chromium (III) and further purification of the solution on a modified shungite

Key words: shungite, wastewater, chromium, sorption

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «The Bryansk State University named after Academician Ivan Georgiyevich Petrovsky»

УДК 67.08

Н.Д. Разиньков, П.Д. Кузнецова

ПРОБЛЕМА ВНЕДРЕНИЯ БЕЗОТХОДНЫХ И МАЛООТХОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДОНБАССА

Статья посвящена рассмотрению проблемы внедрения безотходных технологий в угольной промышленности, на примере Донбасса. Рассмотрены вопросы нанесения вреда окружающей среде данного региона от отходов угледобывающих предприятий

Ключевые слова: шахта, Донбасс, отходы, уголь, безотходные технологии, экология

Проблема влияния промышленности на окружающую нас среду - всегда остается актуальной. Вместе с разнообразными средствами утилизации и переработки отходов разрабатываются и варианты минимализации ущерба экологической обстановке. Способы уменьшения выбросов отходов благоприятно влияют не только на окружающую инфраструктуру и природную среду, но и чаще всего позволяют повысить экономическую эффективность предприятий. Горнодобывающая промышленность является одной из важнейших отраслей производства на Донбассе. В ЛНР проблема утилизации отходов угольной промышленности стоит крайне остро.

Использование отходов добычи и обогащения угля - одна из важных задач, определяющих пути рационального развития всей угледобывающей промышленности. Проблема использования отходов особенно актуальна для Донбасса, где за 200 лет добычи каменных углей и антрацитов накоплено больше 1000 терриконов общим объемом 1056519,9 тыс. м3. Под угольными породами занято приблизительно 5526,3 га земель, пригодных для сельского хозяйства. Ежегодно в терриконы и отвалы поступает около 50-60 млн. м3 горных пород. На шахтах Донбасса практически отсутствуют мероприятия по использованию отходов угледобычи - в основном, вся выдаваемая шахтами порода складируется в отвал.

На угледобывающих и углеперерабатывающих предприятиях наряду с производством основной продукции (углем, угольным концентратом) образуется большое количество газообразных, твердых и жидких отходов (шахтный метан, порода, хвосты обогащения, сточные воды). Указанные отходы отрицательно влияют на результаты хозяйственной деятельности предприятий, поскольку требуют затрат на их сбор, транспортирование, хранение, а также осложняют экологическую обстановку в районах размещения шахт.

Терриконы - экологическая проблема Луганского и Донецкого края. Они не только изменяют ландшафт, но и представляют собой серьезную экологическую проблему. В породе террикона, содержатся практически все элементы таблицы Д.И. Менделеева, включая и

196

радиоактивные элементы. Террикон и сам по себе представляет довольно сложный комплекс, который включает и породу, и набор живых организмов, от бактерий до высших растений и животных, иногда обитающих на склонах. В свою очередь, терриконы создают массу проблем окружающим биоценозам: выветривание и вымывание породы террикона (иногда весьма токсичной и радиоактивной) с разнесением по окрестностям, самовозгорание под воздействием химических реакций и деятельности бактерий с выделением в атмосферу парниковых газов, просачивание и выделение в атмосферу радиоактивных газов, метана. Шахты являются значительными загрязнителями окружающей среды [1, 2].

Утилизация и использование отвальной породы - одно из направлений прекращения вредного воздействия терриконов на окружающую среду и восстановления ландшафтов. В отвалах угольных шахт много запасов некоторых металлов, соизмеримых по объему с природными месторождениями полезных ископаемых, получение которых для ЛНР будет экономически выгодным. В ближайшем будущем все запасы благородных и цветных металлов, железа могут быть исчерпаны. Поэтому именно сейчас актуально рассматривать отходы горного производства, как альтернативный вариант пополнения природных ресурсов [1].

Для начала следует отметить, что полная реализация совершенно безотходного производства возможна далеко не всегда. Существуют целые отрасли, в которых предприятия и комбинаты в силу разных причин не могут выйти из статуса малоотходных. В этом плане заслуживают внимания оценки безотходности. В частности, специалисты используют коэффициенты, которые позволяют определить, какой процент отходов предприятие не может переработать и отправляет на утилизацию или хранение. К примеру, малоотходные и безотходные технологии в угольной промышленности внедрять сложнее, чем в других отраслях. В данном случае коэффициент безотходности варьируется в пределах от 75 до 95 % [2-5]. Как показывает опыт, путем строительства природоохранных объектов полностью решить проблему защиты биосферы от вредного воздействия производства не удастся. Поэтому экологическая обстановка в районах деятельности угледобывающих предприятий остается напряженной, продолжается ежегодное накапливание твердых отходов добычи и обогащения угля, большое количество токсичных компонентов продолжает выбрасываться и рассеиваться со сточными водами и отходящими газами, а также концентрироваться в отвалах [3].

В широком представлении безотходность вовсе не предполагает полного отказа от выработки вторичных продуктов, которые остаются после основного производственного процесса. Тем не менее, если безотходные технологии предполагают полную переработку вторичного сырья, то в данном случае допускается также длительное хранение или захоронение материалов [5, 6].

С учетом изложенного, можно сказать, что решение исследуемой проблемы в ее положительном аспекте необходимо основывать, прежде всего, на принципе компенсации деятельностью предприятия отрицательного воздействия производства на окружающую среду. То есть крайне важным и необходимым обозначается создание экологически безвредных производств в данной отрасли промышленности для начала малоотходных, а в будущем итоге – безотходных.

Реализация принципа безотходности (малоотходности) технологии производства в добывающих отраслях, к которым относится угольная промышленность, предполагает:

-наиболее полное извлечение полезных ископаемых и сопутствующих им минеральных ресурсов;

-сокращение образования в процессе производства твердых, жидких и газообразных отходов;

-снижение содержания в отходах производств вредных веществ и компонентов, их очистка и обеззараживание;

-максимальное использование отходов производства для нужд народного хозяйства.

197

Можно выделить более конкретные способы осуществления малоотходной и безотходной (в перспективе) технологии на угольных предприятиях:

Для твердых отходов - это использование пород отвалов для закладки, оставление их в шахте и т.п. Для жидких отходы, в свою очередь - внедрение оборотных систем водоснабжения, использование попутно забираемых вод на производстве и другие нужды, сокращение притоков воды в горные выработки шахт и другие. По пылегазообразным отходам - безвредное складирование породы, тушение горящих породных отвалов, локализация пылящих процессов на поверхностных комплексах, централизация теплоэнергосбережения и другие

[3].

В то же время удельный вес действующих очистных забоев с полной и частичной закладкой выработанного пространства при подземной добыче практически ничтожен. Медленно внедряются методы очистки шахтных вод, в частности, деминерализации солоноватых стоков. Также планируется использование отходов угледобычи в качестве вторичных материальных ресурсов, что в существующих условиях вызывает повышенный расход невосполнимых природных ресурсов Обратная засыпка шахты породой с отвалов, несмотря на то, что данный способ с экологической точки зрения считается наиболее приемлемым, ввиду своей трудоемкости и затратности он практически не используется. Фактическая стоимость загрузки породы обратно в шахту превышает стоимость добычи угля. Другой вариант - вывоз породы за пределы населенных пунктов. Но поиск свободных территорий размером от 200 га, прокладка к ним дороги и вывоз груд породы из одного места в другое - все это колоссальные затраты. Удешевить процедуру возможно при вывозе пород на территории уже существующих за чертой города полигонов твердых бытовых отходов. Еще в 2010 г. на Донбассе рассматривали данный вариант действий. Однако в силу ряда причин он до сих пор не реализован [7]. Ликвидировать террикон можно и другим способом - разобрать породу для использования ее в качестве грунта и стройматериала; для производства кирпича строительных плит перекрытия, стенных панелей, лестничных маршей, лифтовых шахт; для получения глинозема, из которого выплавляют алюминий; для получения вторичного топливного ресурса по технологии производства окускованного топлива для бытовых нужд (установки ХОТ-3). Например, в 2008 г. был расчищен 30-метровый террикон между Донецком и Макеевкой. Для того чтобы сравнять с землей 900 тыс. т породы, понадобилось чуть более месяца. Затраты на проект составили порядка 20 млн. евро. Сейчас на его месте построен известный гипермаркет. А в прошлом году для прокладки объездной дороги вокруг Донецка к Евро2012 в качестве балансировочного материала применяли породы отвалов.

Вариант, который не позволяет ликвидировать террикон полностью, а лишь сократить санитарную зону вокруг него - озеленение. Метод достаточно активно использовался в советское время. Однако со времен независимой Украины на Донбассе с «нуля» не был озеленен ни один террикон, в первую очередь, из-за неподъемного бюджета. По оценкам специалистов, даже неполный цикл очистки террикона стоил примерно 350 тыс. гривен, а в целом цена вопроса может достигать 1 млн. грн. Тем не менее, в 2012 году началось озеленение «Таловского» террикона ПАО «Краснодонуголь» (Луганская обл.), входящего в группу «Метинвест». Озеленению предшествовала масштабная инженерно-техническая подготовка. В течение всего 2012 г. понижали высоту террикона. С 80-метрового конуса срезали верхушку и понизили его до 40 метров, потушили очаги горения. После этого отвал уже перестал выделять вредные вещества (оксид углерода, оксид азота, сероводород и другие вещества). Затем насыпали слой глины и плодородного грунта, выполнили четырехстороннюю нарезку террас - от вершины до основы. Лишь после этого уже 2013 г. приступили непосредственно к высаживанию специальных сортов растений, которые приживаются на каменистых грунтах. Созданный растительный покров обеспечит защиту окружающей среды от воздействия террикона. Верхнее плато таловского породного отвала размером почти 23 тысячи квадратных

198

метров, выполнено с углом наклона к середине, чтобы задерживать атмосферные осадки. По периметру сформирован метровый вал. Посадка распланирована следующим образом: деревья высаживаются во внутреннем ряду, с обеих сторон от них низкорослые кустарники. Посадка распланирована следующим образом: деревья высаживаются во внутреннем ряду, с обеих сторон от них низкорослые кустарники. Озеленение - процесс многолетний, поэтому высаживаются только специальные сорта растений, которые приживаются на каменистых грунтах [7]. Также терриконы можно оборудовать под смотровые или спортивные площадки. К сожалению, в настоящее время из-за военного конфликта на Донбассе ведется лишь местная работа по борьбе с терриконами, и все это лишь «капля в море» по сравнению с масштабностью проблемы. Основной причиной сложившейся ситуации является отсутствие инвестиций [7]. Комплексная переработка сырья позволяет получать ряд ценных продуктов из каждой составной части добываемого сырья и обеспечивает в значительной степени охрану окружающей среды. В настоящее время большинство сопутствующих продуктов при добыче угля не используются в промышленном хозяйстве, а потому рассматриваются как отходы угольного производства. Отсюда необходимо изыскивать возможности применения их в производствах, в которых отходы служили бы исходным сырьем для получения других продуктов.

Акцентируя внимание на использовании отходов, следует подчеркнуть, что главное в безотходном производстве - не переработка отходов, а создание таких технологических процессов и производств, в которых все компоненты перерабатываемого сырья комплексно используются. Решение о целесообразности внедрения конкретного варианта малоотходной или безотходной технологии на угольном предприятии должно приниматься на основе величины экономического эффекта, определяемого на объем производства основной продукции в расчетном году. Общий годовой экономический эффект перехода на малоотходную (безотходную) технологию определяется как сумма эффектов [4]:

-от предотвращения (снижения) выбросов загрязнений с отходами производства;

-от сохранения пригодных к использованию земель;

-от увеличения площади пригодных к использованию земель путем рекультивации нарушенных участков.

В свою очередь, эффект от предотвращения выбросов загрязнений с отходами включает в себя эффект от предотвращения (снижения) выбросов, обусловленный изменением технологии производства (например, при переходе на работу с закладкой выработанного пространства), эффект от предотвращения (снижения) выбросов за счет утилизации (использования) отходов, а также эффект от проведения природоохранных мероприятий.

Таким образом, создание безотходных технологических процессов позволяет решать проблему охраны природы не только технически, но и с экономически разумными затратами. При реализации таких методов ликвидируются сами отходы, которые являются основными источниками загрязнения окружающей природной среды. Одновременно будет обеспечено более рациональное использование ценных и возобновляемых природных ресурсов. Главной проблемой по их реализации выступает нехватка инвестиций. Сложности добавляет и тот факт, что подавляющее большинство терриконов относится к старым шахтам, давно закрытым или переданным органам по реструктуризации. По идее, рекультивацией террикона должна заниматься шахта, которая его насыпала [7].

На данный момент на Донбассе из 136 шахт работает только 50 [6]. Это связанно как с экономическим состоянием, так и военным положением в стране. Сложившаяся ситуация влечет за собой еще и энергетический кризис, который в свою очередь негативно сказывается на инфраструктуре и окружающей среде. Недостаток рабочей силы, экономических ресурсов и оборудования делает малоотходные и безотходные технологии утилизации отходов Донбасских шахт все более труднодостигаемыми. Несмотря на сокращение объемов произ-

199

водства в условиях социально экономического положения Донбасса, вредное воздействие промышленных предприятий на окружающую среду остается на прежнем уровне (в лучшем случае). Объясняется это тем, что, то небольшое количество шахт не в состоянии инвестировать и применять методы малоотходных технологий. Тем не менее, безотходные ресурсосберегающие технологии позволяют решать и проблемы экономического характера, предлагая средства более рационального потребления исходной сырьевой базы. Это дает возможность не только оптимизировать объемы конечного выпуска вторичного продукта, но и экономить на первоначальных затратах, связанных с закупкой ресурсов для производства. Из этого следует вывод, что на данный момент на территории угольной промышленности Донбасса остро стоит проблема внедрения малоотходных и безотходных технологий, что приводит к ухудшению состояния окружающей среды и увеличению количества угольных отходов и, не смотря на плюсы этих методов переработки отходов их использование еще не распространенно в данном регионе.

Литература 1. Куруленко С.С. Проблемы обеспечения экологической безопасности в Донецкой

области [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.cci.donbass.com/mercury/N5/ eco3.html

2.Маленко А.А., Яворский А.В. Влияние шахтных терриконов на окружающую среду

/А.А. Маленко, А.В. Яворский // Научная весна-2014: тр. всеукр. научн. конф. - Днепропетровск: Изд-во «ГВУЗ «Национальный горный университет», 2014. - Т. 9 - С. 246 -247.

3.Матлак, Е.С. Безотходное производство - основное направление использования природных ресурсов и охраны окружающей среды / Е.С. Матлак // Общегосударственный научно-технический журнал. - Донецк: Изд-во «ДонГТУ», 1998. - С. 10 -14.

4.Цукерман И.С. Экономическая эффективность безотходной технологии в угольной промышленности / И.С. Цукерман // Охрана природы при разработке угольных месторождений: сб. науч. трудов. - Пермь: Изд-во «ВНИИОСуголь», 1982. - С. 9-13.

5.Райтер А. Малоотходные и безотходные технологии: определение, описание, проблемы и принципы /А. Райтер. - [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://fb.ru/article/250535/maloothodnyie-i-bezothodnyie-tehnologii-opredelenie-opisanie- problemyi-i-printsipyi

6.Соколовский Н. Перспективы угольной промышленности на Донбассе / Н. Соко-

ловский. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.proza.ru/2015/11/08/1046

7.Украина: утилизация угольных терриконов [Электронный ресурс]. - Режим досту-

па: https://ukrmet.dp.ua/2013/12/27/ukraina-utilizaciya-ugolnyx-terrikonov.html

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

N.D. Razin’kov, P.D. Kuznetsova

THE PROBLEM OF IMPLEMENTING WASTE-FREE AND LOW-WASTE TECHNOLOGIES IN THE COAL INDUSTRY OF DONBASS

The article deals with the problem of implementing waste-free technologies in the coal industry, as shown by Donbass. It also describes the harm, inflicted to the environment of this region by coal-mining industrial waste

Key words: mine, Donbass, waste,coal, waste-free technologies, ecology

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Voronezh State Technical

University»

200