Экологическое состояние промышленных отходов Кадамжайского сурьмяного комбината

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

Кадамджайский сурьмяной комбинат является единственным предприятием в бывшем Советском союзе по производству сурьмы и ее соединений. Он поставлял продукцию 1500 потребителям — предприятиям. Комбинат был введен в эксплуатацию в 1936 и вплоть до 1990 года наращивал выпуск продукции, достигнув максимума в 1990 году — 17 тыс. т продукции. Далее с распадом СССР производительность снизилась в 1996 году до 6 тыс.т и в 2000 до 1,5 тыс. т, в основном, в связи с недопоставками сырья. В настоящее время комбинат практически не работает. В 2005 году владельцем комбината стала АТФ «Инвест».

Источниками выделения вредных веществ при обогащении, являются выбросы при дроблении руды, а также хвосты обогащения. Запыленный воздух от мест пылеобразования отбирается аспирационным устройством и очищается в пылевой осадительной камере с мокрым улавливанием. На металлургическом заводе в рудно-термических печах имеются пылегазоуловители. Пыль и газы от печей направляются на последовательную очистку и улавливание (водо охлаждаемые циклоны, рукавные фильтры). На этом этапе происходит утечка пыле содержащих газов.

Особую опасность для окружающей среды представляет хранение выбросного электролита накопленного в соленакопителях, которые эксплуатируются с декабря 1976 года. Площадь соленакопителей составляет 76,1 тыс.м2. Соленакопители состоят из семи карт общим объемом 249,95 тыс.м3. В настоящее время экологическая обстановка на участке соленакопителей промстоков металлургического завода КСК остается критической. Все имеющиеся 7 карт соленакопителей выработали сроки эксплуатации, находятся в аварийном состоянии, пропускают промстоки в почву. Соленакопители №5 и №8 хотя и несмотря на то, что не выработали до конца своих сроков эксплуатации, также находятся в аварийном состоянии.

Хвосты перекачиваются в хвостохранилище. Хвостохранилище обогатительного цеха эксплуатируется с марта 1971 года, плановый срок службы — 10 лет. Проектная мощность отвала 2600 тыс. м3. Объем уложенных хвостов начиная с ввода в эксплуатацию и по сентябрь 2004 года включительно составляет 2592,114 тыс. м3. Проектные параметры хвостохранилища по объему складирования хвостов и максимальной отметке гребня дамбы, кроме северной части Северного лога исчерпаны.

В 1977 году во время сильных дождей была смыта небольшая часть хвостов, которая распространилась на нижележащей территории вплоть до пос. Вуадиль, загрязнив почву и воду.

Особую опасность для окружающей среды представляет хранение выбросного электролита накопленного в соленакопителях, которые эксплуатируются с декабря 1976 года. Площадь соленакопителей составляет 76,1 тыс. м2.. Соленакопители состоят из семи карт общим объемом 249,95 тыс. м3. В настоящее время экологическая обстановка на участке соленакопителей промстоков металлургического завода КСК остается критической. Все имеющиеся 7 карт соленакопителей выработали сроки эксплуатации, находятся в аварийном состоянии, пропускают промстоки в почву. Соленакопители №5 и №8 хотя и несмотря на то, что не выработали до конца своих сроков эксплуатации, также находятся в аварийном состоянии.

Территория соленакопителей прилегает к восточным холмам хребта Катранбаши и располагается в пределах безымянного сая, имеющего направление на север и северо-восток. Рельеф площадки холмистый, с общим понижением на северо-восток. Абсолютные отметки поверхности изменяются от 1020 м до 1250 м. Площадь сложена коренными породами, представленными сланцами, местами с прослоями известняков и конгломератами, обнажающимися на поверхности в виде небольших гребней. Со дня ввода в эксплуатацию в соленакопители сброшено около 360 тыс. м3 выбросного электролита.

Выбросной электролит на поверхности земли представляет собой вещество зеленоваточерного цвета с запахом сероводорода. Выбросной электролит состоит из сульфидно-натриевых солей: Na 2 S — сульфид натрия; Na 2 SO 3 — сульфит натрия; Na 2 S 2 O — тиосульфид натрия; Na 2 SO 4 — сульфат натрия; Na 2 S 2 — полисульфид натрия; а также в растворе присутствуют SbH 3 — стибин; AsH 3 — арсин; H 2 S — сероводород, которые воздействуют на нервную систему, вызывают головную боль и тошноту. В состав электролита входят такие тяжелые металлы, как мышьяк (более 100 мг/л , при ПДК 0,05 мг/л) кадмий, ртуть, свинец, сурьма (до 600 мг/л при ПДК 0,05 мг/л), цинк и др. [1].

Как показали исследования, сурьма присутствует во всех объектах окружающей среды (почва, вода, воздух), что указывает на ее повсеместное распространение, обусловленное как природными, так и антропогенными факторами. Не только рудные месторождения сурьмы данного района являются причиной высокого содержания сурьмы в почве, но и присутствие сурьмяного комбината дополнительно загрязняет почву сурьмой. Так, в радиусе 280-500 м от комбината концентрация сурьмы в почве колебалась от 175 до 1600 мг/кг, достигая 10000 мг/кг в непосредственной близости к промплощадке, а на расстоянии З-5 км ее концентрация снижалась до 1-21 мг/кг.

Наличие сурьмы в техногенных выбросах комбината обусловило высокое ее содержание в атмосферном воздухе жилой зоны. Максимально-разовые концентрации сурьмы в атмосферном воздухе колебались от 0,0064 до 0,161 мг/м а в непосредственной близости от комбината (250-500 м) от 0,018 до 0,117 мг/м. В природных водах также содержалось значительное количество сурьмы и в 74% превышало ПДК.

Биологическая роль сурьмы для организма человека и животных до настоящего времени не установлена. Отдельные исследования показывают, что сурьма содержится не только в целостной клетке, но и входит в состав всех клеточных образований: цитоплазмы, ядра, митохондрий, микросом в количестве, соответственно, 0,8 мкг, 1,3 мкг, 0,1 и 0,2 мкг. Из приведенных данных можно предположить, что сурьма является постоянным компонентом живых организмов, однако играет ли она какую-либо биологическую роль пока неизвестно.

Имеется довольно много разнообразных сведений о токсичности сурьмы в условиях ее производства и в эксперименте, а также ее метаболизме в организме при различных путях поступления. Это связано в первую очередь с поражением нервной системы, слизистых оболочек дыхательных путей и пищеварительного тракта, а токсическое действие соединений сурьмы, особенно выраженное при хроническом отравлении, связано в первую очередь с поражением нервной системы, слизистых оболочек дыхательных путей и пищеварительного тракта (Таблица 1).

Таблица 1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТХОДАХ (тыс/т) КСК по состоянию на 1 января 2000 г.

Отходы                              Кадамжай

Отвалы вскрышных и вмещающих пород613

Хвосты обогащения5963

Шлаки и огарки металлургического производства271

Шламы металлургического производства433

По данным Министерства здравоохранения КР сурьма в воде реки Шахимардан определялась на всех участках исследования, причем в 74% исследованных проб ее концентрация превышала ПДК по максимальным значениям для воды водоемов (0,05 мг/л). Наибольшие концентрации сурьмы определены в зоне размещения объектов комбината, у пос. Кадамджай (0,4+0,12 мг/л) и ниже, у пос. Пульгон (0,64-0,24 мг/л), что в 100 раз и более раз выше, чем ПДК.

Выше комбината и пос. Кадамджай содержание этого элемента уменьшается до 0,190,20 мг/л, т.е примерно в 2-3 раза ниже, но тем не менее превышает ПДК, что указывает на высокое природное содержание сурьмы в водах реки.

Сброс условно-чистых промышленных сточных вод в реку Шахимардан осуществляется через ливневую канализацию. Поэтому увеличение концентрации сурьмы в пробах воды на расстоянии 2 км от сурьмяного комбината (ниже по течению), связано со сбросом сточных вод комбината. Из этого водоема осуществляется хозяйственно-питьевое водоснабжение жителей низлежащих села Пульгон (Таблица 2, 3).

Таблица 2

РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗОВ ПОЧВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В РАЙОНЕ СОЛЕНАКОПИТЕЛЕЙ ОТОБРАННЫХ В РАМКАХ ПРОЕКТА, июнь 2006 г [1]

Место отбора проб	As	Cd	Hg	Pb	Sb	Zn
В 20 м по обе стороны от соленакопителя 3	22	1	<0,5	40	130	132
В 20 м по обе стороны от перекачив. насосной станции	9	1	<0,5	39	62	92
В 20 м от места выклинивания электролита по ущелью	10	<0,25	<0,5	10	21	49
В 20 м выше дамбы от канала	21	<25	<0,5	20	98	60
ПДК	2	1	2,1	6	4,5	110

Таблица 3

ДАННЫЕ О СОСТОЯНИИ ПЬЕЗОМЕТРОВ, УСТАНОВЛЕННЫХ НА ТЕРРИТОРИИ СОЛЕНАКОПИТЕЛЕЙ, май 2005 г, данные лаборатории КСК [2]

№ Пьезометра	Место расположения     Состояние пьезометра    Превышение ПДК
Пьезометр 7	охранника внизу             рабочем состоянии,      по мышьяку 2033ПДК Расположенмежду           Забит камнями пьезометрами 6 и 4 в ущелье
Пьезометр 10	Расположен между           Пьезометр находитсяв   По сурьме 2ПДК пьезометрами 5 и 6, рядом     рабочем состоянии, находится горький родник

Таблица.4

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ РИСКИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КСК [2]

Подземная и открытая добыча руды	Нарушение природного ландшафта
Пирометаллургическая выплавка сурьмы с выбросом токсичных соединений.	Накопление большого количества токсичных отходов (свинец, цинк, сурьма) в нерекультированных отвалах горных пород огарков металлургического производства хвостохранилищах. Загрязнение атмосферы, поверхностных и подземных вод сульфидами, мышьяком.
Гидрометаллургический метод получения сурьмы	Фильтрация промстоков из соленакопителейс загрязнением подземных вод. Селеопасность района размещения отходов.
Поселок, рудники, промобъекты в условиях сильнорасчлененной местности долины селе-паводкоопасной р. Шахимардан	Формирование природнотехногенной сурьмяной биогеохимической аномалии

Как видно из проведенного анализа промышленная эксплуатация месторождений в высокогорных регионах Кыргызстана сопровождается многочисленными экологическими воздействиями на окружающую среду. В частности, происходит изъятие земельных площадей, загрязняются водный и воздушный бассейны вблизи предприятий, а в условиях горных территорий природа очень хрупка и чувствительна к изменениям. В высокогорных регионах берут свое начало множество рек и ручьев, и, следовательно, нарушение экологического равновесия в этих регионах может вызвать нежелательные последствия. Экологическая оптимизация горных территорий в связи с освоением месторождений цветных металлов должна обеспечить сохранение всех компонентов природы в районах, экологическую безопасность населения, повышение социально-экономического развития регионов [3].

В последнее десятилетие проблемы загрязнения природных систем токсичными отходами техногенного происхождения, привлекает все большее внимание в силу нарастающего влияния, их источников на окружающую среду и через трофические цепи на организм человека. Однако, в связи с развитием горнодобывающей и металлургической промышленности, загрязнение природных поверхностных и грунтовых вод, почва, рудничными водами, дренажными потоками с отвалов и хвостохранилищ, жидкими металлургическими стоками, мигрирующими пылевыми и аэрозольными ореолами даже в районах, удаленных от областей локализации техногенных объектов возрастает. Защита среды обитания от последствий деятельности человека является актуальной задачей, приобретающий первостепенное значение среди наук о земле [4].

Установленные закономерности позволили предложить метод очистки техногенных стоков с помощью водной растительности, которая является весьма эффективным аккумулятором токсичных элементов.

Способность к аккумуляции в данных отложениях и гидробионтах, как известно, возрастает в ряду As, Pb, Hg, Cd, Cu, Zn, Ni и поэтому считаем нужным подчеркнуть то, что помимо непосредственного токсического действия на биоты, тяжелые металлы имеют тенденцию накапливаться в отдельных звеньях цепи «поверхностные вода иловые растворы → донные осадки → высшее растение → почвы → животный мир → человек».

Это усиливает их долговременную опасность, которая может реализоваться при любом изменении условий существования системы в стационарном состоянии [5].

Выводы

Для дальнейшей эксплуатации соленакопителей, комбинатом необходимо выполнить следующие мероприятия:

• 1.    Произвести рекультивацию карт №3, 4, 5 (7, 8 — силами МЧС);

• 2.    Приобрести резервное оборудование для насосных станций;

• 3.    Заменить полностью напорную часть пульпопроводов;

• 4.    Произвести полную очистку селеотводных каналов.

• 5.    Забетонировать наиболее опасные участки.

• 6.    Для экологически обоснованного и сбалансированного использования и охраны земельных ресурсов необходимо формирование оптимальной структуры землепользования, минимизация негативного воздействия на земли разноплановой хозяйственной деятельности.

• 7.    Экологическая оптимизация горных территорий в связи с освоением месторождений цветных металлов должна обеспечить сохранение всех компонентов природы в районах, экологическую безопасность населения, повышение социально-экономического развития регионов.