Оценка негативного воздействия хвостохранилища ОАО «Ковдорский ГОК» на компоненты природной среды

Интенсивное развитие промышленности, быстрый рост городов и промагломераций приводит к накоплению отходов, более 75 % которых составляют отходы горнодобывающей и горноперерабатывающей отраслей промышленности. В результате перемещения и складирования отходов происходит формирование техногенных массивов [1]. В районах расположения предприятий по добыче и переработке минерального сырья техногенные массивы являются одним из основных источников нарушения и загрязнения различных компонентов природной среды, что вызывает необходимость изучения их негативного воздействия.

Примером крупного техногенного массива намывного характера могут служить заскладированные на территории хвостового хозяйства отходы обогащения, формирующиеся на ОАО “Ковдорский ГОК” в результате переработки магнетит-апатит-бадделеитовых руд. Предприятие расположено на юго-западе Кольского полуострова и работает на Ковдорском месторождении комплексных бадделеит-апатит-магнетитовых руд.

Хвостохранилище балочного типа расположено в пойме реки Можель и простирается в восточном направлении от промышленной площадки комбината на расстоянии от 2,0 до 6,0 км. Емкость хвостохранилища состоит из двух отсеков, примыкающих друг к другу, условно названных первое и второе поля. Первое поле заполнено до проектной отметки и выведено из эксплуатации в 1980 году. Второе поле хвостохранилища, расположенное ниже по рельефу и огражденное дамбой № 4, введено в эксплуатацию в 1980 году. Первое поле от второго отделяется дамбой № 1, которая возведена до отметки 290,0 м намывным способом из хвостов при заполнении первого поля, высота дамбы составляет 63 м. В настоящее время во второе поле складируются отходы комплексной переработки бадделеит-апатит-магнетитовой руды (БАМР) и отходы переработки хвостов мокрой магнитной сепарации (ММС) первого поля хвостохранилища. Объем ежегодно складируемых хвостов обогащения составляет более 8 млн. м3; объем хвостов, уложенных с начала эксплуатации – 182,5 млн. м3.

Данные предприятия свидетельствуют о том, что отходы обогащения относятся к V классу опасности, однако, говорить об их незначительном воздействии на компоненты природной среды не представляется возможным. На основании натурных наблюдений и лабораторных исследований произведена комплексная оценка состояния природной среды, испытывающей негативное воздействие от заскладированных отходов обогащения.

На территории функционирования техногенного массива происходит полная трансформация подстилающих его грунтовых вод, которые, разгружаясь в поверхностные водоемы и водотоки, являются и главным источником их загрязнения [1]. Анализ данных по расчету фильтрационных потерь из хвостохранилища и замеряемых объемов дренажных вод показывает, что только 50% фильтрующейся воды перехватывается дренажной системой. Система является несовершенной ввиду того, что малопроницаемые породы с коэффициентом фильтрации 0,3-0,7 м/сутки (фениты, биотитовые гнейсы) залегают на глубине более 6 м. Кроме того, из расчета баланса воды во вторичном отстойнике и фактических сбросов, учтенных предприятием, следует, что 5,0 млн. м3 воды фильтруется в борта хвостохранилища. Так, в настоящее время, карьер горно-обогатительного комбината является искусственной дреной, куда направлены практически все потоки, как подземных вод, так и атмосферных осадков с окружающей водосборной площади, в том числе инфильтрующиеся воды хвостохранилища, которые впоследствии сбрасываются в поверхностные водотоки.

Прямое воздействие от функционирования техногенного массива испытывает река Можель, в среднем течении которой расположены первое и второе поля хвостохранилища обогатительного комплекса комбината. Сброс излишков осветленных и фильтрационных вод из вторичного отстойника хвостохранилища производится по руслу реки Можель. Ежегодно в указанный водный объект поступают производственные сточные воды (14,970 млн. м3), из которых фильтрационные воды из хвостохранилища составляют около 11,0 млн. м3. В фильтрационных водах из хвостохранилища отмечаются повышенные содержания нефтепродуктов, фосфора, железа, марганца. Река Можель – наиболее загрязненный водоток района. Здесь регистрируются случаи высокого загрязнения марганцем (до 57 ПДК). Среднегодовое содержание марганца в воде в 26 раз выше допустимого, фосфора – в 2 раза. Другим источником загрязнения поверхностных вод являются временные водные потоки, выносящие загрязняющие компоненты с поверхности хвостохранилища.

В большинстве случаев негативное воздействие на атмосферу оказывает ветровое пыление открытых пляжей хвостохранилища. Формирование атмохимических ореолов, контрастных по пыли, связано с наличием в составе приповерхностных отложений частиц размером менее 0,05 м [1]. Размер частиц хвостов обогащения Ковдорского ГОКа свыше 0,14 мм, следовательно, значительного пыления пляжей хвостохранилища не происходит. Однако, дамба хвостохранилища, сложенная моренные суглинками, представляет особо опасный источник загрязнения атмосферы, ввиду наличия частиц размером менее 0,01 мм до 25%. В этой связи на предприятии разработано природоохранное мероприятие, которое заключается в закреплении бортов дамбы хвостохранилища специальной травосмесью. Однозначно говорить о высокой эффективности данного природоохранного мероприятия затруднительно, так как затраты на покупку семян высокие, а стопроцентного экологического эффекта при этом не наблюдается из-за низкой всхожести семян травосмеси в неблагоприятных климатических условиях Мурманской области. Стоит отметить, что пыление дамбы хвостохранилища приводит к существенным преобразованиям природной среды, заключающимся не только в химическом загрязнении приземного слоя атмосферы, но и в нарушении и загрязнении почвенного покрова оседающей пылью, отрицательных изменениях в растительном сообществе, которые приводят к критическим значениям потенциала самовосстановления экосистем.

Хвостохранилище оказывает негативное воздействие на литосферу, представляя собой литохимический ореол загрязнения площадью 640 га. С другой стороны, учитывая химический и минеральный составы складируемых отходов, представленные в табл. 1 и 2 соответственно, можно рассматривать их как скопление потенциальных полезных ископаемых.

Возможность рассмотрения хвостохранилища как техногенного месторождения существует в связи со схожим химическим составом складируемых отходов и нефелинового шлама, а также доменного шлака, которые в настоящее время широко используются в строительной индустрии. Для детального изучения свойств и состава хвостов обогащения относительно их использования как потенциальных полезных ископаемых необходимо время, а расчетный срок эксплуатации хвостохранилища, в свою очередь, заканчивается в 2020 г. В связи с этим на предприятии необходимо разработать варианты консервации поверхности хранилища с целью предотвращения массированного загрязнения окружающей техногенный массив среды и возможно с целью предотвращения потерь ценных компонентов.

Таблица 1.

Минеральный состав отвальных хвостов обогатительной фабрики ОАО «Ковдорский ГОК».

Таблица 2.

Химический состав отвальных хвостов обогатительной фабрики ОАО «Ковдорский ГОК».

Комплекс проведенных исследований выявил необходимость решения существующих геомеханических, гидрогеологических, гидрологических и аэрологических задач в проблеме экологически безопасного складирования хвостов обогатительной фабрики Ковдорского горно-обогатительного комбината. В условиях рассматриваемого предприятия все вышеизложенные проблемы стоят особо остро ввиду наличия низкого потенциала самовосстановления природных экосистем.