Отвалы пустой породы при добыче полезных ископаемых

Помимо полезных ископаемых, в состав минерального сырья входят и так называемые пустые породы. Что это такое? Почему они получили такое название? Ответ на эти вопросы кратко будет дан в статье. Кроме того, будет кратко рассказано, что такое обогащение, и описано его практическое значение.

Научное определение

Под пустыми породами в науке и промышленности понимают породы, не представляющие никакой практической ценности. Они обычно сопровождают залежи полезных ископаемых, и часто их не так-то легко отделить – для этого необходимы особые процессы обработки.

Так, пустая порода руды, например, состоит из оксидов алюминия, кальция, магния, кремния. Минералы, образованные ими, носят название силикатов, алюмосиликатов.

Как поясняет “Горная энциклопедия”, пустые породы извлекаются из недр вместе с полезными ископаемыми и направляются в отвалы – места размещения на поверхности некондиционного минерального сырья. Отвалообразованием обычно завершаются так называемые вскрышные работы на карьерах, которые открывают доступ к полезным ископаемым и подготавливают их к выемке. Всем известные терриконы представляют собой не что иное, как отвалы – горы пустой породы, извлеченной из шахт или (возле горнообогатительных фабрик) являющейся отходами обогащения.

Что такое обогащение

Обогащение применяется в том случае, если пустые породы не могут быть полностью отделены от полезных ископаемых по каким-либо причинам. Под этим термином понимают процессы первичной обработки минерального сырья. Цель – отделение ценных полезных ископаемых от пустых пород и друг от друга. Ведь в железной руде, например, помимо рассматриваемых нами пород, могут содержаться и другие ценные ископаемые – оксиды никеля, молибдена, ванадия, хрома, марганца, вольфрама.

Обогащение включает в себя несколько этапов, на которых, в свою очередь, проводятся определенные операции. Так, подготовительный этап включает процессы дробления и измельчения, грохочения (разделения частиц породы в соответствии с размерами) и классификации.

На основном этапе из сырья выделяются полезные компоненты – один или несколько. Для этого опираются на отличия пустых пород от полезных ископаемых и последних друг от друга в электропроводности, смачиваемости, плотности, магнитной восприимчивости, химических свойствах, растворимости и т. д. Заключительный этап подразумевает обезвоживание и сушку продуктов переработки.

Результат процесса обогащения

В результате обогащения получают концентрированные породы, готовые к переработке, и так называемые отвальные хвосты, состоящие в основном из пустых пород. Ценные ископаемые практически отсутствуют в них либо присутствуют в такой концентрации, что дальнейшая переработка такого сырья попросту нецелесообразна. Помимо этого, в процессе обогащения могут получать и промежуточные продукты, концентрация полезных компонентов в которых более высокая, чем в отходах, но более низкая, чем в целевых продуктах.

Процесс обогащения осуществляется на обогатительных фабриках, рядом с которыми постепенно вырастают горы пустой породы.

Использование отходов

Несмотря на свою кажущуюся бесполезность, эти породы могут найти применение в промышленности и строительстве. Так, их используют при рекультивации, в дорожном строительстве, ими заполняют горные выработки, засыпают овраги. Многие из пустых пород, ранее считавшихся ненужными, нашли свое применение в современной промышленности, к примеру хибинский нефелин. Раньше при получении апатитового концентрата нефелин отправляли в отходы, в настоящее же время, благодаря проведенным научным изысканиям, он используется в ряде отраслей промышленности. Таким образом, пустые породы, несмотря на свое говорящее название, могут с успехом применяться и приносить пользу.

Для того, что бы понять основную суть проблемы стоит сначала разобраться, что такое пустые породы, отвалы и рекультивация.

Пустые породы

Пустая порода – это извлекаемая из недр вместе с рудой (углем и т.п.), но не содержащая полезного ископаемого или содержащая его в концентрации ниже бортового. В процессе добычи полезных ископаемых при подготовительных или очистных работах выделяются пустые породы, которые направляются в отвалы. В отдельных случаях, когда пустая порода не может быть полностью отделена от полезных ископаемых, сырьё подвергается обогащению, в результате которого пустая порода удаляется в хвосты. Пустая порода применяется для заполнения горных выработок, оврагов, дорожного строительства, при рекультивации и др.

Отвалы

Отвал – это размещение на поверхности пустых (вскрышных) пород или некондиционного минерального сырья, а также хвостов обогатительных фабрик, отходов или шлаков от различных производств и сжигания твёрдого топлива.

В зависимости от способа укладки материала отвалы делятся на следующие типы:

Ш конические (терриконы) — наиболее часто создаются при откатывании породы опрокидывающимися вагонетками или скипами;

Ш хребтовые — создаются при вывозе породы вагонетками подвесной канатной дороги или конвейерами;

· плоские — создаются при вывозе отходов (породы) в самосвалах и формировании штабеля при помощи бульдозеров; такие отвалы часто создаются в ближайшем от предприятия понижении рельефа.

При открытых горных работах в зависимости от места расположения отвалы разделяют на следующие виды:

· внутренние — создаваемые в отработанном пространстве карьера;

· внешние, расположенные за границами карьера;

· комбинированные.

В зависимости от способа механизации работ, отвалы разделяют на:

· бульдозерные;

· экскаваторные;

· конвейерные;

· гидравлические.

Предотвал — насыпь, устраиваемая перед основным отвалом, и меньшая по высоте чем последняя. Предотвал предназначен для повышения устойчивости основного отвала и других целей.

Отвалы являются экологически неблагоприятным сооружением. В частности, если на поверхность поднята порода с кислой реакцией, то такие отвалы очень долго не покрываются растительностью.

Рекультивация

Рекультивация – это комплекс работ по экологическому и экономическому восстановлению земель и водоёмов, плодородие которых в результате человеческой деятельности существенно снизилось. Целью проведения рекультивации является улучшение условий окружающей среды, восстановление продуктивности нарушенных земель и водоёмов.

Виды деятельности человека, в результате которых может возникать потребность в проведении рекультивации земель и водоёмов:

Ш хозяйственная деятельность

Ш добыча полезных ископаемых, особенно открытая разработка месторождений;

Ш вырубка лесов;

Ш возникновение свалок;

Ш строительство городов;

Ш создание гидросооружений и аналогичных объектов;

Ш проведение военных испытаний, в том числе испытаний ядерного оружия.

Работы по рекультивации обычно имеют два основных этапа — технический и биологический. На техническом этапе проводится корректировка ландшафта (засыпка рвов, траншей, ям, впадин, провалов грунта, разравнивание и террасирование промышленных терриконов), создаются гидротехнические и мелиоративные сооружения, осуществляется захоронение токсичных отходов, производится нанесение плодородного слоя почвы. На биологическом этапе проводятся агротехнические работы, целью которых является улучшение свойств почвы.

В зависимости от тех целей, которые ставятся при рекультивации земель, различают следующие направления рекультивации земель:

Ш природоохранное направление;

Ш рекреационное направление;

Ш сельскохозяйственное направление;

Ш растениеводческое направление;

Ш сенокосно-пастбищное направление;

Ш лесохозяйственное направление;

Ш водохозяйственное направление.

Ответы на кроссворды и сканворды