Оценка состава и свойств горных пород, окисленного каменного угля и золошлаковых отходов как материалов для биологической рекультивации

Приведены основные характеристики и результаты определения валового содержания макрои микроэлементов в пробах вскрышных пород, окисленного каменного угля (ОУ) и золошлаковых отходов (ЗШО) предприятия АО «Разрез Распадский». Для оценки мобильности макрои микроэлементов установлены концентрации водорастворимых форм в водных вытяжках, выделенных из исследуемых проб. При этом на основании установленных концентраций водорастворимых форм макрои микроэлементов в водных вытяжках исследуемых проб и справочных значений ПДК в водах рыбохозяйственного назначения рассчитаны значения ориентировочного водно-миграционного показателя элементов (ОВМПЕ). Отмечено, что исследованные пробы вскрышных пород, окисленного каменного угля и ЗШО характеризуются низким содержанием потенциально опасных элементов. Анализ водных вытяжек показал, что пробы ЗШО отличаются более высоким выходом водорастворимых форм макрои микроэлементов, чем пробы окисленного каменного угля и вскрышных пород. При этом водные вытяжки, выделенные из пробы ЗШО, имеют щелочную среду, а водные вытяжки, выделенные из проб окисленного каменного угля и вскрышных горных пород, характеризуются значением рН среды, близким к нейтральному. Расчет значений ОВМПЕ показал, что потенциальным загрязнителем водных объектов в пробах окисленного каменного угля и вскрышных пород является медь, а в пробе ЗШО – ванадий и молибден. Концентрации остальных элементов в водных вытяжках проб вскрышных пород, окисленного каменного угля и ЗШО существенно ниже, чем значения их ПДК, и поэтому не представляют опасности как загрязняющие вещества водных объектов.

Ключевые слова: биологическая рекультивация, вскрышные породы, породы суглинок, четвертичные отложения (глины с включением слабоокатанной гальки и щебня коренных пород), окисленный каменный уголь, золошлаковые отходы, технический анализ, макромикроэлементы, потенциально опасные элементы, ориентировочный водно-миграционный показатель элементов.

Как процитировать:

Шайхислам Г., Соловьев Т. М., Эпштейн С. А., Семина И. С. Оценка состава и свойств горных пород, окисленного каменного угля и золошлаковых отходов как материалов для биологической рекультивации // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 7. – С. 21–37. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_7_0_21.

Благодарности:

Работа выполнена в рамках Стратегического проекта «Технологии устойчивого развития» Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Информация об авторах:

Шайхислам Гулшат¹ — аспирант, e-mail: gulshatshaikhislam@gmail.com, ORCID ID: 0009-0004-6988-1747,
Соловьев Тускул Михайлович¹ — канд. техн. наук, ведущий инженер научного проекта, e-mail: tuskulsolovev@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-7824-7623,
Эпштейн Светлана Абрамовна¹ — д-р техн. наук, профессор, зав. лабораторией, e-mail: apshtein@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0001-8356-4319,
Семина Ирина Сергеевна — канд. биол. наук, доцент, директор Центра «Геоэкология», Сибирский государственный индустриальный университет, e-mail: semina.i@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-9222-0358,
¹ НУИЛ «Физико-химия угля», НИТУ МИСИС, Москва, Россия.

 

Контактное лицо:

Шайхислам Г., e-mail: gulshatshaikhislam@gmail.com.

Список литературы:

1. Максимов Е. Л. Обеспечение целей экологической безопасности при использовании земель сельскохозяйственного назначения // Вестник Университета имени О.Е. Кутафина (МГЮА). — 2022. — № 5. — С. 86—94. DOI: 10.17803/2311-5998.2022.93.5.086-094.

2. Барабанщиков Д. А., Сердюкова А. Ф. Борьба с опустыниванием земель // Молодой ученый. — 2017. — № 25 (159). — С. 9—98.

3. Гущина Т. О., Силютин С. А., Соколовская Е. Е., Эпштейн С. А. Отходы добычи и переработки углей. Методические подходы к оценке их экологической безопасности и направлений использования. Часть 3. Обоснование и разработка методики определения содержания водорастворимых форм макрои микроэлементов в отходах добычи, переработки и сжигания углей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 8. — С. 145—162. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-8-0-145-162.

4. Агапкина Г. И., Манахов Д. В., Щеглов А. И., Липатов Д. Н., Столбова В. В. Теория и практика применения методов исследования форм соединений радионуклидов в почвах // Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение. — 2023. — № 1. — С. 68—79. DOI: 10.55959/MSU0137-0944-17-2023-78-1-68-80.

5. Bian Z., Dong J., Lei S., Leng H., Mu S., Wang H. Release characteristics of heavy metals in high-sulfur coal gangue: Influencing factors and kinetic behavior // Environmental Research. 2023, vol. 217, DOI: 10.1016/j.envres.2022.114871.

6. Хао Цзе, Кочеткова Е. М., Эпштейн С. А. Мобильность макрои микроэлементов в отходах добычи углей // Химия твердого топлива. — 2023. — № 4. — С. 64—72. DOI: 10.31857/ S0023117723040047.

7. Невская М. А., Селезнев С. Г., Маслобоев В. А., Ключникова Е. М., Конина О. Т., Светлов А. В., Макаров Д. В. Геоэкологические и организационно-экономические проблемы переработки горнопромышленных отходов в Российской Федерации // Вестник Кольского научного центра РАН. — 2020. — Т. 12. — № 1. — С. 11—25. DOI: 10.37614/2307-5228.2020.12.1.002.

8. Харионовский А. А., Данилова М. Ю. Рекультивация нарушенных земель в угольной промышленности // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2017. — № 3. — С. 72—77.

9. Клименко Д. В., Рутковская Д. С. Способы утилизации золошлаковых отходов на примере зуевской ТЭС // VI Всероссийская научно-практическая конференция. — 2021. — С. 188—192.

10. Осинцева М. А., Бурова Н. В., Жидкова Е. А. Особенности рекультивации отработанных территорий угольных разрезов в Кузбассе // Международный научно-исследовательский журнал. — 2022. — № 9 (123). DOI: 10.23670/IRJ.2022.123.48.

11. Helser J., Cappuyns V. Acid generation potential and kinetics of metal(loid) release from resuspended sulfidic mine waste // Environmental Chemical Engineering. 2022, vol. 10, no. 4. DOI: 10.1016/j.jece.2022.10815811.

12. Гребенщикова Е. А., Юст Н. А., Пыхтеева М. А. Влияние химической мелиорации путем внесения золошлаковых отходов на физико-химические свойства почвы // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. — 2016. — № 6. — С. 3—8.

13. Удалова Н. П., Сибагатуллина С. С., Лазаренко А. Д. Использование золошлаковых отходов для рекультивации земель, нарушенных горными работами / Fundamenlal Science and Technology-Promising Developmenls: Proceedings of the conference. — 2016. — Т. 3. — С. 118—121.

14. Газизов Р. Р., Суханова И. М., Прищепенко Е. А., Биккинина Л. М.-Х., Дегтярева И. А., Ильясов М. М. Влияние бурого угля и глауконита на плодородие почвы и урожайность культур // Плодородие. — 2020. — № 6 (117). — С. 34—36. DOI: 10.25680/S19948603.2020.117.10.

15. Фоменко Н. А. Применение бурых углей для повышения экологической безопасности утилизации золошлаковых отходов в условиях их контакта с водой // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 4. — 15 с. — Деп. в ГИАБ 14.03.2019, № 1179/04-19.

16. Фоменко Н. А. Применение окисленных бурых углей для повышения экологической безопасности утилизации золошлаковых отходов: автореф. дис. канд. техн. наук. — М.: НИТУ «МИСиС», 2019. — 22 с.

17. Верещака Я., Пузински С., Кугларз К., Глуба И. Использование золы каменных углей для грунтового биологического слоя с целью рекультивации деградированных почв / Материалы III научно-практического семинара «Золошлаки ТЭС: удаление, транспорт, переработка, складирование». — 2010. — С. 72—75.

18. Шевченко Т. В., Новикова Я. А., Санников Ю. Н., Бердова К. А. Рекультивация земель с использованием окисленных углей // Фундаментальные исследования. — 2015. — № 2-23. — С. 5100—5103.

19. Janoš P., Lesný J., Závodská L., Kříženecká S., Herzogová L. Czech and Slovak young brown coals in environmental applications // Nova Biotechnologica Et Chimica. 2022, vol. 7, no. 1, pp. 85—91. DOI: 10.36547/nbc.1363.

20. Bezuglova O. S., Gorbov S. N., Tischenko S. A., Shimko A. E. Use of brown coal as a detoxifier of soils contaminated with heavy metals // Journal of Geochemical Exploration. 2018, vol. 184, рр. 232—238. DOI: 10.1016/j.gexplo.2016.11.004.

21. Вербицкая Н. В., Кондратенко Е. П., Соболева О. М. Использование препарата гуминовой природы для предпосевной обработки семян пшеницы // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2014. — № 3 (103). — С. 128—132.

22. Peng X.-X., Gai S., Cheng K., Yang F. Roles of humic substances redox activity on environmental remediation // Journal of Hazardous Materials. 2022, vol. 435, article 129070. DOI: 10.1016/j. jhazmat.2022.129070.

23. Соловьев Т. М., Шайхислам Г. Б., Эпштейн С. А., Соколова М. Д. Исследование состава и свойств бурых углей Якутии как сырья для получения гуминовых препаратов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2024. — № 1. — С. 67—79. DOI: 10.25018/0236_ 1493_2024_1_0_67.

24. Казаков Д. С., Мильков А. В., Струля И. Л., Филичкина В. А., Козлов А. С. Получение высококачественной оптической поверхности покрытия из аморфного никеля на бериллиевой подложке // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. — 2019. — № 11. — С. 59—63. DOI: 10.1134/S1028096019110104.

25. Алов Н. В. Основы аналитической химии. — М.: Издательский центр «Академия», 2012. — 416 с.

26. Касимов Н. С., Власов Д. В. Кларки химических элементов как эталоны сравнения в экогеохимии // Вестник МГУ. Серия 5. География. — 2015. — № 2. — С. 7.

27. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Ценные элементы-примеси в углях. — Екатеринбург: УрО РАН, 2006. — 538 с.

28. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Токсичные элементы-примеси в ископаемых углях. — Екатеринбург: УрО РАН, 2005. — 656 с.