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

Показано, что в Российской Федерации нормативной основой оценки влияния отходов добычи, переработки и сжигания углей на окружающую среду являются Санитарные правила по определению класса опасности токсичных отходов производства и потребления (СП 2.1.7.1386-03), в которых для предварительной оценки опасности отходов используется ориентировочный водно-миграционный показатель (ОВМП). Отмечено, что порядок определения водорастворимых форм элементов в отходах добычи и переработки углей отсутствует в Российской Федерации, а применение существующих методов для характеристики отходов добычи, переработки и сжигания углей приводит к достаточно субъективным оценкам показателей их опасности и делает практически невозможным сопоставление с зарубежными аналогами. Проведены экспериментальные исследования по установлению оптимальных условий определения выхода водорастворимых форм макрои микроэлементов отходов добычи, переработки и сжигания углей. Установлено, что что оптимальным является метод экстрагирования водорастворимых форм веществ при соотношении твердой и жидкой фазы 1:50, за один цикл воздействия при комнатной температуре и постоянном перемешивании с фиксированной скоростью в течение 3-х часов. По результатам проведенных экспериментальных исследований представительных проб углей, отходов их добычи, обогащения и сжигания разработан национальный стандарт (ГОСТ Р), регламентирующий метод определения выхода водорастворимых форм веществ (далее — водорастворимые вещества) из лигнитов, бурых и каменных углей, антрацита, отходов их добычи и обогащения, а также из твердых отходов сжигания углей и материалов на их основе (далее — топливо, твердое минеральное топливо). Макрои микроэлементный состав водорастворимых веществ определяют стандартными методами, установленными для анализа природных, сточных и очищенных сточных вод.

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.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант 19-3590117.

Гущина Татьяна Олеговна¹ — аспирант, инженер, e-mail: gushchina.t.o@gmail.com,
Силютин Сергей Алексеевич — канд. техн. наук, АО «СУЭК», e-mail: silutinsa@suek.ru,
Соколовская Елена Ефимовна¹ — ведущий инженер, e-mail: sesokolovska@mail.ru,
Эпштейн Светлана Абрамовна¹ — д-р техн. наук, зав. лабораторией, e-mail: apshtein@yandex.ru,
¹ Научно-учебная испытательная лаборатория «Физико-химии углей» НИТУ «МИСиС».

Эпштейн С.А., e-mail: apshtein@yandex.ru.

1. Силютин С. А., Эпштейн С. А. Отходы добычи и переработки углей. Методические подходы к оценке их экологической безопасности и направлений использования. Ч. 1. Характеристика твердых отходов добычи и переработки углей в зарубежных странах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 4. — С. 5—19. DOI:10.25018/0236-1493-2020-5-0-5-19.

2. Finkelman R. B., Palmer C. A., Peipei Wangc Quantification of the modes of occurrence of 42 elements in coal // International Journal of Coal Geology. 2018. Vol. 185. DOI: 10.1016/j. coal.2017.09.005.

3. Шпирт М. Я., Артемьев В. Б., Силютин С. А. Использование твердых отходов добычи и переработки углей. — М.: Горное дело ООО «Киммерийский центр», 2013. — 432 с.

4. Силютин С. А., Эпштейн С. А., Гущина Т. О. Отходы добычи и переработки углей. Методические подходы к оценке их экологической безопасности и направлений использования. Ч. 2. Методы определения мобильных форм макро-и микроэлементов в отходах добычи, переработки и сжигания углей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 5. — С. 5—16. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-5-0-5-16.

5. Журавлева Н. В., Потокина Р. Р., Исмагилов З. Р., Нагайцева Н. В. Изучение распределения макрои микроэлементов в отходах углеобогащения // Химия в интересах устойчивого развития. — 2016. — Т. 24. — № 6. — С. 761—767.

6. Журавлева Н. В., Иваныкина О. В., Исмагилов З. Р. Изучение распределения токсичных элементов в золошлаковых отходах предприятий топливно-энергетического комплекса Кемеровской области // Химия в интересах устойчивого развития. — 2013. — Т. 21. — С. 479—486.

7. Tiwari M. K., Bajpaia S., Dewangan U. K., Tamrakar R. K. Suitability of leaching test methods for fly ash and slag. A review // Journal of Radiation Research and Applied Sciences. 2015. Vol. 8. No 4. Pp. 523—537. DOI: 10.1016/j.coal.2011.10.006.

8. Tessier A., Campbell P. G. C., Bisson M. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals // Analytical Chemistry, 1979. Vol. 51. No 7. Pp. 844—851. DOI: 10.1021/ac50043a017.

9. Gupta N., Gedam V. V., Moghe C., Labhasetwar P. Comparative assessment of batch and column leaching studies for heavy metals release from coal fly ash bricks and clay bricks // Environmental Technology & Innovation. 2019. Vol. 16. Article 100461. DOI: 10.1016/j. eti.2019.100461.

10. Hesbach P., Burgers C., Greiner A., Hasett D. J., Heebink L. V., Beck M., Eick M., Daniels W. L. Inter-laboratory comparison of leaching methods. 2005 World of coal ash, Lexington. April 11—15, 2005. http://www.flyash.info/2005/69hes.pdf.

11. Lubna A.A. Chemical characterization and mobility of metal species in fly ash—water system // Water Science. 2015. Vol. 29. Pp. 109—122. DOI: 10.1016/j.wsj.2015.10.001.

12. Фоменко Н. А., Никитина И. М., Гущина Т. О., Журавлев А. А., Созонова Т. С. Изменение состава водорастворимых веществ из золошлаковых отходов в присутствии бурого угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — СВ 26. — С. 3—14. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-6-26-3-14.