Формирование техногенных ландшафтов в районе расположения ОАО "Фосфаты"

КУРСОВАЯ РАБОТА

Формирование техногенных ландшафтов в районе расположения ОАО «Фосфаты»

Введение

техногенный ландшафт гидрохимический загрязнение

ОАО «Фосфаты» занимается разработкой и обогащением фосфоритов. Разработка месторождений на данном предприятии ведётся открытым способом по транспортно-отвальной схеме. Обогащение руды производится на двух фабриках - рудопромывочной и флотационной. Конечным продуктом являются кормовые фосфаты. Нарушенные территории подвергаются лесо- и сельскохозяйственной рекультивации. В результате деятельности обогатительных фабрик образуется большое количество твёрдых и жидких отходов. Целью данной работы является оценка и описание воздействия предприятия на окружающую среду.

1. Общие сведения о промышленном объекте

Егорьевское месторождение фосфоритов расположено на юго-востоке Московской области. Открытое акционерное общество «Фосфаты» расположено в городе Воскресенске. Включает в себя горнопромышленный комплекс по разработке месторождения фосфоритов и их обогащению, производство кормовых обесфторенных фосфатов (ПКОФ), специальные хранилища жидких и твердых отходов (в которые помещают большие количества жидких и твердых отходов, образующихся в процессе добычи и переработке руды из-за низкого содержания в ней полезного компонента). Основной продукцией ОАО «Фосфаты» является фосфоритная мука и песок кварцевый молотый.

На территории промплощадки ОАО «Фосфаты», общей площадью 37000000 м2, располагаются следующие объекты и сооружения (с указанием координат и площади объектов), представленные на инженерно-геологической карте предприятия в приложении 1:

. Завод по производству удобрений (1)

. Обогатительные фабрики рудопромывки (7) ((33,152), S=135) и флотации (8) ((14,152), S=135)

. Котельные (3,10) ((16,194), S=18 и (23, 136) S=140)

. Теплица (4) ((7,195),S=27)

. Хвостохранилища завода, рудопромывки ((112,139), S=570) и флотации ((135, 108), S=450) (14,15)

. Водозабор (5) (179,176)

7. Старые хвостохранилища (11,12) ((58,135),S=208 и (51, 112),S=408)

. Отстойники (16,17) ((151,133),S=31)

9. Накопитель оборотной воды (13)

. Отвалы (26,19) ((111,7) и (157,141), S=416)

11. Пункты перегрузки сырья, продукции (6,9,9) ((27,199), (33, 159), (14,159))

ОАО Фосфаты включает в себя 11 карьеров. На рассматриваемой территории располагается карьер №7 ((108, 35), S=2668).

На топоснове рассматриваемого предприятия, представленной в приложении 1 отображена промплощадка объекта. Выше железной дороги находится завод по производству кормовых обесфторенных фосфатов (ПКОФ) из концентрата, поступающего с обогатительных фабрик, и хвостохранилище ПКОФ. Также рядом расположены котельная и теплица. Две фабрики по обогащению фосфатного сырья - рудопромывочная и флотационная а также хвостовое хозяйство обогатительных фабрик (рудопромывочной и флотационной, куда производится намыв твердых и жидких отходов, располагаются ниже по течению реки Катынка. Обогатительные фабрики и завод связаны железнодорожным сообщением с пунктами перегрузки сырья. Также на территории промплощадки объекта расположены два старых хвостохранилища. На промышленном объекте реализованная система оборотной воды: из хвостохранилищ обогатительных фабрик вода попадает в отстойник, откуда стекает в водоотстойную канаву, а затем в накопитель оборотной воды, откуда, отстоявшись, возвращается на обогатительные фабрики. В качестве подпитки используют воду водозабора, от которого питается завод ПКОФ.

Руда на обогатительные фабрики поступает из карьерной выемки открытого типа. Вскрышу складируют в отвалы пустой породы. Карьерная выемка вскрывает юрский водоносный горизонт, поэтому проводятся мероприятия по осушению месторождения: были пробурены водопонижающие скважины, установлены насосы, перекачивающие воду из карьера. Для ограждения карьера от стока поверхностных вод на участках пониженных отметок рельефа сооружают нагорные канавы, по которым вода поступает к водосборникам. Карьерные воды, образующиеся вследствие разгрузки подземных и атмосферных вод в дренажные канавы, срабатываются в реку.

Рельеф территории вне зоны техногенных преобразований водно-ледняковый полого-волнистый. Высотное положение определяется отметками 116-16 м. Более чем на 30% территории естественный рельеф нарушен, что связано с разработкой месторождения открытым карьерным способом и намывом отходов обогащения. По территории месторождения протекает река Катынка, левый приток реки Москва, с площадью водосбора 80,5 км2.

Почвенный покров весьма разнообразен. На территориях, не подвергшихся техногенному воздействию, встречаются подзолистые, дерново-подзолистые и серые почвы, характеризующиеся низким значением рН, малым содержанием органических веществ. На рекультивированных после разработки территориях в качестве искусственных почв наносится глауконитовая супесь, мощностью 25-30см, которая содержит пирит и уранинит (уран и торий).

В климатическом отношении район расположен в зоне умеренно-континентального климата, под воздействием воздушных масс Арктического и Атлантического бассейнов. Среднегодовая температура района +3,8°С, средняя продолжительность безморозного периода составляет 130 дней. Высота снежного покрова достигает 3м. Преобладают ветры северо-западного направления, при их средней скорости 3,1м/со. Среднегодовое количество выпадающих осадков - 647мм.

В геологическом строении Егорьевского месторождения фосфоритов принимают участие отложения юры, мела, неогена, антропогена. Продуктивные горизонты связаны с фосфоритовой серией волжского яруса верхней юры, состоящей из двух пластов полезного ископаемого: нижнего - портланд, верхнего - рязань и залегающего между ними пласта глауконитовых пород. Фосфоритовые пласты залегают на келловей-оксфордских глинах верхней юры, мощностью до 30-35 метров, чёрных, слюдистых, с включением большого числа кальцитовых раковин.

Нижневолжский продуктивный фосфоритовый слой портланд, представляет собой плиту, состоящую из желваков фосфоритов, фосфоритовых ядер, кальцитовых ростров белемнитов, сцементированных фосфатно-кальциевым цементом.

Слой портланд перекрывается слоем аквилон, представленным фосфатизированными тёмно-зелеными глауконитовыми супесями.

Залегающий выше верхнеюрский эксплуатационный слой включает в себя ауцелловый фосфоритный слой серовато-зеленого цвета и фосфоритную плиту чёрного цвета. Мощность слоя рязань 0,75-0,90 м. Фосфориты ЕМФ относятся к глауконитовой разновидности низкофосфатных фосфоритовых конкреций, содержащих 10,5-18,5% P2O5.

Породы фосфоритовой серии перекрываются отложениями валанжинского яруса нижнего мела, представленными буровато-серыми песчано-глинистыми породами, содержащими железисто-оолитовые зерна фосфоритов и толщей кварцевых слабослюдистых песков, мощностью до 15 м.

Выше залегают невыдержанные по простиранию кварцевые, слабослюдистые пески неогена, перекрывающиеся отложениями антропогена флювиогляциальными и аллювиальными песками, моренными суглинками, болотными отложениями.

В районах карьеров и хвостохранилищ в геологическом разрезе присутствуют техногенные отложения, представленные насыпными и намывными породами.

Насыпные породы образуются в результате складирования в отвалы вскрышных пород. Намывные породы, представляют собой механические примеси и химические осадки. Намыв осуществляется совместно со сточными водами.

2. Природные и техногенные ландшафты

Ландшафт - основная единица физико-географического деления (районирования). Это генетически единая территория с однотипным рельефом, геологическим строением, климатом, общим характером подземных и поверхностных вод, закономерным сочетанием почв, растительных и животных сообществ. Определённый ландшафт может быть характерным для небольшого района или географической зоны.

Элементарный ландшафт - это определенный элемент рельефа, сложенный одной породой или наносом, на протяжении которого сохраняется определенный тип почвы, и покрытый в каждый отдельный момент своего существования определенным растительным сообществом.

Техногенный (антропогенный) ландшафт - измененный или искусственно созданный человеком на природной основе ландшафт; природно-производственный территориальный комплекс, природное равновесие в котором постоянно поддерживается человеком.

Выделяют три основных группы элементарных ландшафтов: элювиальные, супераквальные и аквальные.

Элювиальные ландшафты возникают на повышенных элементах рельефа, при глубоком залегании уровня грунтовых вод, не оказывающем влияние на почвы и растительность. В почвах и коре выветривания преобладает окислительная среда, поэтому здесь создаются условия для облегченного выноса элементов, которые дают более растворимые соединения при высоких степенях окисления ( и др.), и, наоборот, затруднен вынос элементов, окисленные соединения которых малоподвижны ( и др).

Аквальные ландшафты подразделяют на аквальные ландшафты морей и океанов и континентальные аквальные ландшафты, последние генетически тесно связаны с элювиальными ландшафтами. Основной привнос вещества с жидкими и твердыми стоками. В зависимости от степени проточности водоема и богатства организмами на его дне и в придонных слоях образуются либо окислительные, либо восстановительные условия, которые существенно влияют на миграцию веществ.

Супераквальные ландшафты формируются на пониженных участках рельефа, где грунтовые воды подходят близко к поверхности. Вследствие этого территории супераквальных ландшафтов являются склонными к заболачиванию.

В соответствии с таким разделением на карте-схеме в приложении 2 выделены ландшафты следующим образом: желтым - элювиальные, зеленым - супераквальные, синим - аквальные. Оттенком обозначена их принадлежность к определенному типу ландшафтов: темным - природные, светлым - техногенные.

На территории промышленного объекта выделены следующие ландшафты.

·Природный лесной элювиальный биогенный ландшафт - территория леса (23);

·Техногенные горно-промышленные элювиальные абиогенные ландшафты на территориях карьерной выработки(24,25), неспланированных отвалов(19,26);

·Техногенный пустынный элювиальный ландшафт абиогенный - старые хвостохранилища (11,12);

·Техногенный агрохозяйственный элювиальный ландшафт биогенный на территории сельскохозяйственных рекультиваций пропашных (20) и выше железной дороги на территории с/х рекультиваций кормовых;

·Техногенный лесохозяйственный элювиальный ландшафт биогенный - территория л/х рекультиваций (21);

·Техногенный селитебный элювиальный ландшафт - деревня Осташево;

·Техногенный горнопромышленный супераквальный ландшафт абиогенный - сточная канава карьера, насыпные и намывные отложения хвостохранилищ обогатительных фабрик (14,15), болото техногенного происхождения (18);

·Техногенные горно-промышленные аквальные ландшафты абиогенные - накопитель оборотной воды (13), водоотстойная канава(16,17), хвостохранилище завода(2), центральные части хвостохранилищ обогатительных фабрик (14,15);

·Техногенный горно-промышленный аквальный ландшафт биогенный - река Катынка и озеро Круглое, подверженное воздействию гидрохимических потоков загрязнения от хвостохранилищ рассматриваемого объекта.

Таким образом, можно сделать вывод, что по воздействию на биоценозы и почвы первичных ландшафтов разработка месторождений может быть приравнена к геологическим катастрофам.

. Воздействие горного предприятия на окружающую среду

Нарушение - это изменение внешних параметров объектов, таких как высота, глубина ширина.

Загрязнение- привнесение в среду или возникновение в ней новых, не характерных для нее, химический, физических, биологических или информационных агентов, или повышение концентраций этих агентов сверх среднего наблюдающегося количества или уровня. В результате функционирования горно-промышленного комплекса ОАО «Фосфаты» окружающая среда подвергается следующим загрязнениям и нарушениям, представленным в таблице.

Воздействие промышленного объекта на окружающую среду

Компонент окружающей средыЗагрязненияНарушенияАтмосфера1. Физические загрязнения: · Тепловое · Световое - котельные, обогатительные фабрики, карьерная выемка и другие здания предприятия · Электромагнитное - все объекты предприятия, где используется электроэнергия 2. Химическое загрязнение - карьерная выемка, котельные, транспортировка, склад готового продукта, дробильные фабрики, цеха по ремонту оборудования и транспорта, отвалы1. разряжение, возмущение по направлению - все здания, сооружения, отвалы, карьерная выемка 2. температурные инверсии - котельные, теплопроводыГидросфераХимическое загрязнение наземных и подземных вод - хвостохранилища предприятия, отстойник, карьерные воды1. истощение водотока - водозабор 2. затопление рельефа - хвостохранилище 3. осушение - изменение уровня грунтовых вод при отработке карьера 4. заболачивание - учечка с хвостохранилищЛитосфера1. Физическое загрязнение: · Тепловое - котельные · Радиационное - торий в составе удобрений 2. Химическое загрязнение - склады различного назначения, хвостохранилища предприятия, отвалы1. Деформации: · уплотнение и разрыхление - все здания и сооружения, отвалы, склады, транспортировка руды автосамосвалами · трещины - сползание бортов карьера · проседание - карьерная выемка 2. Провалы: · Кольцевые - отвалы · Котлованные - карьерная выемка 3. Выемки: · Карьерная - карьерная выемка 4. Насыпи: · Отвальные - отвалы · Гидротехнические - хвостохранилище 5. Застройки - здания и сооруженияКомпонент окружающей средыЗагрязненияНарушенияБиота1. Физические загрязнения: · Тепловое - котельные · Световое - освещение промплощадки · Электромагнитное - фабрики, котельные 2. Химическое загрязнение - деятельность предприятия в целом1. Фитоценотические - вырубка лесов 2. Зооценотические - распугивание животных 3. Микробоценотические - загрязнение водоёмов

4. Техногенные ореолы и потоки загрязнения

Гидрогеохимические ореолы загрязнения - это области распространения подземных и поверхностных вод с многократно повышенными по сравнению с фоновыми концентрациями микро- и макроэлементов, формирующиеся в результате сбросов в поверхностные и подземные воды сточных и карьерных вод, а также образующиеся за счет растворения и выноса химических элементов и соединений из минеральных отходов добычи и переработки полезных ископаемых.

Гидрогеохимические потоки загрязнения - это участки линейной формы с многократно повышенными по сравнению с фоновыми концентрациями микро- и макроэлементов в подземных и поверхностных водах.

Литохимические ореолы загрязнения - это области распространения в рыхлых покровных отложениях с многократно повышенными по сравнению с фоновыми содержаниями минералов и элементов, образующиеся в результате попадания на поверхность твердых отходов добычи и переработки минерального сырья.

Литохимические потоки загрязнения - это участки линейной формы с многократно повышенными по сравнению с фоновыми концентрациями минералов и химических элементов, образующиеся в донных отложениях временных и постоянных водных потоков, выносящих их из очагов загрязнения (отвалов, хранилищ отходов).

В приложении 3 на карте-схеме представлены основные гидрохимические и литологические ореолы загрязнения. Положение литохимических ореолов загрязнения на карте выделено контуром, который совпадает с контуром хранилища твердых отходов либо с контуром рекультивированных после отработки полезного ископаемого земель. Положение гидрогеохимических ореолов не ограничивается контуром отстойников или накопителей. Вследствие плохой изоляции дна и стенок хранилищ жидких отходов происходит инфильтрация сточных вод и миграция загрязненных вод за пределы хранилища. Аналогичная картина наблюдается и при распространении загрязнения в подземных водах вследствие выщелачивания и растворения твердых отходов атмосферными осадками и их инфильтрации в подземные воды.

Для построения карты техногенных ореолов и потоков были рассчитаны коэффициенты контрастности и суммарного загрязнения.

Коэффициенты контрастности гидрогеохимических ореолов и потоков загрязнения определяют для каждого загрязняющего компонента относительно значения предельно допустимых концентраций ПДК ( - коэффициент контрастности относительно ПДК) и фоновых значений (Кф - коэффициент контрастности относительно фона):

где СА - концентрация компонента А в загрязненных водах, мг/л, мг-экв./л; ПДКА - предельно допустимая концентрация компонента А, мг/л, мг-экв./л; - фоновая концентрация компонента А, мг/л, мг-экв./л.

Для определения степени инородности техногенных пород для природного естественного ландшафта применяют коэффициент контрастности техногенных литохимических ореолов

, где - концентрация компонента (соединения, минерала) А в техногенных отложениях, г/кг,%; - фоновое содержание компонента А, г/кг,%.

Данные для расчета приведены в таблице 2, результаты расчета коэффициентов контрастности и суммарного загрязнения гидрохимических и литохимических ореолов и потоков загрязнения приведены в таблицах 3 - 5.

Концентрация загрязняющих компонентов в подземных и поверхностных водах, их фоновые значения, ПДК, мг/л

Место отбора пробCa2+Mg2+ОЖ, мг-экв/лPСолярное маслоСоли смоляной кислотыПДК35050071,53,50,052,0Фоновые воды7,4141629,73,90,850,10,00010,01Хвостохранилища:флотации57596340325041,08,2103,5350рудопромывки360105350324045,29,2150,5150старые25058325312022,74,080,00156Скважины:140097848325045,08,8121,1280220060339318034,74,35,40,125,4312048328310222,72,72,90,013,74753231938516,71,81,50,0051,55452531534811,71,20,70,0010,567015383578,91,52,50,00525722059322316524,93,51,20,568875223936510,11,51,70,0530912048322312021,22,23,50,00525Хвостохранилище ПКОФ11153583122325082,014180,01400Скважины 10,10а,10б2504933236521,61,46,50,00510Скважина 11535152375312047,75,06,30,005180Колодец, скважина 123026433135820,52,23,20,00530

Коэффициенты контрастности и суммарного загрязнения гидрогеохимических ореолов и потоков

Место отбора пробКоэффициенты контрастности относительно ПДК/фонаKзОЖPСоляровое маслоСоли смоляных кислотХвостохранилища: флотации1,64/ 77,701,93/ 6,835,85/ 10,495,47/ 9,652,86/ 10070/ 35000175/ 35000262,75рудопромывки1,03/ 48,652,11/ 7,476,45/ 11,556,13/ 10,824,29/ 15010/ 500075/ 15000105,00старые0,71/ 33,781,17/ 4,133,24/ 5,802,67/ 4,712,29/ 800,02/ 1028/ 560038,09Скважины: 11,14/ 54,051,96/ 6,946,43/ 11,515,87/ 10,353,43/ 12022/ 11000140/ 28000180,8220,57/ 27,031,21/ 4,284,95/ 8,872,87/ 5,061,54/ 542/ 100012,7/ 254025,8430,34/ 16,220,97/ 3,433,24/ 5,801,80/ 3,180,83/ 290,20/ 1001,85/ 3709,2240,21/ 10,140,65/ 2,292,39/ 4,281,20/ 2,120,43/ 150,10/ 500,75/ 1505,7350,13/ 6,080,51/ 1,791,66/ 2,980,80/ 1,410,20/ 70,02/ 100,25/ 503,5760,20/ 9,460,31/ 1,091,27/ 2,281,00/ 1,760,71/ 250,10/ 5012,5/ 250016,0970,63/ 29,731,19/ 4,213,56/ 6,372,33/ 4,120,34/ 1210/ 500034/ 680052,0580,21/ 10,140,45/ 1,581,44/ 2,581,00/ 1,760,49/ 171/ 50015/ 300019,5890,34/ 16,220,97/ 3,433,02/ 5,411,47/ 2,591,00/ 350,10/ 5013/ 250019,40Хвостохранилище ПКОФ3,19/ 150,687,17/ 25,4111,71/ 20,989,33/ 16,475,14/ 1800,20/ 100200/ 40000236,74Скважины 10,10а,10б0,71/ 33,780,99/ 3,503,08/ 5,520,93/ 1,651,86/ 650,10/ 505/ 100012,67Скважина 111,53/ 72,303,05/ 10,806,81/ 12,193,33/ 5,881,80/ 630,10/ 5090/ 18000106,62Колодец, скважина 120,86/ 40,811,29/ 4,562,93/ 5,241,47/ 2,590,91/ 320,10/ 5015/ 300022,56

На территории промплощадки выделяется два гидрохимических ореола загрязнения:

·Зона воздействия хвостохранилища ПКОФ (2), со следующими основными загрязняющими веществами: солями смоляной кислоты, фторидами и сульфидами;

·Зона воздействия хвостохранилищ обогатительных фабрик рудопромывки и флотации новых (14,15) и старых (11,12) - основные загрязняющие элементы соли смоляной кислоты, солярное масло и фториды.

Содержание различных элементов в естественных почвенно-покровных отложениях и техногенных отложениях, %

ПородаФосфатыФторидыСульфатыКарбонатыКальцийЖелезоТитанПочвенно-покровные отложения (фоновые значения)0,050,010,380,853,852,370,03Глауконитовая супесь (территории сельско-хозяйственного освоения)6,52,81,030,959,0710,380,3Эфеля (отходы рудопромывки)8,90,31,22,715,2613,53-Шламы (отходы флотации)5,10,610,81,979,814,32-

Коэффициенты контрастности литохимических ореолов загрязнения различными соединениями

ПородаФосфатыФторидыСульфатыКарбонатыКальцийЖелезоТитанТерритории сельско-хозяйственного освоения1302802,711,122,364,3810Хранилища отходов рудопромывки178303,163,183,965,71- Хранилища отходов флотации102612,112,322,556,04-

Таким образом, на территории промплощадки выделяется пять литологических ореолов загрязнения:

·Сельскохозяйственная рекультивация (20), основные загрязняющие вещества фториды, фосфаты, титан;

·Старое хвостохранилище рудопромывки (11), основные загрязняющие вещества фосфаты, фториды и железо;

·Старое хвостохранилище флотации (12), основные загрязняющие вещества фосфаты, фториды и железо;

·Хранилища отходов рудопромывки (14), основные загрязняющие вещества фосфаты, фториды и железо;

·Хранилища отходов флотации (15), основные загрязняющие вещества фосфаты, фториды и железо;

5. Литологический разрез территории и гидрохимический профиль

Литологический разрез территории представляет собой графическое изображение на вертикальной плоскости условий залегания разновозрастных отложений и их состава, формы геологических тел и изменения их мощности. Разрез дополняет и уточняет инженерно-экологическую карту района, дает возможность судить о глубине техногенных преобразований, мощности техногенных отложений, степени изоляции хранилищ отходов, защищенности подземных и поверхностных вод от проникновения в них загрязнения.

Для построения разреза, представленного в приложении 4, были использованы данные наземных наблюдений, буровых скважин и геофизических наблюдений, приведенные в таблице 6. Вертикальный масштаб был выбран 1-2000, горизонтальный 1-5000.

Литологическая характеристика и мощность (м) отложений террито-рии хвостового хозяйства

№ скважины лито- логическая характеристика отложений1Хвостохранилище флотации*2345**Абсолютная отметка поверхности128,0138,0129,0129,0129,0129,0Глубина залегания грунтовых вод 2,0-1,55,08,012,0Почвенно -растительный покров --0,50,50,50,5Пески тонкозернистые--2,02,02,02,0 Суглинок» »--1,51,51,51,5Пески среднезернистые--6,06,06,06,0Намывные отложения-10,0----Насыпные отложения 12,012,0----Фосфорит 0,5-3,03,03,03,0Глины (вскрытая мощность)2,02,02,02,02,02,0

Гидрохимический профиль представляет собой графическое изображение изменения концентраций определенных химических элементов или соединений, а также коэффициента суммарного загрязнения в подземных водах по заданной линии. В рассматриваемом случае эта линия совпадает с линией литологического разреза. Построение гидрохимических профилей - один из способов обобщения наблюдений за изменением состава подземных вод в районе техногенного воздействия предприятия на окружающую среду.

При построении гидрохимического профиля используют данные таблицы 2 - концентрации различных загрязнителей в подземных водах в различных скважинах (№№ 1-5).

На оси абсцисс наносят скважины и хвостохранилище в соответствии с масштабом разреза. По оси ординат откладывают концентрации различных компонентов и коэффициент суммарного загрязнения.

Получившиеся гидрохимические профили по солям смоляной кислоты, соляровому маслу, общей жесткости и коэффициенту суммарного загрязнения представлены в приложении 5.

6. Процессы техногенной метаморфизации состава вод и пород

К процессам техногенной метаморфизации вод относятся:

·процессы, переводящие вещество в раствор (растворение, выщелачивание);

·процессы, выводящие вещество из раствора (осаждение, кристаллизация, сорбция);

·процессы, сочетающие воспроизводство и поглощение растворенного вещества (ионный обмен, окислительно-восстановительные и биогеохимические реакции).

При инфильтрации сточных вод в природные воды происходит изменение кислотно-щелочной и окислительно-восстановительной обстановки. В результате этого некоторые загрязняющие вещества осаждаются и теряют миграционные способности. Процессы осаждения труднорастворимых веществ типа MezXy описываются уравнением вида

Mey+ + y Xz-« Mez Xy¯

Возможность прохождения процесса определяется насыщенностью r вод соединением MezXy: при r < 1 раствор недонасыщен MezXy, при r = 1 наблюдается равновесие между жидкой и твердой фазой, а при r > 1 раствор перенасыщен MezXy и происходит осаждение его из раствора.

Дополнительные характеристики состава сточных вод для расчета их насыщенности труднорастворимыми соединениями

Место отбора пробрНКонцентрация HCO3- (мг/л)хвостохранилище рудопромывки7,01000хвостохранилище флотации7,51300

Расчет насыщенности вод труднорастворимыми соединениями производится в следующей последовательности.

. Определяют молярные концентрации основных компонентов, содержащихся в водах

где ci - заданная концентрация i-го компонента, мг/л; Mi - молекулярная (атомная) масса i-го компонента.

. Рассчитывают ионную силу раствора:

где zi - заряд i-го компонента.

. По закону Дебая - Гюккеля рассчитывают коэффициент активности. В упрощенном виде, при низких значениях ионной силы раствора коэффициент активности:

В рассматриваемом случае коэффициенты активности вычисляют для одно- и двухвалентных ионов:

; .

. Определяют активность:

. Рассчитывают насыщенность r. Для условного соединения MezXy насыщенность

где - растворимость соединения MezXy в воде.

Насыщенность вод соединениями CaHPO4, CaF2 может быть определена следующим образом:

Так как при рН < 8 в составе вод преобладают ионы первой стадии диссоциации угольной кислоты, требуется предварительный условный перерасчет активностей ионов в активности ионов .

Диссоциация угольной кислоты происходит по реакции:

Для второй стадии диссоциации справедливо выражение:

где - константа второй стадии диссоциации угольной кислоты (10-10,3), а .

Тогда активность ионов СО32-

Насыщенность вод соединениями CaCO3 может быть определена следующим образом:

Результаты расчета приведены в таблице 8

Расчет насыщенности сточных вод труднорастворимыми соединениями

ХвостохранилищеРудопромывкиФлотацииПараметр,мг/л, моль/л моль/л,мг/л, моль/л моль/л 100016,40,01268130021,30,0019 36010,140,0078457516,20,0014 105310,970,0039297310,140,0077 50312,50,0044640310,080,0077 240100,0035725010,40,0079 95,54,150,00321396,317,230,0015 9,20,480,000378,20,430,00004 150,160,00012100,10,000010,0830,0890,7730,7680,3570,34715,360,2832,0440,2557,6636,286

1.Расчет концентрации ионов натрия

)для хвостохранилища рудопромывки