Физико-химические процессы угледобывающего производства

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3
1. Положение угольной промышленности сегодня 5
1.1 Особенности технологий 7
1.2 Физико-химические процессы угледобывающего производства 8
1.3 Гидрогенизация угля 9
1.4 Высокоскоростной пиролиз 11
1.5 Гидрирующий крекинг 12
1.6 Производство гуминовых удобрений 13
1.7 Состояние сырьевой базы 15
2. Деградация почв от угледобывающих предприятий 16
2.1 Угольная промышленность и малые коренные народы 21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22
ЛИТЕРАТУРА 24

ВВЕДЕНИЕ

Россия один из крупнейших в мире производителей, потребителей и экспортеров угля. Угольная промышленность является составной частью Топливно-энергетического комплекса России. Это весьма перспективная отрасль в мировой энергетике. Современная мировая добыча угля находится на уровне в среднем 6 млрд. т. в год. Среди основных угледобывающих стран Китай, США, Индия, Австралия, Россия. Практически не занимаются угледобычей такие страны как Япония и страны Латинской Америки, их доля в мировой добыче угля приближена к нулю.
Угольная отрасль России сегодня на 100 % представлена частными компаниями, которые эффективно работают, обеспечивая высокую прибыль и рост налоговых поступлений в бюджеты всех уровней. Производственная мощность угледобывающих предприятий отрасли за 2004–2018 гг. выросла почти на 40 процентов. В 2011 г. был достигнут наивысший показатель добычи угля в России – 335 млн. т., что на 4 % больше уровня 2010 г. [3].
Несмотря на стабильный рост показателей в угледобывающей отрасли, остается нерешенным целый ряд проблем, в первую очередь касающихся разработки запасов подземным способом, доля которого постоянно уменьшается и составляет в настоящее время не более 40 % общего объема добычи. Одной из важнейших проблем подземной угледобычи является высокая аварийность подземной отработки пластов угля. Причинами всех крупнейших аварий являлись взрывы метана, высокая изношенность оборудования, то есть техногенные риски. Так по оценкам Федеральной службы государственной статистики РФ степень износа основных фондов угледобывающей отрасли РФ на конец 2009 г. составила 46,7 %, причём полная изношенность основных фондов составляет 20,3 % от полной стоимости всех основных фондов [5]. Это самый высокий показатель по всем отраслям экономики страны.
Актуальность темы исследования. В соответствии с энергетической стратегией России добыча угля к 2030 году должна увеличиться до 420-470 млн. т, при этом рост производительности труда одного занятого в отрасли работника должен составить 3-4 раза. Физико-химические процессы угледобывающего производства на сегодняшний день является перспективным направлением в хозяйственной деятельности человека.
В угольной промышленности важнейшей природоохранной задачей является задача рекультивации земель, так как при открытой добыче, которая будет увеличиваться в будущем, нарушаются значительные площади земельных угодий. В результате же шахтной добычи деформируется почвенный слой над шахтами и штольнями. При сжигании углей необходимым условием является создание мощных фильтров для очистки от загрязняющих выбросов воздушного бассейна.
Положение угольной промышленности сегодняУгольная промышленность – одна из ведущих отраслей ТЭК. Уголь используют как технологическое сырье (в виде кокса) в черной металлургии и химической промышленности (коксовые газы) для производства минеральных удобрений и пластмасс, а также уголь используют как энергетическое сырье для производства электроэнергии на ТЭС, для отопления жилищ. Общие геологические запасы угля в России оцениваются в 4 трлн. тонн. В России сосредоточено 12% мировых запасов угля. До революции Россия занимала 6 место в мире по добыче и 20% потребляемого угля закупала за границей (в основном из Германии). Бывший СССР занимал 1-ое место по добыче и экспорту угля. Россия занимает 4-ое место в мире (1-ое – Китай, потом США, ФРГ) по добыче каменного угля.
Добыча угля в России (в млн. тонн):
1913 г. – 29 млн. т
1988 г. – 425 млн. т
1997 г. – 244 млн. т
Основными причинами снижения добычи угля являются:
· падение платежеспособного спроса на уголь,
· низкий технологический уровень угольной промышленности,
· плохие социальные условия жизни шахтеров,
· разрушение централизованных аппаратов планирования и управления,
· не функционирование рыночных отношений.
Среди отраслей ТЭК угольная промышленность находится в наиболее кризисном состоянии. Угольной промышленности предстоит болезненная реконструкция, убыточные и неперспективные шахты (42 из 236) будут закрыты. В настоящее время государственная корпорация “Рос уголь” разрабатывает план оптимизации отрасли и пути перехода ее к рыночным отношениям, будет происходить дальнейшее акционирование предприятий и их объединение. Угледобыча будет сохранена, но на новых условиях, следовательно, на данный период главными задачами являются: стабилизация уровня добычи угля, привлечение инвестиций государства и кредитов МБРР, внедрение новых технологией. В перспективе необходимо осуществлять структурную перестройку отрасли, снизить издержки на добычу, сократить число убыточных предприятий, увеличить мощность на действующих эффективных предприятиях. Перспектива угольной промышленности связана с увеличением доли открытой добычи угля (сейчас она составляет 60%). Это наиболее производительный и дешевый способ. Однако, не теряет своего значения и подземный способ добычи, т. к. необходимы высококачественные коксующиеся угли.
Кокс  получают путем нагрева коксующихся сортов угля без доступа воздуха.
Господствующие угли – каменные угли (они составляют 2/3 общих запасов). Интересны пропорции между каменными и бурыми углями в территориальном отношении. В европейской части России 4/5 углей – каменные угли. На Урале наоборот бурых углей больше. А в Сибири бурых углей в 4 раза меньше, чем каменных. Из общих геологических запасов угля в стране 95% приходится на восточные районы, в том числе, более 60% - на Сибирь.
Основной причиной социально-экономических проблем угольной отрасли считается убыточность огромного количества предприятий угольной промышленности. Кроме того, принимаемые меры по реструктуризации отрасли не соответствуют изменяющейся ситуации (увеличению тарифов, инфляции, старению оборудования и т.д.)
1.1 Особенности технологийНегативные воздействия горных работ на природную среду особенно значительны при открытом способе добычи угля. Более 60% угольных шахт России взрывоопасны (газ и угольная пыль), почти в 50% возможно самовозгорание угля. Уровень профессиональных заболеваний шахтеров в 9 раз превышает средние показатели по промышленности России. Но в 1996 г. по сравнению с 1993 г. общий травматизм уменьшился на 18%. В январе - октябре 1996 г. по сравнению с тем же периодом 1995 г. число случаев со смертельным исходом сократилось с 298 до 119.
По мере эксплуатации любого угледобывающего предприятия горные работы все более передвигаются в глубь земных недр, что сопровождается удлинением производственных коммуникаций и падением их "производительности". Эти неблагоприятные изменения особенно заметны в отдельных звеньях технологической цепочки шахты (вентиляция, транспорт добытого угля и породы), которые становятся узкими местами" в работе предприятия. В итоге добычная способность шахты постепенно снижается, а ее экономические показатели ухудшаются.
Проектами строительства шахт предусматриваются вскрытие и подготовка к выемке запасов только одного верхнего добычного горизонта. Но по истечении 10-12 лет шахта полностью отрабатывает данную часть угольных запасов, и на ней должны быть завершены вскрытие и подготовка к эксплуатации следующего, расположенного ниже горизонта. Во многих случаях это означает осуществление комплекса работ по реконструкции, что требует крупных инвестиций. Таким образом, периодическая реконструкция угольного предприятия является не только (как в других отраслях) средством экономически выгодного обновления, но и условием его физического существования. Важно отметить, что необходимость в своевременном инвестировании реконструкции практически не зависит от чисто экономических соображений, а является категорическим императивом и не может отодвигаться "на потом", поскольку жестко связана с движением фронта горных работ.
Конечный срок службы угледобывающего предприятия также жестко ограничен величиной запасов угольного поля. Средний срок службы шахты составляет около 40 лет, то есть в отрасли ежегодно выбывает пять-семь шахт. При сохранении стабильной общей потребности страны в угле для компенсации этой потери необходимо регулярно и заблаговременно, с запасом 8-10 лет, строить такое же количество новых шахт. Даже в условиях стабилизировавшейся общей потребности в угле отрасль физически не может существовать без крупных регулярных инвестиций. Если же спрос на уголь вновь начнет повышаться спустя, допустим, 8-10 лет, то, с учетом запаса капиталовложений в новое строительство, величина инвестиций, необходимых сегодня (при стабильной спросе) , окажется еще большей.
1.2 Физико-химические процессы угледобывающего производстваПерспективными направлениями использования угля являются гидрогенизация, высокоскоростной пиролиз, гидрирующий крекинг, производство гуминовых удобрений и т.д. Из 1 млн. т углей можно получить: гидрогенизацией - 250 тыс. т жидкого моторного топлива; скоростным пиролизом - 300-350 тыс. т сухого полукокса и 170 тыс. т газово-смоляной фракции; гидрирующим крекингом - 20 тыс. т угольной смолы, 16 тыс. т нафталина и другие продукты переработки.
1.3 Гидрогенизация угляДля получения ценных химических соединений из угля используют процессы термической обработки (полукоксование, коксование) или термической обработки в присутствии водорода под давлением (гидрогенизация).
Термическое разложение угля сопровождается образованием кокса, смолы и газов (главным образом метан). Смолы полукоксования каменных углей в основном содержат ароматические соединения. Смолы полукоксования бурых углей наряду с ароматическими соединениями содержат также значительное количество насыщенных циклоалканов и алканов. Кокс является целевым продуктом полукоксования. При термической переработке угля в присутствии водорода можно почти полностью перевести органическую массу угля в жидкие и газообразные углеводороды.
Таким образом, гидрогенизация углей может применяться для получения не только моторных и авиационных топлив, но и основного нефтехимического сырья.
Гидрогенизационное сжижение угля - сложный процесс, включающий, с одной стороны разуукрупнение структуры органической массы угля с разрывом наименее прочных валентных связей под действием температуры, а с другой - гидрирование разорванных и ненасыщенных связей. Использование водорода необходимо как для увеличения соотношения Н:С в продуктах за счет прямого гидрирования, так и для стабилизации продуктов деструкции элиминированных макромолекул.
Реализация процесса гидрогенизации угля под относительно невысоким давлением - до 10 МПа - возможна с применением донора- пастообразователя водорода нефтяного или угольного происхождения и использованием эффективных катализаторов.
Одной из главных проблем при сжижении угля является оптимизация процесса передачи водорода от доноров-пастообразователей к угольному веществу. Существует оптимальная степень насыщенности водородом молекул доноров. Пастообразователь должен содержать на 1-2% водорода больше, чем в продуктах сжижения угля. Введение в структуру доноров различного типа заместителей влияет как на термодинамические, так и на кинетические характеристики. Передача водорода от доноров к переносчикам - молекулам ароматических соединений - протекает ступенчато по свободно радикальному механизму.
При невысоком давлении (до 10 МПа) использование доноров позволяет углю присоединить не более 1,5% водорода, а для глубокого сжижения угля (90% и более) необходимо присоединить до 3% водорода, что можно осуществить введением его из газовой фазы.
Молибденовый катализатор, применяемый в комбинации с железом и другими элементами, существенно интенсифицирует процесс, увеличивает глубину сжижения угля и уменьшает молекулярную массу продуктов.
Основными первичными продуктами гидрогенизации угля являются гидрогенизат и шлам, содержащий ~ 15% твердых продуктов (зола, не превращенный уголь, катализатор). Газообразные продукты гидрогенизации, содержащие углеводороды С1-С4, аммиак, сероводород, оксиды углерода в смеси с водородом, направляются на очистку методом короткоцикловой адсорбции, а газ с 80-85%-м содержанием водорода возвращается в процесс.
При конденсации гидрогенизата отделяется вода, которая содержит растворенный аммиак, сероводород и фенолы (смесь одно- и многоатомных).
Высокоскоростной пиролизПроцессы пиролиза каменного угля применялись человечеством еще с конца XVIII. В то время уголь перерабатывали для получения таких материалов как:
- Каменноугольный кокс, используемый в металлургии
- Облагороженные угли для бездымного сжигания в печах
- Светильный газ, используемый для освещения улиц
Разумеется, что технология и процесс пиролиза каменного угля с тех пор практически не изменилась, а вот оборудование, используемое для данного процесса, напротив, усовершенствовалось. Сегодня, в результате длительной эволюции аппаратных и технических решений, процесс пиролиза угля отличается довольно высокими энергетическими и экологическими показателями.
Однако, в тоже самое время следует учитывать и тот факт, что продукты пиролиза угля, в особенности жидкие, содержат в своем составе большие количества органических соединений, которые содержат кислород, азот и серу. По этой причине жидкие продукты пиролиза угля не могут быть использованы в качестве синтетического аналога жидкого углеводородного топлива без дополнительной очистки. Поэтому термическую переработку угля достаточно редко используют для получения жидкого синтетического топлива в качестве конечного продукта пиролиза.
Процесс пиролиза каменного угля основан на нагревании углей до определенной температуры без доступа кислорода с целью его термической деструкции. Во время данного процесса при этом протекают следующие группы химических реакций:
Деполимеризация органической массы каменного угля с образованием органических молекул с меньшей молекулярной массой
Вторичные реакции превращений образующихся в процессе пиролиза продуктов, среди которых:
конденсация
полимеризация
ароматизация
алкилированиеОбе группы химических реакций протекают как последовательно, так и параллельно. Конечным итогом совокупности этих термохимических превращений является образование жидких газообразных и твердых продуктов.
Следует упомянуть, что пиролиз каменного угля осуществляется в различных температурных интервалах. Выбор температуры пиролиза зависит от типа продуктов, которые необходимо получить в конечном итоге. Низкотемпературный пиролиз (или полукоксование) обычно производится при 500 – 600 градусов по шкале Цельсия, а высокотемпературный пиролиз (или как его еще называют, коксование) – производится при 900 – 1100 градусов по шкале Цельсия.
Гидрирующий крекинг 
Деструктивная гидрогенизация. Процесс заключается в крекинге твердого и жидкого сырья под давлением 300—700 атмосфер. Высокое парциальное давление водорода в зоне реакции позволяет подвергать крекингу такие тяжелые виды сырья, как уголь, сланцы, тяжелую смолу полукоксования углей и нефтяные остатки типа гудрона. Температура процесса 420—500 С. Катализаторы содержат железо, вольфрам, молибден, никель. Целевым продуктом является обычно бензин, но можно отбирать и более тяжелые дистилляты (типа дизельного и котельного топлив).
Производство гуминовых удобренийНа уголь как на сырьевой источник получения органических и органоминеральных удобрений исследователи обратили внимание давно. Оказалось, что не каждый уголь подходит для этой цели, а только окисленный в природных условиях, с содержанием гуминовых кислот выше 45%. А угли с содержанием гуминовых кислот до 20% необходимо окислять с целью получения концентрированных удобрений.
Известны способы химической обработки угля для использования его в качестве удобрения. Основной метод, которым выделяют гуминовые вещества -- щелочная экстракция.
На уголь воздействуют 65%-ной азотной кислотой в количестве 100-200 см3 на 100 г сухого угля при 263-373 К, затем нейтрализуют аммиачной водой или NaOH или KOH или кальциево-магниевыми соединениями. Для перевода угля в биологически активное вещество применяют NaOH или KOH или аммиак в количестве 1-20% алкализирующего средства относительно количества угля при 338 - 375 К, после чего нейтрализуют минеральной кислотой. Бурый уголь в виде деполимеризованного вещества смешивают с минеральным удобрением в соотношении 1:10.
Недостатком этого способа является невысокая эффективность, большая длительность процесса растворения гуммита и неполное извлечение гуминовой кислоты из исходного сырья, что снижает производительность.
На сегодняшний день существует способ полного цикла промышленного производства гуминовых кислот, повышение производительности и эффективности извлечения их из бурого угля, расширение области применения за счет повышения качества готового продукта.
Для достижения поставленной задачи в способе производства концентрата гуминовой кислоты из бурого угля, включающем его измельчение до получения микрочастиц, приготовление суспензии в слабом растворе щелочи и экстрагирование, при механическом перемешивании суспензии в реакторе-смесителе, из микрочастиц угля гуминовой кислоты, уголь подвергают двухступенчатому измельчению, при этом на второй ступени измельчения формируют микрочастицы с рваной поверхностью , подвергая уголь многократным ударам, например, путем столкновения его фракций на большой скорости с билами стержневой дробилки, а при перемешивании суспензии в реакторе-смесителе одновременно воздействуют на нее ультразвуком в течение 7-15 мин, далее производят разделение твердой фазы от жидкой путем осаждения нерастворимого угля (золы) в отстойнике в течение 15-20 мин, а жидкую фазу подают в крекинг-реактор , вводят катализатор, например, соляную кислоту, расщепляя жидкую фазу на воду и гуминовые кислоты 90%-й, 70%-й и 40%-й концентраций, осуществляя отстой в крекинг-реакторе не менее 24 часов, при этом, изменяя концентрацию соляной кислоты, регулируют рН гуминовых кислот и далее направляют концентраты гуминовых кислот в накопительные емкости, а воду возвращают в реактор-смеситель для повторного использования.
Положительный эффект достигается за счет формирования микрочастиц угля с рваной поверхностью, у которых увеличивается удельная поверхность взаимодействия реагентов. Этот фактор и дальнейшее диспергирование микрочастиц при обработке их ультразвуком, при которой происходит кавитационное разрушение структуры материала и одновременная барботация раствора, резко увеличивает извлечение и выход гуминовой кислоты из исходного сырья.
1.7 Состояние сырьевой базыКрасноярский край относится к наиболее угленасыщенным территориям России. В его пределах находятся такие крупные угленосные бассейны как Канско-Ачинский, Тунгусский, Таймырский, Северо-Таймырский и западная часть Ленского. Здесь сосредоточено более 45 % всех кондиционных ресурсов и 26 % разведанных запасов углей страны.
Канско-Ачинский бассейн - один из крупнейших в мире (около 80 % его площади находится на территории Красноярского края).
Угли большинства месторождений относятся к бурым марки 2БВ, угли Балахтинского и Переясловского месторождений переходные от бурых к каменным (марки 2БВ). Угли Саяно-Партизанского месторождения и палеозойские угли Белозерского месторождения относятся к каменным марок Г2-ГЗ.
Низкозольные и малосернистые с низкими концентрациями токсичных компонентов угли бассейна являются прекрасным энергетическим топливом, сырьем для химической промышленности, производства жидкого моторного и котельного топлив, получения искусственного горючего газа путем подземной газификации. Угли Саяно-Партизанского месторождения могут использоваться в коксовой шихте для металлургических заводов.
В целом же Канско-Ачинский бассейн - стабильная сырьевая база углей, способная на протяжении 100 лет обеспечивать годовую добычу не менее 450 млн. т.
Стратегическое направление освоения и использования углей - глубокая переработка.
2. Деградация почв от угледобывающих предприятийВ соответствии с ГОСТ 27593–88 «Почвы. Термины и определения» под почвой понимают «самостоятельное естественноисторическое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия» [1]. А.М. Ивлевым даётся следующее определение почвы: «поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную гетерогенную открытую четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная фазы и живые организмы) структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов» [2]. В.В. Докучаевым подчёркивается, что почва – это «…вполне самостоятельное, тело, которое является продуктом совокупной деятельности:
• грунта;
• климата;
• растений и животных;
• возраста страны;
• рельефа местности» [3].
В современных условиях одним из факторов, формирующих почву, является техногенная деятельность, что приводит к разнообразным изменениям, в частности, меняются свойства почв. Кроме того, непоправимый ущерб вплоть до полного уничтожения почв наносят экстремальные воздействия. По статистическим данным, за период с 1990 по 2015 гг. площади сельхозугодий уменьшились на 33 млн. га [4]. Главная причина этого явления, безусловно, деградация почв, которая возникает, когда используемые человеком способы трансформации почв неадекватны процессам их образования и свойствам. Деградация почв приводит к снижению их плодородия, что является основным свойством почв. Педосфера – почвенная оболочка Земли – представляет собой в целом устойчивую систему, которая способна к саморегуляции и самовосстановлению. Однако эта способность почв может быть нарушена под воздействием ряда факторов:
• влияние критических масс вещества (наносами, пеплопадами);
• влияние выбросов вредных веществ различных производств и т.п.
Педосфера перестаёт выполнять свои важнейшие функции, к которым относятся: поддержание жизни на Земле, осуществление газообмена между сушей и атмосферой; регуляция биохимических и геохимических процессов на суше; формирование биологического круговорота на планете. Общеизвестно, что, прежде всего антропогенное воздействие приводит к нарушению внутрипочвенных характеристик, отвечающих за водные, воздушные, тепловые свойства почв, т.е. тех, которые определяют плодородие почв. Кроме того, огромное значение имеют почвы как нейтрализаторы загрязнений, биологические и физико-химические адсорбенты. При нормировании химических веществ в почве учитывают непосредственную опасность, возникающую при контакте почвы с ними, а также более крупные и отдалённые последствия контакта гидросферы, атмосферы, литосферы и живого вещества с педосферой.
Б. Коммонером сформулированы законы экологии: «первый закон – все связано со всем; второй закон – все должно куда-то деваться; третий закон – природа «знает» лучше; четвертый закон – ничто не дается даром» [5]. Следовательно, нельзя не забывать, что деградированные почвы – опасные объекты вследствие того, что они не выполняют защитные экологические функции, а также способны к инициированию общих деградационных процессов поверхности Земли, изменению климата планеты. Деградация почв ведёт к нарушению экологического равновесия, ухудшению условий жизни человеческого сообщества.
В настоящее время выделяют различные виды деградации почв – химическую, биологическую, физическую, механическую, которые возникают главным образом вследствие воздействия антропогенных факторов, причём каждый антропогенный фактор вызывает развитие разных видов деградации почв, и наоборот, одинаковые виды деградации почв могут появляться под действием различных антропогенных факторов. Обычно в почвах присутствуют в одно и то же время различные виды деградации почв.
Одним из видов деградации почв является химическая деградация, которая определяется химической природой и концентрацией веществ-загрязнителей, природными условиями, режимом хозяйственного использования территории и подчиняется сложным закономерностям. Процесс деградации начинается с поступления веществ-загрязнителей в почву. В движении веществ-загрязнителей по ходу геохимического потока можно выделить следующие стадии: разбавление, смешивание, перенос, осаждение, вынос, рассеяние. Анализ состояния почв позволил выявить их главную особенность – большая доля нарушенных земель, утративших хозяйственную ценность и являющихся источником негативного влияния на окружающую среду. Отрицательный вклад в процессы деградации почв вносят угледобывающие предприятия. Согласно статистическим данным «Территориальный фонд геологической информации по Сибирскому федеральному округу», площадь нарушенных земель по состоянию на 31.12.2017 составила 72,8 тыс. га, из них при разработке месторождений полезных ископаемых – 67,5 тыс. га; за 2017 год нарушено земель 2,86 тыс. га (при разработке месторождений полезных ископаемых – 1,96 тыс. га) , рекультивировано 1,05 тыс. га, что составило 36,7 % площади нарушенных земель [8]. Особенно опасна открытая добыча угля, при которой в зоне действия объектов образуются новые формы рельефа – техногенные ландшафты, в том числе карьерные выемки и отвалы пустой породы, терриконы различной высоты. Это приводит к полному разрушению почвенного покрова, вывод почв под отходы угледобывающей промышленности из сельскохозяйственного оборота, нарушениям биологических круговоротов, химическому загрязнению почв, расположенных вблизи техногенных новообразований (таблица 1).
Таблица 1 Влияние угледобывающих предприятий на почву
В качестве одной из причин химической деградации почв выдвигают закрытие большинства шахт, что приводит к подтоплению территорий, выходу на поверхность шахтных вод, содержащих загрязняющие вещества: содержание натрия и железа в них достигает 4 ПДК, бора – 6,7 ПДК [7]. Это связано с тем, что в период ликвидации шахтного хозяйства выработанное подземное пространство затапливается. Переувлажнение способствует ослаблению прочности пород, их сдвижению. Геохимические потоки вещества стекают по поверхности отвалов, фильтруются через них, соединяются с продуктами растворения, образуя химически агрессивные растворы с реакцией среды от 4 до 8. Авторы пришли к выводу, что концентрация растворенных веществ в техногенных геохимических потоках максимальна непосредственно вблизи отвала, наибольшее количество веществ-загрязнителей также в истоке потока, самые высокие концентрации встречаются на расстоянии 0,3–6 км. Особенно велико содержание этих веществ под отвалами горных пород. Вышесказанное позволяет сделать вывод о необходимости организации горно-экологического мониторинга на территориях вблизи угледобывающих предприятий.
Таким образом, химическая деградация почв заключается в изменении свойств почвы вследствие различных причин природного и антропогенного характера. Можно выделить две группы причин химической деградации:
• изменения, вызванные выносом элементов минерального питания, гумуса за счёт культивации сельскохозяйственных культур, уменьшения рН за счёт внесения удобрений, имеющих кислый характер, а также за счёт окисления почвенных сульфидов;
• изменения, вызванные загрязнением почв отходами промышленности и коммунального хозяйства, избыточными дозами удобрений, пестицидов, кислотными дождями и др. Установлено, что изменения трудно предсказать, т.к. они определяются характером возделываемых культур, применяемыми удобрениями, используемыми схемами севооборота и др. [7].
ВЫВОД: химическая деградация почв неизбежна при любой деятельности предприятий агропромышленного комплекса, а при развитии производства, росте урбанизации, расширении транспортной сети, нарушения почвы могут достигать гигантских размеров. Особенно опасна открытая добыча угля, при которой в зоне действия объектов образуются новые формы рельефа – техногенные ландшафты, в том числе карьерные выемки и отвалы пустой породы, терриконы различной высоты. Это приводит к полному разрушению почвенного покрова, вывод почв под отходы угледобывающей промышленности из сельскохозяйственного оборота, нарушениям биологических круговоротов, химическому загрязнению почв, расположенных вблизи техногенных новообразований.
2.1 Угольная промышленность и малые коренные народыОбщественная палата Кемеровской области (ОП КО) обсудила проблему диалога между угольными компаниями и коренными малочисленными народами (КМН) Кузбасса. В центре дискуссии был проект руководства по построению такого диалога для бизнеса, поскольку именно ему может угрожать отсутствие взаимодействия между угольщиками и КМН. Угроза в том, что потребители в Европе могут отказаться от кузбасского угля, добытого с нарушениями прав коренных малочисленных народов. По последней всероссийской переписи населения в Кемеровской области проживало 10,67 тыс. из 12,9 тыс. шорцев, учтённых по всей России, и 2,52 тыс. телеутов из 2,63 тыс. Глава крестьянского хозяйства «Байят» , заявил, что угледобыча практически разрушила земли телеутов, взрывы на Бачатском угольном разрезе ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» заполняют пылью посевы его хозяйства и поселения телеутов. В итоге, продолжительность жизни телеутов, по его данным, составляет всего 42 года для мужчин и 49 лет для женщин. «Шорцам ещё есть куда селиться, вон у них сколько земель, а у нас ничего не осталось», – отметил он и призвал угольщиков помогать малому народу в сохранении их образа жизни и занятий.
Реструктуризация угольной промышленности Кузбасса сначала (1990-1997гг.) представляла собой беспорядочное закрытие угольных предприятий, что увеличило отрицательное влияние на природу. Дальнейшая стабилизация в отрасли (1998-2013гг.) постепенно приводит к правильным решениям экологических проблем. По мнению губернатора, Кузбассу нельзя бесконечно наращивать добычу угля, так как дальнейшее наращивание угледобычи опасно по причине сейсмоактивности региона.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На территории России сосредоточены значительные запасы бурых углей, которые используют как топливо. Особенностью таких регионов является широкое развитие тектонических нарушений, благодаря которым угольные пласты, попадая в зону действия кислорода воздуха и грунтовых вод, подвергаются процессу окисления. Окисленный уголь из-за потери калорийности при извлечении на поверхность представляет собой отход угледобывающей промышленности.
Проблема утилизации техногенных отходов, в общем, и окисленных бурых углей, в частности, в связи с возрастающей их нагрузкой на окружающую среду в последние годы становится все более актуальной. Особое значение имеют мероприятия по рекультивации территорий, нарушенных в процессе работы предприятий горнодобывающей промышленности, прекративших свою деятельность, которые требуют значительных инвестиций из федерального бюджета. Методом повышения товарной стоимости ископаемых углей является увеличение глубины их переработки путем вовлечения в промышленное производство техногенных отходов с получением на их основе эффективных сорбентов для очистки сточных вод, рекультивации территорий, загрязненных тяжелыми металлами и органическими токсикантами. Это обусловлено тем, что органическая масса окисленного бурого угля представлена гуминовыми кислотами (7 80% ГК), обогащенными функциональными группами, среди которых преобладают карбоксильные и гидроксильные, что обусловливает их способность вступать в ионные и донорно-акцепторные взаимодействия с ионами тяжелых металлов, активно участвовать в окислительно-восстановительных и сорбционных процессах. Наряду с ГК из окисленных углей могут быть получены активированные угли (АУ) на основе солей - гуматов аммония, калия, железа, обладающие высокой удельной поверхностью и пористостью. Получение АУ непосредственно из окисленных углей затруднено вследствие значительного содержания в них минеральной составляющей, которая представлена силикатами, глинистыми минералами, сульфидами, карбонатами, оксидами кремния, железа, алюминия, кальция, магния.
Интенсивное развитие горнодобывающей промышленности как открытым так и подземным способом на территории Кузбасса приводит к нарушению целостности природных экосистем, отчуждения и деградации почвы. В результате добычи большая часть территории области занята техногенными ландшафтами. Проблема оптимизации окружающей среды была и остаётся чрезвычайно важной, особенно для промышленных регионов нашей страны. Особо актуальна в настоящее время рекультивация отвалов горных пород ликвидированных шахт, которых только в Кемеровской области насчитывается около 45. Рекультивация нарушенных земель нуждается в смене приоритетов. Если раньше стояла задача восстановления на отвалах любой растительности, то теперь особую актуальность приобретает восстановление всего биоразнообразия. Можно попытаться восстановить степные экосистемы, которых в естественном состоянии в Кузбассе практически не осталось. Это труднейшая задача. Сделаны первые шаги в этом направлении. Правда, для этого нужны годы и скоординированные усилия ученых, бизнеса и, конечно, поддержка властей.
В России прошла презентация информационной системы, позволяющей следить за состоянием окружающей среды в районах угледобычи. В том числе по спутниковым снимкам. По мнению разработчиков, это позволит получать объективную и актуальную информацию о влиянии промышленности на природу.
ЛИТЕРАТУРА

1. Трифонов К.И., Девисилов В.А. Физико-химические процессы в техносфере: учебник. / К.И. Трифонов, В.А. Девисилов.– М.: Форум: Инфра – М, 2010. - 240 с. (Гл.1, 4)
2. Воробьева Л.Б. Физико-химические процессы в техносфере: Учеб. пособие. / Л.Б. Воробьева, С.А. Степанова. – Новосибирск: СГГА. – 2007. – 93 с.
3. Киреева Т.А. Гидрогеохимия: конспект лекций. / Т.А. Киреева – МГУ им. М.В. Ломоносова, 2016. глава 4. – с. 81-111.
4. Морзак Г.И. Физико-химические процессы в окружающей среде: учебно-методическое пособие для студентов специальности 1-57 01 02 "Экологический менеджмент и аудит в промышленности". / Г.И. Морзак, А.А. Хрипович. – Минск: БНТУ, 2017. – 67 с.
5. Родина Т.А. Учебно-методический комплекс дисциплины "Физикохимические процессы в техносфере". / Т.А. Родина. – Благовещенск: Изд-во Амурского гос. ун-та, 2012. – 41 с.
6. Труфанов А.И. Геохимия окружающей среды. Лабораторный практикум: учеб. пособие. / А.И. Труфанов – Вологда: ВоГУ, 2014, – 78 с.
7. Таловская А.В., Жорняк А.В., Язиков Е.Г. Оценка воздействия на компоненты природной среды: лабораторный практикум. / А.В. Таловская, А.В. Жорняк, Е.Г. Язиков.- Национальный исследовательский Томский политехнический университет. – Томск: Изд. Томского политехнического университета, 2014. – 88 с.
8. Дербенцева, А.М. Химическая деградация почв под воздействием техногенных геохимических потоков [Электронный ресурс] / А.М. Дербенцева, А.И. Степанова, Л.Т. Крупская // ГИАБ – 2005. – №3. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/himicheskaya-degradatsiya-pochv-pod-vozdeystviemtehnogennyh-geohimicheskih-potokov
(дата обращения: 05.02.2019).