RUDN Journal of Ecology and Life SafetyRUDN Journal of Ecology and Life SafetyВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности2313-23102408-8919Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)2948810.22363/2313-2310-2021-29-1-82-91Environmetal defenceЗащита окружающей средыResearch ArticleMinimization of the impact of rubble production wastes on the environment by their involvement in the compositions of road'building materialsМинимизация воздействия отходов щебеночного производства на окружающую среду путем их вовлечения в составы дорожно-строительных материаловKonovalovaNataliya A.КоноваловаНаталия Анатольевна

PhD in Chemistry, leading researcher

кандидат химических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

zabizht_engineering@mail.ruPankovPavel P.ПанковПавел Павлович

junior researcher

младший научный сотрудник

pavelpankov110990@mail.ruBespolitovDmitry V.БесполитовДмитрий Викторович

graduate student

аспирант

zabizht_engineering@mail.ruTrans-Baikal Institute of Railway TransportЗабайкальский институт железнодорожного транспорта21112021291VOL 29, NO1 (2021)ТОМ 29, №1 (2021)829121112021Copyright ©; 2021, Konovalova N.A., Pankov P.P., Bespolitov D.V.Copyright ©; 2021, Коновалова Н.А., Панков П.П., Бесполитов Д.В.2021Konovalova N.A., Pankov P.P., Bespolitov D.V.Коновалова Н.А., Панков П.П., Бесполитов Д.В.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://journals.rudn.ru/ecology/article/view/29488

The impact of Taldan crushed stone plant and wastes formed in process of its activity on the environment is considered. About 2.9 million tons of siftings of rock grinding were accumulated in dump massifs with a total area of 600 hectares. Therefore, elimination of accumulated harm to the environment that has arisen over many years of operation of Taldan crushed stone plant is the actual task. One of the technological solutions of liquidation of objects of accumulated harm to the environment based on physicochemical impact on wastes is stabilization or artificial stone formation. Drawing of siftings of rock in soil concrete compositions (artificial stone materials) allows to solve complex of acute environmental problems due to their largetonnage direct use. The use of siftings of rock in road building will contribute to the rational and cost-effective use of natural mineral raw materials, since this process will not entail an increase in the costs of its extraction and processing. A set of modern methods (atomic-emission spectrometry with inductively coupled plasma, scanning electron microscopy, X-ray phase analysis, infrared spectroscopy) were used to study the chemical, phase composition and properties of siftings of rock to substantiate the possibility of its utilization in the composition of soil concrete. It is shown that the introduction of an 8 wt. % of mineral binder and polymer stabilizing additive “Element” (1, 5, 10 wt. %) allows to get soil concrete with a mark of strength М100.

Рассмотрено воздействие Талданского щебеночного завода и отходов, образующихся в процессе его деятельности, на окружающую среду. На отвальных массивах общей площадью 600 га накоплено около 2,9 млн т отсевов дробления горных пород. Поэтому ликвидация накопленного вреда окружающей среде, возникшего за долгие годы функционирования завода, является актуальной задачей. Одно из технологических решений ликвидации объектов накопленного вреда окружающей среде, основанное на физико-химическом воздействии на отходы, - стабилизация, или искусственное камнеобразование. Вовлечение отсевов дробления в составы дорожных цементогрунтов (искусственных каменных материалов) позволит решить комплекс острых экологических проблем за счет их крупнотоннажного прямого использования. Применение отсевов дробления в дорожном строительстве будет способствовать рациональному и экономически эффективному использованию природного минерального сырья, так как данный процесс не повлечет за собой увеличение затрат на его добычу и переработку. Комплексом современных методов (атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, растровая электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, инфракрасная спектроскопия) изучены химический, фазовый состав и свойства отсева дробления для обоснования возможности его утилизации в составах цементогрунтов. Показано, что введение 8 мас. % минерального вяжущего и стабилизирующей добавки полимерной природы «Элемент» (1, 5, 10 мас. %) позволяет получить цементогрунты с маркой прочности М100.

rubble production wastessifting of rockanthropogenic impactobjects of accumulated environmental damageutilization of wastessoil concretestabilizing additiveотходы щебеночного производстваотсев дробленияантропогенное воздействиеобъекты накопленного вреда окружающей средеутилизация отходовдорожный цементогрунтстабилизирующая добавкаKhudyakova LI, Voyloshnikov OV, Kislov EV. The ways of rational nature using increasing on example of North Baikal ore region. Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2011;4(2):155–161. (In Russ.)Худякова Л.И., Войлошников О.В., Кислов Е.В. Пути повышения рационального природопользования на примере Северо-Байкальского рудного района // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2011. Т. 4. № 2. С. 155-161.Matinde E, Simate GS, Ndlovu S. Mining and metallurgical wastes: a review of recycling and re-use practices. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2018;118(8):825–844.Matinde E., Simate G.S., Ndlovu S. Mining and metallurgical wastes: a review of recycling and re-use practices // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2018. Vol. 118. Issue 8. Pp. 825-844.Kasemodel MC, Sakamoto IK, Varesche MBA, Rodrigues VGS. Potentially toxic metal contamination and microbial community analysis in an abandoned Pb and Zn mining waste deposit. Science of the Total Environment. 2019;675:367–379.Kasemodel M.C., Sakamoto I.K., Varesche M.B.A., Rodrigues V.G.S. Potentially toxic metal contamination and microbial community analysis in an abandoned Pb and Zn mining waste deposit // Science of the Total Environment. 2019. Vol. 675. Pp. 367-379.Razmahnin KK, Blinovskaya YaYu. Geo-ecological aspects of natural-technical system functioning in processing of zeolite-bearing rocks. Interekspo GEO-Sibir'. 2018;5: 183–187. (In Russ.)Размахнин К.К., Блиновская Я.Ю. Геоэкологические аспекты функционирования природно-технических систем при переработке цеолитсодержащих пород // Интерэкспо ГЕО-Сибирь. 2018. Т. 5. С. 183-187.Brooks SJ, Escudero-Onate C, Lillicrap AD. An ecotoxicological assessment of mine tailings from three Norwegian mines. Chemosphere. 2019;233:818–827.Brooks S.J., Escudero-Onate C., Lillicrap A.D. An ecotoxicological assessment of mine tailings from three Norwegian mines // Chemosphere. 2019. Vol. 233. Pp. 818-827.Krechetov P, Chernitsova O, Sharapova A, Terskaya E. Technogenic geochemical evolution of chernozems in the sulfur coal mining areas. Journal of Soils and Sediments. 2019;19:3139–3154.Krechetov P., Chernitsova O., Sharapova A., Terskaya E. Technogenic geochemical evolution of chernozems in the sulfur coal mining areas // Journal of Soils and Sediments. 2019. Vol. 19. Pp. 3139-3154.Shi P, Zhang Y, Hu Z, Ma K, Wang H, Chai T. The response of soil bacterial communities to mining subsidence in the west China Aeolian sand area. Applied Soil Ecology. 2017;121:1–10.Shi P., Zhang Y., Hu Z., Ma K., Wang H., Chai T. The response of soil bacterial communities to mining subsidence in the west China Aeolian sand area // Applied Soil Ecology. 2017. Vol. 121. Pp. 1-10.García-Lorenzo ML, Marimón J, Navarro-Hervás MC, Pérez-Sirvent C, MartínezSánchez MJ, Molina-Ruiz J. Impact of acid mine drainages on surficial wasters of an abandoned mining site. Environmental Science and Pollution Research. 2016;23:6014–6023.García-Lorenzo M.L., Marimón J., Navarro-Hervás M.C., Pérez-Sirvent C., MartínezSánchez M.J., Molina-Ruiz J. Impact of acid mine drainages on surficial wasters of an abandoned mining site // Environmental Science and Pollution Research. 2016. Vol. 23. Pp. 6014-6023.Bugaeva GG, Kogut AV. Еnvironmental risk factors in the area of open mining. Gornyj Informacionno-Analiticheskij Byulleten'. 2007;9(12):292–296. (In Russ.)Бугаева Г.Г., Когут А.В. Факторы экологического риска в зоне действия открытых горных работ // Горный информационно-аналитический бюллетень (научнотехнический журнал). 2007. Т. 9. № 12. С. 292-296.Khafizova EN, Akhtyamov VF. Concrete production based on industrial non-metallic wastes. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2017;(4): 107–116. (In Russ.)Хафизова Э.Н., Ахтямов В.Ф. Исследование влияния техногенных отходов нерудного производства на свойства бетонов // Вестник ТГАСУ. 2017. № 4. С. 107-116.Puharenko YuV, Panarin SN, Veselova SI, Cherevko SA. Use of waste stone crushing in concrete. Tekhnologii Betonov. 2013;11(88):34–35. (In Russ.)Пухаренко Ю.В., Панарин С.Н., Веселова С.И., Черевко С.А. Применение отходов камнедробления в бетонах // Технологии бетонов. 2013. № 11 (88). С. 34-35.Dalatkazin AA. Crushing screenings: a problem to be solved. Stroitel'nye Materialy. 2006;(8):28–29. (In Russ.)Далатказин А.А. Отсевы дробления: проблема, требующая решения // Строительные материалы. 2006. № 8. С. 28-29.Kovalenko DS. Prospects of using the technogenic raw material of Lugansk people’s republic in the building industry. Vestnik Donbasskoj Nacional'noj Akademii Stroitel'stva i Arhitektury. 2017;124(2):71–74. (In Russ.)Коваленко Д.С. Перспективы использования техногенного сырья Луганского региона в строительной индустрии // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2017. Т. 124. № 2. С. 71-74.Krasheninnikov ON, Belogurova TP, Lashchuk VV, Pak AA. Overburden rocks of the Kola Peninsula deposit and production of crushed stone on their basis. Ekologiya Promyshlennogo Proizvodstva. 2007;(1):64–73. (In Russ.)Крашенинников О.Н., Белогурова Т.П., Лащук В.В., Пак А.А. Вскрышные породы месторождений Кольского полуострова и получение щебня на их основе // Экология промышленного производства. 2007. № 1. С. 64-73.Genkel AV, Grishin IA, Burmistrov KV, Velikanov VS. Obtaining the efficiency of crushed stone production and methods of using crushing screenings. Gornaya Promyshlennost'. 2015;124(6):64–68. (In Russ.)Генкель А.В., Гришин И.А., Бурмистров К.В., Великанов В.С. Повышение эффективности производства щебня и способы применения отсевов дробления // Горная промышленность. 2015. Т. 124. № 6. С. 64-68.Zhernovskij IV, Osadchaya MS, Cherevatova AV, Strokova VV. Aluminium-silicate nano-structured on the basis of granite raw material. Stroitel'nye Materialy. 2014;(1–2): 38–41. (In Russ.)Жерновский И.В., Осадчая М.С., Череватова А.В., Строкова В.В. Алюмосиликатное наноструктурированное вяжущее на основе гранитного сырья // Строительные материалы. 2014. № 1-2. С. 38-41.Zengxiang L, Meifeng C. Disposal methods in solid wastes from mines in transition from open-pit to underground mining. Procedia Environmental Sciences. 2012;16:715–721.Zengxiang L., Meifeng C. Disposal methods in solid wastes from mines in transition from open-pit to underground mining // Procedia Environmental Sciences. 2012. Vol. 16. Pр. 715-721.Zhou L. Investigation and practice on mining land rehabilitation and ecological reconstruction in China. Nonferrous Metals. 2007;2(59):90–94.Zhou L. Investigation and practice on mining land rehabilitation and ecological reconstruction in China // Nonferrous Metals. 2007. Vol. 2. Issue 59. Рр. 90-94.Artamonov VA, Vorobev VV, Svitov VS. Experience in processing crushing screenings. Stroitel'nye Materialy. 2003;(6):28–29.Артамонов В.А., Воробьев В.В., Свитов В.С. Опыт переработки отсевов дробления // Строительные материалы. 2003. № 6. С. 28-29.Pugin KG, Pugina VK. Features of use of the resource potential of waste products for building constructions and materials. Fundamental'nye Issledovaniya. 2016;(9):289–293.Пугин К.Г., Пугина В.К. Особенности использования ресурсного потенциала отходов производства для получения строительных конструкций и материалов // Фундаментальные исследования. 2016. № 9. С. 289-293.