CC BY
62
СИМПОЗИУМ «-СОВРЕМЕННОЕ ГОРНОЕ ДЕЛО: ОБРАЗОВАНИЕ, НАУКА, ПРОМЫШЛЕННОСТЬ»
МОСКВА, МП У 29.01.96 - 2.02.96 г
В.П.МЯЗИН Л.Ф.НАРКЕЛЮН А.И.ТРУБАЧЕВ Читинский государственный технический университет В.В. КАРМАЗИН Московский государственный горный университет
Экологическая оценка отходов горного производства в Забайкалье и основные направления их использования
Минерально-сырьевой комплекс Забайкалья (Северо-Байкальский рудный район, Прибайкалье, Западное Забайкалье, Полиметаллический пояс Восточного Забайкалья) находится в центре огромной сырьевой провинции, практически не имеющих аналогов и характеризуется прежде всего большим количеством и многообразием осваиваемых минерально-сырьевых ресурсов (рис. 1). Горнодобывающие предприятия размещаются в пределах трех крупных водосборных бассейнов: озера Байкал, рек Лены и Амура. Здесь были добыты первые в России серебро, свинец, олово, цинк, вольфрам, молибден, плавиковый шпат. Однако узковедомственный потребительский подход к этому региону, как к сырьевому придатку и преобладание экстенсивных технологий добычи и переработки полезных ископаемых привели к резкому росту удельного веса техногенных отходов (твердых, жидких, пылегазообразных) .Это в значительной степени обусловлено и тем, что действующие на сегодняшний день горнодобывающие и перерабатывающие предприятия Забайкалья по-прежнему ориентированы, как правило, на получение небольшого количества концентратов с использованием традиционных гравитационных (Г), флотационных (Ф) и комбинированных (К) технологических схем при постоянном выбросе в окружающую среду большого количества образуемых отходов. Прослеживаемая тенденция постоянного накопления отходов горного производства представляет серьезную угрозу здоровью проживающего населения.
Системный анализ банка данных по инвентаризации накопленных техногенных
отходов с использованием документов первого уровня показывает, что на территории Забайкалья размещаются в больших количествах отвальные продукты обогащения, продукты открытого подземного и геотехнологического способов разработки месторождений (табл.). Начальная фаза образования отходов обусловлена недостатками традиционных (экологически грязных) технологий добычи многокомпонентного минерального сырья на рудниках, шахтах, карьерах. Вторая фаза появления отходов обусловлена применением технологии рудоподготовки раскрытия минералов и минеральных комплексов (дробления, измельчения, промывки) и последующим выделением из них товарных концентратов на обогатительных фабриках и промывочных установках. Третья фаза образования отходов взаимосвязана с металлургическим производством, когда из товарных концентратов извлекаются металлы и другие конечные продукты (на металлургических заводах и химических комбинатах).
Установлено, что объем накопленных техногенных отходов в первую очередь зависит от технического совершенства применяемых технологий добычи и переработки минерального сырья. Среди отходов горного производства наибольший процент приходится на хвостовые продукты, полученные при переработке редкометальных, полиметаллических и золотосодержащих руд, твердая фаза которых в большинстве своем представлена следующими породообразующими минералами: кварц, кальцит, полевой шпат, барит, серицит, доломит, сидерит, гранат, пирит, пироксен.
Рис- 1. Схема размещения полезных ископаемых и отходов горного производства Читинской области
Причем объем образуемых твердых отходов в общем их количестве занимает второе место, а самое большое количество выбросов в окружающую среду приходится на жидкую фазу - карьерные шахтные (рудничные) воды, рабочие агенты (теплоноситель, растворитель и др.), технологические массопотоки. Большая часть отходов заскладирована в отвалы и места организованной укладки (хвостохранилища) которые занимают огромные площади, нарушая природный ландшафт, загрязняя воздушный бассейн поверхности.
Учет пылегазообразных отходов (отвалы, терриконы, хвостохранилища, продукты массовых взрывов, рудничный воздух, продукты физических и химических реакций, продукты сгорания топлива, отходящие газы, продукты измельчения, сушки, обжига и других технологических процессов) на горнообогатительных и горнохимических комбинатах практически не налажен. Хотя по имеющимся ориентировочным данным ежегодный унос пыли с каждого гектара поверхности намывных пляжей и дамб хвостохранилищ в условиях сильной ветровой эрозии составляет сотни тонн.
По результатам выполненных экспертных оценок отходов горного производства для первоочередного использования их в народном хозяйстве следует отнести (табл.) :
• отвалы хвостоз после гравитационного, флотационного и других методов обогащения полезных ископаемых, в которых уже сейчас хранятся огромные массы (десятки-сотни млн. тонн) продуктивной фракции минерального сырья со многими ценными компонентами, которые ежегодно пополняются новым материалом;
• отвалы вскрышных пород;
• отвалы забалансовых или бедных руд, непригодных по действующим кондициям для отработки;
• золотоотвалы и шламохранилища на ТЭЦ с германием и другими ценными элементами;
• шлаки металлургического производства;
• «горельники» на угольных карьерах и шахтах.
Основные направления использования твердых отходов зависят от вещественного состава сырья и вмещающих породообразующих минералов и в первую очередь предопределяется содержанием в них лимитирующих компонентов. Отходы горного производства являются ценным сырьем для получения строительных материалов и их следует прежде всего рассматривать как перспективную сырьевую базу в стройиндустрии Забайкалья, прежде всего для изготовления кирпича, бетонов, щебня; гравия, керамзита, извести, цемента, песка, клинкера, получение красок, керамических изделий, облицовочно-декаративных каменей, а также при строительстве автомобильных и железных дорог ив качестве закладочного материала для выработанного пространства. В настоящее время уже проработаны наиболее перспективные карты -схемы рационального использования отходов горнорудных предприятий в стройиндустрии Забайкалья. Для их практической реализации требуется дополнительное проведение комплекса технологических и эколого-токсикологических исследований отходов, полу промышленные и промышленные испытания с маркетинговой и эколого-экономической оценкой получаемых продуктов.
Повышение комплексности использования отходов - извлечение главных и попутных компонентов из всех типов отвалов, хвостов, бедных и забалансовых руд сдерживается прежде всего применением традиционных технологий, направленных на выделение основных цененных элементов и допускающих большие технологические потери. Анализ данных опробавания хвостовых продуктов обогащения показывает, что уровень технологических потерь ценного компонента с учетом генотипа месторождений при переработке руд и доводке черновых концентратов иногда достигает 60 процентов.
В этой связи важное значение приобретают научные идеи, заложенные проф. И.Н.Плаксиным по созданию малоотходных комбинированных технологий на основе сочетания в схемах различных методов обогащения сырья - гравитационных, флотационных магнитных, электрических и др. Внедрение нетрадиционных технологий основанных на применении развернутых схем с использованием специальных методов кучного и бактериального выщелачивания, хлоридовозгонки, фьюминго-вания, электротермии и др. становится рентабельным мероприятием по доизвле-чению ценных минералов из хвостов ( в том числе и длительное время находящихся в хвостохранилищах) в связи с изменением конъюнктуры на определенные виды полезных ископаемых.
Перспективность развития направления комплексного использования техногенных отходов в области, за счет повторной переработки сырья с максимально возможным извлечением всех металлов можно проиллюстрировать на примере Шерло-вогорского ГОКа. Достигнутое извлечение основного компонента (олова) здесь не превышает 45 процентов, в то время как суммарная стоимость неизвлекаемых попутных компонентов (свинец, цинк, серебро, берилий, кобальт и др.) превышает стоимость олова в 1,2- 1,3 раза. Другой характерный пример - шлаки и золоотвалы. ТЭЦ, которые находят практическое применение в Читинской области в качестве строительных материалов, но с использованием в технологических линиях комбинированных методов обогащения сырья становится рентабельным их переработка и для извлечения германия. Применение малоотходных ресурсосберегающих технологий переработки шлиховых золотосодержащих продуктов старательской и государственной металлодобычи позволило за счет сочетания комбинированных методов обогащения в технологических схемах дополнительно наладить, кроме доизвлече-ния труднообогатимых классов золота, получение еще пяти концентратов, одновременно решив проблему утилизации из них высокотоксичных соединений ртути.
Приведенные позитивные примеры эффективного использования техногенных отходов в минерально-сырьевом ком-
плексе Забайкалья стимулируют проведение политики рационального использования недр за счет внедрения малоотходных ресурсосберегающих технологий. Причем в условиях рыночной экономики только комплексный подход к решению данной проблемы позволит с одной стороны решить многие хозяйственные вопросы И поднять экономику области на новый уровень, а с другой - значительно снизить экологическую нагрузку по выбросам отходов в легко ранимую экосистему Забайкалья. Следует особо подчеркнуть, что специфические особенности региона, комплексный характер полезных ископаемых, хронический дефицит в строительных материалах, низкая рентабельность горнорудных предприятий, возросшие требования экологической безопасности со всей очевидностью ставят в плоскость практической реализации задач по рациональному использованию техногенных отходов как действующих так и вновь проектируемых предприятий.
В этой связи Читинский областной комитет по экологии и природопользованию приступил (начиная с 1992 года) с привлечением творческих коллективов, ведущих специалистов и экспертов к разработке программы по решению проблемы использования отходов горного производства в области. В рамках государственной программы «Отходы» (поручение правительства Российской Федерации от 21.12.92.) разработана территориальная программа развития и использования минерально-сырьевого комплекса Читинской области с учетом административно-технических и технологических мер по снижению отходов и наносимого ущерба от их хранения.
Предлагаемая комплексная научно-техническая программа «Отходы» включает четыре крупных блока, в разработке которых активное участие приняли НПФ «Эклай» и А/О « Экосервис».*
1. Создание информационной системы в состав которой входят:
• банк предприятий (количество отходов, эколого-экономические характеристики применяемых технологических процессов);
• банк технологий (утилизация, переработка, захоронение отходов);
СЮ
• банк нормативно-правовой и методической информации.
2. Рекомендации по переработке и утилизации отходов, включающие:
• экономический и экологический аспекты эффективности используемых технологий;
• современные технологии по очистке и нейтрализации отходов раз-л^ного типа;
• организация использования отходов в качестве вторичного сырья.
3. Обезвреживание, рекультивация, утилизация и захоронение отходов горного производства (отвалы, шламохранилища, хвостохранилища, массопотоки сточных и оборотных вод, отстойники и т.д.):
• создание системы мониторинга отходов;
• система мероприятий по локализации, обезвреживанию и рекуперации складируемых отходов;
• создание временных и постоянных полигонов отходов;
• строительство специальных комплексов по обезвреживанию и утилизации отходов.
4. Система мероприятий по организации экологаческого образования и воспитания на всех уровнях. Повышение уровня знаний и подготовки специалистов с целью снижения антропогенных воздействий техногенных отходов на окружающую среду.
В НТЦ МГТУ «Горнообогатительные модульные установки» разработан промышленный магнитно-флокуляционный концентратор, позволяющий извлекать из техногенных месторождений не только тонкое золото (до 1 мкм), но и насыщенные им амальгамы, спасая целые регионы от ртутной токсикации.
В конечном; итоге следует отметить, что рассматриваемая проблема снижения отрицательного воздействия накапливаемых отходов на экосистему Забайкалья очень сложна, многогранна, и в настоящее время только ставится в повестку дня в полную силу. Главная же задача состоит в практическом ее воплощении.
© Авторов
Таблица
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОТХОДОВ ТОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Промышленные предприятий ими-нерально-сырье-вые комплексы Основной ценный компонент Основная техноло гическаи схема обогащения сырья и масса образованных отходов,тыс.т Характеристика технологических отходов ш“ — 'П Основные направления использования отходов
Молибденовые рудники Молибден Ф- 20747 Отвальные хвосты флотации содержащие полевые шпаты, пирит, халькопирит, молибденит, полиметалль). биотит крупностью - 0.074 мм Извлечение попутных компонентов. медь, сера, селен, золото, теллур. Получение молибденовых про-мпродуктов и медных концентратов. Получение строительных материалов.
Оловянные рудники Олово,свинец Г-148305 Отвальные хвосты гравитации, содержащие олово, свинец, цинк, медь, висмут, серебро Доиэвлечение металлов. Получение строительных материа-ЛОВ-
Флюориговые предприятия Флюорит Ф - 3498 Отвальные хвосты флотации и гравитации представлены кварцем с примесью флюорита, полевых шпатов Повторная переработка сырья с флотационным доизалечени-ем флюорита и пирита. Изготовление силикатного кирпича, бетонов, керамического кирпи ча, стекла. Получение щебня.
Золоторудные предприятия Золото Г, Ф - 108681 Отвальные хвосты гравитации, флотации, цианирования, амальгамации. Отвалы некондиционных руд. Вскрышные и породные отвалы. Доиэвлечение металлов: золото, серебро, литий, рубидий, цезий и др. Получение кварцполе-вошпатового и каолинитового сырья.
Продолжение таблицы
Промышленные предприятия «минерально-сырьевые комплексы Основной ценный компонент Основная технологическая схема обогащения сырья и масса образованных отхо-довдыс.т. Характеристика технологических отходов Основные направления исноль эования отходов |
Россыпная метал-л о добыча Золото, платина Г Галечные и эфельные хвосты. Шлиховые продукты. Доизвлечение основных и попутных компонентов: золото, платина, кассетерит, ильменит, циркон, монацит, рутил, гранат, магнетит. Получение строительных материалов. Дорожное и строительное производство
Поли металл иче -с кие предприятия Свинец, цинк, золото ф -9417 Отвальные хвосты флотации содержащие свинец, цинк, золото, серебро, висмут, кадмий. Окисленные руды в отвалах с высоким содержанием свинца, цинка и попутных компонентов. Породные отвалы. Доизвлечение металлов для получения свинцовых и цинковых концентратов. Кучное выщелачивание окисленных руд для получения свинца и цинка. Строительная индустрия, получение цемента, силикатного кирпича и др.
Редкометальные предприятия Вольфрам,тантал, ниобий Г,Ф - 61656 Отвальные хвосты гравитации в виде зернистых продуктов кварцполевошпатслю-дистого состава, содержащих вольфрам, бериллий, ниобий, тантал, висмут, литий. Забалансовые руды кварцполевошпатслю-дистого состава с вольфрамом, бериллием. висмутом. Отвалы вскрышных пород грзнитоидного и кварцитосланцевого состава Доизвлечение ОСНОВНЫХ 14 попутных компонентов путем совершенствования технологического процесса. Получение товарных полевошпатовых, мус-ковитовых, лепидолитовых концентратов. Строительная инду стрия. Товары народного потребления
Горнохимические предприятия Уран К Отвалы вскрышных пород.. Хвостовые продукты. Строительная индустрия, дорожное строительство.
Медно-молибденовые предприятия Медь, молибден Ф.К - опытная стадия отработки Отвальные хвосты после флотационно-гидрометаллургической переработки руд содержащие в своем составе основные и попутные компоненты. Забалансовые окисленные и смешанные руды. Вскрышные «пустые» породы и пролластки орудене-лых пород. Доизвлечение основных и попутных компонентов с использованием специальных методов обогащения сырья. Переработка забалансовых руд методом кучного выщелачивания Использование вскрышных пород в строительной индустрии. Получение полевошпатовых концентратов для керамических изделий. Получение маг-нетитовых концентратов.
Угольные карьеры и шахты Уголь Отвалы вскрышных пород в виде супесей, суглинков, песчано-алевралиго-аргилито-вмх пород. «Горельники». Получение строительных материалов: песок, щебень, кирпич, бетон и др. Строительство автомобильных и железных дорог. Закладычной материал для выработанного пространства.
Металлургиче-| ские заводы и I тепловые станции Железо К - 8920 Зольные отвалы в виде тонкозернистого материала с частицами кристаллического, стекловидного и аморфного вещества и несгоревшими частицами угля. Шлаки металлургического производства в виде плотной сплошной массы. Шлакохранили-ща тепловых электростанций в виде рыхлой массы, состоящей из комков шлака и остатков несгоревшего угля, содержащие германий и другие ценные микроэлементы - галий, лантан, золото, серебро и др. Получение строительных материалов: шлаконое литье, минеральная вата, добавки к бетонам, строительным растворам, керамический кирпич, шлакоблоки и др. Добавки для производства чугуна. Природные сорбенты. Материал для иску-ственных оснований. Производство германия и других ценных микроэлементов.
