Научная статья на тему 'Экологический аспект снижения затрат золотоизвлекательных предприятий Красноярского края'

Экологический аспект снижения затрат золотоизвлекательных предприятий Красноярского края Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
110
20
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Записки Горного института
Scopus
ВАК
ESCI
GeoRef
Ключевые слова
ЭКОЛОГИЯ / СТОЧНЫЕ ВОДЫ / СБРОСЫ / ОЧИСТКА / ГИДРООТВАЛ / ЗОЛОТОИЗВЛЕКАТЕЛЬНЫЕ ПРЕДПРИЯТИЯ

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Миронова Ж.В., Кузина Л.H., Богдановская С.Ф., Шульгина К.А.

Технология основана на использовании феномена мощного концентрирования цветных металлов, содержащихся в производственных сточных водах на биоорганических веществах, содержащихся в хозяйственно-бытовых сточных водах, и строительстве гидроотвала при создании хвостохранилищ золотоизвлекательных фабрик.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Миронова Ж.В., Кузина Л.H., Богдановская С.Ф., Шульгина К.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Экологический аспект снижения затрат золотоизвлекательных предприятий Красноярского края»

УДК 502.338

Ж.В.МИРОНОВА, канд. техн. наук, доцент, mirgenni@yandex.ru ЛЛ.КУЗИНА, канд. экон. наук, доцент, debi@mail.ru С.Ф.БОГДАНОВСКАЯ, доцент, bogsf@mail.ru К.А.ШУЛЬГИНА, доцент, sibirak@land.ru

Институт управления бизнес-процессами и экономики Сибирского федерального университета, Красноярск

Zh.V.MIRONOVA, PhD in eng. sc., associate professor, mirgenni@vandex.ru L.N.KUZINA, PhD in ec., associate professor, debi@mail.ru S.F.BOGDANOVSKAYA, assistant professor, bogsf@mail.ru K.A.SHULGINA, assistant professor, sibirak@land.ru Institute of management of business processes and economy of the Siberian Federal University, Krasnoyarsk

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ СНИЖЕНИЯ ЗАТРАТ ЗОЛОТОИЗВЛЕКАТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

Технология основана на использовании феномена мощного концентрирования цветных металлов, содержащихся в производственных сточных водах на биоорганических веществах, содержащихся в хозяйственно-бытовых сточных водах, и строительстве гидроотвала при создании хвостохранилищ золотоизвлекательных фабрик.

Ключевые слова: экология, сточные воды, сбросы, очистка, гидроотвал, золотоизв-лекательные предприятия.

ENVIRONMENTAL ASPECT OF COST REDUCTION FOR GOLD PROCESSING ENTERPRISES OF KRASNOYARSK TERRITORY

Technology is based on the phenomenon of concentration of powerful non-ferrous metals contained in industrial wastewater by bio-substances in industrial and domestic wastewater and construction of buildings to create hydraulic dump tailings gold processing plants.

Key words: ecology, wastewater, discharges, cleaning, hydraulic dump, gold-extraction enterprise.

Вовлечение в переработку руд с низким содержанием полезного ископаемого, увеличение затрат на производство вынуждает предприятия для повышения эффективности своей деятельности изыскивать не только «традиционные» резервы, связанные с технологией и организацией производства, но и оценивать все аспекты своей деятельности, в частности экологические

последствия, увеличение затрат на производство продукции и снижение эффективности работы предприятия в целом.

Одной их важнейших экологических проблем является загрязнение водного бассейна сточными водами. Основными источниками загрязнения, приводящими к ухудшению качества воды и нарушению нормальных условий жизнедеятельности гидробионтов,

Таблица 1

Показатели качества поверхностных вод и сбрасываемых в них сточных вод

Показатели качества воды пдк Класс опасности Створы отбора проб

рыбохо-зяйственные санитарно-бытовые 0,5 км выше сброса Сточные воды 0,5 км ниже сброса Сточные воды ЗИФвХХ Дренажные воды XX Оборотная вода ЗИФ

Расстояние от устья, км - - - 4,5 4 3,5 1,5 1,2 4,5

Водородный показатель pH 6,5-8,5 6,5-8,5 - 6,5 6,7 6,6 6,9 6,8 6,85

Взвешенные вещества, мг/дм3 9,75 0,75 - 12 15,5 13,5 13,5 13 12,5

Сухой остаток при t = 105 °С, мг/дм3 - 400 - 146,5 118 138,5 198 165 175

Химическое потребление кислорода (ХПК), мг/дм3 - 80 - 21,8 25,4 29 35,3 32 30

Биологическое потребление кислорода (БПК), мг/дм3 4 3 - 1,2 2,8 1,35 2,14 1,98 2,15

Нефтепродукты, мг/дм3 0,05 0,3 4 <0,05 <0,05 <0,05 0,16 <0,05 0,15

Фенолы, мг/дм3 0,001 0,001 - <0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,002 < 0,002 < 0,002

Хлориды, мг/дм3 - 350 4 32,2 23 32,8 19,8 18,8 20,2

Сульфаты, мг/дм3 100 500 4 114,5 31,5 110 188 165,3 198,3

Цианиды, мг/дм3 0,05 0,035 - - - - < 0,005 < 0,005 < 0,005

Нитриты, мг/дм3 0,08 3 2 0,068 0,12 0,048 0,17 0,048 0,17

Нитраты, мг/дм3 9 15 3 1,62 6,18 3,27 1,99 1,78 1,88

Ионы аммония, мг/дм3 0,5 1 3 0,63 1,54 0,84 - -

Азот аммонийный, мг/дм3 - 1,5 4 - - - 1,75 1,1 1,75

Железо общее, мг/дм3 0,1 0,3 3 0,96 0,4 0,72 0,3 0,37 0,22

Поверхностно-активные вещества (ПАВ), мг/дм3 0,2 0,015 - <0,015 0,3 0,14 <0,015 <0,015 <0,015

Роданиды, мг/дм3 - 0,1 2 - - - 0,35 <0,1 0,34

Марганец, мг/дм3 - 0,1 3 - - - 0,79 0,8 0,82

Свинец, мг/дм3 0,006 0,03 2 - - - 0,019 0,01 0,018

Медь, мг/дм3 0,001 0,3 3 0,006 0,0016 0,007 0,041 0,018 0,037

Цинк, мг/дм3 0,01 1,5 3 0,036 0,014 0,033 0,036 0,011 0,021

Никель, мг/дм3 0,01 0,1 3 - - - 0,023 0,012 0,016

Фосфаты, мг/дм3 0,2 3,5 3 0,13 0,52 0,27 0,15 0,12 0,085

Мышьяк, мг/дм3 0,05 0,05 2 - - - <0,05 <0,05 <0,05

os

являются сбросы недостаточно очищенных промышленных и коммунальных сточных вод предприятий.

Непосредственного сброса производственных сточных вод на золотоизвлека-тельных предприятиях Красноярского края не производится. Они поступают, как правило, в хвостохранилище золотоизвлека-тельной фабрики (ЗИФ). Однако воды хво-стохранилища содержат в себе большое количество вредных, опасных веществ. По данным количественных химических анализов (КХА), в настоящее время значительно превышены показатели ПДК по нефтепродуктам, сульфатам, нитритам, азоту аммонийному, железу. В избыточном количестве присутствуют соли тяжелых металлов, среди которых медь, цинк, свинец, никель. ПДК превышены также по мышьяку, марганцу, роданидам. В воде присутствуют цианиды, которые, как и многие другие вещества, находящиеся в сточной воде, ядовиты и опасны для человека и окружающей среды, о чем свидетельствуют данные КХА пробы воды, отобранной на выходе из очистных сооружений, проведенных Пробирно-аналитической лабораторией одного из зо-лотоизвлекательных предприятий Красноярского края (табл.1).

Так как минеральные ресурсы расположены в труднодоступных районах, для их добычи и переработки создаются рабочие поселки. Такие поселки - наиболее простое инфраструктурное решение при создании небольших перерабатывающих предприятий непосредственно на месте добычи полезных ископаемых для снижения транспортных затрат. Инфраструктура подобных населенных пунктов зачастую абсолютно неразвита, отсутствуют в том числе и очистные сооружения, происходит постоянный сброс хозяйственно-бытовых сточных вод в близлежащие водоемы, что наносит огромный ущерб природе.

Строительство и содержание очистных сооружений таких поселков - капиталоемкое и затратное мероприятие. Поэтому вместо строительства очистных сооружений, обычно устанавливается примитивное оборудование (песколовки, отстойники) и фильтры,

а также осуществляется обеззараживание хлором. Химический анализ сбрасываемых в водоемы сточных вод после такой очистки показывает превышение нормативов ПДК по множеству показателей (ХПК, БПК, хлориды, сульфаты, нитрит-ионы, ионы аммония, фосфаты и т.д.). Примером могут служить общие показатели качества поверхностных вод бассейна и сбрасываемых в них сточных вод (табл.1). Аналогичная ситуация, а в ряде случаев и гораздо худшая, имеет место практически на всех золотоизвле-кательных предприятиях. В результате многие водоемы из-за загрязнения утрачивают свое значение как источника рыбохозяйст-венного и санитарно-бытового водопользования, а часто становятся непригодными и для технического водоснабжения.

Оборотная вода, поступающая на ЗИФ, близка по составу (по данным КХА) к составу воды хвостохранилища, и в ней по-прежнему присутствует цианид, хоть и в малом количестве. Поэтому при использовании этой воды в процессах обогащения (на стадии измельчения) развивается процесс растворения золота, приводящий к потерям металла.

Из изложенного следует, что важным резервом снижения затрат золотоизвекаю-щих предприятий является взаимодействие производственно-хозяйственной деятельности предприятия и окружающей среды. Оно определяет затраты на очистку сточных вод предприятий и рабочих поселков, на приобретение свежей воды. Вредное воздействие предприятия на окружающую среду приводит к существенным экологичеким платежам и к потерям ценного компонента. Это в целом снижает эффективность работы предприятия.

Выбор оптимальных технологических схем очистки сточных вод - достаточно сложная задача, что обусловлено многообразием находящихся в сточной воде примесей и высокими требованиями, предъявляемыми к качеству очистки воды.

Для получения из сточных вод технической воды или обеспечения условий сброса очищенных сточных вод большое значение имеет технико-экономическая оценка спо-

Гидроотвал: а -

собов подготовки воды. Применяемые схемы очистки должны обеспечивать максимальное использование очищенных вод в основных технологических процессах и минимальный их сброс в открытые водоемы. При широком внедрении оборотных систем появляются дополнительные резервы по сокращению расхода свежей воды и уменьшению сброса в открытые водоемы. Степень очистки сточных вод при сбросе их в водоемы определяется нормативами качества воды водоема в расчетном створе и существенно зависит от фоновых загрязнений. Для снижения концентраций вредных примесей, присутствующих в сточных водах, до требуемых величин необходима достаточно глубокая очистка. Поэтому важен надежный контроль степени очистки сточных вод, так как с ужесточением требований к качеству очищенных вод значение ПДК большинства вредных веществ снижается и, следовательно, растут трудности их определения. Кроме того, контроль усложняется при определении концентраций вредных веществ в сильно разбавленных сточных водах.

Для снижения вредных воздействий производственных сточных вод золотоизвле-кательных фабрик и хозяйственно-бытовых сточных вод рабочих поселков на окружающую среду и повышения эффективности во-доподготовки и водоснабжения обогатительных фабрик, предлагается хозяйственно-бытовые сточные воды поселка вместе с производственными водами ЗИФ направлять в хвостохранилище, в котором предусматривается строительство гидроотвала. Гидроот-

б

план; б - разрез

вал позволит обеззараживать дренажные воды из отстойника (см. рисунок).

Промышленные твердые отходы золо-тоизвлекательной фабрики 14 в виде пульпы хвостов обогащения по системе гидротранспорта 3 подаются в хвостохранилище - гидроотвал, включающий в себя ограждающее сооружение 1, распределительный пульповод 6 с группами выпусков 7, пляжную зону намыва 8, прудковую зону с отстойным прудком 9. Насосом 10 очищенная вода подается на фабрику. В систему гидротранспорта отходов золотоизвлекательной фабрики через присоединение 4 с задвижкой по трубопроводу 5 подаются бытовые неочищенные сточные воды, которые обезвреживаются входящими в состав производственных отходов цианидами, силикатами, известняками, калишпатами. Это становится возможным в результате совместного транспортирования по распределительному пульповоду 6 и группам выпусков 7, а также совместного перемешанного размещения в пляжной зоне намыва 8 промышленных твердых отходов с осадком хозяйственно-бытовых неочищенных сточных вод 22 рабочих поселков. От паводковых вод хвостохранилище отделено нагорными канавами 2.

Ограждающее сооружение 1 включает в середине противофильтрующую зону в виде глиняного экрана 15 и глиняного зуба 16, выполненного в наносах 19 и установленного на скальный плотик 20. Вокруг глиняного экрана 15 отсыпан песчано-гравийный защитный слой 17, исключающий вытекание глиняного материала и разупрочнение экра-

_ 39

Санкт-Петербург. 2014

на, который создаст постоянную неизменяющуюся депрессионную кривую 23.

Верхняя гравитационная зона кускового материала дамбы 18 представлена силикатами, известняком и калишпатами, нижняя гравитационная зона кускового материала дамбы 21 выполняется симметрично для удержания глиняного экрана 15. Верхняя гравитационная зона кускового материала 18 несет гравитационную функцию и дополнительно обеспечивает утилизацию телом ограждающего устройства 1 дренируемых вод из отстойного прудка 9. Дренируемые воды перехватываются дренажными канавами за ограждающим сооружением 11, выполненные в наносах 19 с основанием, установленным на скальный плотик 20.

Дренируемые воды аккумулируются в зумпфе 12, выполненном в скальном плотике, из которого они возвращаются в отстойный прудок 9 насосной перекачивающей станции 13. Отстойный прудок включает совместное хранение промышленных оборотных вод с

хозяйственно-бытовыми неочищенными сточными водами. Последние обезвреживаются цианидами и растворимыми солями минералов: силикатов, известняков, калишпатов в процессе их длительного хранения.

Предлагаемый вариант очистки позволит исключить строительство сооружений биологической очистки бытовых сточных вод, а также забор чистой воды из реки в отстойный прудок для компенсации промышленных потерь воды и ее испарения из отстойного прудка и пляжной зоны намыва.

Технология основана на использовании феномена мощного концентрирования цветных металлов, содержащихся в производственных сточных водах, на биоорганических веществах, содержащихся в бытовых сточных водах. В результате взаимодействия хозяйственно-бытовых сточных вод и производственных вод ЗИФ, происходит очистка хозяйственно-бытовых вод от патогенной микрофлоры, а в производственных водах значительно снижается содержание

Экологические платежи

Таблица 2

Вещество Содержание, мг/дм3 НДС Масса загрязняющего вещества в рамках НДС, т/год Масса загрязняющего вещества свыше установленных НДС, т/год Норматив платы за сброс 1 т загрязняющих веществ в рамках установленных нормативов НДС, руб. Экологический платеж, руб.

Нитрит-ионы 0,12 0,08 0,0603 0,0302 13 775,0 13 124,19

Нитрат-ионы 6,18 13,47 4,6597 0 31,0 169,01

Ионы аммония 1,54 0,5 0,3770 0,7842 689,0 16 107,28

Фосфат-ионы 0,52 0,2 0,1508 0,2413 1 378,0 9 968,28

Сульфаты 31,5 26,7 20,1318 3,6192 2,5 323,54

Хлориды 23 30,9 17,3420 0 0,9 18,26

ХПК 25,4 15 11,3100 7,8416 0,15 36,39

бпк5 2,8 2 1,5080 0,6032 91,0 1 766,12

Анионоактивные ПАВ 0,3 0,29 0,2187 0,0075 551,6 262,77

Фенолы <0,001 0,001 0,0008 0 275 481,0 243,02

Взвешенные вещества 15,5 5,3 3,9962 7,6908 366,0 84 045,11

Железо, валовое содержание 0,4 0,1 0,0754 0,2262 55 096,0 369 394,88

Цинк 0,014 0,01 0,0075 0,0030 27 548,0 2 673,25

Медь 0,0016 0,001 0,0008 0,0005 275 481,0. 3 888,38

Нефтепродукты <0,05 0,05 0,0377 0 5 510,0 243,04

Сухой остаток 118 170,5 88,9720 0 0,2 20,82

Всего 148,8486 21,0476 502 284,36

Таблица 3

Показатели водопотребления ЗИФ до и после внедрения технологии

Показатель До внедрения После внедрения

Потребность в воде, млн м3 5,377 5,377

Поступление технической воды, млн м3 2,853 3,0211

Забор чистой воды, млн м3 2,524 2,3559

Стоимость 1 м3 чистой воды, руб. 37,5 37,5

Затраты предприятия, руб. 94 650 000 88 346 250

Таблица 4

Предотвращенный ущерб

Вещество Содержание, мг/дм3 Масса сброса, т/год ПДК, мг/дм3 Коэффициент экологической ситуации Приведенная масса, т Удельный ущерб, руб.

Нитрит-ионы 0,12 0,09 0,08 12,5 1,131 7 786,39

Нитрат-ионы 6,18 4,66 40 0,025 0,116 802,00

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ионы аммония 1,54 1,161 0,5 2 2,322 15 988,04

Фосфат-ионы 0,52 0,392 0,15 6,667 2,614 17 995,20

Сульфаты 31,5 23,75 100 0,01 0,238 1 635,14

Хлориды 23 17,34 300 0,003 0,058 397,97

ХПК 25,4 19,15 80 0,013 0,239 1 648,12

бпк5 2,8 2,11 3 0,333 0,704 4 844,86

Анионоактивные ПАВ 0,3 0,2262 0,015 66,67 15,080 103 818,47

Фенолы < 0,001 0,0008 0,007 142,86 0,114 786,80

Взвешенные вещества 15,5 11,69 20 0,050 0,584 4 022,97

Железо, валовое содержание 0,4 0,3016 0,1 10 3,016 20 763,69

Цинк 0,014 0,0106 0,01 100 1,056 7 267,29

Медь 0,0016 0,0012 0,001 1000 1,206 8 305,48

Нефтепродукты < 0,05 0,0377 0,05 20 0,754 5 190,92

Всего 80,92 29,233 201 253,35

ядовитых веществ, в том числе цианидов. Снижение содержания цианидов в воде хвостохранилища, которая направляется на ЗИФ в качестве технической, способствует снижению потерь золота при обогащении, так как прекращается процесс растворения золота в цианидах на первичных этапах обработки руды.

Предлагаемая технология была опробована на одном из рудников Красноярского края, где при утилизации хозяйственно-бытовых сточных вод в хвостохра-нилище ЗИФ, в дренажной воде наблюдалось полное отсутствие СПАВ, азота нитритов, азота аммонийных солей. Взвешенные вещества и нефтепродукты находились в пределах норм ПДК. Проведенные химические, санитарные и бактериологи-

ческие анализы сточной воды показали отсутствие кишечной палочки и других нарушений норм ПДК.

Целесообразность внедрения технологии очистки сточных вод для золотоизвле-кающих предприятий подтверждается ее экономической эффективностью. На одном из предприятий Красноярского края, перерабатывающем золотосодержащую руду, был получен экономический эффект 13,5 млн руб. при общей величине инвестиций в ценах 2012 г. 9,2 млн руб. Составляющие экономического эффекта следующие:

1) отсутствие экологических платежей в сумме 502284 руб. (табл.2) в связи с прекращением сброса сточных вод;

2) снижение затрат на очистку сточных вод в сумме 6498000 руб. за счет сокраще-

_ 41

Санкт-Петербург. 2014

ния затрат на ремонт оборудования, приобретение реагентов и расходов на оплату труда обслуживающего персонала;

3) снижение платы за использование чистой воды на 6303750 руб. (табл.3);

4) предотвращенный ущерб 201253 руб. (табл.4).

Полученные результаты говорят об экономической целесообразности совместной

утилизации промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод, поскольку позволяют снизить затраты производственно-хозяйственной деятельности золотоизвлекатель-ных предприятий. Кроме того, это позволит уменьшить финансовую нагрузку на местные бюджеты в части финансирования затрат на очистку хозяйственно-бытовых сточных вод и восстановление местной фауны.

ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.208

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.