CC BY
58
РАЗРАБОТКА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. ГОРНОЕ ДЕЛО
УДК 622.2:502.174.1
Г авришев С.Е., Заляднов В.Ю., Пыталев И.А., Павлова Е.В.
__ _ _____________ _ _____ _________________ _ _ Л
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕННОСТИ ТЕХНОГЕННЫХ ГЕОРЕСУРСОВ
В настоящее время все больше внимания уделяется необждимости комплексного освоения георесурсов. Это связано с тем, что воздействие человека на природную среду привело к нарушению ландшафтов, гидрологических режимов местности и другим последствиям, носящим глобальный характер. Особое внимание обращается последствиям, связанным с загрязнением окружающей среды (ОС) отходами производства и потребления. Снижение воздействия про-мышленно-жзяйственной деятельности человека на ОС достижимо даже при условии нарастающей интенсивности природопользования. Это предполагает чрезвычайно широкий круг мероприятий экономического, научно-технического и органи зационно-управленческого характера, направленных на снижение объемов загрязняющих веществ как твердых, так и газообразных, а также переработку и хранение промышленных и бытовых о тждов [1].
Мероприятием, направленным на снижение негативного воздействия человеческой деятельности на ОС, является целенаправленное формирование новых видов георесурсов, в качестве которых могут выступать вскрышные породы и выработанное пространство карьеров, обеспечивающие продление срока эксплуатации горнодобывающего предприятия и частичное восстановление рельефа местности. Формирование отвалов горных пород, карьерного пространства с учетом дальнейшего их использования в качестве заменителей некоторых природных и производственных ресурсов позволит отнести их к новым видам продукции горного производства или к новым техногенным георесурсам [2].
Основными направлениями применения техногенных георесурсов могут быть: использование в качестве сооружений для различных целей, создание рекреационных зон, строительных объектов, а также формирование в виде техногенного месторождения с дальнейшим извлечением полезных компонентов, таких как металлы, материалы для производства строительных и теплоизоляционных материалов, удобрений и др. Выбор направления использования техногенных георесурсов должен производиться на стадии проектирования горнодобывающего предприятия и зависеть от реальной необходимости региона в
том или ином виде ресурса.
Таким образом, при определенных направлениях применения и способах формирования отвалов горных пород и выработанного пространства карьеров они являются техногенными георесурсами, имеющими различную ценность, которую можно определить уже на стадии проектирования.
Авторами предложено понятие «ценность техногенных георесурсов», под которым понимается денежное выражение стоимости всех полезных свойств, качеств или компонентов, содержащихся в техногенных объектах, сформированных в результате горных работ, с учетом затрат на использование георесурсов или извлечение из них полезных компонентов [3].
Данное определение является универсальным и положено в основу разработанных экономико-математических методов, в частности для определения ценности отвалов при условии формирования из них техногенных месторождений, емкостей для размещения промышленных отходов или различных сооружений (строительных площадок, рекреационных зон и др.), а также ценности карьера, сформированного в виде емкости для размещения отходов.
При условии формирования отвала в виде техногенного месторождения (рис. 1) с целью извлечения полезных компонентов ценность отвалов Ц0 (руб.) определяется по формуле
ц. =[1а,е,Ц,-св -Зф.0 ]• о,
(1)
где а1 - содержание 1-го полезного компонента в 1 т отвала, %; е1 - извлечение 1-го полезного компонента из породной массы, заскладированной в 1 т отвала, %; ц1 -цена 1-го полезного компонента, руб./т; С, - себестоимость выемки породы из отвала, руб./т; Зф0 - удельные затраты на формирование отвала, руб./т; Q - масса пород в отвале, т; N - число извлекаемыхкомпонентов.
При условии формирования отвала в виде сооружения (рис. 2), например, в виде строительной площадки или насыпи транспортных коммуникаций, его ценность определяется по формуле
ц0 = Д - с
ф.с
с,
(2)
Статья издана при поддержке федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России». Государственный контракт№ 02.740.11.0038.
где Д - доход от реализации сооружения, руб.; Сфс -стоимость формирования сооружения, руб.; С - стоимость складирования пород в обычный отвал на по-
1=1
верхности земли, руб.
С = £[( 3,р+ 3Ф..+ з...+ 3») (3)
1=1
где З.ф - затраты, связанные с транспортированием отвальных пород от источника их образования до места складирования на поверхности земли, руб.; Зф0 - затраты на формирование традиционного отвала, руб.; Ззем - затраты за занимаемую землю, руб.; Зэк- экологические выплаты за размещение отвальных пород, руб.; 1 - шаг моделирования, годы (1=1, 2, 3, ..., Т); Т - период формирования отвала, лет; •% - коэффициент дисконтирования.
Для отвала, формируемого в виде емкости для размещения промышленных отходов, ценность Цо_емк (руб.) определяется по формуле
Цо-,„ = (1 - Кд )х
т ( I Л (4)
хУ I У V • р • С ■ • л, - з, - 3 ,
/ В.Т Г ^Л1.ОТХ и 1 О’
1=1 V 1=1 )
где Кд - доля нормативной платы при размещении
Рис. 1. Схема консервации отвала: а - с оставлением рабочих площадок; б - с сооружением защитного экрана:
1 - экран из глинистого грунта (0,1-0,2 м);
2 - прудок-нейтрализатор для загрязненной воды;
3 - отвал токсичных пород или некондиционных руд
как строительной площадки:
1 - промышленные сооружения;
2 - отвал в виде строительной площадки
промышленных отходов на специализированных полигонах и площадках; Увт - объем в теле отвала для размещения отждов, м3; р - насыпная плотность отждов, т/м3; Слштх - ставка платы за размещение 1 т 1-го отжда в пределах установленных лимитов, руб.; 31 - затраты на размещение отходов, руб.; 30 - затраты на формирование отвала в качестве емкости, руб.
31 = ^ (зтр + зфко + зи )*^ 1, (5)
г =1
где Зтр - затраты, связанные с транспортированием отждов от источника их образования до места их размещения, руб.; Зфлк - затраты, связанные с отсыпкой отждов в карьере, руб.; Зи - затраты, связанные с необходимостью создания изоляции отходов от карьерных вод, паводков и талых вод, руб.
30 =1 (кф.0 • Зф.0 + Зп.э + 3ЭК + Зтр )-ц 1, (6)
г =1
где кфо - увеличение затрат на формирование отвала в виде емкости в сравнении с традиционным отвалом
Рассчитанный экономический эффект от внедрения рекомендаций по использованию месторождений
Месторождение Объект Удельная ценность, руб ./м3 Ценность, млн. руб. Расчетный годовой экономический эффект, млн руб.
«Барсучий лог» Карьер 5,46 57,76 5,78
Отвал 2,08 18,33 1,8
«Гранитный » Карьер 410,2 3 279,3 409,9
«Западный » Карьер 66,8 18165,6 270,1
«Восточный » Отвал 12,5 111,6 6,2
«Малый Карьер 123,7 6 726,5 258,7
Куйбас» Отвал 10,8 65,2 6,5
выработанного пространства карьера в качестве емкостей для размещения отходов различных производств:
1 - склад почвенного грунта; 2 - карта для размещения отходов; 2' - карта, заполненная отходами;
3 - отвал инертных пород (глины); 4 - отвал вскрыши;
5 - промышленный объект, источник отходов:
-----создание отвалов из глинистых и вскрышных пород в
период строительства и эксплуатации карьера:
-----материал для сооружения карт в выработанном
пространстве карьера:
-----“-предприятие, предоставляющее отходы для
размещения в выработанном пространстве
(1,0-1,35%); Зпэ - затраты на формирование противо-фильтрационного экрана, руб.; Зэк - экологические выплаты за размещение отвальных пород, руб.; Зтр -затраты, связанные с транспортированием отждов от источника образования до отвала, сформированного в виде емкости, руб.
Также был разработан экономико-математический метод расчета ценности карьеров Цв.к.п, сформированных в виде емкости для размещения промышленных отходов (рис. 3) [4].
В качестве полезных свойств техногенных георесурсов принята вместимость емкостей карт, формируемых в карьере. Под понятием «карта» следует понимать котлован и емкость для размещения отж дов.
Таким образом, предлагается определять ценность выработанного карьерного пространства с целью размещения промышленных отходов следующим образом , руб.:
ч.,.. =(i - кд )*
í¿ ¿ V„'P,' С,
t=1 ^ 1=1 j=1
(7)
где V - объем ]-й карты, м ; р1 - плотность отходов, т/м3; Сц1 отх - ставка платы за размещение 1 т 1-го отхода в пределах установленных лимитов, руб.; - коэффи-
циент дисконтирования; 1 - шаг моделирования, годы (1=1, 2, ..., Т); Т - период формирования емкости, лет; 1 -вид размещаемого отхода [2, 5]; I - число классов опасности размещаемых отждов (II-IV); ] - количество карт, создаваемых в выработанном пространстве; Зг -затраты на формирование выработанного карьерного пространства и вспомогательные мероприятия, обеспечивающие размещение отходов, руб.
Следует отметить, что в отличие от отвала при определении ценности выработанного карьерного пространства учитывается не весь объем выработанного карьерного пространства. Это связано с тем, что конфигурация карьера, его форма в плане оказывает непосредственное влияние на количество создаваемых карт в выработанном пространстве. В случае с отвалом его форма соотносится с формой карт, единственным ограничивающим фактором является площадь земельного отвода. В соответствии с [5] карты в плане следует выполнять вытянутой формы при соотношении сторон от 1:1,5 до 1:4 с целью сокращения открытой поверхности отждов при зажронении. Если форма карьера близка к прямоугольной, то выработанное пространство будет задействовано практически полностью, если же форма карьера округлая или иная другая, то будет использован не весь объем.
Соответственно при определении ценности техногенных георесурсов следует учитывать емкость карт, размещаемыхв выработанном пространстве карьера У,л.
Полезный объем выработанного пространства карьера, м3:
Vn.0 Sп.п * hk
(8)
где Sn.n - полезная площадь выработанного простран-
ства карьеров, м2; hk - высота 1 карты, м.
Были изучены варианты размещения промышленных отходов IV класса опасности в ряде месторождений Челябинской и Оренбургской областей. Таким образом, вместо ликвидации промплощадки на базе месторождения «Барсучий лог» было рассмотрено размещение промышленных отждов IV класса опасности предприятий, находящихся в г. Гай и г. Орск. При этом ежегодный экономический эффект в течение 10 лет составит 7,6 млн руб.
Аналогичные рекомендации были рассмотрены для месторождений «Гранитный», «Западный», « Восточный» и «Малый Куйбас» в целях размещения отждов ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Результаты, получаемые от их внедрения, представлены в таблице.
В выработанном пространстве карьеров и в теле отвалов можно размешдть отходы различных классов опасности по согласованию со специально уполномоченными федеральными органами исполнительной власти в области обращения с отж дам и на основе специальных (геологических, гидрологических и иных) исследований при наличии положительного заключения государственной экологической экспертизы [6].
Таким образом, горнодобывающее предприятие в процессе эксплуатации месторождения способно не только поставлять полезное ископаемое практически всем отраслям народного жзяйства, но и создавать новый вид продукции - емкости для размещения промышленных отждов. Фактически из отходов производства, т.к. после отработки месторождения и карьер, и отвал нельзя назвать иначе. Это позволяет повысить рентабельность горнодобывающего предприятия, продлить срок его эксплуатации.
С точки зрения воздействия на окружающую среду, использование выработанного пространства карьеров для размещения отходов положительно сказывается на экологии за счет изоляции отходов производства, нет необждимости в изъятии из сельскохозяйственного пользования новых площадей под свалки и полигоны для размещения отходов.
Список литературы
1. Карлович И.А. Геоэкология: учебник для высшей школы. М.: Академический проект : АльмаМагер, 2005. («Gaudeamus».)
2. Гавришев C.E., Пыгалев И.А. Перспективные направления использования от валов и выработанного карьерного пространства // ВесгникМГТУ им. Г.И. Носова. 2007. № 4. С. 10-14.
3. Заляднов В.Ю. Обоснование способов формирования техногенных георесурсов при открытой разработке железорудных месторождений: дис. ... кацд. техн. наук. Магнитогорск, 2005.
4. Пыгалев И.А. Обоснование параметров карьеров и отвалов, формируемых в виде емкостей для размещения промышленных отходов: дис. ... кацд. техн. наук. Магнитогорск, 2008.
5. Пособие по проектированию полигонов по обезвреживанию и захо-ронениютоочных промышленных отходов (кСНиП 2.01.28-85).
6. Об отходах производства и потребления: федеральный закон от 29.12.2000 № 169-ФЗ, с изм. и доп. от 10.01.2003 № 15-ФЗ.
List of literature
1. Karlovich I.A. Geoecology: the textbook for the higher school. M.: the Academic project: Alma Mater, 2005. («Gaudeamus».)
n =1
2. Gavrishev S.E., Pytalev I.A. Perspective of a direction of use of sailings and the developed career space // Vestnik MSTU named after G.I.Nosov. Magnitogorsk. 2007. № 4.
3. Za|jadnov V. JU. The substantiation of ways of formation of technogenic georesources at open-cast mining the ore deposits: the Dissertation on competition of a scientific degree of a Cand. Tech. Sci. Magnitogorsk, 2005.
4. Pytalev I.A. The substantiation of parametres of open-cast mines and the sailings formed in the form of capacities for placing of in-
dustrial wastes: the Dissertation on competition of a scientific degree of a Cand. Tech. Sci. Magnitogorsk, 2008.
5. The grant on designing of ranges on neutralisation and a burial
place of toxic industrial wastes (to building norms and rules
2.01.28-85).
6. About production wastes and consumption: the federal law from
29.12.2000 N 169-Fl, with changes and additions from 10.01.2003
N 15-Fl).
УДК 621.926 - 251:622.778 Гмызина Н.В.
ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ДРОБИЛКИ НА ПОКАЗАТЕЛИ МАГНИТНОГО ОБОГАЩЕНИЯ КОНВЕРТЕРНОГО ШЛАКА
В центробежных дробилках [1] разрушение материала происходит за счет удара материала об отбойные элементы или самофутеровку при разгоне его в поле центробежных сил во вращающемся ускорителе, что по сравнению с разрушением материала за счет сдвиговых напряжений (раздавливание) в щековых дробилках и истирания в мельницах является более эффективным. Скорость вращения ротора определяет силу удара, которая является основным фактором, влияющим на эффективность измельчения. Прямо пропорциональное увеличение скорости вращения влечет за собой квадратичное увеличение кинетической энергии, а следовательно, и резкое повышение эффективности измельчения [2]. Поэтому были проведены исследования по изучению влияния скорости вращения ротора на ситовый состав измельченных продуктов и показатели их магнитного обогащения. Результаты ситового анализа представлены на рис. 1.
Анализ представленных графиков показывает, что при вращении ротора дробилки со скоростью 80 м/с образуется более мелкий продукт по сравнению с продуктами, полученными в результате дробления со скоростью вращения 60 и 40 м/с. Выход класса крупности - 2,0 мм при скорости вращения 60 и 40 м/с составил 61,15 и 46,2% соответственно. При скорости
Диаметр частиц, мм • 40 м/с А 60 м/с И 80 м/с
Рис. 1. Гранулометрические характеристики крупности шлака, подвергнутого дроблению на ДЦсо скоростью вращения ротора 40, 60 и 80 м/с
вращения ротора 80 м/с выход класса - 2,0 мм составил 82,6°%, что на 21,45 и 36,4°% больше, чем при дроблении со скоростью 60 и 40 м/с соответственно. Для изучения влияния скорости вращения ротора на показатели магнитного обогащения проб конвертерного шлака был проведен их магнитный анализ. Результаты представлены на рис. 2.
Увеличение скорости вращения ротора с 40 до 80 м/с приводит к увеличению массовой доли железа во всех
03
12
10
£ 8 І 6 4 2 0
34
rf 32
130
Ü 28
4
^ 26
0
1 24
5
22
3 Л 1
1 3 1
2 3 1 h
Û 12 ТІ 3 - 1 \ 1 1 1 1 ІГ
-1+0,5 -2+1 -3+2 -5+3
-0,25+0 -0,5+0,25 -1+0,5 -2+1 -3+2 -5+3
3
-0,25+0 -0,5+0,25 -1+0,5 -2+1 -3+2 -5+3
Классы крупности, мм
Рис. 2. Результаты магнитного анализа различных классов проб конвертерного шлака, подвергнутого дроблению на центробежной дробилке при скорости вращения ротора:
1 - 40 м/с; 2 - 60 м/с; 3 - 80 м/с
3
-0,25+0
- 0,5 +0 ,25
16
12
8
4
0
