CC BY
31
мость выпускаемой продукции, так и выплачиваемых из прибыли предприятия.
При экономической оценке минеральных ресурсов предусматриваются наиболее современные технологии и способы разведки, добычи и переработки полезных ископаемых, высокопроизводительная техника, экономичные виды энергии и материалы с всесторонним учетом достижений мирового уровня научнотехнического прогресса.
1. Развитие экономического механизма рационального использования минеральных ресурсов при добыче и переработке полезных ископаемых// Научно-исследовательский отчет
СПГГИ (ТУ)// СПб 2001г.
Экономическая оценка минеральносырьевых ресурсов выполняется на основе действующих цен внутреннего или мирового рынка на товарную продукцию, на материалы, топливо, энергию, машины и оборудование, услуги и т.п.. Корректировка результатов экономической оценки минеральных ресурсов на уровень инфляции и изменения цен на товары и услуги осуществляется с помощью коэффициентов инфляции, устанавливаемых Министерством экономики российской Федерации [1].
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Лобанов Н.Я. Комплексное использо-
вание минерального сырья: Тезисы докладов. Международный симпозиум «Энергосберегающие технологии». СПб: СПбГГИ, 1996.
— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------
Волович В.Н. - профессор, доктор экономических наук,
Маринина О.А. - кандидат экономических наук, ассистент,
Шахтинский ин-т филиал Южно-российского государственного технического университета (ШИ ЮРГТУ), Шахты.
© Н.И. Грехнев, Г.В. Секисов, 2005
УДК 622.271.333: 550.372
Н.И. Грехнев, Г.В. Секисов
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МИНЕРАЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ И ИХ ЭКОЛОГИЧНОСТЬ
Семинар № 6
Экологичность минеральных производств, как известно, предопределяется в совокупности результатом взаимодействия двух главных систем -конкретного минерального производства,
как преимущественно технологической системы, и окружающей его природной среды, которая может ослаблять или усиливать техногенное воздействие на природные системы. При этом механизм
оценки экологичности горнопромышленных предприятий базируется на использовании суммированных производственно-технологичес-ких показателей (показатели и комплексность извлечения полезных компонентов, объемы промышленных отходов, ресурсоемкость и др.) и геоэкологических, биоклиматических и экологоэкономических условий эксплуатации предприятия, определяющих свойства природной среды.
Конкретное горнопромышленное производство, являющееся главным источником метаморфизации экосистем, рассматривается как комплекс организационно и технологически связанных производственных цехов или минеральных производств для выполнения главной экономической задачи - получения конечной продукции.
Под минеральной продукцией понимается любая полезная материальная продукция (от исходной до конечной), произведенная или полученная из полезного ископаемого минерального сырья природного или техногенного происхождения. В экономическом смысле минеральная продукция - это продукция труда сферы минерального производства или потребительная стоимость, материальный результат труда, осуществляемого человеком в данной сфере производства. Поскольку в современных рыночных экономических условиях любое производство нацелено на выпуск товарной продукции, то конечная, а в ряде случаев и промежуточная минеральная продукция реализуется потребителю в виде товара, как правило, через продажу.
На практике готовой товарной продукцией считают подготовленную к отправке потребителю продукцию; с позиции завершенности технологического процесса целесообразно выделять три основных серии минеральной продукции того или иного минерального производства:
• минеральное сырье;
• минеральные полуфабрикаты;
• готовая минеральная продукция.
К типичному минеральному сырью относится, прежде всего, добытая рудная масса; к наиболее характерным и распространенным минеральным полуфабрикатам - рудные концентраты; типичной готовой минеральной продукцией является полученная горнопромышленным предприятием любая продукция, пригодная к промышленному использованию, в т.ч. -золото, платина и т.д.
По видам товарной продукции, характеру и интенсивности воздействия на природные системы в составе горнопромышленных производств выделяем несколько типов минеральных производств (МП), представляющих специфический источник воздействия на компоненты экосистем. Выделение отдельных МП или отдельных производственных цехов в общей структуре горнопромышленного производства целесообразно также для оценки уровня экологизации применяемых технологий и показателя экологичности на данной стадии работ, из которых в конечном счете складывается интегральная экологичность производства в целом.
С позиций экологизации и экологичности современных горнопромышленных производств целесообразно выделять следующие основные типы минеральных производств, сопровождающиеся специфическими свойствами техногенеза:
• горнодобывающее производство;
• собственно обогатительные минеральные производства;
• компактное горно-обогатительное производство.
Горнодобывающее производство (ГДП) - одна из начальных стадий (вслед за разведкой) освоения месторождения, на которой осуществляются горные работы, связанные с добычей и подготовкой минеральной массы, к ее переработке (или предварительное обогащение).
Негативное воздействие ГДП на природную среду обуславливается множеством факторов, приводящих, прежде всего,
к геомеханической трасформации литогенного субстрата, почвенно-
растительного покрова и гидрологического режима, иногда химического состава водных систем и пылевому загрязнению экосистем. Данные МП характеризуются образованием больших объемов твердых, чаще слабоминерализованных, отходов в виде отвалов вскрышных и вмещающих горных пород и значительной землеемко-стью (особенно при открытом способе разработки).
Основные экологические проблемы ГДП напрямую увязываются с загрязнением поверхностных и подземных вод в районах разработки месторождений ионами группы азота (МН4+, N02, N02), образование которых связано с разложением аммиачной селитры ВВ, и сульфат-ионами (804-), образующимися при разрушении сульфидных минералов. Под воздействием этих ионов формируются весьма агрессивные водные растворы, способные разрушать рудные минералы, особенно сульфиды, и выщелачивать из них токсичные химические элементы. Последние формируют насыщенные растворы и попадают непосредственно в открытую гидросистему. Интенсивность воздействия данного фактора определяется масштабами накопленных отвальных материалов, а также соответствующими климатическими условиями с обильными атмосферными осадками, способствующих интенсивному выветриванию рудных минералов и растворению химических элементов.
Однако, помимо прямого ущерба в виде потребленных и утраченных природных ресурсов, проектирование и функционирование ГДП без учета природных условий (экосистемного подхода) часто приводит к угнетению экологического состояния природной среды путем опосредованного влияния на отдельные, часто базовые, компоненты экосистемы.
К примеру, при разработке Павловского месторождения углей открытым способом в сельскохозяйственной зоне Приморского края за 20 лет произошло образова-
ние депрессионной гидрогеологической воронки глубиной 12-15 м и радиусом более 20 км. В результате этого оказался уничтоженным основной (надугольный) водоносный горизонт и, как следствие, произошло разрушение структуры почв в зоне “обезвзоживания” поверхностного слоя почво-грунтов, на площади более 100 тыс. га. Следствием этого явилось резкое снижение плодородия земель, а близлежащие села остались без устойчивого водоснабжения [1].
Собственно обогатительные минеральные производства (ОМП) -наиболее важная стадия освоения месторождения, направленная на получение рудного концентрата или чернового продукта (при освоении золоторудных м-ний). ОМП во многом определяет характер производственного процесса, а также показатели и комплексность извлечения полезных компонентов из рудной массы.
Негативное техногенное воздействие на экосистемы происходит путем интенсивного химического и механического загрязнения открытых водных систем в связи с формированием производственных стоков, а также пылевого загрязнения земной поверхности (почвы, растительность, водные акватории).
Помимо образования продуктов разложения минералов активными загрязнителями вод часто являются химические препараты и вещества, применяемые в технологических процессах. Растворенные в технологических водах эти реагенты чаще всего накапливаются в хвостохрани-лищах, в закрытых бассейнах для оборотного водоснабжения или выпускаются в виде промышленных стоков в открытые гидросистемы. К таким веществам относятся: олеиновая кислота, кремнефтористый натрий, кислоты жирные - алловые, лигносульфаты, сернистый натрий (№28), силикат натрия (№28Ю3), сода кальцинированная (№2СОз), бихромат натрия ((№2Сг2О7), серная кислота, капролоктам и др. (Ярославский ГОК); цианиды и ро-даниды, цианистый водород, фтористый
водород, синильная кислота (Многовершинном ГОКе); шламы борогипса, мел, шлаки серы и др. (ОАО “Бор”) и т.д.
И все же, основные экологические проблемы при работе технолого-
обогатительных МП связаны с отсталой технологией обогащения, что приводит к образованию огромных объемов твердых отходов - хвостов обогащения, содержащих одновременно значительное количество полезных и экологически вредных компонентов, оказывающих в последствие негативное воздействие на экосистемы. Кроме того, сооружение и длительное сохранение хвостохранилищ и шламонако-пителей сопровождается отчуждением и уничтожением значительных площадей сельско-хозяйственных земель, а также длительным существованием источников химического загрязнения.
Использование в ОМП устаревшего оборудования и несовершенных технологий, особенно при обогащении руд комплексных многосульфидных месторождений Дальневосточного региона, приводит к сравнительно низкому извлечению и, увеличению потерь полезных компонентов: олова, свинца, меди - до 50 %, золота рудного - до 15%, золота россыпного - до 47 %, платиноидов - до 10-15 % [2]. Это означает, что при горнопромышленном производстве извлекается лишь около половины содержащихся в рудах полезных компонентов, остальная часть уходит в отвалы. При этом многие попутные компоненты (сера, мышьяк, висмут, сурьма и др.) не только безвозвратно теряются в отвалах, но на их основе формируются агрессивные водные растворы, которые переводят минеральные соединения высокотоксичных металлов в подвижные соединения, т.е. в разряд активных химических загрязнителей экосистем.
Реорганизация дальневосточных ГОКов в ГМК, предлагаемая некоторыми профильными НИИ, с внедрением технологий глубокой переработки комплексного оловополиметаллического минерально-
го сырья и получения черновых концентратов позволяет довести извлечение полезных компонентов на первом этапе до 80-95 % от исходной руды. Дальнейшее внедрение углубленной переработки концентратов (химико-металлургической,
гидрометаллургической, хлоридовозгон-кой и др.) и организация сернокислотного производства дают возможность повысить сквозное извлечение полезных компонентов (виде металлического олова, цинка, свинца, серебра, меди и др.) до уровня 7080 %. При этих технологиях многие высокотоксичные элементы (мышьяк и др.) выделяются в виде устойчивых нетоксичных соединений, обеспечивающих их свободное хранение, а в перспективе - дальнейшее использование [3].
Компактное горно-обогатитель-ное производство - это основная стадия освоения месторождений, когда горнодобывающее предприятие (карьер, рудник) и перерабатывающее ( как правило, обогатительная фабрика ) расположены недалеко друг от друга ( или рядом ).
При этом происходит усиление негативного воздействия на окружающую среду по сравнению с разобщенными добывающими и перерабатывающими производствами.
При металлургических производствах загрязнение экосистем происходит преимущественно за счет технологических газовых выбросов через системы вентиляции, а также за счет разрушения (пыление, растворение) металлургических золо-и шлакоотвалов и производственных выбросов подготовительных и вспомогательных производств. Главные экологические проблемы связаны с аэрозольным, газовым и пылевым (сажа, копоть) загрязнением атмосферного воздуха и почв высокотоксичными веществами, образующимися при металлургическом производстве. Прямым следствием этого является образование кислотных дождей и химическое загрязнение почв и поверхностных вод.
Подавляющее большинство ГПП, осваивающих оловянно -полиметалли-ческие
месторождения, относятся к производствам неполного цикла, включающих чаще всего добычу и обогащение, конечной продукцией которых является рудный концентрат с различным содержанием основного полезного компонента.
К производствам полного цикла, последовательно совмещающих все этапы работ и позволяющих получать на выходе конечный продукт в регионе относятся лишь золотодобывающие предприятия, осваивающие как рудные, так и россыпные месторождения, и на которых осуществляется металлургический передел (аффинаж) для выделения металлической фазы золота, серебра, платины. Аффинаж широко применяется также при обработке цианистых осадков, электролитных шла-мов, амальгам и др.
При использовании технологий гидрометаллургии растворения и выще-
лачивания золота (широко применяемых ныне), металлургический передел является технологическим продолжением обогатительной стадии, при которой происходит выщелачивание и осаждение металлов на сорбенте. На заключительной стадии (собственно аффинажа) часто производится лишь рафинирование металлов и доведение их до необходимой чистоты (пробно-сти).
Исходная группировка горнопромышленных предприятий основывается на геоэкологической типизации рудных месторождений, отражающей виды и концентрации токсикантов, содержащихся в рудной массе, и рассматривается нами как важнейший компонент при определении интегрированного показателя токсичности горного предприятия, предопределяющего технологические приемы рациональной разработки месторождений и эффективность обогащения минеральной массы [4].
Природные концентрации токсикантов - рудные месторождения, первичные ореолы и возникающие при их освоении про-
дукты техногенеза - представляют собой экологически опасные очаги химического загрязнения, активно влияющие на мета-морфизацию экосистем. В зависимости от того, какие виды и концентрации токсикантов свойственны данному геоэкологическому типу месторождения, должны разрабатываться соответствующие технологические приемы освоения месторождения и планироваться определенные природоохранные мероприятия.
Учитывая повышение миграционных свойств химических токсикантов в зоне гипергенеза, где происходит активное выветривание и растворение рудных, особенно сульфидсодержащих минералов, наиболее «благоприятные» условия для загрязнения экосистем создаются при трансформации сульфидов именно в поверхностных условиях. Исходное содержание сульфидов в рудах определяет, как правило, разные концентрации токсикантов и различные их фазовые минеральные формы и, следовательно, - разный исходный уровень экологичности разрабатывающих их МП. На основе опытных работ установлено [5], что отчетливо выраженный сульфидо-сульфатный техногенез проявляется уже при содержании сульфидов в рудах на уровне 1-1,5 %.
Поэтому наличие и количественное содержание сульфидных минералов и свободной серы в рудах и первичных ореолах рассматривается в качестве основного фактора при группировке месторождений и соответственно - изначального показателя экологичности МП.
Существенное снижение техногенного воздействия горнорудного производства на природную среду может эффективно осуществляться только на основе учета факторов природного характера, при неизменном повышении экологичности технологических процессов и их соответствия особенностям вещественного состава руд разрабатываемых месторождений.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Грехнев Н.И., Секисов Г.В. Основные принципы экосистемного недропользования в Дальневосточном регионе. Регионы нового освоения: стратегия развития. Мат. Международной научн. конференции, Хабаровск, 15-17 сентября. 2004. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2004.
2. Грехнев Н.И., Остапчук В.И. Техногенные отходы горных предприятий Дальневосточного региона: проблемы утилизации и сохранения среды. Вопросы геологии, металлогении, поисков и оценки месторождений Дальнего Востока. Хабаровск, изд-во ДВИМСа, 2002.С. 132-136.
3. Проект ТЭО организации Солнечного горно-металлургического комбината / Крейнес_А.Е., Высотин А.Л., Коренев Г.В. Солнечный, 2003.
4. Голева Р.В. Методические основы и принципы геоэкологической типизации рудных месторождений по основным видам токсикантов и индикаторам токсичности.“Геоэкол. иссл. и охрана недр” Инф. сб. №4, Геоин-форммарк, М. 1999. С. 18-28.
5. Тарасенко И.А. Экологические последствия минералого-геохими-ческих преобразований хвостов обогащения Sn-Ag-Pb-Zn руд. Автореф. канд. дисс. Владивосток, ДВТГГУ, 1998.
— Коротко об авторах ----------------------------
Грехнев Н.И - кандидат геолого-минералогических наук, Секисов Г.В. -доктор технических наук,
Институт горного дела ДВО РАН.
-------------------------------------- © П.А. Павлинов, Р.О. Саакян,
2005
УДК 622.28:622.24
П.А. Павлинов, Р.О. Саакян
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОХОДКИ СТВОЛА, ПРОЙДЕННОГО ЗАМОРАЖИВАНИЕМ, С КРЕПЛЕНИЕМ МОНОЛИТНЫМ БЕТОНОМ
Семинар № 6
~П контексте поставленной задачи рассмотрены три варианта проходки и крепления ствола в замороженных породах в условиях вентиляционного ствола №1 ш. «им. Чиха».
Вариант 1. Проходка с креплением монолитным бетоном вслед за подвигани-ем забоя до глубины 131 м.
Основные параметры крепи и технологии определены с использованием алго-
ритма решения задачи и блок схемы, приведенных в [5].
Ствол имеет диаметр в свету 6 м и в проходке 7,4 м при толщине крепи 0,7 м. Класс бетона по прочности В25. Крепление ствола производится вслед за подви-ганием забоя с применением подвижной створчатой опалубки высотой 4,2 м. Выемка породы ведется отбойными молотками в песках и глинах и буровзрывным способом в известняках.
