CC BY
99
УДК 330:622
Глотов Валерий Васильевич Valéry Glotov
Постникова Оксана Валериевна Oxana Postnikova
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОГЕННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ КАК ОСНОВА ИХ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ
SYSTEMATICS OF TECHNOGENIC MINERAL FORMATIONS AS THE BASIS FOR THE CREATION OF A MECHANISM TO THEIR ECOLOGICAL AND ECONOMIC ASSESSMENT
Систематизированы техногенные минеральные образования как основа создания научно-методической базы расчетов по экономическому обоснованию эффективности их комплексного освоения. В России из недр извлечено, находится в отвалах, хвостохра-нилищах около 80 млрд т горных пород и отходов переработки полезных ископаемых. Резервы полезных компонентов в накопленных отходах равноценны многим месторождениям. По ориентировочной оценке, в отходах медной, свинцово-цинковой, никель-кобальтовой, вольфрамо-молибденовой, оловянной, алюминиевой подотраслей промышленности содержится более 8,0 млн т меди; 9,0 млн т цинка; 1,0 млн т свинца; 2,5 млн т никеля; 33,5 млн т Al203; 600 тыс. т олова; 200 тыс. т молибдена; около 1 тыс. т золота и 12 тыс. т серебра. Проведен анализ возможности их использования в мировой и российской практике. В основу систематизации положены следующие главные признаки: способ образования, наличие действующего горно-пере-рабатывающего комплекса, пространственное положение, наличие действующих путей сообщения, криогенное состояние, физико-механические свойства минеральной массы, класс опасности, содержание вредных компонентов в воздухе, превышающих ПДК, содержание полезных компонентов, направления и полнота использования в промышленности, извлекаемая ценность, способ утилизации.
Предложенная систематизация техногенных минеральных образований позволяет более пол-
The article describes the materials on the need to systematize technogenic mineral formations, which will serve as the foundation for the creation of scientific and methodological basis of calculations, decision criteria for economic efficiency rationale of their integrated development. Russia has recovered from the depths and is in the dumps and tailings about 80 billion tons of waste rock and minerals processing. The reserves of mineral components in the waste accumulation are equivalent to discovery of many new fields. According to an approximate estimate of the waste copper, lead-zinc, nickel-cobalt, tungsten-molybdenum, tin, aluminum sub-sectors are more than 8,0 million tons of copper, 9,0 million tons of zinc, 1,0 million tons of lead, 2,5 million tons of nickel, 33,5 million tons of Al2O3, 600 thousand tons of tin, 200 thousand tons of molybdenum, about 1 thousand tons of gold and 12 thousand tons of silver. The analysis of the possibility of their use in the global and Russian practice is carried out. The following basic features were put into the basis of sys-tematization: method of education, presence of active mining and processing complex, spatial arrangement, presence of existing railways, cryogenic condition, physical and mechanical properties of mineral mass, hazard class, content of harmful components in the air exceeds the MPC, content of useful components, directions of use in national economy, fullness of use in the economy, recoverable value, method of disposal. The proposed systematization allow better look at the problem of integrated development of TMO, develop a
но взглянуть на проблему комплексного освоения ТМО, использовать ее при комплексной эколого-экономической оценке сложных минеральных отходов производства, что в конечном итоге даст возможность получения дополнительной продукции, снизить нагрузку на окружающую природную среду
mechanism for its ecological and economic assessment, which ultimately will provide a real opportunity for more products and reduce the burden on the environment
Ключевые слова: техногенные минеральные образования, систематизация, полезное ископаемое, экономическая оценка, природная среда, утилизация
Key words: technogenic mineral formation, system-atization, minerals, economic evaluation, natural environment, recycling
Практика применения безотходных и малоотходных технологий в добывающих отраслях, к которым в полной мере относится горная промышленность, ничтожно мала по сравнению с перерабатывающими отраслями. В настоящее время основной вектор управления отходами промышленного производства направлен на их изоляцию путём размещения в недрах Земли, хотя это огромное природное богатство оценено и использовано далеко не в полной мере.
В России из недр извлечено, находится в отвалах, хвостохранилищах около 80 млрд т горных пород и отходов переработки полезных ископаемых [9]. Предварительный анализ показывает, что на территории Забайкальского края при условии незначительного усовершенствования технологии извлечения полезных компонентов могут быть использованы для повторной переработки, а вторичные отходы — в строительной индустрии около 300 млн т различных техногенных минеральных образований (ТМО). В то же время в Забайкальском крае не менее 340 млн т отходов (88 %) в той или иной мере представляют экологическую опасность [10].
За рубежом на техногенные месторождения обратили внимание еще в 70-е гг. Большинство развитых зарубежных стран проводят политику сбережения своих ресурсов, интенсивно вовлекая в переработку ТМО, утилизируя отходы производства, разрабатывая технологии переработки этих отходов [3].
Существующие оценки суммарных запасов металлов в хвостах обогащения и шлаках ряда предприятий России, по-види-
мому, несколько занижены, так как подсчитаны по балансовым данным последних лет работы предприятий. В первые годы эксплуатации многих месторождений извлечение полезных компонентов из руд было значительно ниже достигнутого в настоящее время, а руды — богаче, в хвостохранилища уходили отходы, содержащие до 1 % меди и более; 1,0...1,5 % цинка. Комплексность использования руд не превышала 40 % [2].
По ориентировочной оценке, в отходах медной, свинцово-цинковой, никель-кобальтовой, вольфрамо-молибденовой, оловянной, алюминиевой подотраслей промышленности содержится, млн т: более 8,0 меди; 9,0 цинка; 1,0 свинца; 2,5 никеля; 33,5 А12О3; 0,6 олова; 0,2 молибдена; около 1 тыс. т золота и 12 тыс. т серебра. Резервы полезных компонентов в накопленных отходах равноценны открытию многих новых месторождений [8].
Суммарная ценность накопленных извлекаемых металлов в горнопромышленных отходах, по ориентировочной оценке, подчас сопоставима с ценностью потенциальных ресурсов минерального сырья в недрах и более чем в 4 раза превышает ценность идентифицированных ресурсов или известных запасов в недрах, которые пока не используются [7].
В сложившейся ситуации, с учетом общего состояния минерально-сырьевой базы страны, минерально-ресурсного потенциала горнопромышленных отходов, их негативного влияния на окружающую природную среду, настоятельной необходимостью является создание законченного технологического цикла добычи и переработки по-
лезных ископаемых до уровня вовлечения в хозяйственный оборот техногенных минеральных образований (месторождений): «добыча — переработка — размещение отходов — утилизация». На основе применения новых технологий и оборудования разработка техногенных месторождений становится экономически выгодным производством [4].
Отсутствие адаптированного к условиям рыночной экономики системного подхода к созданию научно-методической базы расчетов, а также критериев принятия решений по экономическому обоснованию эффективности комплексного освоения ТМО не дает полного представления об объекте, а односторонний взгляд на эту проблему является одним из основных сдерживающих факторов интенсификации комплексного освоения техногенных месторождений.
Механизм управления отходами предполагает решение целого ряда задач и в первую очередь: систематизации информации об отходах и повышения ее достоверности за счет постановки геологических исследований, оценки опасности их влияния на окружающую среду, оценки экономической целесообразности их комплексной переработки, постановки маркетинговых исследований рынков минерального сырья и перспектив их развития.
Исследования, направленные на систематизацию ТМО, продиктованы реальными потребностями горнодобывающей промышленности, строительной индустрии и должны учитывать следующие наиболее значимые признаки.
Виды минеральных отходов
Бедная и некондиционная руда — это руда, в которой содержание полезного компонента (металла, минерала) находится на грани кондиционных показателей, т.е. в концентрациях, делающих извлечение этих компонентов экономически не целесообразным. Складируется в отдельные отвалы.
Продукты процесса химической переработки — хвосты процесса химического обогащения руды. Отвальные хвосты состоят в основном из пустой породы; полезные компоненты содержатся в таком количест-
ве или форме, исключающих их извлечение в концентрат по принятой технологии. Содержание металлов в хвостах обогащения руд составляет сотые доли процента.
Продукты процесса металлургической переработки образуются на металлургическом комбинате с замкнутым циклом (чугун — сталь — прокат), твердые отходы могут быть в виде пыли и шлака. При мокрой газоочистке вместо пыли отходом является шлам и шлаки металлургических заводов.
Хвосты обогащения руд — отходы процессов обогащения полезных ископаемых (пустые и слабоминерализованные породы, железосодержащие минералы), в которых содержание ценного компонента ниже, чем в исходном сырье. Хвосты представляют собой частицы пустой породы, полученные в результате механической переработки руд и углей (дробления, измельчения, классификации, флотации, магнитной сепарации и др.). Твёрдая фаза хвостовой пульпы представлена смесью минеральных частиц разного размера — от 3 мм до долей микрона. Хвосты бывают: обогатительных фабрик, кучного выщелачивания, передвижных обогатительных установок с неполным циклом обогащения и др.
Продукты сжигания углей. Каждая электростанция производит большое количество минеральных веществ. Энергоустановка электрической мощностью 750 МВт при ежегодном сжигании 1 млн т угля с зольностью, например, 10 % и сернистостью 1 % производит 154 000 т отходов от сжигания угля.
Вскрышные породы — горные породы, покрывающие и вмещающие полезное ископаемое, подлежащие выемке и перемещению как отвальный грунт в процессе открытых горных работ или часть геологической среды, техногенных образований, перекрывающая полезную толщу, подлежащая удалению в отвалы при разработке [10].
Присутствие действующего гор-но-перерабатывающего комплекса
Часто ТМО является продуктом действующего горно-перерабатывающего комплекса и находится на балансе этого предприятия.
В настоящее время ТМО рассматривается как самостоятельный объект ввиду прекращения существования гор-но-перерабатывающего предприятия.
Виды пространственного положения техногенных образований
Сосредоточенный на одной территории — техногенные образования располагаются на территории действующего или прекратившего свое существование гор-но-перерабатывающего комплекса в непосредственной близости друг от друга.
Рассредоточенный — отходы располагаются в пределах одного регионального кластера на обширной территории, включают несколько действующих и прекративших производственную деятельность гор-но-перерабатывающих комплексов.
Действующие пути сообщения
Наличие железной и автомобильной дорог в непосредственной близости от ТМО.
Наличие автомобильных дорог, требующих вложения денежных средств на восстановление для дальнейшего использования по назначению.
Криогенное состояние
Минеральные массы подвержены сезонному промерзанию, возникающему в результате сезонных колебаний температуры. Длительность существования сезонной мерзлоты — менее одного года.
В течение года минеральная масса не подвержена сезонному промерзанию, грунты постоянно находятся при температуре более 0° С [5].
Физико-механические свойства минеральной массы:
— легкоразборные — не требуют механического рыхления;
— среднеразборные — требуют механического рыхления;
— трудноразборные — требуют буровзрывные работы [1].
Класс опасности:
— первый класс опасности — ТМО содержат мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор;
— второй класс опасности — ТМО содержат бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьму, хром;
— третий класс опасности — ТМО содержат барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, уран, торий, хлор, йод.
Содержание вредных компонентов в воздухе, превышающих ПДК
В соответствии с СН 245-71 и ГОСТ 12.1.007-76 все вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяют на четыре класса опасности:
— первый — чрезвычайно опасные
— ПДК менее 0,1 мг/м3 (свинец, ртуть — 0,001 мг/м3);
— второй — высокоопасные — ПДК
0,1___1 мг/м3 (хлор — 0,1 мг/м3; серная
кислота — 1 мг/м3);
— третий — умеренно опасные — ПДК
1,1___10 мг/м3 (спирт метиловый — 5 мг/
м3; дихлорэтан — 10 мг/м3);
— четвертый — малоопасные — ПДК более 10 мг/м3 (аммиак — 20 мг/м3; ацетон
— 200 мг/м3; бензин, керосин — 300 мг/м3; спирт этиловый — 1000 мг/м3).
Содержание полезных компонентов
ТМО подразделяется на:
— однокомпонентное — содержат только один вид полезного ископаемого;
— многокомпонентное — содержат несколько видов полезного ископаемого.
Направления использования в промышленности:
— добыча полезных ископаемых — цветные, черные, редкие, благородные, редкоземельные металлы и неметаллы;
— производство строительных материалов — добавка в известняково-крем-нистое вяжущее, стекольное производство, шлаковое литье, минеральная вата, фар-форофаянсовое, кирпичное производство, наполнители бетона, песок, гравий, щебень и др.;
— комплексное использование — добыча полезных ископаемых, использование отходов для производства строительных материалов.
Полнота использования ТМО:
— частичное использование — извлечение одного вида полезного ископаемого, производство одного вида строительных материалов с дальнейшим захоронением отходов;
— полное использование — извлечение одного или нескольких видов полезных ископаемых, использование остатков для производства одного или нескольких видов строительных материалов.
Извлекаемая ценность
ТМО разделяются на:
ценные; средней ценности; малоценные; не представляющие промышленной ценности.
По способу утилизации ТМО делятся
на:
— захороненные — отходы изолированы в недрах Земли с дальнейшим проведением рекультивации нарушенных земель;
— предназначенные для закладки выработанного пространства — применяется для управления горным давлением, снижения потерь полезного ископаемого в недрах, выемки законсервированных охранных целиков, предотвращения подземных пожаров, внезапных выбросов угля,
Литературя-
1. Геоэкологическая и геотехнологическая оценка состояния кличкинского хвостохранилища // Кулагинские чтения: IX Всерос. науч.-практич. конф. Чита: ЧитГУ, 2009. Ч. VII. 198 с.
2. Беляев В.Н. Проблемы освоения техногенных образований // Изв. вузов. М.: Горный журнал, 1998. № 7-8. С. 202-213.
3. Боков В.Г. [и др.]. Богатство в отвалах (проблемы утилизации горнопромышленных отходов в России. Центр. 1994. № 8-9.
4. Михайленко В.Н. Проблема техногенных отходов горного производства в Забайкалье. М.: ГИАБ, 2006. С. 121-123.
5. Барабашева Е.Е. [и др.]. Проблемы рационального природопользования в горнодобывающих районах Забайкальского края (на примере Кличкинского рудного узла) / / Вестник ЧитГУ. 2009. № 4(55). С. 15-20.
6. Рыльникова М.В. [и др.]. Развитие классификаций техногенного сырья горных предприятий и обоснование технологий его активной утилизации. М.: ГИАБ, 2012. С. 208-213.
газа, уменьшения деформаций поверхности земли и охраны от разрушения объектов на подрабатываемых территориях;
— законсервированные — временное исключение ТМО из оборота с целью их дальнейшего использования при изменении конъюнктуры на рынке минерального сырья или строительных материалов. Консервация позволяет предотвратить негативное воздействие ТМО на окружающую природную среду [6].
Таким образом, предложенная систематизация техногенных минеральных образований позволяет более полно взглянуть на проблему комплексного освоения ТМО, использовать ее при комплексной эколого-экономической оценке сложных минеральных отходов производства, что в конечном итоге даст возможность получения дополнительной продукции, снизить нагрузку на окружающую природную среду.
_References
1. Geoekologicheskaya i geotehnologicheskaya otsenka sostoyaniya klichkinskogo hvostohranilishha (Environmental and technological assessment of Klichka tailings): Kulagin readings: IX All-Russian scientific-practical conference. Chita: ChitGU, 2009. Ch. VII. P. 198.
2. Belyaev V.N. Izv. vuzov (News of Universities), 1998, no. 7-8, pp. 202-213.
3. Bokov V.G. [et al.]. Bogatstvo v otvalah (problemy utilizatsii gornopromyshlennyh othodov v Rossii [Wealth in the dumps (mining waste disposal problems in Russia]. Tsentr 1994. No. 8-9.
4. Mikhaylenko V.N. Problema tehnogennyh othodovgornogo proizvodstva v Zabaikalie [The problem of technogenic mining waste in Zabaikalie]. Moscow: GIABA, 2006. P. 121-123.
5. Barabasheva E.E. [et al.]. Vestn. Chit. Gos. Univ. (Transbaikal State University Journal), 2009, no. 4(55), pp. 15-20.
6. Rylnikova M.V. [et al. ]. Razvitie klassifikatsiy tehnogennogo syriya gornyh predpriyatiy i obos-novanie tehnologiy ego aktivnoy utilizatsii [Development of technogenic raw materials classification of mining enterprises and justification of its active utilization technologies]. M.: GIABA, 2012. P. 208-213.
7. Илимбетов А.Ф. [и др.]. Разработка технологии формирования и комплексного освоения техногенных месторождений на основе отходов переработки руд. М.: ГИАБ, 2008. С. 247-257.
8. Комаров М.А. [и др.]. Техногенные мине-рально-сыгрьевыге ресурсы. М., 2003.
9. Шуленина З.М. [и др. ]. Техногенные ресурсы России. Общие сведения: справочник. М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2001.
10. Харитонов Ю.Ф., Васильев В.Г. Кадастр техногенных скоплений горнорудных предприятий Читинской области и текст отчета. В 5 т. Т. 1. Чита: ЗабНИИ, 1998. 85 с.
7. Ilimbetov A.F. [et al. ]. Razrabotka tehnologii formirovaniya i kompleksnogo osvoeniya tehnogen-nyh mestorozhdeniy na osnove othodov pererabotki rud [Development of technology for shaping and integrated development of technogenic deposits on the basis of waste ore processing]. M.: GIABA, 2008. P. 247-257.
8. Komarov M.A. [et al.]. Tehnogennye mineral-no-syrievye resursy [Technogenic mineral resources]. M., 2003.
9. Shulenina Z.M. [et al. ]. Tehnogennye resursy Rossii. Obshhie svedeniya [Technogenic resources of Russia. General information]: reference book. M.: ZAO «Geoinformmark», 2001.
10. Kharitonov Yu.F., Vasiliev V.G. Kadastr tehnogennyh skopleniy gornorudnyh predpriyatiy Chitinskoy oblasti i tekst otcheta [Land-survey of technogenic accumulations of mining enterprises of the Chita region and the text of the report]. In 5 vol. Vol. 1. Chita: ZabNII, 1998. 85 p.
Коротко об авторах _
Глотов В.В., д-р техн. наук, профессор каф. «Экономика и бухгалтерский учет», Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия [email protected]
Научные интересы: исследования и экономическое обоснование параметров горнотехнических систем
_Briefly about the authors
V. Glotov, doctor of technical sciences, professor, Economics and Accounting department, Transbaikal State University, Chita, Russia
Scientific interests: research and economic feasibility parameters of mining systems
Постникова О.В., ассистент, каф. «Экономика и бухгалтерский учет», Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия [email protected]
Научные интересы: эколого-экономическая оценка эффективности комплексного освоения техногенных минеральных образований
O. Postnikova, assistant professor, Economics and Accounting department, Transbaikal State University, Chita, Russia
Scientific interests: ecological and economic assessment of effectiveness of technogenic mineral formations' integrated development.
