Техногенные месторождения среднего Урала и оценка их воздействия на окружающую среду



страница1/30
Дата03.05.2016
Размер5.07 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   30

Техногенные месторождения среднего Урала и оценка их воздействия на окружающую среду



С.И. Мормиль, В.Л. Сальникова, Л.А. Амосов,
Г.Г. Хасанова, А.И. Семячков, Б.Б. Зобнин,
А.В. Бурмистренко

Техногенные месторождения Среднего Урала и оценка их воздействия на окружающую среду


Под ред. д.т.н. проф., МГГУ Ю.А. Боровкова



Издательство НИА-Природа
Москва – 2002

УДК 553.3.3.04.(047)470.54


Мормиль С.И., Сальников В.Л., Амосов Л.А., Хасанова Г.Г., Семячков А.И., Зобнин Б.Б., Бурмистренко А.В. Техногенные месторождения Среднего Урала и оценка их воздействия на окружающую среду / Под ред. Ю.А. Боровкова. – Екатеринбург: НИА–Природа, ДПР по Уральскому региону, АООТ «ВНИИЗАРУБЕЖГЕОЛОГИЯ», Геологическое предприятие «Девон», 2002. – 206 с.
В работе обобщены материалы по комплексной инвентаризации, паспортному учету и предварительной кадастровой оценке техногенно-минеральных объектов (ТМО), размещенных в пределах Среднего Урала на территории Свердловской области. Учтено 66 отходообразующих предприятий горнодобывающего, обогатительного, металлургического, энергетического и химического комплексов, образовавших 188 самостоятельных техногенных объектов (месторождений) с общими запасами горнопромышленных отходов свыше 8,5 млрд. тонн. Разработаны и представлены: классификация техногенно-минеральных образований, формы паспортов и сводного кадастра с примерами регистрационной информации в них, карта территориального размещения ТМО, ранжированных по наиболее важным группировочным признакам, составленная с использованием компьютерных технологий. Проанализировано современное состояние минерально-сырьевой базы техногенных образований Свердловской области по группам предприятий различной отраслевой принадлежности. Приводятся данные по оценке ресурсного потенциала основных и попутных компонентов в учтенных ТМ. Рассмотрены состояние и направления использования техногенно-минерального сырья на предприятиях горнодобывающей промышленности Среднего Урала. Произведен обзор существующих и перспективных технологий переработки ТМО, разработанных научно-исследовательскими и производственными организациями Свердловской области. Характеризуются методические принципы воздействия ТМО на окружающую среду и информационная технология стратегической оценки ресурсов.

Для специалистов, работающих в области создания региональных баз данных по объектам техногенного сырья, информационного обеспечения паспортного и кадастрового учета техногенных образований, подготовка технологий их переработки и утилизации, изучения комплексной оценки техногенных месторождений, а также в качестве учебного пособия для высших учебных заведений специализации «Геология».

Табл. 69, ил. 28, список лит. – 148 назв.

Mormil S.I., Salnikov V.L., Amosov L.A., Khasanova G.G., Semyachkov A.I., Zobnin B.B., Burmistrenko A.V. Technogenous deposits of the Mid Urals and appraisal of their environmental impact / Editor U.A. Borovkov. – Ekaterinburg: NIA–Priroda, JSC “VNIIZARUBEZHGEOLOGIA”, Department of Natural Resourses for Ural Region of the Ministry of Natural Resources of Russia, the “Devon” Geological Enterprise Ltd, 2002. – 206 p.
This paper summarize data on complex inventory, passport registration and cadastral estimates of technogenous mineral (TM) targets located within the Mid Urals on the territory of the Sverdlovsk area. 66 waste-forming enterprises of the mining, processing, metallurgy, power and chemistry complexes that left 188 individual technogenous targets (deposits) with the total industrial waste reserves of 8.5 bln. tons have been registered. The following data are presented: classification of TM formations, passports/summary cadastres forms with examples of contained data, map of the areal distribution of TM targets ranged against the most important grouping indicators compiled with using software techniques. The modern status of the Sverdlovsk area TM targets of separate industrial groups are analized. Data upon appraising the resource potential of primary and secondary components in the registered TM targets are also illustrated. State and directions of using technogenous mineral resources at the Mid Urals mining enterprises are presented. The existing and developed TM targets processing techniques to be introduced by the scientific/research and industrial bodies of the Sverdlovsk area are reviewed. The methodical principles of TM targets environmental impacts and the informational technology for the strategic resources appraisal are characterized.

The paper is designed for experts in the area of creating regional data bases with respect to TM targets, information providing for TM formations passport/cadastre registration, development of their processing/utilization techniques, TM deposits complex appraisal studies. The paper may be used as a training appliance in universities vs. the “geology” specialization.

69 tables, 28 figures, references - 148 items.

 НИА–Природа, 2002

 Мормиль С.И.,

Сальников В.Л. и др., 2002


ОГЛАВЛЕНИЕ


ОГЛАВЛЕНИЕ 3

ПРЕДИСЛОВИЕ 5

5



ВВЕДЕНИЕ 6

1. ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ (МЕСТОРОЖДЕНИЯ): ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ,
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 10


2. СОСТОЯНИЕ ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИЗУЧЕННОСТИ ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ 14

3. КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ, ПРИНЦИПЫ СОСТАВЛЕНИЯ КАРТЫ ИХ ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО РАЗМЕЩЕНИЯ, УЧЕТНЫХ ПАСПОРТОВ И КАДАСТРА 20

3.1. Классификация техногенно-минеральных образований 20

3.2. Карта территориального размещения ТМО 25

3.3. Паспортный учет ТМО 27

3.4. Кадастр техногенно-минеральных объектов 33

4. ТЕХНОГЕННЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ СРЕДНЕГО УРАЛА (СВЕРДЛОВСКАЯ ОБЛАСТЬ): ОСНОВНЫЕ ТИПЫ, РЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ, НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ 36

4.1. Техногенные месторождения предприятий черной металлургии 37

4.1.1. Техногенные месторождения железоудной отрасли промышленности 44



4.2. Техногенные месторождения предприятий цветной металлургии 63

4.2.1. Техногенные месторождения медной отрасли промышленности 63

4.2.2. Техногенные месторождения алюминиевой отрасли промышленности 91

4.2.3. Техногенные месторождения никелевой отрасли промышленности 93



4.3. Техногенные месторождения предприятий
нерудной отрасли промышленности 97


4.4. Техногенные объекты промышленности строительных материалов 99

4.5.1. Техногенные объекты угольного производства 105

4.5.2. Техногенные объекты энергетического производства 106

4.6. Техногенные месторождения предприятий химической
промышленности 111


4.7. Техногенные объекты промышленности драгоценных камней,
редких и благородных металлов 113


5. ПОПУТНЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ КОМПОНЕНТЫ В ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫХ ОБЪЕКТАХ, ИХ РЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ 115

6. ОПЫТ УТИЛИЗАЦИИ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ И СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ 124

7.1. Атмогенное воздействие техногенно-минеральных образований на окружающую среду 135

7.2. Гидрогенное воздействие техногенно-минеральных образований
на окружающую среду 137

7.2.1. Физико-математическая модель формирования гидрогенного воздействия 137

7.2.2. Исследование факторов формирования гидрогенных потоков рассеяния 141

7.3. Классификация техногенно-минеральных образований
по интенсивности эколого-геохимического воздействия
на окружающую среду 145


8. ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СТРАТЕГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ТЕХНОГЕННЫХ РЕСУРСОВ 157

Выводы 189



ЗАКЛЮЧЕНИЕ 191

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 194

«БОГАТСТВО НАХОДИТСЯ У НАС ПОД НОГАМИ…» 200




ПРЕДИСЛОВИЕ
Необходимо устранять первопричины возникновения чрезвычайных ситуаций антропогенной природы, а не бороться с их последствиями. Я предлагаю спасти планету, сделав защиту окружающей среды доходной. На мой взгляд, руководство предприятий, где накапливаются техногенные образования, и защитники окружающей среды находятся в состоянии постоянной войны и если подобное положение сохранится, человечество столкнется с угрозой исчезновения возможности использования природных ресурсов. Нам нужно изменить экономическую систему природопользования и начать жить в мире с планетой. Нужно придать экономическую ценность экосистемам и учитывать ее в геополитике.

Важно систематически проводить оценку «экологического капитала», как это регулярно делается в отношении материальных и финансовых ресурсов.

Есть несколько способов использования экологических ценностей в экономике.

Природные ресурсы имеют стоимостную ценность не только как источник полезных ископаемых и т.д., но и благодаря своей экологической и социальной роли: очистке окружающей среды, защите нас от наводнений и оползней, создание мест для отдыха и восстановления душевных и физических сил.

В настоящее время охрана окружающей среды оправдывается в основном моральными и эстетическими соображениями, а не соображениями выживания и получения коммерческого дохода.

Давно уже настало время изменить традиционные подходы в сторону учета материальной ценности природы и создавать общественные корпорации, имеющие целью сделать утилизацию техногенных образований и восстановление первоначального состояния природы делом доходным.

Наиболее актуальна эта проблема для горнорудных районов с длительной историей хозяйственного освоения. К таким районам несомненно относится Средний Урал. Объем и состояние накопленных здесь за несколько веков техногенных образований не только представляет реальную угрозу для населения и окружающей среды, но и при реализации предлагаемых подходов может принести весьма значимый экономический эффект.
В.Л. Сальников – кандидат технических наук,

генеральный директор АООТ «ВНИИЗАРУБЕЖГЕОЛОГИЯ»

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время Уральский регион в целом, а в нем Свердловская область занимают ведущее положение среди субъектов Российской Федерации по количеству накопленных и ежегодно складируемых горнопромышленных отходов. К последним принадлежат отходы горного, обогатительного, металлургического, энергетического и других производств, которые рассматриваются (или могут рассматриваться) как ценное сырье для дополнительного получения полезных компонентов, строительных материалов, химической продукции, минеральных удобрений и другое. Такие отходы относятся к специфической группе геологических объектов, которые образовались в результате процессов техногенеза. А.Е. Ферсман в своих работах «Химические проблемы промышленности», «Типы геохимических процессов гипергенеза» [129, 130], характеризуя предложенный им термин «техногенез» отмечал, что «… техногенез – это совокупность геохимических и минералогических процессов, вызываемых технической (инженерной, горно-технической, химической, сельскохозяйственной) деятельностью человека …», «… хозяйственная и промышленная деятельность человека по своему масштабу и значению сделалась сравнимой с процессами самой природы …», «… человек геохимически переделывает мир, при этом происходит перевод химических элементов из одного состояния в другое …».

В результате процессов техногенеза возникают ранее не существовавшие геологические образования, которые по своему количеству, технологическим свойствам и экономическим показателям могут быть использованы для удовлетворения практических нужд человека, что соответствует понятию «месторождение полезных ископаемых», открытие которого является конечной целью любых геологических исследований. Такого рода геологические объекты, сотворенные руками человека, сегодня принято называть техногенными месторождениями, хотя с формальной точки зрения преобладающая их часть не отвечает этому определению поскольку, согласно общепринятым требованиям, по ним, как правило, не утверждались запасы полезного сырья и не оценивалась экономическая целесообразность их разработки.

Причины возникновения (генезис) техногенных геологических образований, содержащих ценные компоненты в таких количествах, из которых технологически возможно их извлечение, весьма разнообразны. Основными, по мнению ряда исследователей [100], являются следующие:


  1. Потери ценных компонентов, неизвестных вообще в период отработки месторождения, в продуктах горнометаллургического передела.

  2. Потери ценных компонентов из-за несовершенства существующих на момент отработки технологий их извлечения.

  3. Потери ценных компонентов в отходах горно-металлургических производств из-за недостаточной степени изученности перерабатываемых руд и продуктов их переработки на содержание ценных компонентов.

  4. Потери компонентов в технологических цепях химических, металлургических и других производств, когда используемые в производстве ценные компоненты накапливаются в шламах, отстойниках, сбросных водах и т.д.

  5. Потери ценных компонентов, например, благородных и других металлов, образующихся в результате ядерных превращений и захораниваемых в отходах производств ядерно-топливного цикла.

  6. Потери ценных компонентов при проведении технологических процессов (плавка и т.д.) в зданиях и помещениях.

  7. Накопление ценных компонентов в несанкционированных свалках промотходов.

  8. Потери ценных компонентов вдоль путей транспортировки, в районах перегрузки и хранения сырья и готовой продукции.

  9. Накопление компонентов в отвалах вскрышных пород, отходах обогащения, металлургического передела и т.д., для которых не были найдены эффективные направления использования.

Являясь важным резервом получения дополнительных объемов минерального сырья, техногенные образования (месторождения), включающие все виды промышленных отвалов, шламо- и шлакохранилища, места разового складирования отходов, в последнее время привлекают к себе все больше внимание не только из-за своей ресурсной ценности, но также из-за необходимости их ликвидации, как мощных источников загрязнения окружающей среды в районе своего расположения. Поэтому увеличение объемов их утилизации является актуальной народно-хозяйственной проблемой. С позиций социально-экономической значимости отработки техногенного месторождения наиболее важными являются два группировочных признака: по эффективности использования и по степени ущерба, наносимого окружающей среде. Отработка техногенных месторождений часто не отличается высокой рентабельностью, но обеспечивает значительное улучшение состояния окружающей среды при вовлечении в переработку основной массы отходов. Поэтому при принятии решения об освоении этих объектов приоритет должен отдаваться варианту, обеспечивающему наиболее полное использование отходов [136].

Свердловская область располагает огромными запасами техногенного сырья, которые являются существенным резервом для увеличения производства черных, цветных металлов, редких и редкоземельных элементов, различной строительной продукции. В последнее десятилетие проблеме целенаправленного использования этого сырья начало уделяться исключительное внимание и к ее решению привлечены многочисленные научные и производственные организации области. В 1996 г. были утверждены и начали осуществляться федеральная и областная программы «Переработка техногенных образований Свердловской области». За пятилетний период действия этих программ в области наметилась устойчивая тенденция к снижению объема размещаемых отходов тяжелых отраслей промышленности [116]. За это время переработано более 44 млн. тонн отходов, в том числе отходов добычи и обогащения – 26,2 млн. тонн, отходов металлургической промышленности – 14,3 млн. тонн, отходов прочих отраслей промышленности – 3,8 млн. тонн. Получено и реализовано продукции из них на сумму свыше 13 млрд. рублей.

В 2000 г. прекратился рост складирования отходов (шлаков) черной металлургии на территории Свердловской области, а в 2001 г. объемы переработанных шлаков превысили их текущий выход более чем на 1,4 млн. куб. м. Постоянный рост количества переработанных отходов (15-30 % в год) снижает техногенное воздействие на атмосферу, подземные и поверхностные источники питьевого водоснабжения. Экономия затрат от снижения объемов складирования техногенных образований составила в 2001 г. 500 млн. рублей.

Экономия от предотвращения строительства, реконструкции и содержания объектов хранения отходов, отторгающих из хозяйственного оборота сельскохозяйственные земли или городские территории, составила (при оценке по минимальной стоимости) за 1997-2001 гг. более 200 млн. рублей. В период 1999-2001 гг. предотвращена разработка 30-50 млн. тонн минерального сырья, а эффект от расширения минерально-сырьевой базы области и предотвращения добычи природных материалов за тот же период оценивается примерно в 2 млрд. рублей.

Таким образом, в Свердловской области уже сделаны первые реальные шаги, практические результаты которых могут служить примером успешного воплощения в практику идей эффективного использования техногенных ресурсов. Планируемое усиление темпов работ в этом направлении предопределяет, в свою очередь, необходимость разработки долгосрочной стратегии по изучению, геолого-технологической, экономической и экологической оценке техногенных месторождений. Важной составной частью этой комплексной проблемы на предварительном этапе является решение задач по кадастровой (экспертной) оценке техногенных ресурсов. Основной ее целью является формирование региональной базы данных о скоплениях техногенного сырья, инвентаризация и паспортизация всех типов заскладированных отходов, создание основ региональной системы учета и управления отходами горнорудного сырья, предварительное ранжироваие техногенных объектов по степени их ресурсной значимости и воздействия на окружающую среду.

Научно-производственная работа по этому целевому направлению была проведена в 1997-2001 гг. Департаментом природных ресурсов по Уральскому региону. Основным результатом работы явилось создание информационной базы данных по техногенно-минеральным образованиям, размещенным на территории Свердловской области, паспортной картотеки, сводного территориального кадастра и карты размещения техногенных объектов Среднего Урала. По состоянию на 2000 год в области учтено 66 отходообразующих предприятий горнодобывающего, обогатительного, металлургического, энергетического и химического комплексов, образовавших 188 самостоятельных техногенно-минеральных объектов (ТМО) с общими запасами отходов свыше 8,5 млрд. тонн. Информационная база данных по всем этим объектам была сформирована в результате сбора и систематизации архивных, фондовых и опубликованных в печати различных материалов, а также сведений, содержащихся в отчетах предприятий, выполненных по формам 2-ТП (отходы), 71-ТП, 5-ГР, в технико-экономических, технологических отчетах рудоуправлений, отраслевых институтов и других организаций, в журналах обогатительных фабрик, учетных паспортах хранилищ отходов и ряда других отчетных документов. С использованием полученных данных на каждый отдельный техногенный объект составлен паспорт, предусматривающий регистрацию сведений по 37 позициям (разделам). Разработана и внедрена программа автоматизированного процесса формирования паспортной базы данных, позволяющая осуществлять дополнения, поиск, группировку и систематизацию материалов по всем позициям паспорта. Основные паспортные данные по сравнительно изученным из учтенных объектов включены и представлены в сводном кадастре техногенных объектов.

Территориальное размещение ТМО области, ранжированных по наиболее важным группировочным признакам, отражено на составленной с использованием компьютерных технологий карте масштаба 1:1 000 000. На основе полученных материалов проанализировано современное состояние минерально-сырьевой базы техногенно-минеральных образований Свердловской области по группам предприятий различной отраслевой принадлежности. Рассмотрены состояние и направления использования техногенно-минерального сырья горнодобывающей и перерабатывающей промышленности Среднего Урала. Произведен обзор существующих и перспективных технологий переработки ТМО, разработанных научно-исследовательскими и производственными организациями Свердловской области. Разработаны методические принципы оценки воздействия ТМО на окружающую среду и информационная технология стратегической оценки техногенных ресурсов. В связи с тем, что в настоящее время отсутствуют нормативные требования к составлению и представлению вышеуказанных материалов, Департаментом природных ресурсов по Уральскому региону было принято решение о целесообразности их издания для ознакомления с ними и опытом подобных работ заинтересованных специалистов из других областей Урала и регионов Российской Федерации.

Работа по систематизации материалов, формированию банка данных, паспортизации и кадастровой оценке техногенных месторождений Свердловской области выполнена группой сотрудников ООО «Геологическое предприятие «Девон» при ОАО «Уральская геологосъемочная экспедиция» в составе С.И. Мормиля (руководитель и ответственный исполнитель), Л.А. Амосова и Г.Г. Хасановой.

Разделы работы, посвященные оценке воздействия техногенных объектов на окружающую среду, характеристике содержательной части информационной технологии стратегической оценки техногенных ресурсов выполнены с помощью и участием научных сотрудников Уральской горно-геологической академии А.И. Семячкова, Б.Б. Зобнина и аспиранта А.В. Бурмистренко. Подготовка к изданию настоящих материалов осуществлена всеми вышеуказанными специалистами.

Авторы выражают искреннюю признательность руководителю Департамента природных ресурсов по Уральскому региону Сергеевой Н.А. и заместителю руководителя Пырьеву В.И. за моральную поддержку настоящего издания и особую благодарность генеральному директору АООТ «ВНИИЗАРУБЕЖГЕОЛОГИЯ» Сальникову В.Л. за материальное обеспечение издания.

В данной работе нами использованы следующие сокращения:

ТМО – техногенно-минеральные образования;

ТМ – техногенные месторождения;

ТВ – техногенные воды;

ГРР – геологоразведочные работы;

ДОФ – дробильно-обогатительная фабрика;

ДСФ – дробильно-сортировочная фабрика;

ММС – мокрая магнитная сепарация;

МОФ – магнитно-обогатительная фабрика;

ОФ – обогатительная фабрика;

СМС – сухая магнитная сепарация;

БД – база данных;

БЗ – база знаний;

СППР – система поддержки принятия решений

ГНЦ УИМ УрО РАН – Государственный научный центр Уральского института металлов Уральского отделения Российской академии наук;

ИГД УрО РАН – институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук;

ИМ УрО РАН – институт металлургии Уральского отделения РАН;

ИХТТ УрО РАН – институт химии твердого тела Уральского отделения РАН;

ЗабНИИ – Забайкальский комплексный научно-исследовательский институт;

НИИМТ – Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники;

РосНИИВХ – Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов;

УГГГА – Уральская государственная горно-геологическая академия;

УГЛТА – Уральская государственная лесотехническая академия;

УГСЭ – Уральская геологосъемочная экспедиция;

УГТУ – Уральский государственный технический университет;

УНИХИМ – Уральский научно-исследовательский химический институт.

1. ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ (МЕСТОРОЖДЕНИЯ): ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ,
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

За 300-летний период интенсивного горно-металлургического производства на Урале накоплены миллиарды кубометров отходов. Объемы и площади их распространения постоянно возрастают. Только в Свердловской области заскладировано свыше 8,5 млрд. тонн техногенных отходов, образованных при добыче и переработке различных полезных ископаемых. В последнее время они привлекают к себе все большее внимание, определяемое: во-первых, возможностью использования их в качестве минерально-сырьевых ресурсов; во-вторых, экологической опасностью для жителей региона, создаваемой за счет вредного влияния их на окружающую среду.

По ГОСТ-25916-83 к отходам производства относятся остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства [26]. Горнопромышленные отходы, образующиеся при добыче, обогащении и металлургическом переделе минерального сырья, накапливаются в отвалах, хвосто-, шлако- и шламохранилищах. В настоящее время их принято называть техногенными образованиями (ТО), техногенно-минеральными объектами (ТМО) или техногенными месторождениями (ТМ). По масштабу и ценности ресурсов горнопромышленные отходы могут быть разделены на две группы: отходы, временно складируемые в небольших объемах, и собственно техногенные образования (отвалы, хвосто- и шлакохранилища). Среди последних выделяются перспективные техногенные объекты и потенциально перспективные, представленные комплексными хвостохранилищами, нерудными и рудными спецотвалами.

Промышленную ценность могут представлять не только отходы непосредственной переработки руд и концентратов, но также отвалы вскрышных, вмещающих пород и забалансовых руд для извлечения из них полезных компонентов или использования в качестве строительных и других материалов.

Несмотря на длительный интерес к техногенным образованиям, объектами специального изучения и оценки они начали становиться только в последние годы. К настоящему времени еще не определилась единая методология таких работ и понимание их приоритетных целей и задач; отсутствует общепринятая систематизация сведений о них, т.е. нет единой классификации техногенно-минеральных объектов, образованных в результате добычи и переработки полезных ископаемых; неоднозначно трактуются и многие вопросы, относящиеся к проблеме их рационального комплексного освоения.

Обобщение известных материалов по вопросам изучения и оценки горнопромышленных отходов [4, 8, 10, 18, 43, 78, 122, 123, 124, 125] приводит к следующим определениям основных категорий техногенных образований:

Техногенное образование (ТО) – скопление на поверхности или в горных выработках Земли, в ее недрах, гидросфере или атмосфере продуктов, созданных человеком, а также минеральных веществ, искусственно отделенных от природного массива или подвергшихся изменению непосредственно в массиве в результате деятельности человека, являющихся отходами.

Техногенные минеральные ресурсы (ТМР) – это совокупность техногенного минерального сырья, содержащегося в отходах горно-обогатительного и металлургического (химического) производства в пределах какого-либо региона или отрасли в целом.

Техногенные минеральные объекты (ТМО) – скопления минеральных образований на поверхности Земли или в пределах открытых горных работ, образовавшихся в результате отделения их от массива и складирования в виде отходов горного, обогатительного и металлургического (химического) производств. Потенциальная промышленная ценность таких объектов, как правило, не ясна. Для ее установления требуется проведение специальных геологических и технологических работ.

Техногенное месторождение (ТМ) – это техногенное образование (объект), по количеству и качеству содержащегося минерального сырья пригодное для эффективного использования в сфере материального производства в настоящее время или в будущем (по мере развития науки и техники). В категорию месторождения техногенное образование (объект) может быть переведено только в случае его положительной технико-экономической оценки в результате специальных геологоразведочных работ и апробации запасов сырья территориальной комиссией по запасам (ТКЗ).

Различные объекты складирования отходов определяются следующим образом:



Объект для размещения отходов – полигоны по обезвреживанию и захоронению промышленных и бытовых отходов, шламонакопители, хвостохранилища и другие сооружения, обустроенные и эксплуатируемые в соответствии с проектами; санкционированные свалки, то есть разрешенные органами исполнительной власти территории (существующие площадки) для размещения промышленных отходов, но не обустроенные в соответствии со СНиП.

Полигоны по обезвреживанию и захоронению промышленных и бытовых отходов – сооружения для размещения промышленных и бытовых отходов, обустроенные и эксплуатируемые в соответствии с проектами.

Шламонакопители, хвостохранилища, золошлакохранилища – сооружения для размещения хвостов обогащения полезных ископаемых, осадков сточных вод, шламов, шлаков, зол, илов и т.п. жидких, пастообразных или твердых отходов, обустроенные в соответствии с проектами.

Отвалы, терриконы – искусственная насыпь из отвальных грунтов полезных ископаемых, промышленных, бытовых отходов.

Техногенно-минеральные объекты характеризуются множеством различных показателей.

Так, по характеру образования они подразделяются на:


  • образовавшиеся в результате добычи полезных ископаемых. К ним относятся отвалы вскрышных и вмещающих пород, спецотвалы забалансовых руд, которые подверглись лишь механическому воздействию (дробление, перемещение);

  • образовавшиеся в процессе переработки минерального сырья (шламо- и хвостохранилища, отходы металлургического, химического и иного передела и т.д.). Материал таких техногенно-минеральных образований отличается от природного не только по гранулометрическому составу, но нередко и по содержанию целого ряда химических веществ и новообразований, возникших в процессе переработки и хранения.

По длительности хранения ТМО подразделяются на:

  • текущие, образовавшиеся и накапливающиеся в процессе текущей добычи и переработки минерального сырья;

  • ТМО прошлых лет (лежалые), образованные в результате деятельности предприятий в предшествующий период. Они могут быть учтены и числиться на балансе предприятия как временно заскладированные с целью последующего пользования, либо не учитываться и не состоять на балансе. В ряде случаев производитель лежалых отходов может быть неизвестен ввиду давности событий (бесхозные ТМО).

По морфологическим признакам ТМО можно разделить на два типа:

  • ТМО насыпные, образованные в виде холмов и терриконов;

  • ТМО намывные, образованные путем заполнения впадин земной поверхности.

По предварительным данным наибольшее количество техногенных образований в Свердловской области представлено объектами, сложенными природными минеральными веществами различного состава, среди которых преобладают глыбово-щебенистые отвалы горных пород: они образовались, в процессе отработки как отвал пустых пород природных месторождений, от проходки наземных и подземных горных выработок. При некотором содержании в них полезных компонентов интерес представляют собой отвалы бедных забалансовых руд, попадающие в контур горных работ. В этом случае они могут рассматриваться как потенциальное рудоминеральное сырье будущего.

Среди техногенных объектов, представленных отвалами пустых горных пород, по их составу и экологическому воздействию следует выделить две разновидности:



  • ТМО, сложенные горными породами слабо разрушающимися в течение хранения;

  • ТМО, сложенные горными породами относительно быстроразрушающимися и окисляющимися.

К первой разновидности относятся техногенные объекты, образованные при добыче и переработке железных руд, нерудного минерального сырья (асбеста, стройматериалов, самоцветных и поделочных камней и т.п.). Эти образования сложены горными породами, устойчивыми к процессам выветривания и окисления, и не содержат экологически вредных компонентов. Основной возможной областью применения этих техногенных образований является производство строительных материалов для самых различных отраслей строительства: отсыпка дорожного полотна, строительства плотин и дамб, щебень и гравий для бетонов и т.д. Главным препятствием использования техногенных отвалов этого типа может быть отсутствие раздельного складирования пород и минеральных агрегатов с разными составами и физическими свойствами, смешивание их в процессе отсыпки.

Ко второй разновидности техногенных образований с глыбово-щебенистым характером слагающих их компонентов относятся отвалы горных пород медных рудников со значительным содержанием в них сульфидных минералов, которые достаточно быстро подвергаются процессу окисления. При этом процессе происходит разрушение первичных пород со сложными превращениями их в глинисто-щебенистый агрегат и выносом металлов в окружающую среду. В зависимости от минерального состава сульфидной вкрапленности в воды и почвы выносятся медь, свинец, висмут, мышьяк, сурьма и другие вредные для природной среды тяжелые металлы. Возможность использования техногенных образований этого типа, особенно старых (30-50 лет), является ограниченной.

Таким образом, эти техногенные образования в первую очередь следует оценивать как источники повышенной экологической опасности и лишь затем как объекты экономически выгодной утилизации.

Многочисленными и более сложными являются техногенные объекты намывного типа, представленные хвостохранилищами обогатительных фабрик. Процессы формирования пространственно разобщенных зон повышенной концентрации различных металлов в них имели место как в процессе самого складирования, так и под воздействием более поздних процессов окисления и перераспределения с участием водных растворов. Заскладированные хвосты обогащения представляют собой измельченную массу из тонкодисперсного материала с водонасыщением до 20-50 %, плотностью 2,5-4,6 г/см3, содержание глинистых частиц достигает 50 %. Для них характерна бесструктурность, высокая водопроницаемость и легкая развеваемость.

В зависимости от крупности хвостовые отложения разделяются на крупнозернистые (с диаметром частиц более 0,5 мм свыше 50 %), среднезернистые (с диаметром частиц 0,5-0,25 мм свыше 50 %), мелкозернистые (с диаметром частиц 0,25-0,1 мм свыше 75%) и пылевидные (с диаметром частиц менее 0,1 мм меньше 75%). Большинство фабрик сбрасывает отходы, представленные пылевидным материалом по флотационной технологии обогащения и мелкозернистым материалом по гравитационной технологии. На участках, близких к месту выпуска пульпы и около дамбы хвостохранилища, крупность намытых хвостов возрастает и является максимальной.

В процессе накопления хвостов возникают макро- и микрослоистые текстуры, образование которых объясняется особенностями технологии работ по намыву (микротекстура) и турбулентностью взвесенесущего потока (микрослоистость).

Полезные компоненты, содержащиеся в хвостах обогащения, не распределяются равномерно по всему объему хвостохранилища, а образуют довольно четкие и пространственные зоны повышенных концентраций, контролируемые периодами отработки месторождений и положением пульпопровода. Металлоносные участки имеют сложное внутреннее строение и представлены системой разобщенных пластообразных, линзообразных, изометричных и неправильной формы тел с повышенным содержанием различных полезных металлов.

2. СОСТОЯНИЕ ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИЗУЧЕННОСТИ ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ


Техногенно-минеральные объекты, размещенные на территории области, особенно отходы горно-металлургического производства, издавна привлекали к себе внимание как перспективные источники сырья для металлургической промышленности, строительной индустрии и др., в связи с чем с 30-х годов предпринимались неоднократны попытки их изучения и оценки на медь, кобальт и другие компоненты. Объектами выборочного изучения являлись в основном отвалы, шламы и шлаки наиболее крупных добывающих и перерабатывающих предприятий медного производства. В территориальном фонде сохранились отчеты и сводки этих работ. В 70-80 гг. по заданию бывших Минцветмета и Минчермета СССР выполнялись геологоразведочные работы по оценке медьсодержащих отходов на медных и обогатительных фабриках, перерабатывающих медные и сульфидно-магнетитовые руды. В результате этих работ было изучено распределение и подсчитаны запасы меди, цинка, железа, серы, серебра в старогодних хвостохранилищах и шлакоотвалах Красноуральского, Кировградского, Среднеуральского медеплавильных комбинатов, Черемшанского хвостохранилища Высокогорского РУ и др. Полученные результаты исследований показали, что в отходах и неиспользованных (забалансовых) рудах сосредоточены значительные запасы ценных компонентов. Наибольшее их количество (96,2 % меди, 97,9 % цинка, 94,2 % золота, 99,7 % серебра) находилось в отходах действовавших на 1982 г. предприятий и неиспользуемых рудах отрабатываемых месторождений. Отходы недействующих предприятий и неиспользованные руды отработанных месторождений в общем балансе всех отходов малы и составляют 1,8 %. В них находится от общих запасов: 3,8 % меди, 2,1 % цинка, 5,8 % серы, 0,7 % золота и 0,3 % серебра. При этом основные запасы “сырья” и полезных компонентов приходятся на шлаки медеплавильных заводов, хвосты обогатительных фабрик, перерабатывающих медные руды, и на забалансовые руды.

В конце 80-х годов ПГО ”Уралгеология” (Смирнов и др., 1987) выполнена работа по составлению геолого-экономического обзора с оценкой возможного использования отходов горнодобывающей, металлургической и топливной промышленности Уральского экономического района для получения стройматериалов на основе сбора и анализа материалов по их изучению, проведённому научно- исследовательскими и проектными институтами, горнопромышленными предприятиями и другими организациями.

Согласно данным обзора, объёмы годового выхода отходов в Уральском экономическом районе по состоянию на 1986 г. составили : вскрышные и вмещающие породы – 159,7 млн.м3, отходы угледобычи – 73,2 млн.м3, отходы углеобогащения – 2,8 млн.м3, хвосты сухой магнитной сепарации – 7,6 млн.м3, хвосты мокрой магнитной сепарации – 20,8 млн.м3; металлургические шлаки – 21,9 млн.т, золошлаковые отходы ТЭС – 17,9 млн.т.

В период 1985-1986г.г. из текущего количества отходов для производства стройматериалов и других нужд (засыпка карьеров, закладка горных выработок, отсыпка дорог, дамб, рекультивация и т.п.) использовано следующее количество отходов, %: вскрышные и вмещающие породы – 13,5; отходы угледобычи – 20,6; хвосты сухой магнитной сепарации – 93,4; хвосты мокрой магнитной сепарации – 3,2; шлаки доменные – 69,4; шлаки сталеплавильные – 8,8; шлаки цветной металлургии – 14,3; золошлаковые отходы ТЭС – 0,2-0,5.

Из приведенных данных следует, что на Урале имеется значительный резерв для повышения процента использования отходов промышленности, и в первую очередь скальных пород.

По экспертным оценкам, расчетная потребность Уральского экономического района, например в щебне, на 2000 год составляет порядка 41,8 млн.м3 при фактическом производстве в 1986 году 37,2 млн. м3. Доля щебня, получаемого из отходов производства Свердловской области, составляет 51-52%.

Потребность в песке на этот же период по региону составляет 27 млн.м3, а производство в 1986 г. – всего 17,8 млн.м3. Из этого следует, что большую часть потребности в этих нерудных стройматериалах можно удовлетворить за счет переработки текущего количества отходов, особенно отходов таких предприятий, как Качканарский ГОК, комбинаты ″Ураласбест″, Нижнетагильский металлургический и др. Приведенные данные позволяют обосновать вывод о том, что новые специализированные предприятия по производству нерудных стройматериалов желательно создавать на Урале, в том числе и в Свердловской области, по мере использования накопленных отходов производства.

В период 80-90-х годов целенаправленные технологические исследования и эколого-экономические проработки, связанные с практическим решением задач по утилизации техногенных образований различных типов, проводятся только на таких крупных предприятиях, как Высокогорский, Качканарский ГОКи, ОАО ″НТМК ″, ОАО ″СУМЗ″, ОАО ″Святогор″, БАЗ, УАЗ и др.

Региональный интерес к проблемам техногенных образований возобновился в связи с изданием Постановления правительства Свердловской области № 84-П от 23.03.93 г. «О паспортизации техногенных месторождений на территории Свердловской области» и указ № 1 губернатора Свердловской области от 09.01.96 г. «О мерах по организации переработки техногенных образований». Эти документы предопределили разработку специальной программы «Переработка техногенных образований Свердловской области», которая в 1996 г. была утверждена Правительством РФ и получила статус Президентской. В развитие этой федеральной программы в последующем была разработана и утверждена правительством области областная программа «Переработка техногенных образований Свердловской области». В рамках этих двух программ были намечены к реализации конкретные проекты по переработке отходов обогащения руд черных и цветных металлов, шламов, промпродуктов и пылей обогатительного и металлургического производств, отвальных и текущих шлаков доменного, стале-, медеплавильного и ферросплавного производств; асбестовых образований, отходов хроматного производства и др.

В целях координации работ по реализации программ были созданы Координационный совет и уполномоченный орган – ОАО «Уральский институт металлов». С 1997 г. в ранге ежегодных начали проводиться выставки и научно-практические конференции «Техноген-97, 98; Экологические проблемы промышленных регионов – 99, 2000, 2001 гг.»

Все эти организационные мероприятия стимулировали проявление огромного интереса к проблеме техногенных образований и повлекли за собой появление большого и с каждым годом нарастающего, количества научных работ и публикаций по различным аспектам этой проблемы. Внимание преобладающей части исследователей сосредоточены в настоящий период на решении проблемных задач, связанных с методологией комплексных исследований и оценки техногенных объектов, разработкой технологических схем и способов переработки и утилизации техногенных образований, оценкой их экологической опасности и возможности использования в качестве сырья для производства различной продукции. Основные результаты исследований и разработок по указанным направлениям освещены в печатных изданиях Уральской горно-геологической академии [30, 32, 75 и др.], в сборниках материалов Уральских научно-технических конференций и совещаний [9, 46, 65, 74, 89, 90, 114, 96 и др.], отдельных монографиях [60, 145, 97 и др.], диссертационных и других работах [108 и др.].

Разработка и принятие областной и федеральной программ «Переработка техногенных образований Свердловской области» потребовали совершенствования и создания новых нормативных и методических документов, регламентирующих обращение с отходами производства и потребления.

В рамках российской программы технического содействия по охране окружающей среды региональная группа «Управление опасными отходами Уральского региона» Уральского филиала Центра подготовки и реализации международных проектов технического содействия по заказу Правительства Свердловской области и Госкомэкологии Свердловской области с 1996 г. ведет разработку региональной системы управления отходами производства и потребления, направленную на повышение эффективности и улучшение работы существующей управленческой инфраструктуры, внедрение новых нормативных и методических документов, совершенствование норм юридической ответственности за их исполнением, а также обучение системе пользователей – специалистов природоохранных организаций и предприятий [113, 114].

В ходе реализации проекта в качестве основных компонентов системы управления отходами производства и потребления региональной группой разработаны следующие документы:



  • Система классификации отходов производства и потребления, которая постановлением правительства Свердловской области введена с 1999 года в практику управления отходами на территории области. Система классификации отходов разработана взамен Временного классификатора токсичных промышленных отходов 1987 года, не отвечающего требованиям законодательства об отходах.

  • Проведен анализ и сопоставление российских и зарубежных нормативных требований к предприятиям и сооружениям по обращению с отходами, на основе чего разработаны: Сборник нормативных требований для конкретных видов деятельности предприятий и сооружений по обращению с отходами и Предложения по усовершенствованию нормативной базы, регламентирующей деятельность предприятий по обращению с отходами.

  • Внедрены в практику деятельности природоохранных органов Свердловской области разработанные региональной группой и утвержденные Председателем Госкомэкологии Свердловской области инструкции по проведению государственного экологического контроля за деятельностью полигонов твердых бытовых отходов, токсичных промышленных отходов, объектов гидроотвального хозяйства и объектов отвального хозяйства.

  • Подготовлены и утверждены Председателем Госкомэкологии Свердловской области рекомендации по объектам обращения с отходами, включающие: выбор участка размещения, оформление акта выбора площадки и земельного отвода для объектов по обращению с отходами; проектирование, строительство и приемка в эксплуатацию законченных строительством объектов по обращению с отходами; управление и эксплуатация мест размещения отходов; совместное размещение отходов; временное хранение и промежуточные мероприятия по переработке и размещению отходов; обращение со средствами защиты растений с истекшим сроком годности и запрещенных к применению; уничтожение опасных отходов в цементных печах.

  • Разработаны инструкция о порядке регистрации и постановке на контроль производителей отходов производства и потребления и инструкция о порядке проведения инвентаризации отходов производства и потребления, которые утверждены приказом Председателя Госкомэкологии Свердловской области. Согласно Постановлению Правительства Свердловской области от 18.04.2000 г. все предприятия должны провести инвентаризацию отходов в соответствии с разработанной инструкцией.

  • Разработано, прошло апробацию и утверждено приказом Председателя Свердловской области Положение о порядке перевозок опасных отходов по территории Свердловской области и контроле за их доставкой.

  • В целях обеспечения аналитической поддержки обращения с отходами создана электронная база данных по экоаналитическим возможностям лабораторий Свердловской области; разработано руководство по качеству для природоохранных лабораторий в соответствии со стандартами ISO 25; разработаны и аттестованы Госстандартом РФ методика определения экотоксичности отходов и методика определения содержания ртути в отходах; осуществляется подготовка к аттестации методик определения содержания органических соединений в отходах.

  • Осуществляется разработка региональной компьютерной информационной системы управления данными об отходах в составе которой разработаны программные модули «Администратор» с центральными базами данных, «Госкомэкология среднего звена», «Лицензирование», «Экологический контроль», «Платежи», DOS и Windows версии модуля «Предприятие».

Принципиально важное значение имеют разработки в области современных технологий переработки и утилизации техногенно-минеральных образований Урала. Большой объем исследований по этим направлениям выполнен в последние годы ведущими научно-исследовательскими и образовательными институтами г. Екатеринбурга. Так, например, в области черной металлургии Уральской горно-геологической академией (УГГГА) разработана технология комплексной переработки отходов ММС железных руд (Качканарский ГОК); разработана технология переработки марганецсодержащих шламов Алапаевского металлургического завода. С целью утилизации хромсодержащих шламов в ОАО “Ключесвской ферросплавный завод ” разработана технология производства высокоуглеродистого феррохрома из хромовых шламов, которая стала особо актуальна в условиях существующего дефицита собственного хромового сырья.

В области цветной металлургии: ИГД УрО РАН разработана технология полной утилизации хвостов обогащения руд Волковского месторождения с получением сульфидного и апатитового концентратов; технология флотации из руды и дофлотации меди, золота и серебра из отвальных хвостов обогащения руд Сафьяновского месторождения. Уральским институтом металлов разработана и опробована в полупромышленных условиях технология флотационной переработки шлаков предприятий цветной металлургии, обеспечивающая возможность получения медного и железного концентратов и хвостов, пригодных для использования в качестве сырья в производстве цементов. Институтом металлургии УрО РАН предлагается комбинированная пирогидрохимическая технология, обеспечивающая переработку пиритных концентратов, а также хвостов пиритной флотации полиметаллических руд с получением широкого ассортимента товарной продукции.

Институтом металлов разработана технология получения из красных шламов магнетитового и гематитового концентратов, содержащих скандий, иттрий, металлы группы лантаноидов и пригодных для дальнейшей гидрометаллургической переработки. Кроме этого, были проведены исследования (УГТУ) по максимальному извлечению Аl2О3 и Nа2Ок из красных шламов и содо-сульфатной смеси с целью возвращения их в основное производство.

Комбинатом «Южуралникель» предложена схема переработки никельсодержащих шламов с извлечением никеля и кобальта методом углетермии. В УГГГА проведены исследования по разработке технологии сернокислотно-хлоридного выщелачивания (СХВ) цветных и благородных металлов из отходов предприятий цветной металлургии.

В области нерудной промышленности: в ОАО «Ураласбест» выполнен комплекс научно-исследовательских работ по разработке технологии получения магния из серпентинита. Институтом «Уралмеханобр» разработана технология переработки хвостов обогащения тальк-магнезита Шабровского талькового месторождения.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   30


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница