ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ
Валиев В. Н. (УГГУ, г. Екатеринбург, РФ)
In a paper substantiated is priority of the solving waste utilization problem with goal of both economic and ecological effect taking. Also list of tasks what solve in a process of waste utilization is considered, features of industrial minefields open up as against with geogenesis (natural).
Как следует из литературного обзора, за 300 с лишним лет функционирования горнодобывающей промышленности в России накоплено около 100 млрд т отходов. Усредненный состав учтенных отходов, %: вскрышные и вмещающие – 73–81, в т.ч. скальные – 34–46, мягкие – 27–47, отходы обогащения – 12–18, отходы более глубокой переработки – 7–9, 12.
Скопления на поверхности или в горных выработках отходов горнодобывающей и перерабатывающей промышленности носят название техногенных минеральных образований (ТМО), естественно, что они составляют львиную долю всех образующихся отходов. В свою очередь, скопления минеральных веществ в виде техногенных минеральных образований, качество и количество которых позволяет осуществлять их добычу и переработку на рациональной экономической основе, формируют техногенные месторождения». При разработке ТМ экономится природное минеральное сырье, высвобождаются земельные ресурсы, исключается или снижается загрязнение окружающей среды, снижается изъятие земли и капиталовложения на освоение новых месторождений. Снижаются затраты на геологоразведочные работы, связанные с поиском и разведкой новых месторождений природного минерального сырья и т.д. Естественно, что первоочередного решения требует проблема создания производственных процессов, при которых не образуются отходы, но для горного производства она оказывается практически неразрешимой.
В настоящее время приобретает значимость другое решение проблемы безотходности производства – рециклинг и переработка отходов, когда в конце технологического цикла отходы отсутствуют, т.к. из них получают продукцию, имеющую потребительские свойства. Принципиальное отличие обычной технологии от безотходной отражено на рисунке 1.
Актуализация проблемы утилизации отходов относится к середине 90-х годов, именно в этот период была принята Федеральная целевая программа «Отходы», а в 1998 г. – Федеральный закон «Об отходах производства и потребления». На федеральном и региональном уровнях утверждаются планы подготовки нормативно-правовых актов, необходимых для реализации закона. Однако, несмотря на принимаемые меры, уровень утилизации ТМО до сих пор остается необоснованно низким, он существенно ниже, чем в экономически развитых странах. Изменение положения в решении данной проблемы требует создания системы управления отходами. Иерархия задач управления отходами в этом случае имеет следующий вид (рисунок 2):
 |
Рисунок 1 – Схема технологий освоения ресурсов недр
 |
Рисунок 2 – Иерархия задач управления отходами
Учитывая, что использование безотходных и малоотходных технологий в горном производстве ничтожно по сравнению с обычными технологиями, основную роль в управлении отходами играет их утилизация и лишь при отсутствии экономических решений в этом направлении рассматривается вопрос об их захоронении и уничтожении. Управление отходами предполагает решение целого ряда задач, в первую очередь повышения уровня безотходности, что требует выполнения следующей системы мер: систематизации информации об отходах и повышения ее достоверности за счет постановки геологических исследований, оценки опасности их влияния на окружающую среду, оценки экономической целесообразности их переработки, постановки комплексных маркетинговых исследований рынков сырья и перспектив их развития.
Первоочередной задачей, требующей своего решения в процессе управления отходами, в этом случае становится информационный аспект – получение достоверной информации о качественных и количественных характеристиках отходов, тем более, если это касается лежалых (староживущих) отходов. Лежалые отходы обычно засорены бытовыми отходами, металлоломом и по истечении времени теряют некоторые химические и физико-механические свойства. Если для текущих отходов информационные параметры известны, что служит основой оценки пригодности отходов для использования, то лежалые требуют дополнительного геологического изучения. Структура геологических исследований в этом случае имеет двухэтапный характер:
- ревизионно-оценочные работы, включающие камеральные и полевые исследования;
- разведка ТМО.
При этом, т.к. техногенные минеральные образования очень часто имеют многокомпонентный неоднородный состав, то в процессе исследований используются ядерно-физические методы анализа, а сами исследования обязательно носят комплексный характер. Специфика ТМ заключается еще и в том, что их разработка обеспечивает не только получение продукции, но и улучшение качества окружающей среды. Этот второй аспект проблемы предполагает постановку еще и геоэкологических исследований, цель которых – всестороннее изучение техногенных изменений всех компонентов геологической среды. Основным методом изучения экологического состояния ТМО является геоэкологическое картирование, в процессе которого устанавливается распределение тяжелых металлов, наличие которых обусловлено деятельностью горнодобывающих и металлургических предприятий. Индикаторами экологического состояния в этом случае служат геохимические показатели почвообразующего горизонта и снежного покрова. Интенсивность потоков металлов, связанных с отходами, обусловлена в первую очередь объемом сдуваемой с отходов пыли и содержанием в ней тяжелых металлов. Гидрогенные потоки металлов формируются только в том случае, если в теле ТМО возникают техногенные воды, которые могут иметь как естественный, так и искусственный характер. В качестве основных факторов, определяющих формирование потоков металлов предлагается рассматривать следующие:
- диспергированность отходов, выражаемую в удельной поверхности отходов;
- концентрацию металлов в ТМО, выраженную в суммарном кларке концентрации;
- форму нахождения металлов в ТМО;
- занимаемую площадь под ТМО.
Рассматриваемые факторы принимаются за основу для ранжирования ТМО по степени опасности их воздействия на окружающую среду. Естественно, что данная оценка ТМО носит в какой-то мере экспрессный характер, но именно она служит базой для выделения из всей массы ТМО наиболее опасных, требующих к себе приоритетного внимания с позиции устранения опасных очагов воздействия на окружающую среду. В процессе геологических и технико-экономических исследований устанавливается целесообразность переработки отходов, т.е. подтверждается либо отвергается наличие техногенных месторождений. Считаем, что наиболее приемлемой в этом случае является эколого-экономическая классификация отходов. При этом в процессе выполнения технико-экономических обоснований обязательному учету подлежит и экологический аспект, предполагающий обсчет предотвращаемого ущерба.
Техногенные месторождения (ТМ) отличаются от геогенных (естественных) своим генезисом, условиями залегания, а также пониженным содержанием полезных компонентов ТМ, образующихся из отходов добычи, представляют собой, как правило, интерес для строительной индустрии. Отходы же переработки чаще всего хранятся в хвостохранилищах в виде «мокрых» хвостов, при этом они существенно отличаются друг от друга составом полезных компонентов и используются для дополнительного извлечения попутных компонентов, представленных: Cu, Sn, Au, Ag, Pb, W, Co, Ni и т.д. Состав извлекаемых полезных компонентов напрямую определяется составом добываемой руды. Так, никелевые месторождения содержат: Cu, S, Co, Au, Ag, Se, Fe и др., оловянные месторождения – Cu, Pb, Zn, W, S, Ag и др. Набор попутных компонентов характерен для каждого типа месторождений, а, следовательно, и для техногенных месторождений.
Проблема утилизации ТМО в первую очередь связана с использованием их в производстве строительных материалов в силу огромного количества отходов, представленных вскрышными и вмещающими породами. Опыт утилизации металлосодержащих отходов пока неутешителен, хотя общие объемы металлических компонентов в отходах забалансовых руд и хвостах обогатительных фабрик сопоставимы с запасами крупных месторождений. Считается, что эффективность переработки последних требует по возможности организации селекции отходов при их производстве, отгрузке, транспортировке и складировании, т.к. в последующем это обеспечивает большую подготовленность ТМО для их исследования и промышленного освоения. Причем оптимальным вариантом является ориентация на технологию селекции уже в проекте.
Естественно, что в каждом конкретном случае выполняется экономическая оценка целесообразности переработки ТМ, причем определению подлежит как коммерческий, так и народнохозяйственный экономический эффект и экономическая эффективность.