Апр 05 2001

КРУПНОТОННАЖНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ:

Опубликовано в 01:14 в категории Утилизация отходов

КРУПНОТОННАЖНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ:

ПРОБЛЕМА ДЕПОНИРОВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ

П.И. Копач

Институт проблем природопользования

и экологии, г. Днепропетровск, Украина

Глобальное техногенное вмешательство человека и техники в природную среду привело к накоплению на земной поверхности огромного количества отходов производства. В результате добычи и обогащения полезных ископаемых образуются десятки миллионов кубометров отвальных пород и шламов. Крупнотоннажные отходы имеют место при сжигании топлива на тепловых электростанциях, при металлургическом переделе руд и др. При этом происходит не только концентрация объемов пород, шламов и шлаков, но и концентрация химических элементов, соединений и минералов, так как в отходы зачастую попадают сопутствующие полезные ископаемые и другие отходы производства, являющиеся потенциально полезным сырьем. В последнее время во всем мире возрос интерес к накоплениям промышленных отходов, и в особенности, к накоплениям, возникшим при функционировании горнодобывающих предприятий.

Техногенное накопление химических элементов превращается в один из важных источников минерального сырья. Объемы, ценность и условия залегания этих источников минерального сырья позволяют классифицировать их как техногенные месторождения. Техногенное месторождение – это искусственное накопление минерального вещества, по количеству, качеству и условиям залегания пригодное в данное время или на перспективу для экономически целесообразного промышленного использования. Понятие «техногенное месторождение» включает в себя как геологические, так и технико-экономические аспекты. В этом случае оно учитывает потребность в данном виде минерального сырья, уровень развития технологии разработки и переработки сырья, состояние транспорта, энергетики, его стоимость в настоящее время и на перспективу.

Цикл существования техногенного месторождения можно разбить на следующие технологические периоды: формирования, консервации,

депонирования, расконсервации, эксплуатации и рекультивации. Некоторые из данных технологических процессов включают работы, хорошо освоенные в теории и практике открытых горных работ. К ним относятся вопросы расконсервации, аналогичные вопросам вскрытия месторождений, а также вопросы рекультивации отработанных техногенных месторождений. Вопросы формирования техногенных месторождений из различных видов минерального сырья, их консервации в период депонирования и последующей переработки требуют специального рассмотрения.

Важнейшим при формировании техногенного месторождения является процесс локализации минеральных компонентов, геохимическая природа которых позволит в дальнейшем организовать технически возможную и экономически целесообразную их переработку с целью получения конечного продукта. Процесс локализации полезных минеральных компонентов возможен на основе индивидуальных свойств минеральных компонентов, составляющих исходную горную массу, и должен учитывать специфику последующего этапа – эксплуатационной разработки залежи или месторождения. В этом случае наиболее целесообразно применять принцип «предварительного исполнения», который заключается в том, чтобы создать в процессе формирования техногенного месторождения условия, при которых утилизация полезного компонента будет максимально эффективна. При формировании техногенных месторождений и утилизации депонированного в них полезного компонента отсутствуют пространственные и временные ограничения. Процессы, которые в рамках технологической установки идут минуты, или, в крайнем случае, часы и сосредоточены на ограниченной строением площади, в условиях техногенного месторождения могут протекать дни и даже месяцы. Это, прежде всего процессы химического и бактериального выщелачивания металлов, газификации отходов угледобычи, свалок бытовых и других видов органических отходов.

В настоящем докладе рассматриваются в основном крупнотоннажные отходы. Объем техногенных отходов только на стадии разработки месторождений в четыре-пять раз превышает объем добычи, а на стадии обогащения в тридцать и более раз превышает объем производства концентрата. Статус «отходов» указывает на отсутствие в настоящее время экономически целесообразных технологий извлечения полезного компонента в основной технологической цепи существующего производства. В этом случае локализация минерального компонента должна осуществляться при минимуме энергетических и материальных затрат. Поэтому необходимо задействовать принцип разделения и сортировки потока промышленных отходов.

При современном уровне развития науки и техники целенаправленное разделение крупнотоннажных потоков из отходов горно-обогатительного производства для формирования техногенных месторождений наиболее эффективны при использовании для этих целей естественных сил гравитации. Процессы гравитационного разделения основаны на использовании законов перемещения минеральных компонентов в потоках в той или иной среде, а также по наклонной плоскости.

В качестве примера можно рассмотреть ситуацию со складированием отходов обогащения железистых кварцитов Кривбасса. В Кривбассе действует пять горно-обогатительных комбинатов, которые за период с 1961 г. по настоящее время складировали отходы обогащения железистых кварцитов в шести хвостохранилищах: балка «Петрова» (СевГОК) – 375 млн.м3; балка «Лозоватка» (ЦГОК) – 246 млн.м3; «Войково» (ЮГОК) – 106 млн.м3; «Объединенное» (ЮГОК, НКГОК) - 250 млн.м3; балка «Грушеватая» (ЮГОК) – 19 млн.м3; «Миролюбовка» – 105 млн.м3; «Николаевка» (ИнГОК) – 283 млн.м3. Всего в хвостохранилищах Кривбасса (с учетом хвостохранилищ ПО Кривбассруда) заскладировано 1410млн.м3 отходов обогащения. Проведенная оценка имеющихся литературных и архивных материалов позволяет утверждать, что даже по самому пессимистическому варианту содержание железа в хвостах обогащения составляет 14-16 %.

Исследования, выполненные в Институте проблем природопользования и экологии НАН Украины, позволяют предположить, что в процессе намыва хвостохранилищ возможна локализация металла в небольших по площади зонах, конфигурация которых определит залежь техногенного месторождения. Параметры залежи возможно прогнозировать изучив физико-механические характеристики хвостов, а также выполнив ретроспективный анализ способов и параметров намыва хвостохранилищ. Таким образом, возможно ориентировочное определение координат техногенной залежи в массиве хвостохранилища. Детальное оконтуривание залежи можно осуществить обычными методами геологической разведки.

Вышесказанное относится к заскладированным ранее отходам ГОКов. Однако возможен и другой подход – целенаправленное формирование техногенных залежей минерального компонента с определенными параметрами. Опыт Кривбасса и других бассейнов свидетельствует, что техногенные залежи в шламохранилищах с промышленным содержанием полезных компонентов образовались даже случайно. При целенаправленном формировании таких месторождений можно создать условия для быстрого вовлечения их в эксплуатацию со сравнительно низкими затратами, поскольку используется уже измельченный и отклассифицированный материал. Технологические параметры процесса локализации минеральных компонентов в техногенные залежи полезного ископаемого определяются с использованием физико-математической модели фракционирования пульпы при ее перемещении по пляжу хвостохранилища. Специальная технология намыва сводится к производству работ с соблюдением определенных контрольных параметров: консистенции гидросмеси, размеров технологических карт и др.

Создание техногенных месторождений, кроме вопросов технического характера, влечет за собой и чисто экономические проблемы. Основной из них является проблема определения допустимого уровня затрат на его формирование. Такие затраты оправданы, если, во-первых, в обозримом будущем наступит момент вовлечения техногенного месторождения в эксплуатацию, и во-вторых, освоение его не будет убыточным по сравнению с освоением аналогичных природных месторождений. Допустимый уровень затрат определяется на основании прогноза себестоимости и удельных, капитальных вложений в добычу и переработку руды для техногенного и худшего природного месторождения. Необходимо учесть также то, что финансовые вложения, задействованные в процессе формирования техногенного месторождения, выбывают на время из хозяйственного обращения, где они приносили бы некоторый эффект. Поэтому при расчете значения капиталовложений, необходимо учитывать проценты за кредиты, начисляемые за период формирования и плату за фонды за срок эксплуатации месторождения.

Таким образом, целенаправленное складирование крупнотоннажных промышленных отходов путем создания техногенных месторождений позволит не только обеспечить полноту использования недр, но и существенно уменьшить темпы повреждения окружающей среды.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.