Природоохранная технология переработки минерального сырья

УДК 622

А.Д. Бардовский

ПРИРОДООХРАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

Семинар № 19

Научно-технический прогресс постоянно усиливает антропологическое воздействие на природную среду, и особое место здесь занимает горнодобывающая и горноперерабатывающая промышленности. При устойчивом росте объемов мировой добычи полезных ископаемых имеют место устойчивый рост отходов их добычи и переработки, значительная часть которых может быть использована для получения как металлов и других ранее неизвлеченных компонентов, так и различных срои-тельных материалов, удобрений, химической продукции и т.д. Сейчас уже не возникает сомнений в том, что отходы горно-обогатительного производства представляют, по определению акад. М.И. Агошкова, один из видов ресурсов земных недр - техногенные минеральные ресурсы, которые со временем приобретают промышленную ценность. Кардинальным решением проблемы рационального использования природных ресурсов и защиты окружающей природной среды от загрязнения является широкое внедрение принципов малоотходных и ресурсосберегающих технологий. Среди основных задач, решаемых в рамках этих принципов, важное значение имеют задачи комплексного освоения недр, включающего и комплексное (или рациональное) освоение природных месторождений полезных ископаемых, и комплекс-

ное освоение техногенных минеральных ресурсов [1].

Техногенные минеральные ресурсы - это совокупность запасов техногенного минерального сырья, содержащегося в отходах горно-обогатительного и металлургического производства, в пределах какого-либо региона или страны в целом [2].

Специфической особенностью горнодобывающей промышленности является не линейная, а экспотенци-альная зависимость роста объемов добычи и переработки с увеличением потребности в минеральном сырье, поскольку рост добычи сопровождается ухудшением качества руд как по содержанию ценных компонентов, так и по обогатимости. Количественный рост вызывает качественно новые технологические и экономические проблемы: создание высокоэффек-

тивных и высокопроизводительных процессов и аппаратов для подготовки и обогащения минерального сырья; освоение развитых схем переработки, обеспечивающих комплексное извлечение из сырья всех ценных компонентов; обеспечение охраны окружающей среды и складирование отходов обогащения и т.д.

Нерациональное использование природных ресурсов ведет к ускоренному их сокращению (в смысле пригодности их к промышленной переработке) и постоянному увеличению вредного влияния производства на окружающую среду. Поэтому важ-

нейшей научно-технической проблемой современности становится комплексный подход к использованию минеральных ресурсов. При этом должны совершенствоваться не только технологии, но и экономический механизм, стимулирующий усилия в этом направлении.

Для повышения уровня повторного использования побочных продуктов и отходов в США, например, используются ряд рычагов экономического характера, в частности, введение разного вида налогов и экономически обоснованных цен на отходы. Налоговая политика предусматривает введение льгот предприятиям, перерабатывающим свои отходы, введение социального налога на труд, взимаемого с производителей и снижаемого пропорционально остаткам материала в таре. При этом общая сумма налога примерно равна издержкам, необходимым для повторного использования тары. Практикуется также федеральное субсидирование разработок новых технологических процессов по переработке и повторному использованию отходов, а также заключение долгосрочных контрактов и их реализации при гарантированном минимальном уровне цен.

Минеральное сырье является основным сырьем для производства строительных материалов. С давних пор человечеством владели представления о неисчерпаемости природных ресурсов. Господствовало ошибочное убеждение о полной саморегуляции природы, о ее способности восстанавливать утраченные звенья и нарушенные процессы. Уменьшить или ослабить неблагоприятное воз-действие человеческой деятельности на природу можно двумя путями: снизить ее масштаб или изменить характер. Первый из них приходит в противоречие с растущими потребностями при неуклонном росте народонаселения и интеллектуализации

его запросов. Следовательно, остается перестроить антропологическую деятельность, т.е. создать природоохранные технологии добычи минерального сырья и производства из него строительных материалов [3]. Под термином “природоохранная технология” понимают рациональное использование недр, безотходность и технологическую чистоту.

Твердые минеральные отходы, накопившиеся в результате добычи и переработки полезных ископаемых, оказывают существенное влияние на экологическую и экономическую ситуацию в России. Суммарная площадь, занимаемая отходами горнодобывающих предприятий в России превышает 500 тыс. гектаров, а территория, на которой явно ощущается их негативное влияние на окружающую среду, в 1015 раз больше.

С одной стороны, отвалы добычи полезных ископаемых, хвостохранили-ща обогатительных фабрик нарушают экологическую обстановку целых регионов и требуют принятия определенных мер и затрат для их захоронения или защиты от выветривания, окисления и т.п. С другой - техногенные минеральные образования горнообогатительных комплексов сконцентрировали в себе большое количество компонентов, дефицит которых ощущают целые отрасли. По оценке экспертов их использование позволило бы не менее, чем на 15-20 % расширить минерально-сырьевую базу горнометаллургической, угольной, горнохимической и строительной отраслей промышленности.

В работе, выполненной Союзгипро-нерудом [4] совместно с отраслевыми институтами различных ведомств, дана оценка потенциально пригодного для производства нерудных материалов вторичного сырья и определены ежегодные объемы его выхода. Попутно

добываемые вскрышные породы по предприятиям черной металлургии составляют 150 млн м3, по цветной - 100

3 3

млн м , стройматериалов - 18 млн м .

В настоящее время для выпуска нерудных строительных материалов используется около 15 % горно-

промышленных отходов. Объем использования вскрышных и попутно добываемых пород составляет 7,5 % общего объема их выхода.

Огромное количество предприятий по добыче сырья строительных материалов составляют мелкие и средние карьеры ( песок, глина, щебень, гравий, мел и др). Например, в эксплуатируемом регионе Курской магнитной аномалии действует более 170 таких карьеров. Суммарная производительность их не превышает 15 млн. м3 сырья в год. В результате от сельскохозяйственного производства отторгаются тысячи гектаров земли, в том числе, более половины - уникальные черноземные угодия. Только на трех крупнейших горнообогатительных комбинатах этого региона ежегодно вывозится в отвалы около 90 млн т пород и складируется в шлакохранилищах более 20 млн т отходов обогащенной железной руды, которые также занимают значительные площади.

Ключевой проблемой при исследовании и реализации природоохранной концепции добычи и переработки минерального сырья является проблема комплексного использования этого сырья. Очевидно, что наиболее существенной областью комплексного использования попутно добываемых пород -производство материалов, прежде всего строительных.

Анализ мирового опыта по указанному вопросу показывает, что производственные процессы по добыче и переработке минерального сырья, получение из него материалов и даже их использование должны быть замк-

нуты в единый технологический цикл. Такая структура возможна только в том случае, если для каждого типа сырья (первичного и вторичного) разработаны технологические процессы, при которых отходы одного производства становятся сырьем для другого. Поскольку запасы сырья в природе ограничены, решить сырьевую проблему можно только на основе воспроизводства сырья и создания замкнутого производства по аналогии с природными процессами. В этом гарантия от сырьевых кризисов и разумное сосуществование с природой.

В последнее время в России и за рубежом разрабатывается природоохранная концепция о необходимости постепенного запрета добычи сырья для строительных материалов на специально для этого организованных горных предприятиях. Такое сырье нужно изыскивать среди попутно или специально добываемых пород при разработке других полезных ископаемых, добыча которых по условиям залегания неизбежна.

Сложившаяся система добычи и первичной переработки полезных ископаемых создавалась для извлечения одного или немногих минералов, имеющих самостоятельную ценность или содержащих полезный элемент путем постадийного концентрирования. Отделяют эти минералы (элементы) от остальной части добытого из недр минерального вещества на следующих стадиях: а) подготовки месторождения (вскрытые породы отделяют от толщи); б) эксплуатации месторождения (вмещающие породы -от полезного компонента); в) обогащение (породообразующие материалы - от ценной породы). После всего пустые породы и отходы обогащения складируют в отвалы. Реализации указанного подчинена технология освоения месторождений, схема вскры-

тия, система разработки, механизмы и оборудование, экономика.

Концепция же безотходного производства предполагает переход от процессов концентрирования к дифференцированию, т.е. к разделению всей добытой горной массы на составляющие ее структурные элементы (минералы и горные породы) на всех стадиях отработки месторождения с селективным выделением технологических типов и сортов, каждый из которых находит практическое применение.

Для реализации изложенной концепции необходима максимально всеобъемлющая информация о попутно добываемых породах и отходах производства. Такую возможность может дать специальная информационная система: набор (банк) данных о минерально-сырьевых ресурсах для производства строительных материалов. Внутренняя структура этой системы должна содержать методы и средства для обработки, систематизации и распространения указанных данных. Информационные системы указанного типа и назначений могут быть многоуровневыми, т.е. как для небольших районов и областей, так и для крупных регионов.

1. Академическая наука - горное производство. “Круглый стол горного журнала” (Выступление К.Н. Трубецкого) // Горный журнал, 1991, №3. - С.9-10.

2. Трубецкой К.Н., Шапарь А.Г. Малоотходные и ресурсосберегающие технологии при открытой разработке месторождений - М.: Недра, 1993. - 272 с.

3. Остапенко П.Е., Мясников Н.Ф. Безотходная технология переработки руд черных металлов. - М.: Недра, 1988 - 271 с.

Банк данных должен содержать количественные и качественные характеристики пород и отходов: их объемы и способ хранения, механические свойства, состав, стоимость и т.д. Рассматриваемая информационная система может эффективно действовать только на основе автоматизированного учета и обработки с использованием ЭВМ [5].

Для целенаправленного использования вторичных ресурсов минерального сырья выполнен ряд научных исследований и практических разработок по созданию информационно-организационной базы для принятия оптимальных решений в данной области. В последние годы в России ведутся работы по созданию кадастров-классификаторов отходов, включающих совокупность учетных показателей и техникоэкономических оценок. В кадастрах помимо систематизированной информации по отходам должна содержаться экономическая оценка отходов с учетом социально-экономических факторов их утилизации. При этом горнопромышленные отходы должны оцениваться общими оценками с минеральносырьевыми ресурсами, что облегчает выбор наиболее эффективных источников сырья.

------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4. Агошков М.И. Комплексное освоение месторождений. // Материалы Всесоюзн. научн. конф. “Комплексное освоение месторождений и извлечение полезных ископаемых”. - М., 1985. - С. 8-17.

5. Казикаев Л.М., Кокунько В.К. Природоохранная концепция добычи и переработки минерального сырья для производства строительных материалов // Известия вузов - Геология и разведка. - 1990.- №11. - С. 52-58.

— Коротко об авторах------------------------------------------------------

Бардовский А.Д. - доктор технических наук, профессор, кафедра «Теоретическая и прикладная механика», Московский государственный горный университет.