Проблемы и перспективы использования техногенного минерального сырья

DOI: 10.18454/IRJ.2016.48.197 Вуколов А.Н.

Аспирант, Российский государственный геологоразведочный университет им. С.Орджоникидзе

МГРИ-РГГРУ, Москва

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОГЕННОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

Аннотация

В статье показана необходимость безотходной эксплуатации недр, комплексной переработки сырья и их экономическая целесообразность. Представлены сведения об объёмах накопленного в РФ техногенного минерального сырья, о типах его содержания в отходах горно-промышленного производства, его составе, потенциальной ценности и о возможных путях использования для получения строительных материалов и извлечения металлов. Показана роль складированных запасов техногенного сырья в загрязнении ландшафтов в районах горнообогатительных и металлургических комбинатов.

Ключевые слова: техногенное минеральное сырьё, отходы, горно-промышленное производство, охрана окружающей среды.

Vukolov A.N.

Postgraduate student, S. Ordzhonikidze Russian State Geological Prospecting University

MGRI-RGGRU, Moscow

PROBLEMS AND PROSPECTS OF THE USE OF TECHNOGENIC MINERAL RAW MATERIALS

Abstract

The article shows the need for a waste-free exploitation of mineral resources, complex processing of raw materials and their economic feasibility. There are information about the amount of accumulated technogenic mineral raw materials in Russia, its types in the waste mining and industrial production, its composition, the potential value and possible ways to use it to obtain building materials and extraction of metals. This article describes the role of stockpiled man-made materials in the pollution of landscapes in the areas of mining and processing and metallurgical plants.

Keywords: technogenic mineral raw materials, waste materials, mining and industrial production, environmental protection.

Общемировой проблемой в последние десятилетия стала необходимость обеспечения безотходного использования недр в комплексе с бережным отношением к экосистеме. Серьёзность ситуации обусловлена постоянным ростом масштабов добычи минерального сырья, увеличения складированных попутно добытых неиспользуемых пород и веществ, остающихся после переработки минерального сырья. Воздействие последних на компоненты ландшафта и на людей особенно опасно.

Полное использование всех добываемых природных компонентов, а также - созданных и накопленных человеком, становится всё более актуальным и является важнейшим направлением в их использовании на основе безотходных технологий. Максимальное вовлечение в промышленный оборот всех ресурсов минерального сырья, включая отходы, повышает экономическую эффективность совокупного цикла работ геологической, горнодобывающей и перерабатывающей отраслей. Это также важно с позиций охраны природы при разработке месторождений и деятельности обогатительных комбинатов.

В последние годы добыча руды и топлива в мире составляет более 150 млрд. т в год. Из них не более десятой части становится полезной продукцией, а остальное - это побочные материалы, которые по составу и свойствам могут быть полезны, но складированные и не перерабатываемые нарушают экологическое равновесие биогеоценозов. Это скопления отходов при разработке месторождений (некондиционные руды, вскрышные и вмещающие породы), горно-обогатительных комбинатов (хвосты, шламы), металлургической промышленности (шлаки, золы, кеки). Запасы подобных отходов, называемых техногенным минеральным сырьём [1], постоянно воспроизводятся, растут и становятся аналогами естественных месторождений.

Известные зарубежные и российские технологии переработки техно-генного сырья позволяют извлекать из него полезные элементы и изготавливать нужные материалы. При этом затраты на производство работ будут существенно ниже, чем при получении тех же веществ из природных запасов. Во многих странах существует и развивается безотходное производство, позволяющее сокращать добычу и импорт необходимых продуктов и сохранять окружающую среду. Цветные металлы получают из хвостов обогащения и забалансовых руд, строительные материалы - из отходов обогатительных комбинатов и фабрик цветной металлургии [2,3].

В России имеется, по оценкам, около 100 млрд. т складированного техногенного минерального сырья [4]. Только за вторую половину прошлого века объём пород при вскрышных работах, связанных с добычей угля, увеличился в 25 раз. Увеличение глубины открытых карьеров при разработке ископаемых порождает рост объёма пустых пород [5]. Отвалы при добыче угля и руды в районе российских месторождений занимали на начало века более 2 тыс. км2. Стоимость формирования таких отвалов составляет до 2,5 млрд долларов в год. Под аналогичными полигонами, шламонакопителями и хвостохранилищами занято ещё свыше 3 тыс. км2 [6].

Техногенное минеральное сырьё используется преимущественно при изготовлении строительных материалов и для извлечения цветных металлов. Пустые породы служат для заполнения использованных карьеров, для создания основания дорог и других работ, требующих больших объёмов насыпаемого грунта. Несмотря на имеющиеся существенные объёмы таких пород в России, в качестве строительных материалов они используются только на 1%. А для строительной индустрии сейчас требуется до 1,5 млрд т материалов и для снабжения её сырьём разрабатывается более 5 тыс. специальных месторождений. То есть, вторичные ресурсы добывающего производства практически не осваиваются для получения сырья, используемого в строительной индустрии. Такая ситуация складывается по экономическим причинам: из-за относительно низких цен на строительные материалы и значительных расстояний при

транспортировке их до места назначения. Однако около 20% отвалов пустых пород расположена на территориях с интенсивным строительством. Стоимость продукции на открытых здесь предприятиях с глубокой переработкой отходов при добыче полезных ископаемых на месторождениях уже не будет расти из-за перевозки конечной продукции в удалённые районы. Очевидно затраты на продукцию таких перерабатывающих заводов будут ниже, чем при целенаправленной добыче стройматериалов.

Основной объём металлургических отходов и скальных вскрышных пород, наиболее пригодных для производства стройматериалов, находится на Урале и в Сибири.

Суммарное количество металлов в техногенном сырье, накопленном на различных предприятиях на территории РФ, уже сравнимо с содержаниями в крупных природных месторождениях обычных, цветных и редких элементов. Объёмы их в так называемых отходах часто не намного ниже, чем в составе добываемых природных ископаемых.

В отходах предприятий чёрной и цветной металлургии, ТЭЦ уже в конце прошлого века находились в значительных количествах: медь - 7,8 млн т, свинец - около 1 млн т, цинк 0,9 млн т, олово 540 тыс. т, никель 2,5 млн т, вольфрам 129 тыс. т, молибден 4 тыс. т, литий 97 тыс. т. Россыпного золота в отвалах золотоносных приисков достигает 5 тыс. т. Наиболее крупные запасы цветных металлов накоплены в хвостах обогащения Гайского, Норильского, Салаирского, Учалинского и Солнечного ГОКов, в шлаках АО «Среднеуральский металлургический завод», «Электроцинк», «Печенгани-кель», «Североникель», в некондиционных рудах ГОКов. В хранилищах Красноуральской, Карабашской, Сибайской, Гайской, Среднеуральской, Бурибаевской и Кировоградской обогатительных фабрик, по данным кадаст-рового учёта, заскладировано 186 млн т пиритосодержащих хвостов, в кото-рых содержится 514 тыс. т меди, 741 тыс. т цинка, 39 млн т серы и другие ценные компоненты [7].

В отвалах бедных руд, окисленных железистых кварцитов, в металлургических шлаках накоплено железа более 170 млн т. Больше всего железа содержится в извлечённых рудах Михайловского, Стойленского и Лебединского ГОКов, в шлаках Нижнетагильского, Череповецкого, Ново-Липецкого металлургических заводов (5-6%). В составе хвостов магнитной сепарации Качканарского ГОКа железа - до 6,3%, Михайловского - до 28% [8].

В Российской Федерации в настоящее время использование вторичных минеральных ресурсов не превышает 1 -2% от их накопленного объёма [9]. Это не только инерция в привычных методах ведения работ. Видимо главной причиной того, что вторичное сырьё не перерабатывается, является отсутствие финансирования при высоких кредитных ставках и высокой вероятности потери капитала. Также сказывается слабое стимулирование предприятий для использования отходов в не в основном их производственном процессе.

Утилизация не всех техногенных ресурсов может быть экономически целесообразной, поэтому в каждом конкретном случае необходима многосторонняя оценка с этой точки зрения с учётом всех возможных вариантов переработки сырья, применения его составляющих и экологи-ческой значимости для ландшафта, здоровья людей.

Наряду с очевидной полезностью запасов техногенного минерального сырья, нельзя не учитывать, что в России они занимают территории в сотни квадратных километров. При этом площади загрязнений подземных вод вокруг хвосто- и шламохранилищ в десятки раз больше площади складирования, а районы геохимического загрязнения ландшафтов вокруг горно-металлургических комбинатов превышают размеры их земельного отвода в 30-40 раз. Подземные воды и реки, используемые для водоснабжения, загрязняются тяжёлыми металлами, растворёнными в паводковых и дождевых водах с отвалов и хранилищ, многократно превышая ПДК элементов в воде.

Таким образом, техногенное минеральное сырьё обладает высокой экономической ценностью и является одним из важнейших резервов увеличения ресурсов России без значительных капиталовложений на разработку месторождений. Переработка минерального сырья поднимет прибыльность и рентабельность предприятий, добывающих и перерабатывающих полезные ископаемые. Возможно снижение удельных капитальных и эксплуатационных затрат на добычу полезных ископаемых, сокращение количества предприятий, производящих необходимые для промышленности объёмы продукции. Наконец, использование техногенных сырьевых ресурсов сократит их запасы и ущерб окружающей среде.

Литература

1. ГОСТ 25916-83. Ресурсы материальные вторичные: термины и опреде-ления. М.: Стандарты, 1985. - 12 c.

2. Hackett С. Environmental and Natural Resources Economics (theory, policy, and the sustainable society) / С. Hackett, C. Steven. New York, 2003. - 525 р.

3. Ehrlich P. Effects of household dynamics on resource consumption and biodiversity // Nature. 2004. 12 Jan. - 18-21 р.

4. Боков В.Г. Техногенные ресурсы России. Сырье для производства строи-тельных материалов. М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2001. - 91 с.

5. Виноградов В.Н. Экономическая оценка комплексного минерального сырья. М.: Недра, 1978. - 223 с.

6. Четверев В.И. Экономическая эффективность использования природно-ресурсного потенциала. М.: Изд-во МГУ, 2001. - 247 с.

7. Борисович В.Т., Чайников В.В. Геолого-экономическая оценка техноген-ных месторождений // Итоги науки и техники. Сер. «Техника геолого-разведочных работ» / ВИНИТИ. - М., 2001. Т.15. - С. 3-22.

8. Боков В.Г. Проблемы освоения техногенных минерально-сырьевых ресур-сов России / В.Г.Боков,

B.Н. Лазарев // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. - 2000. - № 5-6. - С. 21-24.

9. Чайников В.В., Гольдман Е.Л. Оценка инвестиций в освоение техногенных месторождений. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. - 220 с.

References

1. GOST 25916-83. Secondary material resources: the terms and identify. M.: Standards, 1985. -12 p.

2. Hackett, S. Environmental and Natural Resources Economics (theory, policy, and the sustainable society) / S. Hackett,

C. Steven. New York, 2003. - 525 p.

3. Ehrlich P. Effects of household dynamics on resource consumption and biodiversity // Nature. 2004. 12 Jan. - 18-21 р.

4. Bokov V. G. Technogenic resources of Russia. Raw materials in the production of constructional materials. M.: ZAO "Geoinformmark", 2001. - 91 p.

5. Vinogradov V. N. Economic evaluation of complex mineral raw materials. M.: Nedra, 1978. - 223 p.

6. Chetverev V. I. Economic efficiency of natural resource potential. M.: MSU Publishing house, 2001. - 247 p.

7. Borisovich V. T., Chainikov V. V. Geological and economic evaluation of technogeniction fields // Results of science and technology. Series "Technology of geological exploration" / VINITI. - M., 2001. T. 15. P. 3-22.

8. Bokov V. G. Problems of development of technogenic mineral raw material resources of Russia / V. G. Bokov, V. N. Lazarev // Mineral resources of Russia. Economy and management. - 2000. - № 5-6. - from 21-24.

9. Chainikov V. V., Goldman, E. L. Evaluation of investment in the development of technogenic deposits. M.: OOO "Nedra-Biznestsentr" publ., 2000. - 220 p.

DOI: 10.18454/IRJ.2016.48.049 Горшкова А. Т.1, Урбанова О.Н.2

1 Кандидат географических наук, 2старший научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ В ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ

Аннотация

В статье представлены возможности выбора интегральных показателей для оценки экологических ситуаций в пределах различных операционно-территориальных единиц, в том числе и акваторий, и варианты оперирования сведениями базы данных «Автоматизированной Системы Оценки Водных Ресурсов» (АСОВР).

Ключевые слова: оценка экологической ситуации, база данных, интегральные показатели.

Gorshkova A.T.1, Urbanova O.N.2

1PhD in Geography, 2senior researcher, Institute of Ecology and Natural Resources Academy of Sciences of the Tatarstan Republic INDICATORS FOR THE ENVIRONMENTAL DIAGNOSTICS

Abstract

The article presents the choice of integrated indicators for the assessment of environmental situations within the various operational territorial units, including the waters, and variants of operating information database "Automated systems of information processing on Water" (ASOVR).

Keywords: estimate the environmental situation, databases, integrated indicators.

Нарастающий техногенный прессинг, обусловленный как темпами освоения территориального пространства, так и новаторским развитием технологий, значительно опережает не только скорости естественного восстановления нарушенных биогеосистем, но и скорости разработок мероприятий по их искусственной реконструкции. Совершенно очевидно, что для самой констатации угрозы возникновения и для предупреждения экологических катастроф необходимы достоверные экспресс-диагностика и комплекс конструктивных мер по устранению негативов, что определяет актуальность этих двух первостепенных для решения задач и направлений научного поиска. Сегодня, к сожалению, чаще объект «погибает», даже не дождавшись результата оценки сложившейся ситуации. Восстановить полностью деградировавший природный объект с нулевой стадии сукцессии чрезвычайно трудно, а, порой, и вовсе невозможно. Наиболее остро стоит вопрос восстановления водных объектов, замкнутых в городской черте, промышленных и агропромышленных зонах, местах разработки углеводородов. Для стимуляции возрождения нарушенных экосистем целесообразнее использовать знания об уже известных науке механизмах функционирования природных систем и циклов саморегуляции. Важно уметь правильно оценить ситуацию и, используя уже имеющиеся знания, устранить негативные явления, появляющиеся в окружающей среде после провокаций антропогенным воздействием. При этом достовернее всего пользоваться интегральными диагностическими показателями, как это делается, например, в экономике, когда уровень комфортности проживания людей оценивается по цифровым значениям обеспеченного дохода отдельно рассматриваемой экономической системы на душу населения. Или такой показатель как "здоровье населения", разложенный на отдельные категории диагностики заболеваний, объективно отражает характер метаболизма таких наиважнейших для жизнеобеспечения биосферных составляющих, как вдыхаемый воздух или употребляемые в пищу продукты питания и вода.

Проанализировав данные предшествующих наблюдений, мы рассчитали ряд интегральных величин для диагностики экологических ситуаций, и применили некоторые из известных ключевых механизмов природной саморегуляции для возобновления функционирования водных экосистем, утративших в результате антропогенного вмешательства естественный баланс биоценотического равновесия. В своих исследованиях мы пытаемся составлять различные наборы диагностических показателей для определения кризисных зон и территориальных образований, предрасположенных к природно-техногенным катастрофам, или выделять интегральные величины, достоверно отражающие состояние окружающей среды. Например, в целях усовершенствования мониторинга состояния почвенной, водной и воздушной сред по характеристикам снежного покрова введено использование нескольких информативных «меток» из состава тяжелых металлов (ТМ) [1. С.1; 2. С.1]. Метод позволяет получать картину распространения и накопления в различных средах и в различных пространственно-временных рамках токсичных веществ, что проявляет зоны с априори нарушенными механизмами обмена веществ и энергии. Также для пространственной оценки экологической ситуации по территории Республики Татарстан выведен