Техногенные месторождения территорий Уральского федерального округа и проблема землепользования

УДК 622.458+622.882

ТЕХНОГЕННЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТЕРРИТОРИЙ УРАЛЬСКОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО ОКРУГА И ПРОБЛЕМА ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ

© 2011 Г.М. Чайкина, Н.Ю. Антонинова

Институт горного дела РАН, г. Екатеринбург

Поступила в редакцию 10.05.2011

Представлены материалы к изучению техногенных месторождений на Урале как источников ценных минеральных компонентов, так как это представляет собой серьезный резерв увеличения производства железа, цветных и драгоценных металлов, редких элементов и является основой оптимального землепользования.

Ключевые слова: техногенные месторождения, нарушение земель, рекультивация

Вопросы комплексного использования минерального сырья и переработка отходов горного и металлургического производств с каждым годом привлекают все большее внимание ученых и практиков горного дела. При этом максимальное извлечение всех видов природного сырья должно производиться при минимальном ущербе окружающей среде, в том числе земельным ресурсам. Разработка природных кладовых минерального сырья на Урале продолжается четвертое столетие. Одновременно как вспомогательный ресурс используется земная поверхность со свойственным ей почвенно-растительным покровом, что определяет эколого-экономический аспект недропользования в целом.

Большинство крупных горнообогатительных комбинатов страны, в том числе и в УрФО, запроектированы и функционируют как монопредприятия, добывающие железную или марганцевую руду, комплексные руды цветных металлов с извлечением одного, редко -дух компонентов. Вскрышная толща, включая вмещающие породы, отсыпаются в породные отвалы. Отходы обогатительного передела в виде хвостов мокрого и сухого обогащения складируются в отвалы - хвостохранилища. Все эти объекты в совокупности с карьерным пространством занимают значительную территорию, формируя техногенный ландшафт. Размеры территорий такого ландшафта на крупных предприятиях составляют тысячи

Чайкина Галина Михайловна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории экологии горного производства. E-mail: chaykina37@mail.ru

Антонинова Наталья Юрьевна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории экологии горного производства. E-mail: na-tal78@list.ru

гектаров, требующих проведения рекультивации [1, 2]. Однако природные ресурсы истощаются, совершенствуются технологии их добычи и переработки в направлении комплексного использования сырья. Эта проблема, поставленная в XX веке академиками нашей страны Ферсманом А.Е. [3], Мельниковым Н.В. [4] и др. исследователями, получает развитие в настоящее время в направлении извлечения ценных компонентов из бывших отходов производства, оцененных как техногенные месторождения. Это характерно, в частности, для высокоиндустриальной Свердловской области [5]. Объективной необходимостью такого направления деятельности может быть и намечающееся превышение годовых объемов потребления отдельных видов сырья над приростами запасов [6].

Развитие идей оптимизации недропользования на определенном этапе использования запасов недр завершилось разработкой основных категорий и понятий о сырье техногенном. В частности, «Техногенные месторождения» (ТМ) - техногенные образования, по количеству и качеству содержащегося минерального сырья пригодные для эффективного использования в сфере материального производства в настоящее время или в будущем (по мере развития науки и техники) [7]. Целесообразность вовлечения в производство отходов определяется геолого-минералогическими оценками их запасов, которые могут быть значительны [8]. Об этом косвенно свидетельствуют продолжающие возрастать объемы заскладированно-го сырья, особенно на действующих предприятиях с открытым способом разработки, одновременно демонстрируя формирование техногенного ландшафта. Главными составляющими его в горнорудных районах являются не только аккумулятивные формы рельефа в виде отвалов

вскрышных пород и отходов обогащения, но и выработанные пространства карьеров. Выборочные показатели трансформации земной поверхности от деятельности горных предприятий с открытым способом разработки приведены в таблице. Количественные характеристики их опре-

Завершающим этапом горного производства, связанного с изъятием и нарушением земель, является рекультивация как направление рационального использования земель в горном деле, закрепленное законами РФ о Земле и охране окружающей среды, о Недрах, государственными стандартами и отраслевыми инструкциями,

деляются условиями залегания месторождений и производительностью горно-обогатительных комплексов, а качественный состав отходов -геолого-минералогическими показателями конкретного месторождения (производства) и технологиями получения конечного продукта.

периодически корректируемыми. Исследования состояния этого процесса в районах освоения минеральных ресурсов показали, что объемы проведения рекультивационных работ значительно отстают от величин нарушения земель, а выполнение ее на объектах ТМ имеет особенности (см. рис.).

Таблица. Укрупненная схема техногенных образований - возможных техногенных

месторождений и использование земель

Отрасль промышленности Основные источники формирования отходов производства Отходы производства - возможные ТМ Возможные виды ресурсов из отходов производства Суммарный показатель, тыс. га

нарушения/отработки земель на 01.01.2008 рекультивировано за 2000-2007, га

черная металлургия добыча и обогащение титаново-магнетитовых, железо-ванадиевых магнетитовых бу-рожелезняковых руд вскрышные породы, хвосты сухой и мокрой магнитной сепарации щебеночно-песчаные смеси, концентраты цветных металлов, медный из хвостов ММС, медистые глины из вскрышных пород Свердловская

8,1/1,1 3,3

Челябинская

8,1/1,9 1,0

Оренбургская 1,7/1,0 -

Башкортостан - 1,2/-

цветная металлургия разработка группы медь и никель-содержащих месторождений Свердловской, Оренбургской областей и Башкортостана вскрышные породы, хвосты обогащения, забалансовые руды извлечение попутных цветных металлов, сырье для производства кирпича, концентрат для удобрений, технологическая известь Свердловская

8,7/2,3 | 3,9

Челябинская

1,8/0,4 0,7

Оренбургская 2,6/0,3 Башкортостан 2,9/- Н.д.

строительная индустрия месторождения асбеста, талька отходы обогащения, вскрышные породы тальк - магнезитовый концентрат как М^ удобрение, MgO композиционные строительные материалы Свердловская - 6,2/-Челябинская -2,2/-Оренбургская -2,2/-Башкортостан -0,8/-Тюменская - 0,3/-Курганская -0,3/- Н.д.

электроэнергетика ГРЭС и ТЭЦ территорий Ур-ФО золошлаки дорожное строительство, строительный комплекс, источники микроэлементов в комплексных органо-минеральных удобрениях, производство кирпича, газозолобе-тонных шлаков Свердловская 9,5/0,1 Челябинская 1,6/0,2 Башкортостан 0,1/0,01 Тюменская -0,2/0,02 Н.д.

металлургическое производство заводы и металлургические предприятия черной и цветной металлургии шлаки доменного мартеновского, медеплавильного, металлургического, ферросплавного производств, шламы, пыль доменная и др. гипсовые отходы - окислы Бе, гранулометрические шла ки - в цементной промышленности. Извлечение Си и цветных металлов. Алюминий-литиевые шлаки -для гидрооксидов А1 иMg. Отделочные и изоляционные материалы Н.д. Н.д.

Рис. Схема трансформации объектов нарушения земель в районах горнометаллургических комплексов в аспекте последующей рекультивации

Появление ресурсов категории «техногенное месторождение» вызывает необходимость корректировки действующей нормативно-методической базы, определяющей стадии, и сроки восстановления нарушенных земель [9, 10], в частности:

- разделения земель выделенных предприятию для добычи основного сырья на две категории:

а) нарушенные, отработанные до проектных контуров, подлежащие рекультивации только после установления отсутствия реальной ценности заскладированных масс для повторной переработки;

б) нарушенные, оцененные как территории с запасами техногенного сырья, подлежащие повторному использованию горным производ-ствоми рекультивации после завершения нового периода извлечения минеральных компонентов.

- пересмотра срока пользования земельным отводом в сторону увеличения на проектный период отработки техногенного сырья без изъятия дополнительных площадей.

Отвалы - ТМ с тонкопылевидными отходами как экологически опасные объекты подлежат временной рекультивации на период до отработки выявленных запасов. Наиболее оптимальным направлением рекультивации их следует считать санитарно-гигиеническое, выполняемое по принципу «минимального зем-левания» с возможным использованием для формирования рекультивационного слоя нетрадиционных органоминеральных составов.

Выводы: основой оптимального землепользования должно быть комплексное использование минерального сырья из природных и ТМ, осуществляемое структурами многоотраслевого горного предприятия. Эколого-экономическая значимость предлагаемой коррективы определяется повторным использованием нарушенных земель для добычи техногенного сырья из объемов ранее заскладиро-ванной горной массы и отходов обогащения. Возврат земель в повторное народнохозяйственное использование возможен только после завершения процесса извлечения из горной или металлургической массы других выявленных, но ранее не извлекаемых ценных компонентов. Наличие двух стадий добычи -природного сырья и сырья из отходов производства, является вынужденным, хотя и перспективным направлением извлечения минеральных ресурсов. Увеличение периода изъятия и нарушения земель завершается на заключительном этапе формированием двух категорий земель - нарушенных и деградированных, подлежащих восстановлению по окончанию природопользования по индивидуальным проектам, учитывающим особенности объектов.

Статья подготовлена в рамках Междисциплинарного проекта Президиума Уральского отделения РАН «Освоение недр Земли: инновационное научно-технологическое развитие горно-металлургического комплекса Урала»

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Чайкина, Г.М. Рекультивация нарушенных земель в горнорудных районах Урала / Г.М. Чайкина, В.А. Объедкова. - Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 267 с.

2. Чайкина, Г.М. Изменение природно-территориальных комплексов и рекультивация земель в районах интенсивного техногенного воздействия / Г.М. Чайкина, В.А. Объедкова, Н.Ю. Антонинова // Мат-лы Всероссийской конф. с международным участием «Биологическая рекультивация и мониторинг нарушенных земель» 4-8 июня 2007 г. - Екатеринбург, 2007. С. 730743.

3. Ферсман, А.Е. Комплексное использование минерального сырья. - Л: Изд-во АН СССР, 1932. ? с.

4. Мельников, Н.В. Минерально-сырьевые ресурсы и комплексное их освоение / Н.В. Мельников // Избранные труды. - М.: Наука, 1987. 300 с.

5. Переработка техногенных образований - эффективный путь реабилитации горнопромышленных территорий. - Екатеринбург: УрО РАН, 2000. 72 с.

6. Трубецкой, К.Н. Классификация техногенных месторождений, основные категории и понятия / К.Н. Трубецкой, В.Н. Уманец, М.Б. Никитин // Горный журнал. 1989. №12. С. 6-9.

7. Яковлев, В.Л. К учету мировых тенденций развития горного дела при обосновании стратегии

освоения недр России и Уральского региона / В. Л. Яковлев // - ГИАБ. 2006. №8. С. 216-220.

8. Мормиль, С. И. Техногенные месторождения Среднего Урала и оценка их воздействия на окружающую среду / С.И. Мормиль, В.Л. Сальников, Л. А. Амосов и др. - Екатеринбург: НИА-Природа, ДПР по Уральскому региону, АООТ «ВНИИЗАРУБЕЖГЕОЛОГИЯ», Геологическое предприятие «Девон». 2002. 206 с.

9. Чайкина, Г.М. К вопросу о нормативной базе проектирования рекультивации нарушенных земель // Маркшейдерия и недропользование. 2003. №4. С. 44-45.

10. Чайкина, Г.М. Экологический аспект биологической рекультивации техногенных месторождений / Г.М. Чайкина, В.А. Объедкова // Мат-лы 4-ой межд. конф «Биологическая рекультивация нарушенных земел» 15-20 июня1999 г. - Воронеж: ВГЛТА, 2000. С. 15-18.

11. Технико-экономические показатели горных предприятий за 1999-2009 гг. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2010. 374 с.

TECHNOGENIC DEPOSITS OF URAL FEDERAL DISTRICT TERRITORIES AND LAND USE PROBLEM

© 2011 G.M. Chaykina, N.Yu. Antoninova

Mining Institute of RAS, Ekaterinburg

There are represented materials to studying the technogenic deposits in Urals as sources of valuable mineral components as it represents a serious reserve of increase in manufacture of iron, nonferrous and precious metals, rare elements and is a basis of optimum land use. Key words: technogenic deposits, disturbance of soil, recultivation

Galina Chaykina, Candidate of Biology, Senior Research Fellow at the Laboratory of Mining Industry Ecology. E-mail: chaykina37@mail.ru

Natalia Antoninova, Candidate of Technical Sciences, Senior Research Fellow at the Laboratory of Mining Industry Ecology. E-mail: natal78@list.ru