Экологические аспекты физико-химической геотехнологии

800 мм вод. столба и снизить расход твердого топлива на 1,0-1,3% без ущерба для прочностных характеристик спека. По химическому составу агломерат несколько отличался от предыдущего. В частности, содержание основных компонентов (Мп, Ре, БЮ2) составило 34,6, 5,1 и 24,7 %, соответственно.

Опытная партия агломерата была поставлена на ОАО “Челябинский электрометаллургический комбинат” и использована при выплавке ферросилико-марганца. Всего было проведено 360 плавок, усредненные показатели которых приведены в табл. 4.

Анализ результатов опытной компании показывает возможность получения стандартного сплава МнС17 с содержанием фосфора 0,08 %. При этом отмечено снижение расходов кусковой руды, кокса, стружки (вплоть до полного ее вывода из шихты).

Таким образом, освоена технология переработки концентрата крупностью 0-2 мм из бедных марганцевых руд Джездинского ГОКа, включающая получение агломерата и дальнейшее его использование для выплавки ферросиликомарганца.

1. Серов Г.В., Жучков В.П. Оценка производства и потребления ферросплавов в Российской федерации. -Сталь. 2001. №6. - С. 64-67.

2. Мизин В.Г., Харлан В.В, Саб-лин П.П. и др. Освоение производства ферросиликомарганца на Новолипецком металлургическом комбинате. - Сталь. 2001. №10. - С. 30-33.

3. Утков В.А. Высокоосновной агломерат. - М.: Металлургия, 1977. 156 с.

4. Бережной А. С. Многокомпонентные системы окислов. - Киев: Наукова Думка, 1970. 540с.

5. Кашин В.В, Крашенинников М.В. Отработка технологии окуско-вания марганцевых руд Северного Урала // Уральский марганец. Руды и

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ферросплавы: Сб. научн. тр. - Екатеринбург: Пзд. УрО РАН, 1994. - С.7-15.

6. Сапожникова Т.В, Овчинникова Л.А, Кашин В.В. Фазовый состав марганцевых агломератов из руд Северного Урала / Уральский марганец. Руды и ферросплавы (Сб. научных трудов). - Екатеринбург: Пзд. УрО РАН, 1994. - С. 15-20.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Соломахин А.В. - кандидат технических наук,

Кашин В.В. - доктор технических наук,

Дмитриев А.Н. - член-корреспондент РАЕН,

Верушкин В.В. - член-корреспондент,

ЗАО “Горнозаводчик плюс”, Институт металлургии УрО РАН, ОАО “Челябинский электрометаллургический комбинат”.

© В.А. Шестаков, Т.В. Литовченко, 2003

УЛ К 541.1

В.А. Шестаков, Т.В. Литовченко

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФИЗИКОХИМИЧЕСКОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ

Известные в настоящее время методики экономической оценки физико-химической геотехнологии с применением, например, выщелачивания недостаточно учитывают, что геотехнологиче-ские способы добычи полезных ископаемых по своей сущности, по порядку выполнения производственных процессов, их числу и особенностям выполнения, своеобразию минерально-сырьевой базы, по экологическим последствиям производства и другим факторам в большой степени отличаются от традиционных способов открытой и подземной разработки месторождений. Принципы и методические основы экономико-экологической оценки геотехнологи-

ческих способов разработки полезных ископаемых должны учитывать эти особенности и отличия.

Важнейшей особенностью геотехнологических (физикотехнических) способов добычи и производства металлов является возможность использования с их помощью отходов (отвалов) горного производства и забалансовых, практически бросовых запасов полезных ископаемых. Благодаря этому в ряде случаев при использовании отходов может быть улучшено состояние окружающей среды, обеспечено снижение ущерба окружающей среде. Так, например, на одном из урановых рудников нами совместно с институтом "ПромНППпроект" в свое время были успешно применены физико-химические способы реабилитации и захоронения в выработанном пространстве рудника радиоактивных отвалов с доизвлечением из них урана при транспортировании и закладке камер.

При этом не только было улучшено состояние

окружающей среды, более полно использовано минеральное сырье, но и произведена дополнительная продукция. Другим примером экологически чистой работы предприятий с применением физикохимической геотехнологии может служить опыт работы урановых заводов в Саксонии, в частности, при кучном выщелачивании урановых руд, где были предусмотрены меры предохранения от утечки и распространения выщелачивающих растворов, а также такие методы очистки сточных вод, которые обеспечивали качество сбрасываемых вод гораздо более высокое, чем в естественных водоемах. П такие примеры не единичны. Возможности положительного влияния способов физико-химической геотехнологии на состояние окружающей природной среды должны быть учтены в методических основах экономической оценки этих способов.

Другой важной особенностью геотехнологии является минимальное число производственных процессов и стадий добычи и переработки до получения конечной товарной продукции (металлов). Не менее важной особенностью физико-химичес-ких геотех-нологических способов является возможность очень быстрого строительства предприятия (или создания установки) и налаживания производства с минимальными (по сравнению с обычными технологиями разработки месторождений) капитальными затратами, что особенно важно в современных экономических условиях. Например, для получения черновой меди на Восточно-Казахстанском медно-химическом комбинате методом выщелачивания из породных отвалов потребовалось только построить в кратчайших срок и с минимальными капитальными затратами сеть орошения отвала и установку для извлечения меди из раствора путем цементации ее железом (пропуская раствор через железные стружки). При этом себестоимость получаемой черновой меди была вдвое меньше ее отпускной цены. По традиционной технологии на том же комбинате были затрачены задолго до начала горных работ огромные средства на разведку Николаевского месторождения, затем в течение многих лет строить предприятие, еще дольше вести вскрышные работы и, наконец, начать добычу руды с большим коэффициентом вскрыши и с большими эксплуатационными затратами. Для получения меди из этой руды нужно было кроме эксплуатационных затрат на обогащение и металлургический передел вложить капитальные средства на создание необходимых мощностей обогатительных фабрик и металлургических заводов.

Однако экологические последствия применения на этом предприятии способа физико-технической геотехнологии были настолько велики и непредсказуемы, что работу цеха по производству из отвалов черновой меди пришлось прекратить. Спустя довольно продолжительное время после начала работы цеха некоторые весьма вредные продукты выщелачивания были обнаружены за тысячи километров от предприятия в воде канала Пртыш-Караганда.

Другим примером отрицательного влияния применения физико-химической геотехнологии на окружающую природную среду и среду жизни людей может служить работа одного из уранодобывающих

предприятий, на котором при минимальных капитальных затратах был построен сравнительно небольшой цех по переработке растворов выщелачивания и пробурены скважины до месторождения. Через часть скважин нагнетали свежий раствор, а через другие выдавали насыщенный раствор и направляли его на переработку. Производство конечной продукции осуществлялось с минимальным персоналом и сравнительно небольшими эксплуатационными затратами на добычу и переработку. Однако спустя некоторое время были обнаружены существенные утечки радиоактивных растворов и распространение их на больших расстояниях от предприятия, которое было закрыто. Поэтому при оценке эффективности физико-химических геотехнологий в таких случаях следует учитывать отрицательные экологические последствия и мероприятия для их ликвидации или предотвращения и необходимые для этого дополнительные капиталовложения. В ряде случаев это может оказаться невыгодным.

Сравнительная оценка разных вариантов добычи и переработки полезных ископаемых физикохимическими геотехнологическими способами, а также обычных вариантов добычи, обогащения и переработки (металлургического передела) добытых полезных ископаемых и многие другие задачи в новых экономических условиях должны решаться во взаимосвязи и взаимозависимости всех процессов, начиная от разведки запасов и кончая переработкой и реализацией конечной продукции, на основе единого критерия экономической эффективности и единого методологического подхода. Этот подход должен предусматривать возможность учета тех изменений, которые произошли и происходят в нашей экономике, и более полно соответствовать сложившимся новым условиям.

Прежде всего вместо ранее применявшихся критериев экономической оценки вариантов, таких как себестоимость добычи и приведенные затраты в расчете на 1 т добываемого полезного ископаемого, прибыль в расчете на 1 т балансовых запасов и многие другие, в настоящее время целесообразно использовать более полный и общий единый критерий, в качестве которого может служить максимум суммы дисконтированной прибыли (или минимум убытков для нерентабельных предприятий) за какой-то расчетный период времени (в частности, за весь период освоения и разработки запасов) за вычетом затрат на выполнение капитальных и других подготовительных работ (с учетом времени их выполнения и процентной ставки за кредиты для финансирования этих работ), а также с учетом возможного изменения (снижения) ущерба окружающей среде.

При традиционных способах разработки этот критерий имеет вид

‘‘+‘- / I-1 ‘‘ 1 / I -1

2 ПрЛ =2Л^цд-сл)/

1=1 1=1 I 1=1 1=1 /

где - сумма дисконтированной прибыли за

2 Пргг г=1

расчетный срок эксплуатации месторождения за вычетом капитальных затрат на строительство рудника, обогатительной фабрики, металлургического

завода, руб.; А1 - производственная мощность рудника в ^й год, т/год; цд - извлекаемая ценность рудной массы в ^й год, руб/т; сд - эксплуатационные затраты на добычу, обогащение и металлургический передел в t-й год, руб/т рудной массы; К - капитальные затраты на строительство рудника и создание мощностей для обогащения и металлургического передела в ^й год, руб.; Уt - ущерб окружающей среде от предприятий по добыче, обогащению и металлургическому переделу в ^й год, руб.; tp - расчетный срок работы рудника, лет; ^ - срок строительства рудника, обогатительной фабрики и металлургического завода, лет; ^с - время, в течение которого наносится ущерб окружающей среде. лет; Е - коэффициент дисконтирования прибылей и затрат во времени; Ек - коэффициент, учитывающий процентную ставку за кредит для выполнения капитальных работ.

При определении извлекаемой ценности добываемой рудной массы расчет должен осуществляться до получения конечной продукции, а при определении эксплуатационных затрат должны быть учтены расходы на разведку запасов

+1- 1р /г -1 1 / г -1

2 прг1 = 2Лм1

г=1 г=1 / г=1 г=1 /

где Амt - производственная мощность геотехнологи-ческого предприятия (установки) по конечному продукту в ^й год, т/год; цдt - ценность единицы годового конечного продукта, руб/год; сд - эксплуатационные затраты на извлечение и производство 1 т конечного продукта (металла) при физико-химическом геотехнологическом способе добычи в ^й год, руб/год; К\ - капитальные затраты на строительство

физико-химического геотехнологического предприятия в ^й год, руб.; К'д - капиталовложения в строительство природоохранных объектов (дополнительно к уже имеющимся производственным фондам) в ^й год, руб.; ^ - время строительства физико-

химического геотехнологического предприятия, лет; У\ - уменьшение ущерба окружающей среде от ликвидации вредных отвалов, хвостов и других отходов или увеличение этого ущерба вследствие вредного воздействия на окружающую среду при применении физико-химических геотехнологических методов в ^ й год, руб.

Пз сравнения способов по формулам (1) и (2) видно, что физико-химические геотехнологические методы добычи полезных ископаемых требуют в несколько раз меньшие сроки и капиталовложения для строительства предприятия. Благодаря этому эффективность геотехнологии может оказаться более высокой не только на богатых запасах, но и при значительно более бедных запасах, которые традиционными способами добычи разрабатывать невыгодно, а также при переработке пород отвалов и отходов. Однако при учете ущерба окружающей среде выводы могут быть совершенно другими.

На основе расчетов по предлагаемой методике можно полагать, что наибольшие перспективы развития и расширения области применения имеют физико-химические способы добычи и переработки, которые позволяют улучшить состояние окружающей среды и требуют минимальных капитальных затрат на природоохранные мероприятия, т.е. экологически чистые технологии. Благодаря такому методологическому подходу можно обосновать более широкую область эффективного применения экологически чистых физико-химических геотехнологи-ческих способов добычи, а также обосновать наиболее эффективные направления совершенствования этих способов.

1. Аренс В.Ж. Физикохимическая геотехнология. - М.: Изд-во МГГУ, 2001. - 656 с.

2. Моспнец В.Н, Лобанов Д.П, Тедеев М.Н. и др. Строительство и эксплуатация рудников подземного выщелачивания. - М.: Недра, 1987. -С. 16-24.

3. Хухлаев В.Л., Иванов В.Г., Платошкин А.В. Временная методика экономической оценки месторождений урановых руд. РТМ 8-2-83. - М., 1983. - 40 с.

4. Чесноков НП, Тормышев Л.М., Назаркин В.П. и др. Строительство и техническое перевооружение урановых рудников. - М.: Энерго-атомиздат, 1990. - С. 196-209.

5. Шестаков В.А. Эффективность геотехнологических методов

добычи. Пзв. СКНЦ ВШ. Техн. науки, 1987, № 2.

6. А.с. СССР № 751194. Способ подземной разработки месторождений полезных ископаемых. Авт. Шес-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

таков В.А., Долгашов Г.Е., Мосинец В.Н., Киреев В.Д.

7. А.с. № 607020. Способ добычи полезных сикопаемых с применением выщелачивания. Авт. Шестаков В.А., Долгашов Г.Е., Мосинец В.Н.

8. А.с. № 1270337. Способ разработки мощных рудных месторождений. Авт. Шестаков В.А., Пгнатов В.Н., Мосинец В.Н. и др.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------------------------------------------

Шестаков В.А. - профессор, доктор технических наук, Новочеркасский политехнический институт.

Литовченко Т.В. - доцент, кандидат технических наук, Южно- Российский государственный технический университет (НПИ).