+38 (044) 359 04 14
+38 (095) 400 22 02
+38 (050) 47 562 47 Vib, WApp
Mon-Fr 9:00 - 18:00
Mon-Sun 8:00 - 18:00 GMT+1

Техногенные месторождения

Техногенное месторождение, особенности и перспективы разработки.

 

Скоро исполнится 50 лет с тех пор, как Джон Кеннеди использовал в своей речи фразу «В китайском языке слово «кризис» состоит из двух символов, один обозначает опасность, второй – возможность». Неизвестно, кто-то подсказал новоизбранному президенту выбрать именно эти значения иероглифов или он сам так решил, но фраза прижилась. Не удивительно, ведь кризисов за эти 50 лет было немало, и всегда хватало людей, желающих поговорить на эту тему. Хоть фраза и не совсем корректна (в слове «кризис» второй иероглиф используется со значением не «возможность», а «момент времени». Все вместе – «опасный момент»), но есть в ней какой-то оптимизм, желание видеть положительные моменты даже в таком неприятном явлении как кризис. Так что, почему бы и нет? Мы тоже не останемся в стороне от распространения этой оптимистичной лингвистической неточности. Техногенные месторождения сродни такой трактовке китайского бинома иероглифов – они с одной стороны представляют «угрозу», но с другой дают «благоприятную возможность».

 

Итак, что же такое «техногенные месторождения»?

 

Техногенные месторождения (ТМ) – техногенные образования (отвалы горнодобывающих предприятий, хвостохранилища обогатительных фабрик, шлакозольные отвалы топливно-энергетического комплекса, шлаки и шламы металлургического производства, шламо-, шлако- и т.д. отвалы химической отрасли) на поверхности Земли по количеству и качеству содержащегося в них минерального сырья пригодные для промышленного использования в настоящее время или в будущем по мере развития науки и техники и изменения экономических условий.
Появившиеся в последние десятилетия техногенные месторождения являются результатом интенсивного развития горнодобывающей и перерабатывающей промышленности. Техногенные месторождения представляют собой класс месторождений, сформировавшихся в районах горнорудной промышленности (Украина, Казахстан, Северо-запад и Юго-восток европейской части Росси, Урал, Юго-восток и Восток азиатской части, Центр Сибири и др.). Эти месторождения обычно обладают своеобразным минеральным составом и являются потенциальным источником разнообразных полезных ископаемых, в частности цветных, редких и благородных металлов, а также строительных материалов (щебень, песок, гравий и т.д.).

 

«ОПАСНОСТЬ»

На территории Украины в результате деятельности 500 промышленных предприятий только твердых отходов накоплено около 25 млрд. тонн. Эти отходы негативно влияют на природные ландшафты и экологические условия, занимая площадь около 150 тыс. га плодородных земель и ухудшая среду обитания человека. Техногенные месторождения приводят к исключению из хозяйственного оборота больших площадей земель, занятых отходами производства. Так, например, площадь золоотвалов топливно-энергетического комплекса Урала составляет около 3 000 га, а площадь нарушенных земель в медной подотрасли превышает 60 000 га. Значительную площадь (260 га) занимает Черемшанское шламохранилище Высокогорского ГОКа, в котором сосредоточено около 40 млн т отходов обогащения железных руд. Кроме того, происходит уничтожение или снижение качества земель из-за пылевых заносов с отвалов и хвостохранилищ. Например, с 1 га отвалов КМА ежегодно сносится до 500 тонн пыли. Идет загрязнение окружающей среды (почв, поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха) тяжёлыми металлам и солями в концентрациях, нередко превышающих допустимые нормы. Так ориентировочный суммарный объём сброса загрязнённой оборотной воды с золоотвалов АО «Свердловэнерго» составляет не менее 7,6 млн. м3/год. Содержание в сбрасываемой воде таких элементов как F, V и Mn превышает ПДК в десятки и сотни раз. С отвалов Садонских месторождений ежегодно выносится в р. Терек до 3 000 тонн цинка.

 

На 01.06.2000г имелась информация о 1600 техногенных объектах Украины по 13 областям. За 200 лет промышленной добычи каменных углей в Донбассе и их переработки накоплено громадное количество отходов: на каждого жителя этого региона приходится их около 4 000 т. Из 1 257 терриконов и отвалов угольных шахт до 35% подвержены процессам самовозгорания угля. Выделяющиеся при этом из очагов горения горячие газы отлагают на поверхности самородную серу, нашатырь и другие техногенные минералы. В радиусе до 3-х км каждый террикон является источником загрязнения воздушной, водной и поверхностной природной среды различными токсинами, в том числе мышьяком, ртутью и др.

 

«ВОЗМОЖНОСТЬ»

В развитых индустриальных странах мира уровень использования промышленных отходов достигает 70-80%, тогда как в Украине и ближнем зарубежье он не превышает 12-15%. В США, например, из промышленных отходов получают 20% всего алюминия, 33% железа, 50% свинца и цинка, 44% меди и т.д. Подобная тенденция использования вторичных ресурсов наблюдается в Канаде, Великобритании, ЮАР, Испании и других странах.

 

Например:

  • В штате Монтана (США) из отвалов рудника Мандиски получают ежегодно 2 т Au и 4 т Ag при содержании в отвалах золота – 0,84 г/т и серебра – 2,8 г/т.;
  • В штате Мичиган (США) из хвостов обогащения, содержащих 0,3% Cu, достигнуто извлечение 60% меди;
  • В ЮАР из отвалов золото-извлекательных фабрик при содержании золота – 0,53 г/т и урана – 40 г/т получают 3,5 т золота и 696 т урана в год при производительности 50000 т/сутки.

 

Для Казахстана, России и Украины, стран, производящих значительную долю всей минеральной продукции мира и обладающих мощным горнопромышленным потенциалом, проблема утилизации промышленных отходов имеет первостепенное значение. Важным обстоятельством является то, что себестоимость товарной продукции из промышленных отходов в 5-15 раз меньше, чем из добываемых традиционными способами руд месторождений полезных ископаемых. Активное использование промышленных отходов минерального сырья позволит получить прибыль в миллиарды долларов ежегодно.

 

Например, вторичная переработка 150 млн. тонн отходов обогащения марганцевых руд Никопольского района и 500 млн. тонн отходов обогащения железных руд Криворожского бассейна могут дать товарной продукции на 5-7 млрд. долларов. Эти, а также другие данные показывают настоятельную необходимость изучения и утилизации техногенных месторождений Украины и, особенно, Донбасса.

 

Способы образования и классификация техногенных месторождений.

Множественность показателей, характеризующих ТМ, к которым относятся:

  • условия образования;
  • объемы;
  • вещественный состав;
  • характер процессов, преобразующих первичное вещество;
  • неоднородность влияния отдельных показателей на принятие технологических решений и экономических оценок и некоторые другие предопределяют сложность их классификации и типизации.

 

По морфологическим признакам ТМ можно разделить на 2 типа:

1. Месторождения насыпные, представляющие собой холмы и терриконы. К этому типу относятся:

  • терриконы угольных шахт и разрезов;
  • отвалы рудников и карьеров руд цветных, чёрных и редких металлов, сложенные дезинтегрированными вскрышными и вмещающими породами, а так же убогими забалансовыми рудами;
  • техногенные россыпи, образующиеся при разработке россыпных месторождений и из отходов золоторудных фабрик;
  • шлакоотвалы цветной и черной металлургии.

 

2. Месторождения наливные, образующиеся при заполнении впадин земной поверхности. Представителями этого типа ТМ являются:

  • отходы обогащения руд (шламо- и хвостохранилища горнообогатительных фабрик);
  • шламоотвалы цветной и чёрной металлургии;
  • золо- и шлакоотвалы энергетического комплекса, возникающие при гидравлическом удалении золы и шлаков с теплоэлектростанций;
  • шламоотвалы химических производств.

 

По составу техногенные месторождения подразделяются на 4 типа:

1. Породные ТМ, состоящие из природных горных пород и представленные глыбово-щебенистым материалом и шламо- и хвостохранилищами обогатительных фабрик.

2. ТМ пирометаллургических процессов цветной и чёрной металлургии, сложенные шламами и шлаками.

3. ТМ теплоэлектростанций, сложенные золой и шлаками ТЭС.

4. ТМ химического производства (шламы).

 

По возможным областям использования ТМ подразделяются на 3 типа:

1. ТМ строительного сырья.

2. ТМ (по извлекаемому металлу) – медные, цинковые и т.д.

3. ТМ смешанного типа, т.е. пригодные для получения стройматериалов и металла.

 

Разработка месторождений первого типа обеспечивает освобождение площадей земли от техногенных отходов с последующей их рекультивацией, второго типа – позволяет осуществить доизвлечение металла, но не решает проблемы освобождения территории отвалов от отходов, так как вторичная переработка отвалов, учитывая низкое содержание в них полезных компонент, практически дает то же самое количество отходов. Третий тип техногенных месторождений позволяет осуществлять и рекультивацию земель и доизвлечение металла.

 

По экологическому воздействию среди техногенных месторождений выделяют:

1. Неопасные, представленные горными породами и глыбовощебенистыми и щебенистыми шлаками цветной и чёрной металлургии, слабо разрушающимися в течение хранения.

2. Поражающие атмосферу и гидросферу, если они сложены окисляющимися или глинизирующимися породами, окисляющимися шлаками и шламами, пылящими шламами и высохшей пульпой хвостохранилищ.

 

В настоящее время терминология, классификация ТМ, критерии принадлежности их к тому или иному типу меняются и дополняются по мере углубления исследований и практических работ в области разработки техногенных месторождений. Наиболее удобной представляется классификация ТМ, в основу которой положены условия их формирования, так как они определяют обычно и морфологию, и вещественный состав, и возможные области использования, и экологическое воздействие на ОС (см. рис.1).

 

Пользуясь классификацией, представленной на рисунке 1, можно оценить основные характеристики любого типа месторождений. Например, ТМ горнодобывающих предприятий, возникающие при обогащении руд и представляющие собой хвостохранилища, относятся к месторождениям:

  • наливного типа (морфологический признак);
  • по составу – породные;
  • по возможным областям использования – смешанного типа, т.е. пригодные для доизвлечения металла и получения стройматериалов;
  • по экологическому воздействию на окружающую среду – поражающие атмосферу (пыль) и гидросферу (фильтрация вод хвостохранилищ через защитные дамбы).

Вовлечение в переработку техногенного сырья обеспечивает:

1. Сокращение расходов на поиски новых и разведку эксплуатируемых месторождений.

 

2. Сохранение истощающихся минеральных ресурсов в недрах, так как запасов полезных компонент, накопившихся в отходах ГОКов, достаточно чтобы удовлетворить потребности на многие десятилетия вперед.

 

3. Повышение производительности труда за счёт рентабельной переработки уже добытого сырья, являющегося, по существу, готовым полупродуктом и находящегося вблизи действующих предприятий, что особенно важно для тех из них, для которых вследствие истощения сырьевой базы оказываются незагруженными производственные мощности, и высвобождается рабочая сила.

 

4. Улучшение условий труда, так как техногенные месторождения расположены на поверхности Земли в отличие от всё более глубокозалегающих обычных месторождений полезных ископаемых.

 

5. Производство дешевых стройматериалов (песок, щебень, гравий, цемент, абразивы, материал для отсыпки дорожного полотна, строительства плотин, дамб, и т.д.), а из шлаков – шлаковаты, шлакового литья (брусчатка, тюбинги, плитки, бордюрный камень и т.д.), литого шлакового щебня, стеклокерамических изделий, вяжущих добавок в цемент, минеральных добавок для улучшения почв, удобрений для сельского хозяйства и др.

 

6. Освобождение занимаемых им земель и их рекультивацию, и ликвидацию источников загрязнения окружающей среды, улучшая тем самым экологическую обстановку вокруг действующих предприятий. Это относится к тем техногенным месторождениям, освоение которых сопровождается производством стройматериалов. Если же осуществляется только добыча металлов (цветных, редких и благородных), то из-за низкого их содержания количество техногенных отходов практически не уменьшается.

 

Таким образом, все вышеизложенное указывает на актуальность и важность проблемы переработки и полной утилизации отходов горнорудной, металлургической, топливно-энергетической и химической отраслей промышленности. Уже существующие и перспективные технологические разработки позволяют оптимистически оценивать прибыльность переработки техногенных месторождений и возможность перехода к безотходным технологиям для их полной ликвидации.