Подходы к классификации техногенных месторождений

Содержание

Введение            3

1. Понятие «техногенное месторождение», особенности и перспективы разработки           4
2. Принципы классификации техногенных месторождений   9

Заключение           16

Список литературы          17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В настоящее время на территории Российской Федерации находится огромное количество накопленных и ежегодно складируемых горнопромышленных отходов. К последним принадлежат отходы горного, обогатительного, металлургического, энергетического и других производств, которые рассматриваются (или могут рассматриваться) как ценное сырье для дополнительного получения полезных компонентов, строительных материалов, химической продукции, минеральных удобрений и другое. Такие отходы относятся к специфической группе геологических объектов, которые образовались в результате процессов техногенеза. А.Е. Ферсман в своих работах «Химические проблемы промышленности», «Типы геохимических процессов гипергенеза» [13, 14], характеризуя предложенный им термин «техногенез» отмечал, что «… техногенез – это совокупность геохимических и минералогических процессов, вызываемых технической (инженерной, горно-технической, химической, сельскохозяйственной) деятельностью человека …», «… хозяйственная и промышленная деятельность человека по своему масштабу и значению сделалась сравнимой с процессами самой природы …», «… человек геохимически переделывает мир, при этом происходит перевод химических элементов из одного состояния в другое …».

В настоящее время терминология, классификация техногенных месторождений (ТМ), принципы выделения типов и видов ТМ, критерии принадлежности их к тому или иному типу меняются и дополняются по мере углубления исследований и практических работ в области разработки техногенных месторождений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Понятие «техногенное месторождение», особенности и перспективы разработки

В результате процессов техногенеза  возникают ранее не существовавшие геологические образования, которые  по своему количеству, технологическим  свойствам и экономическим показателям  могут быть использованы для удовлетворения практических нужд человека, что соответствует  понятию «месторождение полезных ископаемых», открытие которого является конечной целью любых геологических исследований. Такого рода геологические объекты, сотворенные руками человека, сегодня  принято называть техногенными месторождениями, хотя с формальной точки зрения преобладающая  их часть не отвечает этому определению  поскольку, согласно общепринятым требованиям, по ним, как правило, не утверждались запасы полезного сырья и не оценивалась  экономическая целесообразность их разработки.

Техногенные месторождения – 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 мери развития науки и техники.

Причины возникновения (генезис) техногенных  геологических образований, содержащих ценные компоненты в таких количествах, из которых технологически возможно  их извлечение, весьма разнообразны. Основными, по мнению ряда исследователей [8], являются следующие:

1. Потери ценных компонентов, неизвестных вообще в период отработки месторождения, в продуктах горнометаллургического передела.
2. Потери ценных компонентов из-за несовершенства существующих на момент  отработки технологий их извлечения.
3. Потери ценных компонентов в отходах горно-металлургических производств из-за недостаточной степени изученности перерабатываемых руд и продуктов их переработки на содержание ценных компонентов.
4. Потери компонентов в технологических цепях химических, металлургических и других производств, когда используемые в производстве ценные компоненты накапливаются в шламах, отстойниках, сбросных водах и т.д.
5. Потери ценных компонентов, например, благородных и других металлов, образующихся в результате ядерных превращений и захораниваемых в отходах производств ядерно-топливного цикла.
6. Потери ценных компонентов при проведении технологических процессов (плавка и т.д.) в зданиях и помещениях.
7. Накопление ценных компонентов в несанкционированных свалках промотходов.
8. Потери ценных компонентов вдоль путей транспортировки, в районах перегрузки и хранения сырья и готовой продукции.
9. Накопление компонентов в отвалах вскрышных пород, отходах обогащения, металлургического передела и т.д., для которых не были найдены эффективные направления использования.

Являясь важным резервом получения  дополнительных объемов минерального сырья, техногенные образования (месторождения), включающие все виды промышленных отвалов, шламо- и шлакохранилища, места разового складирования отходов, в последнее  время привлекают к себе все больше внимание не только из-за своей ресурсной  ценности, но также из-за необходимости  их ликвидации, как мощных источников загрязнения окружающей среды в  районе своего расположения. Поэтому  увеличение объемов их утилизации является актуальной народно-хозяйственной  проблемой. С позиций социально-экономической  значимости отработки техногенного месторождения наиболее важными  являются два группировочных признака: по эффективности использования  и по степени ущерба, наносимого окружающей среде. Отработка техногенных  месторождений часто не отличается высокой рентабельностью, но обеспечивает значительное улучшение состояния  окружающей среды при вовлечении в переработку основной массы  отходов. Поэтому при принятии решения  об освоении этих объектов приоритет  должен отдаваться варианту, обеспечивающему  наиболее полное использование отходов [16].

Особенностями техногенных месторождений  являются:

1. географически расположены только в промышленно развитых районах;
2. находятся на поверхности Земли и горная масса в них преимущественно дезинтегрирована;
3. значительно большее количество минералов (более 30 000), чем в обычных месторождениях (около 3 000).

Последняя особенность определяет сложность  переработки техногенных руд, так  как из-за многообразия минеральных  форм, требуются иные технологии, чем  для обычных руд, основанные на последних  достижениях науки и техники.

Отвалы горнодобывающих и металлургических предприятий как перспективные  источники сырья для различных  областей индустрии издавна привлекали внимание. Так ещё в 30-е годы прошлого столетия проводились исследования по оценке медьсодержащих отходов на большинстве медных предприятий  Урала. С 50-х годов отходы медного  производства оценивались не только на основные, но и на полезные попутные компоненты. Исследованиями последних  лет установлено, что в России к настоящему времени накоплено  свыше 50 миллиардов тонн техногенных  отходов, содержание металлов в которых  нередко превышает их содержание в рудах, извлекаемых из недр и  поступающих на обогащение. Особенно это относится к старым отвалам  и хвостохранилищам, которые формировались  в 40-50-е годы прошлого столетия, когда  не уделялось должного внимания комплексному изучению минерального сырья, а кондиции добычи и переработки были значительно  выше современных.

Известны примеры успешного  вовлечения техногенных месторождений  в эксплуатацию. Так ещё в 70-80-е  годы прошлого столетия Хрустальненский  Солнечный, Алмалыкский и Зыряновский  комбинаты приступили к ревизии  отвалов прошлых лет, добыче и  использованию некондиционных руд  для получения дополнительной продукции (олова, свинца, цинка и др.). Однако, до настоящего времени техногенные  месторождения используются в незначительных масштабах. Основной причиной этого  является то, что для широкого вовлечения их в переработку требуется строительство  практически новых производств, реализующих новые технологические  принципы и решения, которые разработаны, как правило, на уровне научных открытий, лабораторных или полупромышленных исследований и редко доведены до промышленного производства. Отсюда высокая капиталоёмкость нового строительства и реконструкции  с последовательной заменой действующих  технологических линий на новые  производства.

Несмотря  на указанные трудности, перспективность  использования техногенных месторождений  очевидна, так как их использование  позволяет одновременно решать целый  ряд экономических, социальных и экологических проблем.

Экономические проблемы:

1. Постоянное удорожание сырья,  извлекаемого из недр, в связи  с разработкой месторождений  на всё более значительных  глубинах, часто с закономерным  понижением содержания ценных  компонент. В последние 30 лет  стоимость сырья неуклонно растёт  на 5-10% в год, несмотря на внедрение  новой техники и даже автоматизацию  некоторых производств.

2. Истощение запасов полезных  ископаемых в недрах Земли.  Например, при современном уровне  добычи и обогащения, запасов  цинка осталось на 25-30 лет, а  свинца на 50-60 лет.

3. Снижение производительности  труда и уменьшение темпов  добычи полезных ископаемых в  связи с постоянным ухудшением  горно-геологических условий добычи (большие глубины, бедные руды).

Социальные  проблемы:

1. Осложнение ситуации с использованием  рабочей силы во многих рудных  районах вследствие уменьшения  объёма работ, вызванного истощением  запасов полезных ископаемых.

2. Ухудшение условий труда при  эксплуатации глубокозалегающих  месторождений.

Экологические проблемы:

1. Исключение  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.

2. 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.

3. 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.

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 ГОК’ов, достаточно  чтобы удовлетворить потребности  на многие десятилетия вперёд.

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 дешёвых 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 (ОС), улучшая  тем самым экологическую обстановку  вокруг действующих предприятий.  Это относится к тем ТМ, 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, всё вышеизложенное указывает на актуальность и народно-хозяйственную  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 ТМ и возможность  перехода к безотходным технологиям  для их полной ликвидации.

Большинство развитых зарубежных стран осуществляют политику сбережения своих ресурсов, интенсивно вовлекая в переработку  ТМ, утилизируя отходы производства, разрабатывая технологии переработки этих отходов. Например, в США ещё в 1993 году доля вторичного сырья в производстве цветных металлов составляла: по меди – 55%, вольфраму – 28%, никелю – 25%.

Подобная тенденция использования  вторичных ресурсов наблюдается  в Канаде, Великобритании, ЮАР Испании  и других странах. Вот несколько  примеров:

• В Канаде из отходов меднорудных предприятий, содержащих 0,45% Cu достигается извлечение 40% меди благодаря новым способам обогащения (кучного кислотного выщелачивания, кучного пиритного и бактериального выщелачивания).
• В штате Монтана (США) из отвалов рудника Мандиски получают ежегодно 2т Au и 4т Ag при содержании в отвалах золота – 0,84г/т и серебра – 2,8г/т.
• В штате Мичиган (США) из хвостов обогащения, содержащих 0,3% Cu, достигнуто извлечение 60% меди.
• В Болгарии из отходов, содержащих 0,1-0,15%Cu, получают медный концентрат, себестоимость которого в 3 раза ниже, чем при получении его из природного сырья.
• В ЮАР из отвалов золотоизвлекательных фабрик при содержании золота – 0,53г/т и урана – 40г/т получают 3,5т золота и 696т урана в год при производительности 50000т/сутки.