Природные ресурсы – это база развития экономики любой страны. Земельные, минерально-сырьевые, лесные, водные ресурсы являются наследием каждого региона и определяют темпы их развития. Минерально-сырьевая база России это запасы нефти, природного газа, угля, руды черных и цветных металлов, минерально-строительные материалы, горно-химическое сырье и другие полезные ископаемые. Но интенсивность масштаба потребления минерального сырья приводит к их истощению, значительно сокращает оставшиеся сроки их эксплуатации и одновременно обостряет вопросы необходимости ресурсосбережения. Кроме того, активное использование природных ресурсов с целью обеспечения экономического роста без необходимости ведения экологической политики привело не только к истощению ресурсов, но и к существенному нарушению экологической обстановки.
Цель исследования. Обосновать глобальность и остроту существующей проблемы образования отходов горнопромышленного производства, и проанализировать существующие пути решения задач в области рационального природопользования.
Исследование и обоснование результатов.
На современном этапе, состояние окружающей среды характеризуется не только зависимостью от объемов антропогенной нагрузки. За последние десятилетия темпы увеличения объемов производства способствовали существенному накоплению вредных веществ в почвах и донных отложениях, колоссальную нагрузку создают промышленные отвалы и хвостохранилища. Расточительное использование природных ископаемых приводит к их массовому недоизвлечению с попутным загрязнением всех прилегающих территорий. Таким образом, природные ресурсы следует рассматривать и как социально-экономический потенциал, формирующий валовой внутренний продукт (ВВП), и как объект, подлежащий воспроизводству, восстановлению и охране.
По проведенной оценке, именно предприятия горнопромышленных комплексов, перерабатывая минерально-сырьевые ресурсы и формируя 30% ВВП, наносят наиболее существенный ущерб окружающей среде [6]. На предприятиях добычи полезных ископаемых, наряду с решением задач по снижению показателей выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и сбросов сточных вод в поверхностные воды встает самый острый вопрос – образование отходов производства. Анализ основных отраслей по образованию отходов производства позволил определить отрасль добычи полезных ископаемых – как лидера, показатель которого составляет более 90% (рис. 1). Колоссальное преимущество отрасли добычи полезных ископаемых по данному показателю объясняется необходимостью в складировании вскрыши в отвалы и хвостовые хозяйства, являющиеся отходами первичной переработки обогатительных фабрик.
Рис.1. Объемы образования отходов производства по основным отраслям, %
Проведенный мониторинг динамики образования отходов производства за период 2006–2013 гг. характеризует наращивание объемов образования отходов даже в периоды кризиса и спада производственных мощностей (рис. 2).
Рис.2. Мониторинг динамики образования отходов производства (млн. т) и затрат на охрану окружающей среды по статье «обращение с отходами» (млн. руб.)
Приведенный результат анализа объемов образования отходов производства и объемов затрат на охрану окружающей среды по статье «обращение с отходами», характеризует равноценный прирост за исследуемый период по обоим анализируемым показателям. Однако недостаточность затрат на решение данной проблемы должна характеризоваться скорее не финансовыми затратами, а их эффективностью.
Актуальность решения задач образования отходов определяется масштабами их воздействия на окружающую среду. Одной из важнейших – является снижение нагрузки на окружающую среду от такого крупного и сложного объекта, как хвостохранилище.
Хвостохранилища горнопромышленных комплексов – это объекты повышенной экологической опасности. В первую очередь, пыление с поверхности хвостохранилищ приводит к загрязнению атмосферы на обширных территориях, загрязняя почвы, изымая их из сельскохозяйственного оборота. Так, площади, занимаемые под размещение вскрышных пород и отходов переработки полезных ископаемых, несмотря на факт их размещения в оборудованных балках и оврагах, нередко занимают площади, большие, чем площади разрабатываемых карьеров. На значительных территориях происходит загрязнение приповерхностной атмосферы и почв. Исследование данного направления проблемы показывает факт запыленности воздуха на расстоянии более 1500м от хвостохранилища ОАО «ЛГОК» (месторождение КМА) [7]. В данном случае следует отметить особую опасность мелкодисперсной пыли, состав которой включает тяжелые металлы.
Другой проблемой является загрязнение подземных вод, в результате образования под хвостохранилищами купола растекания. Данный факт является особенно опасным для здоровья человека. При расположении хвостохранилищ в пределах зон повышенной проницаемости горных пород происходит подпитка подземных вод загрязненными водами хвостохранилища. Так, по данным исследований (ЦАЛ ГП «Невскгеология»), анализы питьевой воды г. Губкин, находящегося в непосредственной близости от хвостохранилищ ОАО «ЛГОК» и ОАО «СГОК», показали, что содержание в ней урана в 40 раз, а тория в 3 раза больше, чем в воде Санкт-Петербурга. Проведенные расчеты, основанные на содержании ЕРН в отстойных водах хвостов, показали, что ежегодно из этих хвостохранилищ в водную систему района выносится 4 т урана и 35 т тория. Кроме того, в отдельных пробах питьевой воды района установлено повышенное присутствие железа, марганца и других солей тяжелых металлов [7].
На данный момент вопросы сокращения объемов пыления хвостохранилищ решаются путем орошения пылящих зон и наращиванием дамб отсеков, заполняемых хвостами. Но следует учитывать, что на момент планирования, использовались материалы, предотвращающие фильтрацию в подземные воды отвечающие требованиям безопасности на момент многолетней давности. В настоящее же время, увеличение высоты дамб с одной стороны позволяет продлить срок эксплуатации хвостохранилища, не занимая другие площади, что является экономически выгодным, но с другой стороны, безопасность подземных вод является уже давно нарушенной.
Одним из вариантов уменьшения объемов заполнения хвостохранилища возможно на этапе обогащения, путем доизвлечения попутных компонентов [1]. Но данный подход является решением на перспективу. В настоящее же время необходимы инновационные решения, обеспечивающие снижение потерь и повышение уровня извлечения полезных компонентов при добыче и переработке сырья, основная цель которых – повышение эффективности использования минерально-сырьевых ресурсов.
Существующие хвостохранилища можно назвать запасами минерально-сырьевого комплекса, так как они представляют собой многолетние скопления отходов горнопромышленных предприятий. Например, по предварительным оценкам, в хвостохранилищах ГОКов КМА заскладировано около 700 млн. т. отходов обогащения железистых кварцитов, что выше, чем содержание железа в рудах некоторых природных месторождений [4]. Данная ситуация объясняется значительными потерями железа, попадающими в хвосты обогащения. По имеющимся в настоящее время сведениям материал хвостохранилищ может быть эффективно использован в самых различных отраслях хозяйства (табл.1)
Таблица 1
Основные направления использования материала хвостохранилищ
|
Промышленность |
Компоненты |
|
Черная металлургия |
FeCr |
|
Цветная металлургия |
Cu, Zn Ni , Mg, Ag, Pb, V |
|
Химическая промышленность |
P, S |
|
Строительная промышленность |
Щебень, песок, мел, известь, |
|
Сельское хозяйство |
Удобрения |
Использование доизвлеченных компонентов возможно для черной и цветной металлургии, химической и строительной промышленности. В период экономической нестабильности, особенно актуальным является вопрос поддержания сельского хозяйства. Большой научный и практический интерес, несомненно, представляют новые виды стекловидных фосфатных удобрений и мелиорантов на их основе. Значительное количество фосфатов остаются недоизвлеченным, и десятилетиями хранится в отвалах и хвостохранилищах горнодобывающих и перерабатывающих предприятий, создавая экологические проблемы для окружающей их территории. Попутные компоненты, низкоконцентрированное сырье может как раз стать источником для производства новых удобрений, мелиорантов, которые в последующем можно использовать и для рекультивации загрязненных территорий вблизи горнодобывающих предприятий [8].
В настоящее время в некоторых странах Европы и Японии ведутся работы по разработке технологии получения стекловидных фосфатных удобрений в промышленном масштабе, как наиболее перспективного материала с точки зрения рационального использования удобрений в сельскохозяйственной деятельности. Рядом ведущих ученых ведутся также работы по усовершенствованию сорбентов, создаваемых на основе стекловидных фосфатных материалов, что очередной раз указывает на их значимость и перспективность широкого применения [3, с.34].
Заключение. Таким образом, использование хвостохранилищ позволит обеспечить горнодобывающим предприятиям дополнительную сырьевую базу для выпуска основной продукции и при производстве мелиорантов и удобрений.
В условиях существующих предпосылок научно-технического прогресса, вовлечение в отработку сырьевых ресурсов из отходов горной промышленности является приоритетным вопросом государственной важности. В современных условиях, потенциал промышленного развития напрямую зависит от внедрения современных эко-технологий, диктуемых требованиями мирового рынка, что требует вложения затрат и привлечения инвестиций в охрану окружающей среды [2]. А своевременный и комплексный мониторинг окружающей среды позволит обеспечить быстрое оздоровление среды за счет разработки новых материалов и технологий, принятия важных природо- и ресурсосберегающих управленческих решений.
Рецензенты:
Меркер Э.Э., д.т.н., проф. кафедры металлургии и металловедения СТИ НИТУ «МИСиС», г. Старый Оскол;
Трушников В.Е., д.т.н., проф. кафедры САиУ, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», г. Санкт-Петербург.