Касимов А.М. и др. Современные проблемы и решения в системе управления опасными отходами

Подождите немного. Документ загружается.

- 221 -

– постоянное негативное влияние техногенеза на здоровье людей, в

первую очередь, в наиболее техногенно напряженных населенных

пунктах и районах, и вообще по всей территории Украины и

сопредельных стран вследствие переноса загрязняющих веществ

ветром и водой [4-13];

– концентрирование вредных и полезных химических элементов (в

т.ч. металлов) в ПО и участие их в негативном воздействии на

природу и человека.

Рис. 4.1. Уровень техногенной нагрузки на территорию Украины, тыс.т/км

Стабильное развитие и устойчивость экономики государства во

многом определяются состоянием его минерально-сырьевой базы. На

территории Украины и других стран СНГ размещены огромные

техногенные запасы ценного металлсодержащего сырья [1-4],

представляющие собой крупнотоннажные отходы горнодобывающего

комплекса, черной и цветной металлургии, химической промышленности,

энергетического комплекса.

Эти месторождения могут обеспечить потребности промышленного

производства в таких дорогостоящих и дефицитных для Украины

элементах, как ванадий, скандий, цинк и свинец с параллельной

утилизацией железа, кальция, магния и алюминия.

Исследованиями установлено, что в промышленных отходах

отдельных предприятий накапливаются в повышенных и даже высоких

концентрациях многие ценные компоненты, которые представляют

практический интерес. Извлечение этих компонентов может иметь

стратегическое значение, поскольку природные источники их получения

на Украине отсутствуют.

- 222 -

Кроме того, многие виды промышленных отходов давно

зарекомендовали себя прекрасным техногенным минеральным сырьем для

производства строительных и композитных материалов, химических

удобрений, других продуктов, отдельных видов топлива [1-4, 14-19].

Разведанные скопления техногенного минерального сырья с

установлением его запасов и утверждением их в надлежащем порядке

относятся уже к категории техногенных месторождений полезных

ископаемых и учитываются соответствующим государственным балансом.

Вследствие характерных отличий, присущих ПО, техногенным

минеральным ресурсам и техногенным месторождениям полезных

ископаемых, различается правовое поле этих субъектов. ПО создаются в

процессе производственной деятельности конкретных предприятий,

накапливаются в местах складирования и принимают активное участие в

негативном воздействии на ОПС и здоровье человека.

Отходы принадлежат тому предприятию, которое их создает. За

ухудшение экологической обстановки это предприятие несет правовую и

финансовую ответственность посредством выплаты налогов, штрафов,

оплаты занятой отходами земли, а также некоторых правовых санкций,

определенных законодательством Украины.

Техногенные минерально-сырьевые ресурсы, представляющие

определенную общественно-государственную ценность, требуют

специального геолого-экономического и технологического изучения.

После установления практической ценности изученной части техногенных

минеральных ресурсов на объекте необходимо выполнить детальные

геологоразведочные работы по оценке техногенного месторождения, а

после утверждения запасов сырья на этом месторождении оно вносится в

государственный фонд месторождений. Движение запасов в его пределах

фиксируется ежегодно государственным балансом месторождений.

Специальное изучение техногенных минеральных ресурсов и

последующие геологоразведочные работы разрешаются к выполнению на

основании лицензий, выданных Государственным Комитетом Украины по

геологии и использованию недр.

Техногенное месторождение полезных ископаемых, согласно

Кодексу Украины «О недрах», является государственной собственностью

и не облагается налогами и штрафами. Перевод ПО в техногенное

минеральное сырье, а затем в техногенное месторождение выгодно

предприятиям-создателям ПО, поскольку при этом:

– снижается сумма финансового обложения скоплений отходов;

– создается дополнительная официальная минерально-сырьевая база

этих предприятий;

– появляется возможность получения дополнительных источников

прибыли за счет разработки техногенных ресурсов непрофильного

типа;

- 223 -

– решаются частные экологические задачи предприятия, города,

региона.

Предоставление недр в пользование осуществляется на условиях

взимания платы за использование недр, которая определяется на основе

законодательных, правовых, инструктивных документов и обосновывается

соответствующими расчетами.

Размещение предприятий, жилых зданий и производственных

сооружений в зонах сейсмической, оползневой, карстовой и т.п. опасности

без соблюдения мер узаконенной предосторожности следует

рассматривать как злостное нарушение конституционных и

законодательных норм и гражданских прав населения.

Поэтому в тех случаях, когда вследствие землетрясений, оползней,

карстовых провалов и других природных процессов разрушаются здания,

нарушаются коммуникации и создаются опасные условия для

жизнедеятельности людей, виновными являются отнюдь не природа и

геологическая среда, а нарушители строительных норм и правил,

проектировщики, а также геологи, неверно оценившие геологическую

обстановку на конкретном объекте.

Указанные субъекты должны нести предусмотренную законом

ответственность за неправильное размещение объектов строительства и

коммуникаций. Важное значение придается лицензионным разрешениям

на производство работ, не связанных с добычей полезных ископаемых.

Именно при их оформлении и выдаче должны быть учтены все

геологические, геоморфологические, неотектонические, сейсмические и

др. особенности конкретной местности и конкретного объекта. К

сожалению, лицензирование стало нормой только в последние годы,

поэтому многие ранее построенные сооружения, в том числе атомные

электростанции, заводы и жилые дома, представляют собою объекты

повышенного риска.

Следует рассмотреть вопросы о засыпке и забутовке отработанных

горных выработок, в первую очередь подземных, поскольку

поверхностные горные выработки на территории Украины успешно

засыпаются вскрышными и вмещающими породами с последующей

рекультивацией местности.

Подземные выработки на Украине, а также в Российской Федерации,

других странах СНГ заполняются пустой породой в ограниченных

объемах, вследствие отсутствия опыта этих работ, технических и

экономических трудностей. В США, Германии, Японии, Франции и др.

засыпка и забутовка подземных горных выработок давно стала обычным

технологическим процессом, в результате чего объем накопленных на

поверхности земли горнопромышленных отходов незначительно и не

превышает объемов текущего выхода.

- 224 -

Экономико-правовые особенности засыпки и забутовки горных

выработок на Украине не разработаны, поэтому процесс протекает

медленно, хотя определенные рекомендации и были высказаны ранее.

Вопросы комплексного и эффективного использования недр,

актуальность которых постоянно возрастает, находят свое отображение в

рациональном использовании недр и их охране (мониторинге).

Практически это выражается в осуществлении утилизации (в т.ч.

переработке) ПО, их геолого-экономической оценке и геологической

разведке перспективных объектов с утверждением запасов техногенных

минеральных ресурсов.

Эколого-правовые аспекты изучения и освоения геологической

среды, в т.ч. рационального использования недр, требуют более

пристального внимания не только геологов и правоведов, но и

государственных структур. Законодательство Украины регламентирует

главные процессы, связанные с использованием недр, но многие вопросы

более мелкого характера еще не получили правовой оценки и

соответствующего подтверждения на законодательном уровне.

Общие запасы вскрышных пород на территории Донецко-

Приднепровского и Центрально-Черноземного регионов Украины в конце

ХХ в. составляли около 27 млрд. т. Для производства строительного щебня

пригодны обширная гамма скальных пород: песчаники, мраморизованные

известняки, метаморфические сланцы, гнейсы и магматиты. Производство

извести, известковой и доломитовой муки может осуществляться на базе

карбонатных вскрышных пород практически всех железорудных

месторождений этих районов [4, 14-19].

Основное сырье для цементной промышленности – мел, мергель,

глины, суглинки, известняки также входят в состав вскрышных пород этих

регионов. Кроме того они могут служить сырьем для производства

силикатных и керамических стеновых материалов, керамических

дренажных труб, пористого бетона и т.п. изделий и материалов. Отходы

обогащения железных руд с успехом применяются в виде песка и щебня

для строительных нужд, в т.ч. для изготовления силикатного кирпича.

Эти ПО применяют при производстве цемента и в качестве

заполнителей для твердеющей закладки подземных горных выработок.

Производство стройматериалов из ПО горнодобывающего комплекса

существенно дешевле, чем из специально добываемого первичного

нерудного сырья. Удельные капитальные вложения на производство щебня

и песка из ПО и себестоимость производства соответственно в 1,7 и 1,9

раза ниже, чем из первичного сырья, извести – в 1,4 и 1,7 раза ниже,

силикатного кирпича – в 1,2 и 1,5 раза ниже, изделий из ячеистого бетона –

в 1,9 и 2,4 раза ниже.

В карьерах бассейна Никопольского марганцевого месторождения

(Украина) находится более 10 млрд. т песчано-глинистых пород. Часть

- 225 -

вскрышных пород пригодна для производства щебня, глины –

потенциальное сырье для производства дренажных труб, мергели,

известняки и глины – сырье для получения цемента. Небольшая доля

песков используется для дорожного строительства.

Скальные породы – известняки, мрамор – пригодны для получения

щебня, известковой муки и извести, мраморной крошки, карбонатный

песок. Глины и суглинки – для производства цемента и керамзита.

Себестоимость указанных материалов из отходов на 20-255 ниже, чем из

первичного нерудного сырья.

Технологическая схема мельничного приготовления закладочных

смесей при производстве закладочных работ в шахтах, разработанная во

ВНИИцветмете Республики Казахстан, приведена на рис. 4.2. Новый

процесс позволяет утилизировать ПО горнометаллургических

производств; снизить расходы цемента на 10-20%; повысить качество

закладочной смеси. Технология внедрена на Жезкентском, Зыряновском

горно-обогатительных предприятиях. Процесс защищен патентами.

Рис. 4.2. Технология мельничного приготовления закладочных смесей

1 – дробильное отделение; 2 – склад цемента; 3 – склад инертного заполнителя;

4 – помольно-смесительное отделение; 5 – технологические скважины;

6 – магистральный трубопровод

Пилотная установка для испытаний технологий переработки

различного сырья изготовлена в Японии в рамках Проекта японско-

казахстанского научно-технического сотрудничества в области разработки

экологически чистой высокоэффективной технологии переработки

забалансовых руд и хвостов обогащения полиметаллических руд.

Технологии, созданные совместными исследованиями

ВНИИцветмета, Организации развития новых видов энергии и

индустриальных технологий и Металлорудного агентства Японии,

компании "Mitsui Mining and Smelting Co.", отработаны на этой установке

и рекомендованы к внедрению (рис. 4.3).

Установка оснащена программным обеспечением, средствами

автоматизации и другим вспомогательным оборудованием. На ней могут

быть осуществлены все основные обогатительные и

- 226 -

гидрометаллургические процессы переработки минерального сырья

различного состава.

Отделение экстракции и электролиза

Отделение извлечения благородных

металлов

Отделение

дробления и

измельчения

Отделение

выщелачивания

Отделение флотации

Отделение очистки

сточных вод

Рис. 4.3. Пилотная установка переработки забалансовых руд и хвостов

обогащения полиметаллических руд

Отходы угольной промышленности

табл. 4.1 приведена геолого-экономическая характеристика тех

металлов, содержание которых в в золе углей 86 шахтных полей Луганской

области превышает кондиционные.

В отходах обогащения 17 фабрик Луганской области,

перерабатывающих угли марок Д-А, установлены промышленные

концентрации Ti, Li, Sc и Zr. В отдельных пробах такие количества

обнаружены для Yb, Y и Sr. В то же время это значительно меньше, чем в

золе углей. Из промышленных металлов наиболее распространен титан [4,

14-19].

Его среднее промышленное содержание изменяется в пределах

7516 – 9087 г/т. Он выявлен в отвалах 10 фабрик, перерабатывающих угли

разных марок. Литий отмечен в отвалах 5 фабрик, перерабатывающих

антрациты. Среднее промышленное содержание элемента колеблется от

211,4 до 266,8 г/т. Среднее промышленное содержание скандия составляет

61,7 – 79,4 г/т.

- 227 -

Таблица 4.1

Геолого-экономические показатели полезных элементов в золе углей

Элемент

Минимальное

промышленное

содержание, г/т

Принятое среднее

содержание, г/т

Прогнозные

запасы, т

Стоимость, $/т

Висмут 5 8,5-13,8 16050 -

Медь 500 553-602 59121 2000

Сурьма 150 183,3 1466 -

Цинк 2000 4355,6 34844 750

Кобальт 100 104-222 43842 55000

Молибден

30 40-74 34549 10000 – 12000

Ванадий 500 531-887 51845 2000 – 10000

Титан 7500 7750 – 10000 1384321 3500

Серебро 5 7,2-18,8 969 300000

Литий 175 215-735 383417 50000

Бериллий 20 25,7-72,3 8124, 150000 – 20000

Иттрий 75 123,6-251,4 13449 10000

Иттербий 7,5 9,8-30,9 13744 10000

Цирконий 600 637-786 13871 -

Скандий 50 74,2-90,4 18726 1000000

Галлий 100 111,8-200,6 23180 500000

Такие количества отмечены на 2 фабриках, перерабатывающих

антрациты, и на фабрике, перерабатывающей газовые угли. Цирконий в

промышленных концентрациях установлен в отвалах обогатительной

фабрики, работающей на газовых углях. В этих отходах отмечено

промышленное содержание также титана и скандия. Как показывает

сравнение, промышленное содержание металлов в отвалах обогатительных

фабрик ниже, чем в золе углей.

Во всех промышленных регионах происходит формирование

техногенных барьеров с глубиной 5-10 см в черноземах и 30-40 см в

солонцах и солонцеватых почвах. Складируемый почвенный горизонт у

открытых горных выработок для последующего использования и

рекультивации всегда подвергается усиленной водно-ветровой эрозии. Для

ее предотвращения необходимо дернование склонов отвалов и терриконов

рулонной дерниной», растительные насаждения или покрытие склонов

терриконов и отвалов пленкообразующими суспензиями и растворами.

В Донбассе, Львовско-Волынском бассейне, на территории

Центральной Украины в горящих и потухших терриконах угольных шахт

накоплено более 2,1 млрд. м

горелых горных пород, представленных, %:

аргиллитами – 28-32; алевролитами – 30-34; песчаниками – 22-24;

известняками – 16-18; горючими углистыми компонентами 2-3,5%.

Протекающие в горящих отвалах физико-химические процессы

- 228 -

приводят к интенсивному выделению токсичных газообразных продуктов.

Государственная горная Академия (г. Днепропетровск) разработала ряд

технологий получения для стройиндустрии вяжущих и искусственных

каменных материалов на основе горелых пород шахтных терриконов.

На рис. 4.4 приведена одна из схем технологии переработки

угольных шламов.

Рис. 4.4. Схема технологии переработки угольных шламов из ШН

1 – шламонаконитель; 2 – земснаряд; 3 – подготовительные операции;

4 – гравитационное обогащение; 5 – флотомашина; б – вакуум-фильтр; 7 – центрифуга.

Направления использования отходов угледобычи:

– для стабилизации подземного пространства (закладка породы в

выработанное пространство);

– отбор угольной мелочи;

– производство строительных материалов;

– извлечение редкоземельных элементов.

Имеющиеся данные о петрографическом составе и геохимических

особенностях отвалов в г. Ровеньки, Луганской области (повышенные

содержания широкого спектра элементов, включая германий, висмут,

ниобий и др.), позволяет рассматривать отвальные породы в качестве

потенциального сырья для производства следующих видов продукции:

– концентратов ТМ, необходимых для производства ферросплавов,

лигатур, полупроводниковой и другой продукции для высоких

технологий;

– высококачественных строительных материалов, в первую очередь

для дорожного строительства.

Часть отвальных пород может быть использована для закладки

выработанного пространства в шахтах, чем можно решить проблемы

проседания земной поверхности и удаления отвалов. Выбор приоритетных

направлений развития перерабатывающей отрасли определяется после

детального изучения свойств пород в разных отвалах и экономического

обоснования возможных вариантов.

Реализация такого подхода к реструктуризации угледобывающей

отрасли, способствующего экономическому, экологическому и

- 229 -

социальному развитию региона, требует изменения отношения к породным

отвалам, оценки их как сырьевых запасов и принятия новых

управленческих решений на разных уровнях, включая государственный.

На рис. 4.5 приведена динамика использования ПО на территории

Луганской области, на рис. 4.6-4.8 – фотографии крупных терриконов

пустой породы и карьера на одном из горнодобывающих предприятий

Украины. Сложные экологические условия складываются в Донбассе и, в

частности, в г. Ровеньки, Луганской области, являющемся одним из

центров с развитой угольной промышленностью и высокой плотностью

населения.

Рис. 4.5. Динамика использования ПО на территории Луганской области

Рис. 4.6. Крупные отвалы пустой породы горнодобывающего

предприятия Украины

Здесь продолжают работать угольные шахты, входящие в

объединение «Ровенькиантрацит», деятельность которых вызывает

крупномасштабные негативные воздействия на ОПС. Шахты прекращают

свое существование по ряду причин. Это сокращение запасов угольного

- 230 -

месторождения в результате широкомасштабных разработок в прошлом,

устаревшие технологии добычи угля, изношенное шахтное оборудование,

сложные инженерно-геологические условия, проблемы переходного

периода в экономике страны.

Рис. 4.7.Общий вид крупного открытого карьера горнорудного

предприятия

Рис.4.8. Породные отвалы шахтоуправления «Луганское»

Указанные обстоятельства привели к резкому падению

рентабельности процессов добычи и использования угля и созданию

сложной ситуации в данном городе, как и во всем угольном регионе

Донбасса. На рис. 4.9 приведены данные о долевом вкладе городов

Луганской области в образовании и размещении ПО. Сейсмо-инженерно-

геологическое районирование ее территории с участками влияния шахтных

подработок и риском воздействия их на хозяйственные объекты и

ситуационный план экологического мониторинга влияния ТМ и радона на

ОПС приведены на рис. 4.10.

На рис. 4.11 приведен Ситуационный план экологического

мониторинга влияния ТМ и радона на ОПС в Луганской области.