Кыргызстану нужны новые геотехнологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кыргызстану нужны новые геотехнологии

докт. техн. наук, акад. В.И. Нифадьев

докт. техн. наук, проф. Я.М. Додис

докт. техн. наук, проф. Ш.А. Мамбетов

Annotation

Modern approaches in assessment of possibility and necessity of technogenic formations use with help of non-conventional geo-technologies for native born and placer deposits are considered. Major ecological, technological and economical directions which solution would allow, alongside with technogenic accumulations, to tackle urgent ecological problems, are defined in the article.

Обеспечение экологической безопасности при ведении горных работ и переработки минерального сырья в условиях размещения и сохранения продуктов переработки на территории республики в настоящее время особенно актуально. В горных регионах, которые, как правило, являются областями накопления и транзита пресной воды, проблемы утилизации таких продуктов и предотвращения их накопления актуальны вдвойне.

В результате деятельности горно-обогатительных предприятий образуются многочисленные отвалы пустых пород, некондиционной горной массы, отвалы бедных руд, а также хвостохранилища и золоотвалы. Кроме отвалов пустых пород, все остальные скопления представляют собой техногенные месторождения различной ценности и разной степени экологической опасности. Так, например, по Республике Казахстан в таких месторождениях накоплено около 27 млрд. т отложений, а по Свердловской области - 12 млрд. м3 минерального сырья, скопления которых покрывают сотни тысяч гектаров земли.

Для техногенных металосодержащих месторождений характерно быстрое окисление, в результате чего первичные породы и руды разрушаются, а в воду и почву выносятся медь, свинец, цинк, висмут, мышьяк, сурьма и другие вредные и тяжелые металлы. В этой связи техногенные скопления в первую очередь следует оценивать как источники повышенной экологической опасности и лишь затем - как объекты экономически выгодной утилизации.

Следует отметить, что структура каждого из таких месторождений различна. Самыми распространенными являются хвостохранилища, расположенные в ущельях или на специально организованных площадях. За ними следуют отвалы забалансовых бедных или убогих руд, а также довольно богатых, но упорных труднообогатимых руд.

В связи с повсеместным снижением содержания полезных компонентов в рудах значительная часть этих техногенных образований может быть эффективно разработана вновь. В этих "отходах" порой содержатся продукты значительно большей ценности, чем в отрабатываемых в настоящее время рудах, что обусловлено уровнем установленных кондиций, а также технологией комплексного извлечения полезных компонентов при обогащении и металлургии.

На территории Кыргызстана на действующих и закрытых горных предприятиях заскладировано в 63 отвалах более 520 млн. м3 некондиционных руд и пустых пород (см. таблицу):

Содержащиеся полезные компоненты в отвалах бедных и некондиционных руд могут быть успешно утилизированы, а отвалы и хвостохранилища радиоактивных руд нуждаются в срочной переработке и захоронении в целях избежания экологического инцидента.

Характерной геохимической особенностью месторождений Актюз-Боординского рудного района является полиметалльность. В промышленно извлекаемом количестве в них содержатся 32 химических элемента. С начала Второй мировой войны месторождения начали отрабатывать на свинец, а затем попутно извлекать редкие металлы - молибден и олово. Позже, в 90-е годы были утилизированы отвалы прежних лет и получено около 20 элементов. За период эксплуатации месторождений (более 50 лет) накопилось значительное количество отвалов, содержащих цирконий, гафний, торий, тантал, ниобий и другие компоненты. Такое же положение на многих рудных, нерудных и угольных месторождениях. Захоронения Туюк Суу в долине р. Минкуш содержат примерно более 700 тыс. т урановых хвостов и занимают до 32000 м2 площади, которая покрыта полуметровым слоем глины, большую часть которого смывают паводковые воды и осадки, создавая опасную ситуацию.

В пользу повторной отработки отвалов свидетельствуют данные успешного использования окисленных сульфидных бедных руд для кучного выщелачивания на рудниках "Биг Майк" [1]. Здесь горную массу дополнительно измельчали до крупности 50 мм, после чего подвергали выщелачиванию. Определенный опыт кучного выщелачивания раствором серной кислоты имеется на некоторых предприятиях Казахстана. Так, окисленные руды Малого Спасского карьера смачивали концентрированной серной кислотой при крупности материала от 0 до 100 мм, при этом было установлено, что измельчение до крупности 20 мм не дает увеличения извлечения меди [2]. Лабораторные испытания окисленных руд Жезказганского месторождения показали, что возможно извлечение до 88% меди, при крупности материала 40+20 мм. При проектировании Васильковского ГОКа определено, что 3,4 млн. т из общего объема добытой руды 5,4 млн. т должно быть переработано кучным выщелачиванием. В Казахстане накоплен значительный опыт кучного выщелачивания золотосодержащих руд новыми нецианидными растворами [3]. Окисленные содержащие до 2 г/т золота руды подвергали кучному выщелачиванию при крупности частиц 10 мм в течение 40-45 суток, что позволяло извлечь до 70% металла.

На большинстве золоторудных месторождений Кыргызстана контуры промышленных запасов определены при содержании золота до 2 г/т, а при подземной отработке - более 4 г/т, а в некоторых случаях - более 12 г/т. Следовательно, кроме окисленных руд, значительные объемы приходятся на бедные, забалансовые и законтурные руды, которые могут быть утилизированы при их добыче. Между тем, например, оконтуривание богатых участков на месторождении Талдыбулак Левобережный по содержанию 10-12 г/т может привести к потере 60% запасов, которые добыть в случае изменения конъюнктуры после отработки богатых блоков будет невозможно. Если богатые руды добывать для последующего обогащения, а бедные, не поднимая на поверхность, отбивать и подвергать выщелачиванию, то извлечение запасов может составить до 90% от общего количества золота.

В литературе имеется достаточно ссылок на низкую эффективность физико-химических геотехнологий упорных руд с использованием традиционной цианидной технологии. Вместе с тем, разработаны реагенты на базе тиосульфатов, тиакарбамидов, гуминовых кислот и т.п., способные эффективно перерабатывать низкосортные окисленные и упорные углисто-сульфидные и арсенопиритные золотосодержащие руды (патент США WO 95/04164) [3]. техногенный геотехнология россыпной месторождение

По данным Госагентства по геологии [4], в Кыргызстане выявлено и оценено до 100 месторождений и рудопроявлений золота, в том числе 15 небольших с запасами от 1,0 до 20 т, и достаточно богатых руд с содержанием от 10 до 20 г/т.

Для месторождений небольших объемов, отрабатываемых вахтовым методом, вполне применимы технологии чанового или перколяторного выщелачивания в передвижных установках. В случае необходимости дополнительного дробления можно использовать уже имеющиеся передвижные дробильные установки.

Известен опыт отработки запасов карьера в бортах и на дне [1]. Для этого пробуривали скважины для последующего взрыва. Устраивали системы оросительных устройств и сбора продуктивных растворов. Однако отработка месторождений по такой технологии требует дополнительных исследований в области разрушения горных пород взрывом в особо сложных условиях всестороннего зажима с требованием дробления их на довольно мелкие фракции. Необходима разработка рецептуры новых взрывчатых составов с высокой потенциальной энергией.

Вариант взрывной подготовки к выщелачиванию в недрах с помощью воздействия прямой падающей волны напряжений и системой отраженных и преломленных волн, а также воздействия низко- и высокотемпературной плазмы, образующейся при взрыве ВВ, может привести к соответствующей реакции со стороны отдельностей массива и горной породы на различных структурных уровнях, что будет способствовать раскрытию связей минеральных скоплений и повышению эффективности выщелачивания. Изучение этой технологии и ее использование имеет серьезные перспективы.

Утилизация запасов техногенных месторождений экономически выгодна вследствие низких энергетических затрат на разрушение горной массы. Масса, находящаяся в отвалах и складах, уже разрушена взрывными работами и требует в случае ее переработки только среднего и мелкого дробления и соответственно удельных затрат энергии от 12 до 25 МДж/т вместо 150 МДж/т, которые необходимы в обогатительном переделе. При переработке хвостов вообще не требуется затрат энергии на измельчение.

Отвалообразование и накопление материала хвостохранилищ при гидравлической транспортировке связаны с процессами сегрегации, поскольку отвалы и хвостохранилища неоднородны по гранулометрическому составу и содержанию полезных компонентов и, следовательно, необходимо их селективное освоение. Такое освоение возможно предусмотреть в результате их геолого-промышленной оценки, для чего предстоит разработать специальную методику опробования и анализа полученных результатов. Необходимо провести исследования, направленные непосредственно на процесс выщелачивания, поскольку различные по минералогическому составу, состоянию и качеству руды требуют соответствующих технологий.

Освоение техногенных месторождений возможно осуществлять по следующей укрупненной схеме:

· геолого-промышленная оценка техногенной залежи;

· организация добычных или погрузочно-укладочных работ;

· организация технологии подготовки и переработки.

Решение таких задач требует изучения и оценки техногенных минеральных объектов с геолого-технологических и технико-экономических позиций, а также поиска технических решений по нейтрализации негативного воздействия геотехнологий на окружающую среду, что потребует ощутимых инвестиций. Они могут быть сформированы предприятиями-переработчиками техногенных скоплений, при зачете их затрат в качестве платежей за загрязнение окружающей среды. Таким предприятиям могут быть предоставлены льготы по налогам в бюджет, введены налоговые кредиты, отсрочки по различным платежам.

В данном случае речь идет о предотвращении ущерба окружающей среде. Например, в Свердловской области он оценивается в 10 триллионов рублей в год. Здесь действует "Программа переработки техногенных образований" подпрограммы "Производство удобрений из отходов цветной металлургии", "Отходы - в строительство" и др. Все они обеспечены финансами, заложенными в бюджет области.

В Японии разработан ряд стимулов, ориентирующих предприятия на переработку отходов. К таким стимулам относятся освобождение от налога на основной капитал, от земельного налога и т.п. Финансовая поддержка предприятий предусмотрена и в Германии - льготные кредиты через Федеральный финансовый институт, компенсационный банк.

Добыча и переработка техногенных скоплений как нетрадиционных источников получения полезных компонентов требует выработки особого отношения к экономической целесообразности их освоения в условиях Кыргызстана. Для решения этой задачи необходимо создание коллектива ученых-экономистов, экологов и технологов с целью разработки методики оценки потенциала вторичного сырья республики и организационно-экономического механизма при освоении техногенных образований. Поставленная цель может быть достигнута путем решения следующих задач:

· определения соотношения между ущербом от экологического воздействия на окружающую среду и возможных затрат на ликвидацию чрезвычайных ситуаций и экономики переработки вторичного сырья;

· систематизации и классификации суммы признаков и критериев техногенных скоплений минерального сырья по степени их негативного влияния на окружающую среду, включая паспортизацию отходов производства;

· разработки законов по "отходам промышленности и их переработке", а также предложений по дополнительным нормативно-правовым документам;

· принятия республиканских и региональных программ по освоению техногенных образований и скоплений;

· выбора и обоснования системы экономических мер и стимулирования переработки отходов, включающей налоговые льготы, льготные кредиты, специальную систему финансирования, создание на добывающих предприятиях особых фондов.

В современных экономических условиях вполне возможна отработка малых месторождений старательскими бригадами или вахтовым методом с использованием новых геотехнологий. Для таких рабочих коллективов также необходимы региональные программы с набором налоговых льгот.

Переход на новые геотехнологии, принципиально отличающиеся от традиционных, потребует и перестройки системы подготовки специалистов, которым будут необходимы более углубленные знания по химии, теории разрушения, геомеханике разрушенных массивов.

Для Кыргызской Республики актуальной задачей является паспортизация техногенных образований, включающей ряд факторов, характеризующих их с различных позиций. Оценка и паспортизация техногенных и коренных месторождений должна также включать отбор технологических проб с целью разработки технологии извлечения полезных компонентов для конкретных залежей, имея в виду физико-технические, физико-химические и физико-химико-металлургические технологии. Учитывая распределение, состояние и объемы техногенных образований, в Кыргызстане необходимо предусмотреть создание производств небольшой мощности или передвижных перерабатывающих установок.

Стратегия проектирования и отработки месторождений должна исходить из того, что освоение техногенных образований следует вести не после окончания работ по добыче руды, а в процессе ее, когда еще имеется различная инфраструктура на предприятии. Это значит, что организацию складирования (накопления) всех видов отходов, включая выбор площадок под них, рельефа местности и других параметров, можно вести планомерно со снижением общих капитальных затрат. То же касается и систем с подземным выщелачиванием, когда необходимо предусмотреть системы разработки, позволяющие одновременно добывать и обогащать сырье традиционными способами и подземным выщелачиванием и, следовательно, закладывать в проект иной характер подготовительно-нарезных работ и соответствующий комплекс оборудования.

Литература

1. Mining and Engineering. - 1971. - №27.

2. Алтаев Ш.А., Тумаков В.А., Жалгасов Н.Ж. Геотехнологические методы разработки рудных месторождений. - Алматы: Рауан, 1977.

3. Бегалинов А.Б., Медеуов Ч.К., Яковенко А.П., Лобко С.В. Промышленное освоение тиосульфатной технологии извлечения золота на месторождениях Казахстана // Горный журн. - №11. - 2001. - С. 90-93.

4. Минерально-сырьевая база Кыргызской Республики на рубеже перехода к рыночной экономике. Госагентство по геологии и минеральным ресурсам при Правительстве Кыргызской Республики. - Бишкек, 1998. - С. 232.

Размещено на Allbest.ru