Техногенные месторождения, способы их формирования и переработки (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени Серго Орджоникидзе

ЦЕНТР ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

СВ. Маркелов

ТЕХНОГЕННЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ, СПОСОБЫ ИХ ФОРМИРОВАНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ

Учебное пособие

Допущено УМО по образованию в области прикладной геологии для

студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности

«Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных

ископаемых»

Москва 2003

УДК 622.271

Техногенные месторождения, способы их формирования и переработки. , СВ. Маркелов. Учебное пособие / Моск. гос. геологоразв. унив. М., 2003. 66 с. Табл. 8. Илл. 7. Библ.: 18 наим.

Охарактеризованы техногенные минеральные ресурсы и приведена систематика техногенных месторождений. Приведены особенности формирования техногенных месторождений и технологические способы их переработки. Рассмотрены примеры некоторых типов техногенных месторождений.

Для студентов геологических и негеологических специальностей ВУЗов, изучающих дисциплины «Геология месторождений полезных ископаемых», «Промышленные типы месторождений», «Подземное и кучное выщелачивание полезных ископаемых», «Методы исследований в геотехнологии».

Московский государственный геологоразведочный университет, 2003

ВВЕДЕНИЕ

Ежегодный объем горнорудной массы, извлекаемой из недр земли, составляет около 2,5 м3 на душу населения как в России, так и в мировой горнорудной промышленности, большая часть из которой складируется на дневной поверхности, при этом каждые 15 лет добыча полезных ископаемых удваивается.

Среди минеральных ресурсов, обеспечивающих стабильное развитие минерально-сырьевой базы России и ее экономическое состояние, важное значение имеют техногенные минеральные ресурсы. Они представлены техногенными месторождениями и техногенными минеральными образованиями. С учетом снижения качества руд, сокращения количества запасов в крупнейших горнорудных районах России и ухудшения горно-геологических условий отработки месторождений, вовлечения в переработку ранее складированной горной массы техногенных ресурсов становится экономически выгодным.

Второй аспект освоения техногенных месторождений обусловлен экологическими целями. Природоохранные и экологические задачи сохранения окружающей среды во многом обусловлены решением вопросов утилизации техногенных минеральных образований и рекультивации территории горнорудных объектов.

Использование техногенных ресурсов в стройматериалах вместо природного минерального сырья существенно снижает экологическую нагрузку на природу. Техногенное сырье должно стать важной составляющей минерально-сырьевой базы строительных материалов и существенным источником цветных, редких и благородных металлов.

Геологический аспект освоения техногенных минеральных ресурсов заключается в том, что данная минеральная масса уже отделена от горного массива и складирована на поверхности земли. Их геолого-экономическая оценка не требует проведения дорогостоящих геологоразведочных работ, связанных с проведением горных выработок. Основной задачей геолого-экономической оценки техногенного сырья является изучение его технологических свойств и новых техногенных минеральных образований, возникших за время хранения горной массы.

В качестве основных геологических факторов, определяющих методику разведочных работ, следует выделить: запасы техногенных образований, морфологию и внутреннее строение залежей техногенного сырья, гидрогеологические условия, экологическую агрессивность минеральной массы, пространственную изменчивость свойств техногенного сырья и перспективные технологии его переработки. Указанные аспекты показывают, что возникла необходимость решения проблемы освоения техногенных минеральных ресурсов как экономически рентабельных и экологически неблагоприятных.

1. ТЕХНОГЕННЫЕ МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ

Техногенные минеральные ресурсы включают в себя отходы горнопромышленного производства и техногенные минеральные образования. Отходы не могут быть вторично вовлечены в производство при существующем уровне развития технологии переработки минерального сырья. Техногенные минеральные образования представляют интерес для использования в настоящее время или в перспективе. Техногенные минеральные образования локализованы в хранилищах (отвалах). Часть техногенных образований, которые используются в промышленном производстве, называется техногенными месторождениями.

Техногенные месторождения - это искусственные скопления отходов добычи и переработки минерального сырья, использование которых в промышленности является рентабельным. Отличительной особенностью техногенных месторождений является их ресурсная значимость. Техногенные месторождения содержат полезные компоненты или минералы, получение которых из готовой продукции экономически целесообразно.

Количественное представление об объемах техногенных минеральных ресурсов дано в табл. I.

Таблица 1

Отходы при добыче и переработке минерального сырья

Отрасль промышленности	Вскрышные и отвальные породы на 1 т добываемого сырья	Выход хвостов обогащения, %	Выход отходов переработки, %
Металлургия	3-8	30-80	10-20
Угольная	1-5	10-20	5-20
Горная химия	2-3	20-30	10-20
Строительные материалы	до 0,6	20	-

В целом в горнодобывающей промышленности России количество твердых отходов составляет от 50 до 90% извлекаемой из недр горной массы. При устойчивом росте объемов мировой добычи твердых полезных ископаемых только 10% сырья, извлекаемого из недр, превращается в конечную продукцию.

Кроме того, при добыче полезных ископаемых теряется только в России: угля - 14%. калийной соли - 61%. поваренной соли - 46% и железной руды - около 4%. Извлечение нефти из пластов-коллекторов едва достигает 35%. Большой объем накопления отходов горной массы и высокие потери' минерального сырья в недрах обуславливают необходимость освоения техногенных минеральных ресурсов.

В России складировано в отвалах и хвостохранилищах около 50 млрд т горных пород и минеральной массы. Наиболее насыщены отходами Западно-Сибирский, Уральский экономические районы, регион КМА, Тульская и Рязанская области. Ежегодный выход техногенных минеральных образований составляет 3,7 млрд т, в том числе вмещающих пород - 3.3 млрд т. При средней мощности накоплений в отвалах и хвостохранилищах горной массы в 20 м общая площадь занятых земель достигает 90 км2.

Использование техногенных минеральных ресурсов в целом невелико. В горнорудной промышленности России в 1998 г. при добыче руды было извлечено из недр около 160 млн м3 вскрышных пород, из которых только 28 млн м3 (17%) было использовано на различные цели (заполнение выработанного пространства, стройматериалы и др.) При отработке месторождений строительного и индустриального сырья практически весь объем пород вскрыши накапливается на земной поверхности без последующего использования.

На предприятиях АО «Росуголь» в 1994 г. было использовано 440 млн м3 вскрышных и отвальных пород для нужд промышленного и шахтного строительства, что составило 47% их годового поступления.

Необходимость обеспечения экономики России собственным минеральным сырьем обусловливает ускоренное вовлечение в промышленное производство техногенных ресурсов. Они являются важным сырьевым резервом, источником ресурсосбережения, охраны природной среды и, кроме того, экономически рентабельными объектами разработки.

Приблизительные оценки техногенных ресурсов России в стоимостном выражении превышают 43,5 млрд долл. США. Это сопоставимо с оценкой потенциальных (прогнозных) ресурсов минерального сырья в недрах (более 50 млрд долл. США) и более чем в 4 раза превышает стоимость разведанных ресурсов, не вовлеченных в эксплуатацию. Таким образом, техногенные минеральные ресурсы России огромны.

Геолого-экономическая оценка техногенных минеральных ресурсов при комплексном освоении недр позволяет часть их отнести к техногенным месторождениям. Техногенные месторождения — это техногенные минеральные образования, по количеству и качеству содержащегося минерального сырья пригодные для их рентабельного использования в сфере материального производства.

Горнодобывающая промышленность оказывает наибольшее влияние на природную среду. Ежегодно а мире добывают около 100 млрд м³ полезных ископаемых, при этом из землепользования изымается около 5-7 млн га плодородных угодий Среди ресурсов земных недр самостоятельной частью выступают отходы горнопромышленного и металлургического производства или техногенные минеральные ресурсы. Они накапливаются в отвалах и хвостохранилищах горных, горно-обогатительных предприятий, формируются в шламо - и золотонакопителях объектов топливно-энергетического комплекса.

При всех существующих способах добычи технологического передела объемы отходов горного производства весьма значительны. Из общего объема мировой добычи твердых видов минерального сырья около 10% превращается в готовую продукцию, а остальные 90% образуют различные горнопромышленные отходы. В результате этого в отвалах накоплены десятки миллиардов тонн различных горных пород, миллиарды тонн металлургических шлаков, сотни миллиардов тонн «хвостов» обогащенных полезных ископаемых. Всего к настоящему времени в отвалах горнодобывающих и перерабатывающих предприятий России скопилось около 50 млдр. т вскрышных и скальных пород и твердых отходов. В силу происходящих процессов выветривания значительная их часть вероятно уже утратила свою первоначальную ценность. С работой предприятий по добыче и переработке минерального сырья связано около 1/4 вредных выбросов в атмосферу, более 1/3 образованных сточных вод и 3/4 накопленных твердых отходов.