Методы управления отходами горного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Глава 1. Анализ современных методов управления отходами горного производства

1.1 Анализ источников образования отходов горного производства и их классификация

Загрязнение природной среды отходами производства является одной из крупнейших современных проблем. Горная промышленность в этой сфере является одним из лидеров. Ежегодно на каждого человека в нашей стране добывается не менее 20 тонн различного минерального сырья. Однако, из этого количества ,в конечном счете, используется лишь 1-2%.Остальная же часть идет в отходы.

Одной из характерных черт горного производства является то, что используемое им сырье изымается непосредственно из природы и соответственно не приспособлено для прямого применения. Поэтому в процессе производства какого- либо вида горной продукции приходится извлекать попутно значительное количество не используемой природной массы. Более того в силу ряда естественных причин, условия добычи полезных ископаемых постоянно ухудшаются, что приводит к неотвратимому росту отходообразования.

Так, например , исчерпание богатых залежей марганцевых руд привело к тому, что среднее содержание марганца в сырье снизилось с 25 до 19% и теперь, в среднем для производства одной тонны марганцевой руды требуется извлекать из недр и перерабатывать 20-22 тонны горной массы.

Чтобы отследить источники образования отходов горного производства рассмотрим процессы при открытых и подземных работах.

Горные выработки

Работы, производимые при добыче полезного ископаемого или породы, называют горными работами. В результате ведения горных работ в толще земной коры образуются пустоты (искусственные полости), которые называют горными выработками.

Различают выработки открытые, расположенные у земной поверхности и имеющие незамкнутый контур поперечного сечения, и подземные - с замкнутым контуром поперечного сечения, расположенные на некоторой глубине от поверхности.

Технология добычи полезных ископаемых открытым способом

Открытыми горными работами называют комплекс производственных процессов, производимых с земной поверхности для добычи угля или других полезных ископаемых. Чтобы приступить к разработке пласта, необходимо обеспечить к нему доступ, удалив покрывающую толщу пустых пород. Для этого проводят различные открытые горные выработки.

Горное предприятие, представляющее собой совокупность горных выработок и осуществляющее разработку месторождения полезного ископаемого открытым способом, называют карьером. Карьер, предназначенный для добычи угля, называется также разрезом.

Классификация открытой разработки

В зависимости от формы и положения залежи полезного ископаемого

относительно земной поверхности поклассификации академика Ржевского В. В. выделяют пять основных видов открытой разработки месторождений :

Поверхностный. Характеризуется отработкой месторождения на полную мощность вскрыши и полезного ископаемого. Вскрышные породы

размещаются в отработанном пространстве карьера. Внешние отвалы устраиваются при строительстве карьеров, а также при особых горно-геологических и технологических условиях отработки месторождения полезных ископаемых.

Глубинного типа. Характерна выемка вскрышных пород и

полезного ископаемого слоями в нисходящем порядке.

Нагорного типа. Характерно перемещение вскрышных пород и

добытого полезного ископаемого на более низкие отметки сверху вниз.

Нагорноглубинного типа. Характерны для сложных рельефов

поверхности карьерного поля.

Подводная добыча. Характерно расположение кровли и почвы

залежи ниже поверхности воды.

Основные производственные процессы открытых работ:

Основными производственными процессами открытых горных работ являются:

- подготовка горных пород к выемке;

- выемочно-погрузочные операции;

- перемещение горной массы;

- отвалообразование вскрышных пород;

- складирование добытого полезного ископаемого.

Процесс подготовки горных пород к выемке включает широкий перечень мероприятий, направленных на изменение естественного состояния горных пород с целью обеспечения эффективной их выемки. В практике открытых горных работ при подготовке горных пород к выемке наибольшее распространение нашел буровзрывной способ, предназначенный для отделения полускальных и скальных пород от массива и дробления их до кусков заданных размеров.

Выемочно-погрузочные операции предназначены для извлечения горной массы непосредственно из массива или из навала и погрузки их в транспортные средства. Выемка и погрузка обеспечивается одной машиной.

Процесс перемещения горной массы состоит в организации четкой и бесперебойной работы транспортных средств обеспечивающих своевременную перевозку значительных объемов в пределах карьера и за его пределами.

Отвалообразование вскрышных пород и складирование добытого полезного ископаемого заключается в приеме и размещении горной массы и полезного ископаемого на специально отведенных площадях при соблюдении безопасных условий труда и высокопроизводительной работы горного и транспортного оборудования.

Этапы открытой разработки

Эти этапы можно разделить на такие периоды:

1.подготовительный

2. осушение месторождения и ограждение его от стока поверхностных вод

3.вскрытие месторождения

4.работы по добыче

5.восстановление поверхности (рекультивация).

Первый этап - подготовительный. Цель горных работ этого этапа - создать благоприятные условия для безаварийной и высокопроизводительной работы горного и транспортного оборудования.

Задачи этого периода:

- подготовка поверхности месторождения к горным работам;

- осушение месторождения и ограждение его от вод поверхностного стока.

Подготовка поверхности заключается в удалении естественных и искусственных препятствий, мешающих разработке месторождения. В этот период, обычно, требуется: - вырубить лес и кустарник, удалить торф и плодородный слой земли, отвести поверхностные воды, осушить водоемы, снести здания и сооружения на площади карьера, подготовить место для размещения отвалов пустых пород, подвести к карьеру железную и шоссейные дороги, линии электропередачи и водоснабжения, построить производственные, служебные и жилые помещения.

Осушение месторождения выполняют в целях придания большей устойчивости откосов уступов, предотвращения оползней пород в бортах карьера, создания благоприятных и безопасных условий для работы людей, машин и транспортных средств в карьере.

Второй этап - строительный. В этот период осуществляются работы по удалению покрывающих и вмещающих пород для обеспечения доступа к полезному ископаемому и систематического производства вскрышных и добычных работ. В этот период проводят капитальные и разрезные траншеи и создают устойчивый фронт добычных и вскрышных работ. Этот период иногда называют горно-капитальным так, как в этот период создаются основные фонды предприятия. Финансовые затраты этого периода носят название - первоначальные капитальные затраты. По окончании строительного периода карьер сдается в эксплуатацию и начинает функционировать как хозрасчетная производственная единица. При разработке крутопадающих месторождений, работы по подготовке новых горизонтов (проходка траншей, съездов), обеспечивающих транспортную связь вскрываемого горизонта с лежащими выше, также относятся к горно-капитальным.

Третий этап - эксплуатационный. Горные работы этого периода заключаются в систематическом удалении вскрышных пород в объемах обеспечивающих требуемую длину фронта очистных, и ведении очистные работ в объемах, соответствующих требованиям плана добычи по объему и качеству полезного ископаемого.

Четвертый этап - период погашения горных работ. Характеризуется постепенным завершением горных работ на вскрышных и добычных горизонтах в связи с погашением запасов, демонтажем горного оборудования и транспортных коммуникаций. В этот же период выполняются работы по рекультивации земель, нарушенных горными работами.

Во всех периодах работы карьера основными работами являются горно-капитальные, вскрышные и добычные работы. Целью этих работ является выемка определенного объема пород из массива, а содержание работ по выемке пород - рядом характерных производственных процессов выполнение которых требует определенной технологии и специальных средств механизации.

Пятый этап -рекультивация

Согласно п. 2.1 ГОСТ 17.5.3.04-83 при открытых горных работах рекультивации подлежат:

внутренние и внешние отвалы;

карьерные выемки;

другие территории, нарушенные горной деятельностью.

При рекультивации отвалов и карьерных выемок должны выполняться следующие требования:

предварительное снятие и складирование плодородного слоя почвы в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.3.02-85 «Охрана природы. Почвы. Требования к охране плодородного слоя почвы при производстве земляных работ» (далее -- ГОСТ 17.4.3.02-85), селективная разработка потенциально плодородных вскрышных пород в объемах, необходимых для создания рекультивационного слоя соответствующих параметров;

создание отвалов и карьерных выемок с учетом их рекультивации и ускоренного возврата рекультивируемых площадей для использования в народном хозяйстве;

формирование отвалов и карьерных выемок, устойчивых к оползням и осыпям, защищенных от водной и ветровой эрозии путем их облесения, залужения и (или) обработки специальными химическими и другими материалами; обеспечение борьбы с эрозией на отвалах на основе зональных требований к противоэрозионной организации территории отвалов;

проведение мероприятий по организации концентрированного стока ливневых и технических вод путем устройства специальных гидротехнических сооружений;

очистка или безвредное удаление дренированной из отвалов воды, содержащей токсичные вещества;

обеспечение мероприятий по регулированию водного режима в рекультивационном слое из пород, обладающих неблагоприятными водно-физическими свойствами;

создание экрана из капилляропрерывающих или нейтрализующих материалов (песок, камень, гравий, пленка и т.п.) при наличии в основании рекультивационного слоя токсичных пород;

формирование отвалов из пород, подверженных горению, по технологическим схемам, исключающим их самовозгорание.

Минимальные отметки поверхности внутренних отвалов должны быть выше прогнозируемого уровня грунтовых вод. Если отметки внутренних отвалов будут ниже ожидаемого уровня грунтовых вод, должны быть предусмотрены мероприятия, исключающие заболачивание рекультивируемой поверхности.

1.2 Средства механизации при открытых способах добычи полезных ископаемых

Применяют 3 технологические схемы: экскаваторный, гидравлический и комбинированный (их сочетание). Первый способ универсален, он основан на применении различных типов экскаваторов, транспортных средств и способов рыхления пород. Второй способ, основанный на использовании энергии струи воды, применяется на вскрышных работах при породах, легко поддающихся размыву и транспортированию водой. (при наличии источников воды, дешевой электроэнергии и больших площадей для размещения гидроотвалов).

Добытые полезные ископаемые транспортируют на обогатительную фабрику или потребителям, вскрышные породы отвозят в отвалы. Отвал - породная насыпь, образующаяся в результате планомерного размещения пустой породы. Отвалы бывают внутренние и внешние. Внутренние отвалы располагаются в выработанном пространстве данного карьера, внешние - за его пределами.

Подземные горные выработки - имеют замкнутый контур поперечного сечения, расположены на некоторой глубине от поверхности. Среди подземных выделяют протяженные, очистные выработки и камеры. Протяженные выработки имеют обычно большую длину и незначительные размеры поперечного сечения. По положению в пространстве они разделяются на вертикальные, горизонтальные и наклонные.

Подземные горные работы

Подземные горные работы- способ добычи полезных ископаемых в недрах

Земли путём проведения системы подземных горных выработок без нарушения дневной поверхности. Подземные горные работы велись ещё в глубокой древности. В настоящее время, несмотря напреобладание открытого способа добычи полезных ископаемых в мире, роль подземного способа добычи в обеспечении сырьём остаётся значительной.

Системы подземных горных работ

В основе классификации систем подземной разработки месторождений лежат три группы:

Системы подземной разработки угольных месторождений;

Системы подземной разработки рудных месторождений;

Общие классификации систем подземной разработки твёрдых полезных ископаемых.

1.3 Классификация отходов горно-промышленного производства

Создание научных основ оценки вторичных минеральных ресурсов и решение практических задач их использования требует разработки классификации этих ресурсов по наиболее значимым признакам. Авторы, занимающиеся проблемами использования вторичных минеральных ресурсов, предлагают различные подходы к выбору наиболее значимых признаков классификации.

Задача классификации в зависимости от конкретных признаков, применительно к отходам, впервые была решена И.А. Ковельманом[49]. Его классификация охватывает отходы 17 отраслей промышленности с характеристикой свойств и возможной области их применения.

И.П. Жаворонкова выделяет следующие классификационные признаки [40]:

? по технологическим стадиям образования;

? по содержащимся ценным компонентам в отходах;

? по степени ущерба окружающей среде;

? по возможности их вторичного вовлечения в производство;

? по затратам, необходимым для их использования.

По мнению И.П. Жаворонковой, следует различать три группы отходов:

? отходы, получаемые попутно в процессе добычи (извлечения) природных ресурсов и представляющие собой непреобразованные природные вещества, выделенные из исходных природных структур и объектов;

? отходы переработки сырья и материалов в отраслях материального производства;

? отходы потребления.

Следует согласиться с тем, что добычу полезных ископаемых следует рассматривать как первый этап на пути превращения вещества природы в готовый к потреблению продукт. Извлечение первичного сырья из локальных природных структур, ввиду комплексности природных ресурсов или их комбинированности в пределах указанных структур, сопровождается извлечением попутных компонентов, которые и составляют первую группу отходов. Попутно добываемые в горном производстве породы относят к категории вторичных сырьевых ресурсов.

Рассматривая вскрышные породы как источник ресурсов, следует исходить из того, что они уже были охвачены трудовым процессом и, таким образом, в данном случае имеет место промежуточный продукт с точки зрения полезности и удовлетворения потребности, который отождествляется с сырьем.

Специфика этой группы отходов определяется тем, что их выход (количество) однозначно (функционально) не связан с объемом добычи или переработки первичного сырья, а зависит от горно-геологических условий эксплуатации месторождения.

Во второй группе отходов целесообразно выделить два их вида, хотя они не всегда выступают в обособленном виде:

? ресурсы, теряемые в ходе производства, уходящие со стоками, газами или делающиеся не пригодными в результате разубоживания, разбавления, смешивания. В ряде случае наиболее целесообразны их регенерация (восстановление) и повторное использование в рамках исходного производства. Эти отходы принято называть возвратными;

? отходы, образующиеся в результате физико-химической переработки сырьевых и вспомогательных материалов.

В работе [50] отходы разделяют по отраслям на отходы электроэнергии, топливной промышленности, черной и цветной металлургии, химической промышленности, а внутри этих групп - на отходы по наименованию предприятий и установок. При рассмотрении отдельных отраслевых групп отходов их классификация ограничивается технологическими стадиями образования. М.П. Педан классифицирует отходы по отраслям горной промышленности, а внутри них - по технологическим стадиям образования, типам руд, фракциям и т.д. [51].

Анализ публикаций показывает, что основными признаками классификации отходов производства являются отрасль образования, агрегатное состояние, технологические стадии образования. Однако это общие классификационные признаки, применимые к отходам любой отрасли. Внутри самих отраслей необходима более подробная классификация. Например, В.В. Кандауров [52] классифицирует отходы железорудных предприятий КМА по степени их изученности, взяв в качестве прототипа геологическую классификацию запасов полезных ископаемых. В работе [53] разработана классификация техногенных формирований при открытых горных работах, в которой в качестве главного классификационного признака принято назначение техногенных массивов: минерально-сырьевое, ландшафтное и т.д.

ЦНИИ цветмет экономики и информации предложил классификацию техногенных ресурсов на основе классификации руд природного месторождения, минерального и химического состава отложений, их текстурно-структурных особенностей [54].

Эта классификация техногенных ресурсов выделяет две группы ресурсов и следующие их характеристики:

? природное минеральное сырье - промышленный тип природного месторождения, промышленные типы и сорта руд, перечень попутных полезных и вредных примесей;

? промышленно-технологические типы техногенных ресурсов - технологический процесс, в ходе которого образовалось техногенное сырье, тип хранилища, степень изученности, инженерно-геологическое состояние фундамента, наименование техногенного сырья (отхода, горной породы забалансовой руды), физико-химический состав, содержание полезных компонентов, степень окисленности минералов руд, направление использования.

Интересен опыт работы по классификации отходов горно-промышленного производства специалистов института «ДжезказганНИИцветмет» [55]. По их мнению, важным классификационным признаком твердых отходов предприятий цветной металлургии Казахстана является направление их использования. В соответствии с предложенной классификацией отходы цветной металлургии подразделяются на восемь групп. Основное достоинство этой классификации заключается в ее практической направленности, а недостаток - в малой детализации по направлениям практического использования вторичных минеральных ресурсов.

М.Э. Кябби [56] для оценки накопления и использования отходов горного производства предлагает их классифицировать по следующим основным признакам;

? по месту образования в отраслях горно-добывающей промышленности;

? по стадиям производственного цикла;

? по времени накопления;

? по степени изученности:

? по направлениям использования;

? по эффективности использования.

Предложенная классификация имеет достаточное количество признаков, но качественная составляющая внутри классификационных блоков недостаточна. Особенно это касается таких классификационных признаков, как направление использования и степень изученности.

Весьма существенным шагом вперед в разработке классификации отходов горно-промышленного производства является классификация В.В. Чайникова и Е.Л. Гольдмана [57]. Авторы, подразделяя отходы по отраслевому признаку, вводят такие важные классификационные критерии, как ресурсная ценность отходов, воздействие на здоровье человека. Некоторым недостатком классификации, на наш взгляд, является не вполне корректное разделение на классы и типы, к которым отнесены те или иные виды отходов в соответствии с группировочными признаками.

В результате анализа существующих классификаций с учетом их преемственности автором разработана классификация отходов на примере отходов добычи и обогащения цветной металлургии как наиболее «отходоемкой» отрасли даже среди отраслей горно-промышленного производства. Среди методов, которые использовались автором, следует выделить метод ограничения отдельных групп и видов отходов и метод выделения одного главного признака классификации с выделением подпризнаков.

Специфика отходов как сырьевого ресурса состоит в разнообразии путей их утилизации. Наиболее типичны следующие:

1. Непосредственная замена первичного сырья отходами (без специальной переработки), определяемая эквивалентностью некоторых их технологических свойств (прежде всего вскрышные и попутно добываемые породы, которые прямо соответствуют природным видам минерального сырья, имеющим свое монопроизводство).

2. Применение отходов вместо исходного сырья при условии их дополнительной (специальной) переработки. Получаемое вторичное сырье используется затем в качестве материальных ресурсов в какой-либо отрасли производства. Этот наиболее распространенный тип утилизации охватывает отходы остаточного типа, регенерация и другая переработка которых также позволяет получить вторичное сырье.

Классификация отходов представлена в виде двух взаимосвязанных таблиц (табл.1 и 2). Как видно из табл.1, отходы горно-обогатительных предприятий цветной металлургии можно классифицировать по семи основным признакам, при этом такой признак как направление использования «превращает» их во вторичные минеральные ресурсы. В табл.1 даны признаки, характеризующие образование отходов, их вид и изученность. Последовательность и набор признаков классификации соответствуют последовательности оценки отходов добычи, обогащения при выборе направлений их использования. Так, например, в процессе добычи руд цветных металлов образуются, кроме товарных руд, забалансовые и труднообогатимые, первоначально рассматриваемые как сырье для получения цветных металлов. Кроме того, попутно извлекаются вскрышные и вмещающие породы. В ряде случаев они также могут рассматриваться как дополнительное металлургическое сырье, а также как сырье для других отраслей промышленности или для потребления в других направлениях. Отходы обогащения подразделяются на хвосты флотации, а также хвосты других методов обогащения, отличающихся дисперсностью, содержанием компонентов и др., и некондиционные концентраты и промпродукты. Для полного учета отходов, прогнозируемых, перерабатываемых и складированных в хранилища, выделен признак нахождения относительно места образования отходов в технологической цепи. Весьма важным признаком является техническая возможность использования отходов. Она определяется возможностью повторной добычи отходов из хранилищ, транспортировки к месту использования (переработки) и рядом других причин. Не предлагаемые к использованию отходы - в нашей терминологии, отходы, которые нельзя отнести к вторичным минеральным ресурсам - относятся к потерянным. По направлениям использования предлагается отходы подразделять на три класса (в порядке приоритетности выбора того или иного направления использования):

? класс Д - сырье для доизвлечения полезных компонентов;

? класс С - сырье для производства строительных материалов;

? класс В - сырье для других целей, в том числе неиспользуемые (потерянные) отходы.

В качестве примера рассмотрим удельные нормативы образования отходов производства и потребления при строительстве и эксплуатации производственных объектов ОАЛ «АК «ТРАНСНЕФТЬ». В таблице 1приведен Перечень отходов, образующихся преимущественно при строительстве, реконструкции и капремонте объектов магистральных нефтепроводов

Таблица1- Перечень отходов, образующихся преимущественно при строительстве, реконструкции и капремонте объектов магистральных нефтепроводов

№ п/п	Наименование отходов	Агрегатное состояние	Класс опасности	Установки или технологические процессы, являющиеся источником образования отходов
1	2	3	4	5
1.	Источники света ртутьсодержащие высокого давления	Твердые	1	Замена ламп освещения территории
2.	Масла отработанные группы ММО (моторные, дизельные, компрессорные)	Жидкое	3	Эксплуатация автотранспорта и средств механизации
3.	Масла отработанные группы МИО (гидравлические, индустриальные, кабельные, трансформаторные (натуральные масла ГОСТ 110121))	Жидкое	3	Эксплуатация автотранспорта и средств механизации
4.	Масла отработанные группы СНО (трансмиссионные, цилиндровые масла, промывочные жидкости и их смеси, нефть и жидкие нефтяные топлива, извлекаемые из очистных сооружений и нефтесодержащих стоков, сильно загрязненные масла группы ММО).	Жидкое	3	Эксплуатация автотранспорта и средств механизации
5.	Снятый грунт, загрязненный нефтепродуктами	Твердый	3	Эксплуатация буровых скважин, подключение нефтепроводов
6.	Песок от засыпки проливов и разливов нефти	Твердый	3	Строительство и ремонт нефтепроводов
7.	Отработанные обтирочные материалы, (ветошь) загрязненные нефтепродуктами	Твердые	3	Ремонтно-строительные работы
8.	Отработанные замасляные автомобильные фильтры	Твердые	4	Эксплуатация автотранспорта и средств механизации
9.	Аккумуляторы кислотные отработанные (с неслитым электролитом)	Твердые	3	Эксплуатация автотранспорта и средств механизации
10.	Отходы битума	Твердые	5	Изоляция трубопроводов
11.	Отходы рубероида, толи и бумаги, пропитанной битумом	Твердые	5	Изоляция трубопроводов
12.	Отходы изоляционных материалов (минвата, стекловата и пр.)	Твердые	5	Изоляция трубопроводов
13.	Шпули от полимерных изоляционных материалов	Твердые	5	Изоляция трубопроводов
14.	Снятая старая изоляция трубопроводов	Твердые	5	Замена изоляции, капитальный ремонт нефтепроводов
15.	Изношенные шины	твердые	4	Эксплуатация автотранспорта и средств механизации
16.	Огарки сварочных электродов	твердые	4	Строительные и ремонтно-строительные работы
17.	Окалина, сварочный шлак	Твердый	4	Строительные и ремонтно-строительные работы
18.	Отработанные тормозные накладки	Твердые	4	Эксплуатация автотранспорта и средств механизации
19.	Лом и отходы черных металлов	Твердые	5	Строительные и ремонтно-строительные работы
20.	Вышедшая из употребления и невозвратная тара с засохшими остатками содержимого (красок и клеев)	Твердые	5	Строительные и ремонтно-строительные работы
21.	Вышедшая из употребления тара и упаковка, не загрязненная нефтепродуктами и токсичными материалами	Твердые	5	Строительные и ремонтно-строительные работы
22.	Отходы проводов и кабельной продукции в изоляции	Твердые	5	Строительные и ремонтно-строительные работы
23.	Бой бетона и железобетона	Твердые	4	Строительные и ремонтно-строительные работы
24.	Бой кирпича	Твердые	4	Строительные и ремонтно-строительные работы
25.	Остатки строительного щебня	Твердые	4	Строительные и ремонтно-строительные работы
26.	Грунт земляной, песчаный, траншейные выемки	Твердые	4	Строительные и ремонтно-строительные работы
27.	Разнородные древесные отходы, незагрязненные нефтепродуктами и токсичными материалами	Твердые	5	Строительные и ремонтно-строительные работы
28.	Отходы лесосечные (сучья, валежник, корни, пни и др.)	Твердые	5	Строительные и ремонтно-строительные работы
29.	Отходы кухонь и столовых	Твердые	5	Пункты питания
30.	Твердые бытовые отходы от учреждений и бытовых помещений	Твердые	5	Все объекты



В таблице 2 приведен Перечень отходов, образующихся преимущественно при строительстве, реконструкции и капремонте объектов магистральных нефтепроводов

Таблица 2- Перечень отходов, образующихся преимущественно при эксплуатации объектов магистральных нефтепроводов

№ п/п	Наименование отхода	Агрегатное состояние	Класс опасности	Установки или технологические процессы, являющиеся источником образования отходов
1	2	3	4	5
1.	Источники света ртутьсодержащие высокого давления	Твердые	1	Замена ламп освещения территории
2.	Источники света люминесцентные низкого давления	Твердые	1	Замена ламп освещения помещений
3.	Масла, отработанные группы ММО (моторные, дизельные, компрессорные)	Жидкое	3	Эксплуатация автотранспорта и средств механизации
4.	Масла, отработанные группы МИО (гидравлические, индустриальные, трансформаторные (натуральные масла ГОСТ 110121), кабельные)	Жидкое	3	Эксплуатация автотранспорта и средств механизации; эксплуатация силовых энергетических установок
5.	Масла, отработанные группы СНО (трансмиссионные, цилиндровые масла, промывочные жидкости и их смеси, нефть и жидкие нефтяные топлива, извлекаемые из очистных сооружений и нефтесодержащих стоков, сильно загрязненные масла группы ММО	Жидкое	3	Эксплуатация автотранспорта и средств механизации
6.	Отработанная аккумуляторная кислота	Жидкая	2	Эксплуатация автотранспорта средств механизации
7.	Растительные остатки (сорбенты), загрязненные нефтепродуктами	Твердые	3	Эксплуатация нефтепроводов
8.	Грунт, загрязненный нефтью (с эстакад слива-налива и т.п.)	Твердый	3	Эксплуатация нефтепроводов
9.	Песок от засыпки проливов и розливов нефтепродуктов	Твердый	3	Эксплуатация нефтепроводов и автотранспорта
10.	Материалы, пропитанные нефтепродуктами (мешковина, резина и пр.)	Твердые	3	Решетки-грязеуловители
11.	Отработанные масла и эмульсии смазочно-охлаждающие для металлообработки	Жидкие	3	Ремонтно-механические операции эксплуатационных служб
12.	Нефтесодержащие осадки очистных сооружений	Пастообразные	3	Локальные очистные сооружения производственных объектов
13.	Шлам от очистки резервуаров для хранения нефтепродуктов	Пастообразный	3	Эксплуатация резервуаров для хранения нефтепродуктов
14.	Шлам от очистки трубопроводов и их узлов	Пастообразный	3	Эксплуатация нефтепроводов
15.	Осадки фильтров-грязеуловителей	Твердые	3	Эксплуатация трубопроводов
16.	Шлам от мойки автотранспорта	Твердый	3	Эксплуатация автотранспорта
17.	Отработанные обтирочные материалы (ветошь), загрязненные нефтепродуктами	Твердые	3	Эксплуатация оборудования и автотранспорта
18.	Фильтры замасленные автомобильные отработанные	Твердые	4	Эксплуатация оборудования и автотранспорта
19.	Аккумуляторы кислотные отработанные	Твердые	3	Эксплуатация оборудования и автотранспорта
20.	Изношенные шины	Твердые	4	Эксплуатация автотранспорта
21.	Огарки сварочных электродов	Твердые	4	Эксплуатационные работы
22.	Окалина, сварочный шлак	Твердые	4	Эксплуатационные работы
23.	Отработанные тормозные накладки	Твердые	4	Эксплуатация автотранспорта и средств
24.	Лом и отходы черных металлов	Твердые	5	Эксплуатационные работы
25.	Изношенные резиноасбестовые изделия	Твердые	4	Эксплуатационные работы
26.	Вышедшая из употребления и невозвратная тара с засохшими остатками содержимого (красок, клеев)	Твердые	5	Эксплуатационные работы
27.	Золошлаковые отходы технологических установок	Твердые	3	Сжигание отходов
28.	Уголь активированный отработанный	Твердый	5	Водоподготовка
29.	Лом кусковой абразивных материалов, инструмента и изделий	Твердый	4	Ремонтно-механические операции эксплуатационных служб
30.	Вышедшая из употребления тара и упаковка, не загрязненная нефтепродуктами и токсичными материалами: деревянная полимерная бумажно-картонная стеклянная	Твердая	5	Эксплуатация нефтепроводов
31.	Строительный мусор	Твердые	4	Эксплуатация производственных, складских административно-бытовых и прочих объектов
32.	Отходы строительных лесоматериалов, в т.ч. от сноса и разборки	Твердые	5	Эксплуатация производственных, складских административно-бытовых и прочих объектов
33.	Опилки и стружки древесные незагрязненные	Твердые	5	Изготовление столярно-строительных изделий
34.	Кусковые отходы древесные незагрязненные	Твердые	5	Изготовление столярно-строительных изделий
35.	Лом и отходы огнеупорных и футеровочных материалов	Твердые	5	Эксплуатация теплосилового оборудования и оборудования кузнечно-термических участков
36.	Лом и отходы цветных металлов (по видам)	Твердые	5	Эксплуатационные работы
37.	Отходы кухонь и столовых	Твердые	5	Пункты питания
38.	Твердые отходы: из жилищ, от учреждений и бытовых помещений предприятий	Твердые	5	Жилой фонд
39.	Смет с территории	Твердый	5	Общехозяйственные работы
40.	Смет уличный	Твердый	5	Эксплуатация жилого фонда
41.	Шлам водоподготовки	Твердый	5	Водоподготовка
42.	Шлам от очистки отопительных котлов	Твердый	4	Отопление
43.	Мусор с защитных решеток	Твердый	4	Канализация
44.	Осадки очистных сооружений	Твердые	4	Очистные сооружения общего назначения

В таблице 3 приведен перечень отходов, образующихся при авариях и их ликвидации на магистральных нефтепроводах

Таблица 3- Перечень отходов, образующихся при авариях и их ликвидации на магистральных нефтепроводах

№ п/п	Наименование отходов	Агрегатное состояние	Класс опасности	Установка и технологические процессы, являющиеся источником образования отходов
1	2	3	4	5
1.	Снятый грунт, загрязненный нефтью	Твердый	3	Удаление грунта
2.	Сорбенты, загрязненные нефтью	Твердые	3	Удаление нефти с поверхности почвы
3.	Обтирочные материалы, (ветошь) загрязненные нефтью	Твердые	3	Восстановительные работы
5.	Снятая старая изоляция трубопроводов	Твердая	5	Замена изоляции
6.	Отходы изоляционных материалов (минвата, стекловата и пр.)	Твердые	5	Замена изоляции
7.	Огарки сварочных электродов	Твердые	4	Восстановительные работы
8.	Окалина, сварочный шлак	Твердые	4	Восстановительные работы
9.	Лом и отходы черных металлов	Твердые	5	Восстановительные работы
10.	Отходы битума	Твердые	5	Замена изоляции
11.	Отходы рубероида, толи и бумаги, пропитанной битумом	Твердые	5	Замена изоляции

Воздействие горного производства на окр. среду

Горное производство - главная отрасль, наносящая ущерб земной поверхности и недрам (изменение ландшафта, отчуждение земель).

Основное загрязнение атмосферы: пыль, NO_x (при взрывных работах), CO.

Основное загрязнение воды: высокоминерализованные шахтные, дренажные воды.

Загрязнение атмосферы

Источники загрязнения	Факторы загрязнения	Характеристика источников и факторов загрязнений
Вентиляционные выработки шахт и подземных рудников	Буровзрывные работы; отбойка, погрузка, транспортирование горных пород; выделение газов из массивов горных пород; обрушение кровли, разрушение целиков	Сосредоточенные пылегазовые выбросы постоянного действия
Трещины на поверхности, выходы пластов	Выделение газов из массива горных пород (СH4)	Локальные рассредоточенные газовые выделения постоянного действия
Техногенные образования из отходов горного производства (отвалы, терриконы, хвостохранилища, шламохранилища)	Эрозия поверхностей техногенных образований; самовозгорание горных пород в техногенных образованиях	Рассредоточенные выделения пыли периодического действия; рассредоточенные газовые выбросы постоянного действия
Склады продуктов горного производства	Эрозия поверхностей, погрузочно-разгрузочные работы	Рассредоточенные выделения пыли периодического действия; рассредоточенные пылегазовые выделения постоянного действия; сосредоточенные пылегазовыделения постоянного действия
Обогатительные, перерабатывающие, вспомогательные цехи горного производства	Технологические процессы производства	Сосредоточенные пылегазовыделения постоянного действия

Загрязняющие вещества, выделяющиеся в атмосферу из горных выработок: CH₄, CO, NO_x, пыль.

Анализ способов утилизации (повторного использования) специфичных для горного производства видов отходов

Как следует из литературного обзора, за 300 с лишним лет функционирования горнодобывающей промышленности в России накоплено около 100 млрд т отходов. Усредненный состав учтенных отходов, %: вскрышные и вмещающие - 73-81, в т.ч. скальные - 34-46, мягкие - 27-47, отходы обогащения - 12-18, отходы более глубокой переработки - 7-9, 12.

Скопления на поверхности или в горных выработках отходов горнодобывающей и перерабатывающей промышленности носят название техногенных минеральных образований (ТМО), естественно, что они составляют львиную долю всех образующихся отходов. В свою очередь, скопления минеральных веществ в виде техногенных минеральных образований, качество и количество которых позволяет осуществлять их добычу и переработку на рациональной экономической основе, формируют техногенные месторождения». При разработке ТМ экономится природное минеральное сырье, высвобождаются земельные ресурсы, исключается или снижается загрязнение окружающей среды, снижается изъятие земли и капиталовложения на освоение новых месторождений. Снижаются затраты на геологоразведочные работы, связанные с поиском и разведкой новых месторождений природного минерального сырья и т.д.Естественно, что первоочередного решения требует проблема создания производственных процессов, при которых не образуются отходы, но для горного производства она оказывается практически неразрешимой.

В настоящее время приобретает значимость другое решение проблемы безотходности производства - рециклинг и переработка отходов, когда в конце технологического цикла отходы отсутствуют, т.к. из них получают продукцию, имеющую потребительские свойства. Принципиальное отличие обычной технологии от безотходной отражено на рисунке 1.

Актуализация проблемы утилизации отходов относится к середине 90-х годов, именно в этот период была принята Федеральная целевая программа «Отходы», а в 1998 г. - Федеральный закон «Об отходах производства и потребления». На федеральном и региональном уровнях утверждаются планы подготовки нормативно-правовых актов, необходимых для реализации закона. Однако, несмотря на принимаемые меры, уровень утилизации ТМО до сих пор остается необоснованно низким, он существенно ниже, чем в экономически развитых странах. Изменение положения в решении данной проблемы требует создания системы управления отходами. Иерархия задач управления отходами в этом случае имеет следующий вид (рисунок 2):

Рисунок 1 - Схема технологий освоения ресурсов недр

Рисунок 2 - Иерархия задач управления отходами

Учитывая, что использование безотходных и малоотходных технологий в горном производстве ничтожно по сравнению с обычными технологиями, основную роль в управлении отходами играет их утилизация и лишь при отсутствии экономических решений в этом направлении рассматривается вопрос об их захоронении и уничтожении. Управление отходами предполагает решение целого ряда задач, в первую очередь повышения уровня безотходности, что требует выполнения следующей системы мер: систематизации информации об отходах и повышения ее достоверности за счет постановки геологических исследований, оценки опасности их влияния на окружающую среду, оценки экономической целесообразности их переработки, постановки комплексных маркетинговых исследований рынков сырья и перспектив их развития.

Первоочередной задачей, требующей своего решения в процессе управления отходами, в этом случае становится информационный аспект - получение достоверной информации о качественных и количественных характеристиках отходов, тем более, если это касается лежалых (староживущих) отходов. Лежалые отходы обычно засорены бытовыми отходами, металлоломом и по истечении времени теряют некоторые химические и физико-механические свойства. Если для текущих отходов информационные параметры известны, что служит основой оценки пригодности отходов для использования, то лежалые требуют дополнительного геологического изучения. Структура геологических исследований в этом случае имеет двухэтапный характер:

- ревизионно-оценочные работы, включающие камеральные и полевые исследования;

- разведка ТМО.

При этом, т.к. техногенные минеральные образования очень часто имеют многокомпонентный неоднородный состав, то в процессе исследований используются ядерно-физические методы анализа, а сами исследования обязательно носят комплексный характер. Специфика ТМ заключается еще и в том, что их разработка обеспечивает не только получение продукции, но и улучшение качества окружающей среды. Этот второй аспект проблемы предполагает постановку еще и геоэкологических исследований, цель которых - всестороннее изучение техногенных изменений всех компонентов геологической среды. Основным методом изучения экологического состояния ТМО является геоэкологическое картирование, в процессе которого устанавливается распределение тяжелых металлов, наличие которых обусловлено деятельностью горнодобывающих и металлургических предприятий. Индикаторами экологического состояния в этом случае служат геохимические показатели почвообразующего горизонта и снежного покрова. Интенсивность потоков металлов, связанных с отходами, обусловлена в первую очередь объемом сдуваемой с отходов пыли и содержанием в ней тяжелых металлов. Гидрогенные потоки металлов формируются только в том случае, если в теле ТМО возникают техногенные воды, которые могут иметь как естественный, так и искусственный характер. В качестве основных факторов, определяющих формирование потоков металлов предлагается рассматривать следующие:

- диспергированность отходов, выражаемую в удельной поверхности отходов;

- концентрацию металлов в ТМО, выраженную в суммарном кларке концентрации;

- форму нахождения металлов в ТМО;

- занимаемую площадь под ТМО.

Рассматриваемые факторы принимаются за основу для ранжирования ТМО по степени опасности их воздействия на окружающую среду. Естественно, что данная оценка ТМО носит в какой-то мере экспрессный характер, но именно она служит базой для выделения из всей массы ТМО наиболее опасных, требующих к себе приоритетного внимания с позиции устранения опасных очагов воздействия на окружающую среду. В процессе геологических и технико-экономических исследований устанавливается целесообразность переработки отходов, т.е. подтверждается либо отвергается наличие техногенных месторождений. Считаем, что наиболее приемлемой в этом случае является эколого-экономическая классификация отходов. При этом в процессе выполнения технико-экономических обоснований обязательному учету подлежит и экологический аспект, предполагающий обсчет предотвращаемого ущерба.

Техногенные месторождения (ТМ) отличаются от геогенных (естественных) своим генезисом, условиями залегания, а также пониженным содержанием полезных компонентов ТМ, образующихся из отходов добычи, представляют собой, как правило, интерес для строительной индустрии. Отходы же переработки чаще всего хранятся в хвостохранилищах в виде «мокрых» хвостов, при этом они существенно отличаются друг от друга составом полезных компонентов и используются для дополнительного извлечения попутных компонентов, представленных: Cu, Sn, Au, Ag, Pb, W, Co, Ni и т.д. Состав извлекаемых полезных компонентов напрямую определяется составом добываемой руды. Так, никелевые месторождения содержат: Cu, S, Co, Au,Ag, Se, Fe и др., оловянные месторождения - Cu, Pb, Zn, W, S, Ag и др. Набор попутных компонентов характерен для каждого типа месторождений, а, следовательно, и для техногенных месторождений.

Проблема утилизации ТМО в первую очередь связана с использованием их в производстве строительных материалов в силу огромного количества отходов, представленных вскрышными и вмещающими породами. Опыт утилизации металлосодержащих отходов пока неутешителен, хотя общие объемы металлических компонентов в отходах забалансовых руд и хвостах обогатительных фабрик сопоставимы с запасами крупных месторождений. Считается, что эффективность переработки последних требует по возможности организации селекции отходов при их производстве, отгрузке, транспортировке и складировании, т.к. в последующем это обеспечивает большую подготовленность ТМО для их исследования и промышленного освоения. Причем оптимальным вариантом является ориентация на технологию селекции уже в проекте.

Естественно, что в каждом конкретном случае выполняется экономическая оценка целесообразности переработки ТМ, причем определению подлежит как коммерческий, так и народнохозяйственный экономический эффект и экономическая эффективность.

Рассмотрим детальную классификацию по направлениям использования представленную в таблицу 2. Предложенные направления использования наиболее характерны и применяемы для вторичных минеральных ресурсов металлургической отрасли.

Таблица 3-Классификация вторичных минеральных ресурсов цветной металлургии по основным направлениям использования

Класс	Подкласс	Группа	Подгруппа
1. Сырье для доизвлечения полезных компонентов и использования в технологическом процессе отрасли (класс Д)	1.1. Основное сырье для получения металлов и других ценных компонентов	1.1.1. Сырье для цветной металлургии (Д1)	1.1.1.1. Доизвлечение профилирующих металлов, получаемых на данном предприятии 1.1.1.2. Доизвлечение дополнительных металлов с получением концентратов на данном производстве 1.1.1.3. С отгрузкой на другие предприятия цветной металлургии
	1.1.2. Сырье для черной металлургии (Д2)	1.1.2.1. Для получения концентратов на данном предприятии
		1.1.2.2. Для получения продукции на других предприятиях
	1.1.3. Сырье для других отраслей промышленности (Д3)	1.1.3.1. Для химической промышленности
		1.1.3.2. Другие продукты горно- обогатительного производства с промышленным содержанием ценных химических элементов
2. Сырье для строительных материалов (класс С)	2.1. Для производства высококачественных строительных материалов	2.1.1. Сырье для производства цемента (С1)	2.1.1.1. С обработкой на своем предприятии
			2.1.1.2. С отгрузкой без обработки
		2.1.2. Сырье для производства строительной керамики (С2)	2.1.2.1. С обработкой на своем предприятии
			2.1.2.2. С отгрузкой без обработки
		2.1.3. Сырье для производства нерудных стройматериалов (С3)	2.1.3.1. С обработкой на своем предприятии
			2.1.3.2. С отгрузкой без обработки
	2.2. Для производства местных стройматериалов	2.2.1. Для цветной ме-таллургии (С4)	2.2.1.1. Используемые без обработки на строительство дамб, дорожных оснований и т.п.
			2.2.1.2. С обработкой на своем предприятии - для закладки горных выработок и т.п.
			2.2.1.3. Получение щебня, песка и т.п.
3. Сырье и материалы для других целей (класс В)	3.1. Материалы для рекультивации и почвообразования (В1)	3.1.1 Сырье для цветной металлургии	3.1.1.1. Породы, используемые длятехнической рекультивации и засыпки карьеров
		3.1.2. Для сельского хо-зяйства	3.1.2.1. Хвосты для микроудобрений
	3.2. Материалы для других целей (В2)	3.2.1. Сырье для цветной металлургии	3.2.1.1. Сорбенты для очистки сточных вод
			3.2.1.2. Для других целей (флюсы и т.д.)
	3.3. Неутилизируемые отходы (В3)	3.3.1. Подлежащие рекультивации, консервации	3.3.1.1.Подлежащие технической рекультивации
			3.3.1.2. Подлежащие обезвреживанию



1.4 Государственное значение использования вторичных минеральных ресурсов. Отечественный и зарубежный опыт

В настоящее время в России остро встают проблемы ресурсосбережения в народном хозяйстве и, в частности, в отраслях горно-промышленного комплекса, который в значительной степени определяет вектор развития экономики страны.

В зависимости от отраслевой специфики только 5-10 % добытого из недр сырья превращается в готовую продукцию, а остальная часть - это отходы, обладающие, с одной стороны, огромным экономическим потенциалом, а с другой стороны, загрязняющие окружающую среду. На территории России в настоящее время заскладированно около 100 млрд т отходов горно-промышленного производства, которые могут быть использованы в перспективе, например, в 2008 г. в объеме 40 млрд т [58, с.32, 38]. В отвалах месторождений полезных ископаемых накоплено около 34 млрд т вскрышных пород, среди которых на черную металлургию приходится 30 %, угольную промышленность 23 %, цветную металлургию 21 %, производство удобрений 15 %, строительную промышленность 9 %.

Постоянное понижение горизонтов разработки полезных ископаемых сопровождается увеличением объема образования вскрышных пород, составляющих, например, по угольной промышленности 4,6 м³/т, в черной металлургии 2,06 м³/т. По данным работы [12], темпы роста объемов вскрышных пород значительно опережают добычу сырья. Так, за 1950-1995 гг. добыча угля в России выросла со 160 до 263 млн т или в 1,64 раза, а объем вскрышных работ увеличился с 48 до 1209 млн м³ или в 25,1 раза. В черной металлургии за 1960-1995 гг. добыча товарной железной руды выросла с 39 до 78 млн т, или в 2 раза, а объем вскрыши увеличился с 94 до 360 млн м³ или в 3,8 раза. Площадь отвалов в угольной и металлургической промышленности, по расчетам автора, составляет около 200 тыс.га. Затраты на складирование обходятся в данных отраслях примерно в 2,5 млрд долларов ежегодно ?12?. Затраты на 1 м³ вскрыши по отношению к себестоимости 1 т основного извлекаемого компонента в минеральных отраслях равняются в среднем 15-20 %.

Одним из главных направлений ресурсосбережения и рационального природопользования в отраслях горной промышленности является использование отходов, возникающих на различных стадиях производственного процесса. Проблема эта имеет важное природоресурсное и социальное значение на всех хозяйственных уровнях, особенно в районах интенсивного образования и накопления отходов. Это послужило основанием для принятия федеральной целевой программы «Отходы», утвержденной Правительством РФ (постановление № 1098 от 13.09.96), и федерального закона «Об отходах производства и потребления» от 10.06.98. В программе «Отходы» обоснована необходимость решения проблем использования различного вида отходов, оценка ожидаемой эффективности, экологических и социальных последствий, а также определены объемы капитальных вложений на реализацию пилотных проектов по субъектам Российской Федерации. Однако в настоящее время реализация программы практически отложена, главным образом, из-за финансовых трудностей. Указанный закон определяет правовую базу использования отходов с учетом экономических, экологических и социальных последствий. Экологическая доктрина РФ предусматривает в качестве одного из основных направлений экологической политики стимулирование ресурсосберегающих и безотходных технологий, использование вторичных ресурсов, в том числе накопившихся отходов [59]. В проекте «Основ государственной политики в области минерального сырья и недропользования», разработанного рабочей группой Госсовета РФ по вопросам совершенствования госполитики в области недропользования при участии В.С. Литвиненко сформулированы важнейшие условия дальнейшего развития минерально-сырьевого комплекса: «Повсеместное проведение ревизионного апробирования хвостохранилищ и отвалов на содержание в них попутных ценных компонентов, их переоценка и при положительных результатах осуществление геолого-разведочных работ с разработкой технико-экономических обоснований (ТЭО) повторного обогащения накопленных хвостов обогащения и заскладированных пород. Обеспечение более полного использования в экономике страны попутно добываемых вскрышных пород. Создание экономических условий для максимального использования вторичного сырья» [60, с.3].

Вышеназванные мероприятия должны были стимулировать рост объемов утилизации отходов и эффективность снижения их негативного воздействия на окружающую среду. Однако степень использования горно-промышленных отходов в целом остается крайне низкой (табл.3, рис.3 и 4).

По данным В.Г. Бокова и В.Н. Лазарева [61], сведения об объемах горно-промышленных отходов, накопленных в России,неоднозначны: оценки варьируют от 30 млрд т, учтенных по конкретным промышленным объектам Минстройматериалов СССР в 1990 г., до 80 млрд т и более по данным, содержащимся в различных фондовых и опубликованных материалах. В федеральной целевой программе «Экология и природные ресурсы России (2002-2010 годы)» отмечается, что на территории России в отвалах и хранилищах накоплено свыше 85 млрд т только твердых отходов, в том числе 80 млрд т горно-промышленных, количество которых ежегодно увеличивается

1.5 Анализ методов оценки отходов производства с точки зрения экологии