Охрана и рациональное использование недр

План:

1. Потери полезных ископаемых и технологические способы их снижения.

2. Направления и способы использования попутных полезных ископаемых, утилизации вскрышных пород и отходов обогащения.

3. Эффективность комплексного использования минеральных ресурсов

Большое значение при разработке месторождений полезных ископаемых имеет качество выдаваемой на поверхность руды, содержание в ней полезного компонента, влажность, грануло­метрический состав и ряд других показателей, определяющих эффективность дальнейшей переработки и использования. Сни­жение содержания полезных компонентов в выданных на по­верхность рудах оценивается по величине разубоживания. Разубоживание— это выраженное в процентах изменение (снижение) содержания полезных компонентов в добытом по­лезном ископаемом по сравнению с содержанием их в балансо­вых запасах вследствие примешивания к ним пород, а также потерь обогащенной мелочи, выщелачивания полезных компо­нентов.

В настоящее время добыча и переработка полезных ископае­мых связаны со значительными потерями минерального сырья. Необходимость оставлять в недрах предохранительные и охран­ные целики, а также имеющиеся технологические потери полезных ископаемых в очистных выработках, при транспортирова­нии и дальнейшей переработке добытой горной массы снижают эффективность использования минеральных ресурсов.

Потери полезного ископаемого при эксплуатации месторож­дения — это часть балансовых запасов, не извлекаемая из недр при его разработке, добытая и направленная в породные отва­лы, оставленная на местах складирования, погрузки и транс­портирования.

Существующие методы обогащения не обеспечивают полно­го извлечения полезного компонента. В результате с отходами производства теряется большое количество минеральных ресур­сов. При хранении отходов обогащения в отвалах и хвостохранилищах часть их теряется безвозвратно в результате водной, ветровок и биологической эрозии. Все виды этих потерь мине­рального сырья приводят к значительным экологическим нару­шениям в окружающей природной среде.

Таким образом, важнейшими параметрами, характеризую­щими степень использования недр, являются показатели потерь и разубоживания полезных ископаемых при их добыче. При подземном способе добычи потери угля составляют 30—40%. и только в последние годы благодаря усовершенствованию тех­нологии производства наметилось их снижение до 20—30%. На открытых горных работах потери угля достигают 10%. При до­быче железных руд открытым способом потери составляют 3 - 5%, а в целом по отрасли — 6—7%. При добыче вольфрамо-мо- либденовых руд потери достигают при подземной добыче 10— 12%, открытой—3—5%. Общие потери полезных ископаемых при добыче и переработке руд составляют 25—30%, из которых 10—12% приходятся на добычу. На относительно крупных мор­фологически простых месторождениях медных руд при добыче подземным способом потери составляют 10—13%, открытом — 3,0—3,5%; на более сложных свинцово-цинковых месторожде­ниях— соответственно 12—16% и 5—7%. При разработке наи­более морфологически сложных ртутных, редкометалльных и золоторудных месторождений потери могут достигать 30% и более.

Необходимость компенсации ущерба от потерь полезных ис­копаемых эксплуатацией других месторождений ведет к затра­там на строительство новых предприятий с отторжением земель из общенационального земельного фонда, дополнительному за­грязнению окружающей среды, нарушению поверхности и гор­ных массивов над отрабатываемыми месторождениями. Поэто­му снижение потерь полезных ископаемых на действующих гор­ных предприятиях — важнейшее средство улучшения и сохране­ния окружающей среды для настоящих и будущих поколений. Создание в этих целях более прогрессивных технологии и сис­тем разработки месторождений открытым и подземным спосо­бами — одна из важнейших задач.

Не менее важным условием общего оздоровления окружаю­щей среды является также снижение разубоживания полезных ископаемых, т. е. их обеднения в результате смешивания с по­родами при добыче и транспортировании. Вследствие разубо­живания руд в последующие процессы переработки и склади­рования хвостов обогащения вовлекается на 20—25% больше горной массы, чем это могло бы быть при «чистой» выемке. По­мимо экономического ущерба это наносит существенный урон окружающей среде, поскольку требуется выделение более зна­чительных площадей для размещения хвостохранилищ, отрица­тельное воздействие которых увеличивается. Например, разу- боживание при добыче железных руд в целом по отрасли до­стигает 5—6%, в том числе на карьерах 3—4%, при добыче медных руд — 7—8%, при добыче свинцово-цинковых руд — 18—20% на подземных рудниках и 12—16% — на карьерах, при добыче вольфрамо-молибденовых руд — 25—27% на подземных рудниках и 5—7% на карьерах. Как и потери, разубоживание руд особо велико при разработке морфологически сложных руд­ных месторождений цветных, редких и благородных металлов, где показатели разубоживания достигают 50%.

2. При разработке месторождений полезных ископаемых все минеральные ресурсы, добываемые из недр, подразделяются на три группы: главные, сопутствующие и попутно извлекаемые.

К главным (основным) относятся минеральные ресурсы, добыча которых — основная цель данного перерабатывающего предприятия.

К сопутствующим относятся минеральные ресурсы, входящие в состав добытого минерального сырья, отделение которых на стадии добычи технически невозможно или экономически нецелесообразно.

К попутно-извлекаемым относятся минеральные ресурсы, из­влечение которых из недр осуществляется вынужденно при выполнении определенных технологических операций. Попутно извлекаемые минеральные ресурсы, как правило, не смешива­ются с главными Они отдельно выдаются и складируются на поверхности, образуя отходы, и могут входить в состав органи­зованных и неорганизованных выбросов производства. К этой группе минеральных ресурсов относятся, например, вскрышные породы.

Попутно извлекаемые минеральные ресурсы могут представлять значительную ценность для горно-перерабатывающего предприятия и использоваться как вспомогательные для выполнения ряда технологических операций (например, для заклад­ки выработанного пространства, строительства гидротехниче­ских сооружений, дорог и т. д.).

Часть попутно извлекаемых минеральных ресурсов может с большой эффективностью использоваться в других отраслях народного хозяйства. В ряде случаев после их накопления они могут стать сырьевой базой для ряда производств в будущем.

Одновременно следует отметить, что выданные на поверхность попутно извлеченные минеральные ресурсы могут оказать су­щественное экологическое влияние на окружающую природную среду. Поэтому их рациональное использование и охрана — важная народнохозяйственная задача.

Под рациональным использованием и охраной попутно из­влекаемых минеральных ресурсов следует понимать:

- извлечение из недр минимально возможного их количества, обеспечивая при этом наименьшие нарушения окружающей среды;

- наиболее полное и эффективное их использование при удов­летворении нужд горнодобывающего предприятия и в других отраслях народного хозяйства;

- обеспечение с наименьшими затратами наиболее полной со­хранности при их храпении или захоронении, обеспечивая при этом исключение или снижение экологического ущерба природ­ной среде.

3. Комплексное использование минерального сырья и отходов его переработки.Это направление является са­мым важным в решении проблемы безотходного горного производства, так как почти все месторождения полезных ископаемых являются комплексными, т. е. содержат не один, а несколько полезных компонентов.

Например, для горно-химической отрасли комплекс­ное использование минеральных ресурсов сопровождается, с одной стороны, максимальным извлечением полезных компонентов, содержащихся в горно-химических рудах, утилизацией вмещающих пород и отходов производства для удовлетворения потребностей других отраслей народ­ного хозяйства и улучшением технико-экономических по­казателей отрасли, а с другой - пополнением минерально-сырьевой базы отрасли за счет попутного извлечения фос­фатов, серы и других полезных компонентов при ком­плексной переработке руд черных и цветных металлов, природного газа и т.д.

В отечественной горнодобывающей промышленности накоплен большой опыт комплексного использования ми­неральных ресурсов.

Большая часть добываемых твердых горючих иско­паемых - каменный и бурый уголь, антрацит, торф или го­рючий сланец - идет на первичную и комплексную перера­ботку. Первичная переработка (рассортировка угля и сланца по классам, обогащение, брикетирование и другие опера­ции) способствует получению более качественного топлива и снижению количества отходов.

Комплексное использование твердых горючих иско­паемых направлено на получение кокса, полукокса, хими­ческой продукции и энергетического топлива. Коксование - почти единственный промышленный метод химико­-технологической переработки углей. Кроме кокса этим ме­тодом получают значительное количество газа, сырого бен­зола и смолы. В настоящее время наша страна занимает первое место по производству кокса (20 % объема мирово­го производства). В перспективе из коксового газа и смолы предполагается получать в промышленных масштабах большое количество продукции, в том числе серную кисло­ту, сульфат аммония и т. д.

Для комплексного использования угля в качестве энергетического топлива широко применяют гидро-генизационный процесс, который включает в себя следующие стадии:

• превращение угля в жидкую фазу; устранение ми­неральных примесей (фильтрация);

• удаление вредных газовых примесей (сернистых, азотных, кислорода);

• уменьшение размера молекул продуктов посредст­вом крекинга,

• повышение октанового числа продукта.

Отходы переработки угля, в частности зола и шлаки, находят применение в народном хозяйстве.

Предприятия цветной металлургии также обладают значительным опытом комплексного использования сырья. Из 70 химических элементов, получаемых на предприятиях цветной металлургии, почти половину извлекают попутно серебро, висмут, платину, золото, серу, цинк, свинец,, медь и т. п. Стоимость этой "добавки" составляет почти треть общей стоимости получаемой продукции.

Для некоторых крупных металлургических предпри­ятий разработаны способы утилизации железосодержащих шламов и пыли, использование которых позволяет полу­чить дополнительно около 7,4 млн т железосодержащего сырья со средним содержанием железа около 50 %

В горно-химической промышленности разработаны технологические решения, позволяющие комплексно ис­пользовать апатито-нефелиновые руды, залегающие на Кольском полуострове.

Полнота и комплексность использования минераль­ных ресурсов может быть оценена с помощью ряда показа­телей:

· показателя рациональности (К_р)

· показателя комплексности (К_к)

· коэффициента безотходности (К_б)

Комплексное использование ресурсов недр дает:

• эффект от производства и потребления дополни­тельной продукции;

• снижение затрат на нейтрализацию вредного воз­действия отходов на окружающую среду;

• снижение затрат на замену природного сырья вто­ричным;

• снижение затрат на воспроизводство природных ресурсов

Блиц тест

1. Выраженное в процентах изменение (снижение) содержания полезных компонентов в добытом по­лезном ископаемом по сравнению с содержанием их в балансо­вых запасах вследствие примешивания к ним пород, а также потерь обогащенной мелочи, выщелачивания полезных компо­нентов – это?

А) разубоживание

Б) потери полезного ископаемого

В) отбойка руд

Г) взрывание

2. В чем выражается разубоживание?

А) км Б)% В) Па Г) мм

3. Часть балансовых запасов, не извлекаемая из недр при его разработке, добытая и направленная в породные отва­лы, оставленная на местах складирования, погрузки и транс­портирования – это?

А) потери полезных ископаемых

Б) забалансовые запасы

В) разубоживание

Г) негабариты

4. Сколько % составляют потери угля при подземном способе добычи?

А) 30—40% Б) 50 – 60%

В) 10 – 20% Г) 15 – 25%

5. Сколько % достигают при подземной добыче потери вольфрамомолибденовых руд?

А) 3 – 5% Б) 30 – 40%

В) 10 — 12% Г) 50 – 55%

6. На сколько групп при разработке месторождений полезных ископаемых подразделяются все минеральные ресурсы, добываемые из недр?

А) 2 Б) 3 В) 4 Г) 5

7. Не относится к ряду показа­телей оценивающих полноту и комплексность использования минераль­ных ресурсов?

А) показателя рациональности (К_р)

Б) показателя комплексности (К_к)

В) коэффициента безотходности (К_б)

Г) нет верного ответа

8. Сколько % достигают на открытых горных работах потери угля?

А) 10% Б) 20% В) 30% Г) 40%

9. К каким минеральным ресурсам относятся, ресурсы из­влечение которых из недр осуществляется вынужденно при выполнении определенных технологических операций?

А)главные

Б) сопутствующие

В) попутно – извлекаемые

Г) нет верного ответа

10. К каким минеральным ресурсам относятся, ресурсы добыча которых — основная цель данного перерабатывающего предприятия?

А)главные

Б) сопутствующие

В) попутно – извлекаемые

Г) нет верного ответа

Контрольные вопросы

1) Что такое разубоживание?

2) Что такое потери полезных ископаемых?

3) Что такое снижение разубоживания полезных ископаемых?

4) Виды минеральных ресурсов, добываемых из недр при разработке месторождений полезных ископаемых?

5) Рассказать про попутно-извлекаемые минеральные ресурсы?

6) Что следует понимать под рациональным использованием и охраной попутно - из­влекаемых минеральных ресурсов?

7) На получение чего направлено комплексное использование твердых горючих иско­паемых?

8) Какие стадии включает в себя гидро-генизационный процесс применяемый для комплексного использования угля в качестве энергетического топлива?

9) С помощью каких показателей может быть оценена полнота и комплексность использования минераль­ных ресурсов?

10) Что дает комплексное использование ресурсов недр?

Литература

Мирзаев Г.Г. Экология горного производства– М.: Недра 1991; стр.133-138, 153