Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Методические принципы кадастровой оценки техногенно-минеральных образований Среднего Урала

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Методические принципы кадастровой оценки техногенно-минеральных образований Среднего Урала"

На правах рукописи

Хасанова Гульнара Габдулбарневна

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ КАДАСТРОВОЙ ОЦЕНКИ ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ СРЕДНЕГО УРАЛА

Специальность: 25.00.36 - «Геоэкология»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Екатеринбург - 2003

Работа выполнена в Уральской государственной горно-геологической академии

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

Ведущая организация - Институт промэкологии УрО РАН

Защита диссертации состоится 10 октября 2003 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.01 при Уральской государственной горногеологической академии (620144, Екатеринбург, ул. Хохрякова, 85, УГГГА, III учебное здание, ауд. 3324).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральской государственной горно-геологической академии.

Автореферат разослан « 8 » сентября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук,

доцент А.Г. Талалай

профессор О.Н. Грязнов;

кандидат геолого-минералогических наук, ст. науч. сотр. В.А. Наумов

доктор геолого-минералогических наук, профессор

В.Ф. Рудницкий

¿¿о©?-Д

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. За 300-летний период интенсивного развития горнометаллургического производства на Урале накоплены миллиарды тонн горнопромышленных отходов. Только на территории Свердловской области заскла-дировано свыше 8,5 млрд. тонн техногенных отходов, образованных при добыче и переработке различных полезных ископаемых. Эти отходы издавна привлекали к себе внимание, во-первых, возможностью использования в качестве минерально-сырьевых ресурсов; во-вторых, экологической опасностью, поскольку являются мощными источниками загрязнения окружающей среды в районах своего сосредоточения. Из этого следует, что увеличение объемов утилизации техногенных отходов является важной народнохозяйственной задачей. Несмотря на это, объектами специального изучения и оценки они начали становиться в Уральском регионе только в последние годы. Этому в значительной мере способствовали Постановление правительства Свердловской области № 84-П от 23.03.93 г. «О паспортизации техногенных месторождений на территории Свердловской области» и Указ № 1 Губернатора Свердловской области от 09.01.1996 г. «О мерах по организации переработки техногенных образований». Эти руководящие документы предопределили разработку специальных федеральной и областной программ переработки техногенных образований Свердловской области, в рамках которых с 1996 г. реально начали осуществляться конкретные проекты по переработке и утилизации горнопромышленных отходов на Среднем Урале. Планируемое усиление темпов работ в этом направлении требует разработки долгосрочной стратегии по изучению, геолого-технологической и эколого-экономической оценке техногенных объектов. Важной составной частью этой комплексной проблемы на предварительном этапе является решение задач по кадастровой (прогнозной) оценке техногенных ресурсов. Она предусматривает формирование рациональной информационной базы данных о скоплениях техногенного сырья и ее использование в качестве основы для проведения инвентаризации и паспортного учета всех типов заскла-

дированных отходов, предварительного ранжирования техногенных объектов по степени их изученности, ресурсной значимости и воздействия на окружающую среду, анализа современного состояния минерально-сырьевой базы техногенных образований Среднего Урала. В настоящее время отсутствуют нормативные требования к выполнению таких работ и не определена единая методология их проведения. В связи с этим разработка и практическая реализация положений и методических принципов кадастровой оценки техногенных ресурсов является своевременной и актуальной задачей, обеспечивающей выполнение Постановления правительства Свердловской области о паспортизации техногенных месторождений на территории области, а также способствующей совершенствованию региональной системы управления отходами производства и потребления.

Целью диссертации является обоснование научно-методических принципов кадастровой (прогнозной) оценки техногенно-минеральных объектов Среднего Урала на основе формирования и анализа региональной информационной базы данных по всем известным типам техногенных образований: отходам горнодобывающей, обогатительной, металлургической, энергетической и других отраслей промышленности.

Основная идея работы заключается в получении объективных исходных данных для ранжирования техногенно-минеральных образований (ТМО) по степени их современной геолого-технологической изученности, потенциальной ресурсной ценности, экологической опасности; в обосновании необходимости рассматривать горнопромышленные отходы, как искусственно образованные геологические объекты, изучение и оценка которых должны выполняться с учетом методических и нормативных требований, разработанных для месторождений твердых полезных ископаемых.

Объектами исследования в работе являются основные типы техногенно-минеральных образований Свердловской области, к которым относятся отвалы вскрышных и вмещающих пород, некондиционных руд, шламо- и хвостохрани-лища, шлаковые и золоотвалы.

Научная новизна работы состоит в следующем.

По состоянию на 2000 год сформирована системная информационная база данных по 188 техногенно-минеральяым объектам Среднего Урала.

Разработаны классификация ТМО, автоматизированная система их паспортного учета, предложены методические приемы составления регионального кадастра ТМО и карты их территориального размещения масштаба 1:500 000.

Составлена первая наиболее полная сводка «Техногенные месторождения Среднего Урала» с подробной характеристикой типов ТМО, оценкой их ресурсного потенциала, направлений использования техногенного сырья.

Разработаны рекомендации по методологии последующей системной оценки техногенных месторождений Среднеуральского региона с учетом современного состояния их геолого-технологической и эколого-экономической изученности.

Практическая значимость работы заключается в том, что она способствовала выполнению Постановления правительства Свердловской области № 84-П от 23.03.93 г. «О паспортизации техногенных месторождений на территории Свердловской области». Созданные системная база данных, паспортная картотека и региональный кадастр ТМО Среднего Урала могут быть использованы для определения направлений хозяйственной деятельности в сфере изучения и утилизации техногенного сырья, планирования геолого-разведочных работ и эколого-экономических исследований, принятия управленческих решений по очередности и способам вовлечения горнопромышленных отходов в производство.

Методы исследований включают: обобщение и анализ фактических материалов по техногенно-минеральным объектам, принадлежащим предприятиям различной отраслевой принадлежности, компьютерное моделирование, поисково-ревизионные и лабораторно-аналитические исследования (на 5 техногенных объектах).

Реализация результатов работы осуществлялась:

1. При составлении окончательного геологического отчета по научно-производственной теме: «Систематизация материалов по техногенным месторождениям (образованиям) Свердловской области с целью их паспортизации и разработки системы автоматизированного учета и хранения базы данных по ТМО». Отчетные материалы и приложения к нему рассмотрены и утверждены научно-техническими советами Департамента природных ресурсов по Уральскому региону и Министерства природных ресурсов Свердловской области. Одним из разработчиков этой темы является автор представленного автореферата диссертации.

2. При подготовке Государственного доклада о состоянии окружающей природной среды и влияния факторов среды обитания на здоровье населения области в 1999 г.

3. При подготовке материалов и выработке решения выездной коллегии ДПР по Уральскому региону 17-18 октября 2001 г. «О ходе реализации федеральной и областной программ «Переработка техногенных образований Свердловской области.

4. В учебном процессе кафедры недропользования в Уральской государственной горно-геологической академии.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научных семинарах Международных выставок «Техноген-97», «Ураэкология-98,99, Уралэкология-техноген - 2000, 2001, 2002, 2003» (г.Екатеринбург), на Всероссийском совещании «XXI век; проблемы освоения техногенных минеральных ресурсов (г.Москва, 2002), на Координационном совете программ «Переработка техногенных образований», на заседании выездной коллегии ДПР по УР «О ходе реализации федеральной и областной программ «Переработка техногенных образований Свердловской области» (г.Н.Тагил, 2001), на заседании Совета горнопромышленной ассоциации Урала (г.Екатеринбург, 2000), на заседании постоянно действующей при ВНИИзарубежгеология научно-практической конференции по проблеме «Ком-

плексная инвентаризация и оценка прогнозных и вторичных ресурсов зарубежных стран, составление территориальных кадастров и компьютерных эко-геоинформационных систем, маркетинг перспективных видов продукции и услуг российских организаций» (г. Москва, 2002 г.).

Основное содержание диссертации изложено в 7 публикациях и одной коллективной монографии.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка использованной литературы и содержит 236 страниц печатного текста, 29 таблиц, 27 рисунков. Список литературы состоит из 152 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю д.г.-м.н, профессору Талалаю А.Г. за всестороннюю помощь при подготовке диссертационной работы. Автор выражает также благодарность всем сотрудникам кафедры недропользования УГТТА, Центральной геолого-поисковой партии УГСЭ и ООО «Геологическое предприятие «Девон» за техническую и моральную поддержку, и в особенности начальнику Центральной ГПП ОАО УГСЭ к.г.-м.н. Мормилю С.И. за помощь и содействие в написании работы.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Кадастровая (прогнозная) оценка современного состояния минерально-сырьевой базы техногенных образований Среднего Урала в целом и конкретных техногенных объектов является важным начальным этапом системной оценки техногенных месторождений. Она должна осуществляться на уточненной информационной базе данных и предусматривать обоснование принципиальной возможности промышленного использования техногенного сырья на основе комплексного учета геологических, горно-технологических, экологических, социальных и экономических показателей.

/

Неудовлетворительное использование техногенных ресурсов в настоящее время обусловлено не только недостаточной разработкой технологических per-

ламентов и соответствующих технико-экономических обоснований, но и слабой организацией сбора и накопления достоверной информации об имеющихся ресурсах. Последнее затрудняет определение возможностей и перспективных направлений эффективного промышленного использования техногенного сырья, а также разработку долгосрочной стратегии по системному изучению и оценке техногенных объектов. В связи с этой проблемой приобретает важное значение решение задач по кадастровой оценке техногенных ресурсов Среднеуральского региона.

Основой для такой оценки должна служить региональная база данных о скоплениях техногенного сырья, обеспечивающая возможность разработки региональной системы инвентаризации и паспортного учета отходов горнорудного сырья, критериев предварительного ранжирования техногенных объектов по степени их изученности, ресурсной ценности, экономической значимости и воздействия на окружающую среду, получение объективных данных для анализа современного состояния минерально-сырьевой базы техногенных образований.

В представлении автора диссертации кадастровая оценка должна базироваться на следующих методических принципах ее проведения.

1. Формирование региональной информационной базы данных по ТМО.

Решение задач по инвентаризации, паспортному учету техногенных образований в регионе, также как и определению направлений их перспективного промышленного использования невозможно без уточненных и достоверных данных, характеризующих в максимально полном объеме техногенное сырье на конкретном учтенном промышленном предприятии и техногенном объекте. Поэтому начальный этап кадастровой оценки ТМО должен заключаться в формировании уточненной базы данных по ТМО региона. Для выполнения этой целевой методической задачи автором производился сбор архивных, фондовых и опубликованных в печати различных информационных материалов, характеризующих особенности состава, строения, условий образования, физико-химических, технологических и других параметров отходов. Весь собранный по

объектам фактический материал систематизировался по отдельным информационным разделам, корректировался с участием специалистов промышленных предприятий и других организаций и тщательно анализировался, прежде всего, с позиции его представительности и надежности. В базу включались данные, отвечающие этому критерию.

2. Разработка классификации ТМО.

В настоящее время отсутствует единая классификация техногенно-минеральных объектов, образованных в результате добычи и переработки минерального сырья. Однако различные концепции составления классификаций техногенных образований предлагались многими исследователями (К.Н. Трубецкой, В.Н. Уманец, М.Б. Никитин, И.Л. Гуменик, A.C. Матвеев, А.И. Пана-сенко, В.В.Шелагуров, В.Г. Борисович и В.В. Чайников).

По мнению ряда специалистов (В.В. Чайников, Ю.Ф. Харитонов) основная часть этих классификаций направлена на подразделение одной, реже двух конкретных классификационных групп (место образования в отрасли, стадия производственного цикла, время накопления и т.д.). В большинстве случаев в них отсутствуют характеристики внутри групп признаков, а также взаимосвязь между группами и группировочными признаками, т.е. не выдерживаются принципы и требования к составлению классификаций с разбивкой на группы, подгруппы, классы и т.д.

Разработанный автором вариант классификации ТМО Среднего Урала представлен в таблице 1. В ней все учтенные в регионе ТМО объединены в 5 основных групп, отражающих происхождение техногенно-минеральных образований в основных отраслях производства (горнодобывающей, обогатительной, металлургической, химической, энергетической) и их принадлежность к определенным отходообразующим предприятиям. В каждой отдельной группе выделено от 1 до 7 подгрупп, соответствующих технологическому процессу добычи и переработки сырья.

Таблица 1

Классификация техногенно-минеральных оГразований Свердловской области

Происхождение ТМО по отраслям производства

Горнодобывающее производство

Обогатительное производство

Металлургическое производство

Химическое производство

Энерге-ткч. про-из-во

Принадлежность ТМО к отходообразующим предприятиям

Добывающие предприятия черной, цветной металлургии и строительного комплекса

Обогатительные фабрики (ОФ, ДОФ, ДСФ, МОФ) цветной, черной металлургии, строительного комплекса

Предприятия черной ме-таллургни Доменный, мартеновский ва-граночн, конвертерный передел

Предлри-ятия цветной металлургии Шахтная, отражатед ьная, конвертерная плавка

Специа-лизиро-ванные предпр Производство плавиков кислоты, соединений хрома

Неспе-циализи-рованные предпр Производство серной кислоты, су- пер-фос-фата

Образование ТМО по-технологическим стадиям производственного цикла

Открытый способ

Подземный способ

Магнитная сепарация

ТЭЦ. ГРЭС

Сжигание угля

Вскрышные породы

Вскрышные, вмещающие породы

Флотация

3 8

Тип отходов

Время накопления Объем отходов

Некондиционные, забалансовые, попутные руды

о

2 в

§ *

л

а 5 11

Хвосты, шламы обогащения

ТЕКУЩИЕ ПРОШЛЫХ ЛЕТ

Золы и золошла-

су- мок хне рые

МЕЛКИЕ (от I тыс т до 5 млн тГ СРЕДИ ИЕ (от5до50млТГ?р ' П Н Ы Е (свыше 50 млн т)

Наименование хранилища

КРУ

ц

II

Отвалы (спецотвалы)

Хвосто- и шламохранилища

Форма рельефа

ШЖПЖа!

« _ п. 2 х 3 о х * в <в Э «в г? Р 9 § 2.« г! Св Э ,«■5 III || а 3 со II г?

=Р 5 * а эя 3 5 *

Золо-шлако-хранилища

Морфо-метрия

ГРЕБНЕВИДНАЯ

НЕ ТЕРРАСИРОВАННАЯ

КОНИЧЕСТС/ПГ ...__. _ УГлУЕЛЕГПТыТ .НИЗКИЕ (до И м)

Степень обводненности

С Р Е^Н И Е (от 15 до55"му

~ВТТ

КИЕ (свыше 50 м)

¿УХбЕ

ВЛАЖНОЕ"

ЧАСТИЧНО ОБВОДНЕННОЕ (спляжамиТ ОБВОДНЁННОЕ СИЛИКАТНЫЕ

Породная основа

карбонатные

Характеристика отходов (по химическому составу) СУЛЬФАТНЫЕ

ЖЕЛЕЗО-МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ

СМЕШАННОГО ТИПА

Гранулометрический состав ГЛЫБОВО- „ ОБЛОМОЧНЫЙ КРУПНООБЛОМОЧНЫИ грубозернист. РАЗНООБЛОМОЧНЫ Й (НЕГРАНУЛИРОВ) ГРУБО- „ ОБЛОМОЧНЫЙ МЕЛКОЗЕ РНИСТЫИ

СРЕДНЕОБЛОМОЧНЫЙ МЕЛКОЗЕРнист

МЕЛКООБЛОМОЧНЫЙ тонкозернист. МЕЛКООБЛОМОЧНЫ И (ГРАНУЛИРОВАН) НЕРАВНОМЕРНО-ЗЕРНИСТЫЙ НЕРАВНО-МЕРНОЗЕ РНИСТЫИ

дисперсный ' ПЫЛЕВИДНЫИ ТОНКОДИС-персн.

Физическое состояние РЫХЛЫЕ РьШ ЫЕ РЫХЛЫЕ

ПЛОТНЫЕ УСТОЙЧИВЫЕ рыхлые ПЛОТНЫЕ УСТОЙЧИВЫЕ

СКАЛЬНЫЕ ПОРОДЫ

Крепость массы мягкие

КРЕПКИЕ

ОЧЕНЬ КРЕПКИЕ

СМЕШАННЫЕ

> . ш Наличие поло ныхкомп ИМЕЮТСЯ:

отсутствуют

*1й3В Наличие вреди, комп ИМЕЮТСЯ-

ОТСУТСТВУЮТ

Воздействие на окружающую среду Концентрация экологически вредных компонентов НИЗКАЯ

СРЕДНЯЯ

ВЫСОКАЯ

ОЧЕНЬ ВЫСОКАЯ

Степень негативного влиянии на окружающую среду СЛАБАЯ

УМЕРЕННАЯ

СРЕДНЯЯ

сильная

ОЧЕНЬ СИЛЬНАЯ

Состояние изученности отходов Геологическая ИЗУЧЕНЫ НА СТАДИИ РАЗВЕДКИ С ПОДСЧЕТОМ ЗАПАСОВ ПОЛЕЗНЫХ КОМПОНЕНТОЙ

ИЗУЧЕНЫ НА СТАДИИ ПОИСКОВЫХ ИЛИ ОЦЕНОЧНЫХ РАБОТ С ОЦЕНКОЙ ПРОГНОЗНЫХ РЕСУРСОВ ПОЛЕЗНЫХ компонентов

недостаточно изученные (имеются отрывочные или устаревшие данные)

НЕ ИЗУЧАЛИСЬ

Технологическая технология ПЕРЕРАБОТКИ РАЗРаБОТаНа

ТЕХНОЛОГИЯ ТРЕБУЕТ ДОРАБОТКИ

ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕ РАЗРАБОТАНА

Экологическая СООТВЕТСТВУЕТ НОРМАТИВНЫМ ТРЕБОВАНИЯМ

НЕ СООТВЕТСТВУЕТ НОРМАТИВНЫМ ТРЕБОВАНИЯМ

НЕ ИЗУЧАЛИСЬ

Перспективы использования Направление использования ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ "КОМПОНЕНТОВ

ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТХОДОВ В КАЧЕСТВЕ СТРОЙМАТЕРИАЛОВ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ТОЛЬКО Б КАЧЕСТВЕ СТРОЙМАТЕРИАЛОВ

ПРИГОДНЫЕ ТОЛЬКО ДЛЯ ЦЕЛЕЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ (засыпка выработок и т.д)

11одготоален-носгь объекта к освоению ЭКСПЛУАТИРУЕТСЯ

В СТАДИИ ПОДГОТОВКИ К ЭКСПЛУАТАЦИИ

В СТАДИИ 1ОК-1УЧЕНКЯ (геологической.технологическо!, экологической)

В СТАДИЙ ЧАСТИЧНОЙ ИЛИ ВРЕМЕННОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ

РЕКУЛЬТИВИРОВАННЫЕ

Сведения, характеризующие скопления техногенных образований, отражаются в 9 классах (тип отходов, время накопления, их объем, характеристика хранилищ, самих отходов, химсостав, состояние изученности, воздействие на окружающую среду и перспективы использования). В каждом классе рассматриваются от 2 до 4 подклассов. Три первых класса объединяются в подгруппу «Общие сведения», остальные - в подгруппу «Прочие сведения». В работе даются пояснения всем классам и обоснование разделения их на подклассы и виды. В представленной классификации сознательно не учитывается такой важный фуппировочный признак, как экономическая эффективность освоения техногенного сырья. По объектам Среднего Урала необходимые данные для такой оценки практически отсутствуют.

3. Разработка системы паспортного учета ТМО является наиболее важной составной частью кадастровой оценки ТМО региона. По мнению автора паспортизация техногенных объектов должна выполняться по унифицированной форме, а информационные разделы паспорта должны предусматривать постоянный мониторинг учтенного объекта. Автором разработана форма паспорта техногенного объекта, которая в общем виде сопоставима с формой «Г» паспорта проявления твердых полезных ископаемых, общепринятого в геологических организациях. Основные информационные разделы паспорта в целом согласуются с принятыми в подразделениях бывшего Минцветмета, однако некоторые из них были уточены и дополнены (по названию, содержанию и др.). Паспорт ТМО предусматривает регистрацию сведений по 37 позициям (разделам), обеспечивающим наиболее полную характеристику объекта. Практически полное и окончательное заполнение паспорта возможно лишь в том случае, когда техногенное скопление действующего предприятия вовлекается в хозяйственную деятельность.

С участием специалистов кафедры информатики УГТГА разработана и внедрена автоматизированная система заполнения и учета паспортов ТМО. По состоянию на 2000 год создана паспортная картотека на 188 техногенных объектов Среднего Урала.

4. Составление территориального кадастра ТМО. На основе паспортных данных учтенных объектов автором разработан и составлен кадастр техногенно-минеральных объектов Свердловской области, который представляет собой краткую сводку основных данных о техногенно-минеральном объекте, обеспечивающих получение оперативных сведений о техногенных ресурсах, необходимых для определения состояния или возможностей их использования в промышленности, планирования работ по доизучению и оценке ТМО, принятия управленческих решений и других целей (табл.2).

Форма кадастра разработана с учетом реально имеющейся информации по ТМО, сосредоточенной в паспортах. По мере получения дополнительных сведений по объектам информационная база кадастра может быть расширена и постоянно корректироваться.

5. Составление карты территориального размещения ТМО Среднего Урала. Территориальное размещение техногенно-минеральных объектов региона, ранжированных по наиболее важным группировочным признакам, отражено на составленной с использованием компьютерных технологий карте масштаба 1:500 000.

По разработанной с участием автора легенде на карте показаны месторождения полезных ископаемых, добыча и переработка которых связана с образованием техногенных отходов, и все техногенно-минеральнь!е объекты, включенные в кадастр, на которые составлены паспорта. Объекты классифицированы по следующим основным признакам:

- по принадлежности к предприятиям, образовавшим отходы при переработке минерального сырья (горнодобывающие, обогатительные и т.д.);

- по типам образования ТМО (вскрышные, вмещающие породы, шлако- шла-мохранилища и т.д.);

- по количеству накопленных отходов (от 1 тыс.тонн до 5 млн.тонн, от 5 до 50 млн.тонн и свыше 50 млн.тонн);

- по направлению и степени использования техногенного сырья;

- по состоянию геолого-технологической изученности объектов;

Таблица 2

Кадастр техногенных месторождений Среднего Урала (Свердловская область)__

№ Ы п Название ТМО. Месторождение, в результате которого образовалось ТМО. Владелец ТМО Период формирования ТМО Вещественный состав Содержание основных и попутных компонентов Запасы ТМО, тыс.т Занимаемая площадь, га Состояние геолого-технологической изученности Направления использования

1 2 3 4 5 б 7 8 9

Горнодобывающее производство

1 Отвалы вскрышных пород. Гороблаго-датская группа железорудных месторождений ОАО «Гороб-лаго датское рудоуправление», г. Куш-ва Действующие Порфири- ты и их туфы, скарны, сиенит Щебень Ре-8-10% 346065.5 621,4 Выполнена оценка текущей вскрыши и скальных пород отвала № 6 (Центральный карьер) как сырья для производства щебня. Технологические исследования проведены институтом «ВНИИнеруд». Подсчитаны запасы и поставлены на государственный учет скальные породы отвала № 6. Вскрыша используется для рекультивации. Породы отвала № 6 перерабатываются на Куш-винском щебеночном заводе.

Обогатительное производство

2 Шламо-хранилище обогатительной фабрики. Левихинское, Ломовское, Николаевское, Сафья-новское и др. медноколче-данные месторождения Обогатительная фабрика Кировград-ского медеплавильного комбината, г. Кировград, Действуете 1960 г. Серицит, карбонаты, полевой шпат, кварц, хлорит, пирит, халькопирит 8-8,11% гп-1,3% Си-0,4% РЬ-0,3% С(1-0,0024% 8е-0,001% Ое-2Л г/т Аи-0,39 г/т 30414.4 171 В 1976 г. институтами «Механобр» и «Уралмеханобр» отработана флотаци-онно-гравитационная технология до-извлечения золота из отвальных хвостов. В 1978-80 гг. институтом «Казмеха-нобр» составлен технический проект на рекультивацию хвосхохранилища. В настоящее время ОАО «Кировградская металлургическая компания» участвует в реализации целевой програм- Необходимо проведение геолого-технологических исследований с подсчетом запасов полезных компонентов и постановкой их на государственный учет с целью вторичного ис-

мы в проекте «Комплексная переработка пылей промпродуктов и отходов производства меди». пользования.

Металлургическое производство

3 Шлакохрани-лище отражательных печей. Дегтярское, Гайское, Уча-линское медные месторождения ОАО «Сред-неуральский медеплавильный комбинат», г. Ревда Действующий с 1940 г. Ферроси-лит, ферриты цинка и меди, кварц Fe-33,64% Cu-0,64% Zn-4,34% Pb-0,11% Mo- 0,07% Co-0,01% Ga-30,0 г/т Ge-2,6 г/т Re-1 г/т Аи-0,26г/т Ag-4,95 г/т 20955.4 42 В 1993-94 гг. СУМЗ совместно с институтом «Унипромедь» проводили промышленные испытания прямой медной флотации шлаков. Извлечение меди 60-63 %. Получаются два продукта: медный концентрат и железосодержащие пески. Заключением ЕМНЦ (1994) доказана нетоксичность хвостов переработки (железосодержащих песков) Институтом горного дела УрО РАН и СУМЗом разработана технология измельчения шлаков и их флотации с извлечением меди, золота и серебра. Инженерной компанией «Ural Process Engineering Limited» разработана экономически оправданная технология полной переработки песков, пылей, пирита, шлаков и хвостов в комплексе с исключением отходов. С 1994 г. текущие шлаки перерабатываются на ОФ СУМЗа. Внедрена технология флотации. Медные концентраты используются в собственном производстве; хвосты (железосодержащие пески) - в качестве добавок в производстве железа и стройин-дустрии. Ведется реконструкция ОФ с целью увеличения объемов переработки шлаков

Таблица 3

Объемы техногенно-минерального сырья горнопромышленных предприятий Свердловской области (по состоянию на 1.01.2000 г.)

количество предприятий Отрасль, промышленность, сырьевые источники отходов Типы специализированных производств и их отходы Всего отходов: Кол-во объектов Объем отходов, тыс.т.

горнодобывающее (вскрышные, вмещающие породы, забаланс. руды, шламы рудн. вод) обогатительное (хвосты, шламы обогащения) металлургическое (шлаки, шламы металлургические) химическое (огарки, фтор-гипсы, фосфо-гипсы, шламы хим.производства) энергетическое (золы И 30-лошлаки)

1 2 3 4 5 6 ......7 " 8

23 6 Черная металлургия а) рудное сырье (железные, марганцевые руды, хромиты) б) нерудное сырье (кварциты, флюс.известняки, глины и др.) (7) 14 * (6) 13 1063704,8 (3)3 8411,8 (15)28 — — 55

871561,5 (6)13 115275,3 68680,0 2003946,3 16 123687,1

14 3 Цветная металлургия а) рудное сырье (медные, никелевые руды, бокситы) б) нерудное сырье (известняки и другие) Ш36 128826,0 (3)3 10823,6 Ш 96164,1 £612 163991,4 015 28566,8 — -é&— 417548,3 3 10823,6

2 Химическая промышленность — — — 015 15322,1 . — 5 15322,1

2 Промышленность благородных и драгоценных камней (1)4 98169,1 £212 25033,7 — — — 6 123202,8

11 Промышленность строительных материалов (9) 18 4798568,4 (4)7 556228,9 — — — 25 5354797,3

2 11 Топливно-энергетическая промышленность а)топливная б)энергетическая Ш1 267373,9 — — — (11)15 7 267373,9 15

210854,3 210854,3

74 Всею (37) 95 (20)31 (21)37 (5) 10 43888,9 (11)15 188

6290597,8 1749543,3 232671,4 210854,3 8527555,7

Примечание: *(7)- количество предприятий, 14 - количество техногенно-минеральных объектов, 871561,5 - объем отходов в тыс.т.

- выделены техногенные объекты, включенные в федеральную и областную программы «Переработка техногенных образований Свердловской области»;

- дополнительными обозначениями на карте выделены разведанные, законсервированные и рекультивированные объекты;

- цветовым фоном карты отображена суммарная оценка состояния природной среды и ее компонентов (Н.С.Глазырина, 1998, УГСЭ);

6. Анализ современного состояния минерально-сырьевой базы техногенных образований Среднего Урала. На основе созданной базы данных по техногенным объектам Среднего Урала проанализировано современное состояние минерально-сырьевой базы техногенных образований Свердловской области по группам предприятий различной отраслевой принадлежности. Установлено, что на 66 учтенных предприятиях черной, цветной металлургии, химической, энергетической промышленности и строительного комплекса сосредоточено 188 техногенно-минеральных объектов (с объемом отходов в каждом из них более 1000 т) с общим объемом накопленных отходов свыше 8,5 млрд.тонн ( табл. 3), в том числе:

- отвалы вскрышных (вмещающих) пород, некондиционных руд, шламов рудничных вод - 95 объектов с общим объемом отходов 6,3 млрд.тонн;

- отвалы отходов обогащения - 31 объект с объемом отвалов 1,7 млрд.тонн;

- шламохранилища и шлакоотвалы металлургического производства - 37 объектов с объемом отходов 232,7 млн.тонн;

- золо- и шлакоотвалы - 15 объектов с общим объемом 210,8 млн.тонн;

- отходы химического производства (фторо- фосфогипсы, огарки, шламы химического производства) -10 объектов с объемом отходов 43,9 млн.тонн

Среди учтенных техногенно-минеральных объектов преобладают объекты с запасами отходов до 5 млн.тонн (108 объектов). На 58 объектах сосредоточено отходов от 5 до 50 млн.тонн. Только на 22 объектах запасы накоп-

ленных отходов свыше 50 млн.тонн на каждом из них (Гороблагодатское РУ, Высокогорский, Качканарский ГОКи, Ураласбест, Первоуральское РУ и др.). Территориально наибольшее количество техногенно-минеральных объектов сосредоточено в Горнозаводском (60 шт.), Северном (42 шт.) и Западном округах ( области. Однако, по объемам накопленных отходов техногенного сырья ведущее место занимает Южный округ, где в 27 объектах насчитывается 5,4 млрд.тонн отходов; за ним следует северный округ, где в 42 объектах сосредоточено 1,8 млрд.тонн отходов.

На территории Свердловской области основной годовой объем образова- [

ния горнопромышленных отходов составляют вскрышные и вмещающие породы - 64,4 млн.тонн (45 %) и отходы обогащения - 60,8 млн.тонн (42,4 % от об- I щего объема), т.е. 87 % накапливающихся в области отходов составляют вещества, образующиеся при добыче и переработке минерального сырья. Значимая часть в общем объеме принадлежит также золошлаковым отходам - 6,2 млн.тонн (4,3 %) и различным видам металлургических шлаков - 2,8 млн.тонн (1,9%).

7. Ревизионно-поисковое доизучение ТМО. 1

На завершающем этапе кадастровой оценки ТМО, когда определяется возможность выделения группы слабо изученных техногенных объектов, рекомендуется ревизионно-поисковое доизучение с целью проверки, подтверждения или получения данных об инженерно-геологических особенностях, составе и строении техногенных образований, содержаниях полезных и вредных компонентов и получения других важных сведений, определяющих их потенциальное практическое значение. Работы по этому направлению были проведены с уча- I

стием автора на 5 объектах Свердловской области. Методика их проведения и полученные при этом результаты характеризуются в главе 6 настоящей работы.

2. Преобладающая часть горнопромышленных отходов Среднего Урала по совокупности геолого-технологических характеристик и условий формирования образуют особый - техногенный тип месторождений полезных ископаемых, которые являются частью минерально-сырьевого потенциала Уральского региона и должны рассматриваться в качестве существенного резерва для увеличения производства черных, цветных металлов, редких и редкоземельных элементов, различной строительной и другой продукции.

Согласно современным представлениям техногенное месторождение (ТМ) - это техногенное образование (объект), по количеству и качеству содержащегося минерального сырья пригодное для эффективного использования в сфере материального производства в настоящее время или'в будущем (по мере развития науки и техники). В категорию месторождения техногенное образование (объект) может быть переведено только в случае его положительной технико-экономической оценки в результате специальных геологоразведочных работ и апробации запасов сырья территориальной комиссией по запасам (ТКЗ).

Особенностями техногенных месторождений являются: географическое расположение только в промышленно развитых районах; локализация на поверхности; материал в них преимущественно дезинтегрирован; значительно большее, чем в обычных месторождениях, количество синтезированных неорганических соединений (искусственных минеральных форм), превышающее 30000, в то время как в природе известно в настоящее время около 3300 минералов. Эти особенности и определяют сложность переработки техногенных месторождений: во многих случаях для переработки сырья требуются иные технологии, чем для руд, чаще всего новые, основанные на последних достижениях науки и техники.

Как и обычные месторождения полезных ископаемых, техногенные месторождения имеют определенную структуру распределения полезных компонентов, зоны вторичного обогащения, окисления, но в отличие от них характеризуются преимущественно пониженным содержанием полезного компонента.

Техногенно-минеральные объекты характеризуются множеством различных показателей. Так, по характеру образования они подразделяются на:

- образовавшиеся в результате добычи полезных ископаемых. К ним относятся отвалы вскрышных и вмещающих пород, спецотвалы забалансовых руд, которые подверглись лишь механическому воздействию (дробление, перемещение);

- образовавшиеся в процессе переработки минерального сырья (шламо- и хво-стохранилища, отходы металлургического, химического и иного передела и т.д.). Материал таких техногенно-минеральных образований отличается от природного не только по гранулометрическому составу, но нередко и по содержанию целого ряда химических веществ и новообразований, возникших в процессе переработки и хранения.

По морфологическим признакам ТМО можно разделить на два типа:

- ТМО насыпные, образованные в виде холмов и терриконов;

- ТМО намывные, образованные путем заполнения впадин земной поверхности.

Преобладающая часть накопленных в регионе горнопромышленных отходов отнесена автором к техногенному типу месторождений полезных ископаемых. Уже в настоящее время большое их число разрабатывается и используется в качестве сырьевой базы для производства строительных материалов и извлечения из техногенного сырья многих ценных основных и попутных компонентов, в том числе Си, Хп, Бе, Б, Аи, А§, V, редких и редкоземельных элементов. В работе представлены материалы по оценке ресурсного потенциала ТМО Среднего Урала на попутные компоненты. Они показывают, что

на предприятиях черной металлургии:

- в шламах обогатительных производств при содержании меди 0,12-0,22% суммарные прогнозные ресурсы меди определяются в количестве 211 тыс.т (Гороблагодатское РУ, Высокогорский ГОК); ресурсы железа при содержаниях 11-16 % составляют 69830 т. тонн, золота - до 7 т, серебра - до 40 т (Высокогорский ГОК);

- в хвостах ММС Качканарского ГОКа ресурсы ванадия при содержании его 0,03 % составляют 275 тыс.т, скандия при содержании 40 г/т - 36,6 тыс. т; на предприятиях цветной металлургии:

- в отвалах некондиционных руд и вмещающих пород прогнозные ресурсы меди определены в количестве 35 тыс. т; цинка - 17 тыс. т, железа -440 тыс. т, серы - 774тыс.т, золота - около 0,54 т, серебра - 14 т;

- в шламах и хвостах обогащения, суммарный объем которых составляет 93,3 млн. т, прогнозируются ресурсы меди до 199 тыс. т, цинка - 216 тыс. т, железа - 8046тыс. т, серы - 10 503 тыс. т, золота - до 44 т, серебра - 698 т;

в шламах и шлаках металлургического производства общим объемом более 177,3 млн.т прогнозные ресурсы меди оценены в количестве 350 тыс.т, цинка - 1750 тыс. т, золота - до 35 т, серебра - около 482 т;'

- в красных шламах алюминиевых заводов Среднего Урала (БАЗ, УАЗ) прогнозные ресурсы оксида ванадия оценены в количестве 318 тыс.т, скандия -18 тыс.т, лантана - 1800 т, галлия - 2700 т, содержатся и другие ценные полезные компоненты.

Предприятия топливно-энергетического комплекса Свердловской области работают в основном на высокозольных экибастузских углях, в золах установлено наличие концентраций скандия, германия, благородных металлов.

Из приведенных выше данных следует, что ТМО Среднего Урала должны рассматриваться в качестве существенного резерва для увеличения производства черных, цветных металлов, редких и редкоземельных элементов, различной строительной продукции.

По мнению автора приведенные данные убеждают в справедливости вывода о том, что накопленные в регионе горнопромышленные отходы изначально должны рассматриваться, как искусственно образованные геологические объекты, изучение и оценка которых должна выполняться по методике и нормативным требованиям, разработанным для месторождений твердых полезных ископаемых. Если породный отвал горного предприятия или отходы других производств после всестороннего изучения и экологической оценки будут при-

знаны пригодными для использования в качестве сырья для строительной индустрии, они должны именоваться техногенными месторождениями строительного сырья, в противном случае это будут только отвалы вскрышных пород или отходы производств. В том случае, когда детальным изучением доказано, что из горнопромышленных отходов могут быть получены полезные компоненты, они должны именоваться техногенными месторождениями (по извлекаемому основному компоненту - медными, цинковыми и т.д.).

3. Системная геолого-экономическая оценка техногенных месторождений должна осуществляться на единой методологической основе, базироваться на принципах последовательного приближения достоверности информации и включать прогнозно-поисковую, перспективно-оценочную и разведочную стадии выполнения геологоразведочных работ.

Системная оценка техногенных объектов всех типов предусматривает комплексную направленность их изучения, получение всесторонней и полной информации об объекте: геологической, горно-технической, экономической, экологической и социальной. Она включает несколько этапов. Определение содержания и методологии работ по системному изучению объекта на каждом этапе является одной из задач такой оценки.

Различные виды оценок техногенных, как и всех других, месторождений полезных ископаемых разделяются на вертикальную структуру оценок, которая определяется степенью геологической изученности, и горизонтальную, определяемую широтой круга учитываемых факторов. Применительно к техногенным месторождениям геологоразведочные работы могут быть ограничены тремя стадиями: прогнозно-поисковыми, перспективно-оценочными, собственно разведочными. Соответственно этим стадиям по вертикали должны выделяться прогнозная, перспективная и разведочная оценки.

Автором произведена оценка состояния фактической изученности техногенных объектов Среднего Урала и для разработки направлений системного доизучения ТМО, прежде всего на основные и попутные полезные компоненты, предлагается следующая группировка объектов:

I. Первую группу образуют объекты, на которых в различные годы проводились геологоразведочные работы с подсчетом запасов основных и некоторых попутных компонентов в техногенном сырье, но без утверждения их в ТКЗ. К таким объектам относятся хвостохранилища, шламо- и шлакоотвалы СУМЗа, Красноуральского и Кировградского медеплавильных комбинатов, Высокогорского ГОКа, Гороблагодатского РУ. Такие объекты предлагается считать разведанными, а в состав работ по их доизучению и системной оценке включать выполнение комплекса мероприятий, связанных с разработкой кондиций, ТЭО целесообразности разработки объекта и официальным утверждением запасов основных и попутных компонентов в техногенном сырье, согласно установленным нормативным требованиям. При необходимости геологоразведочные работы должны дополняться экологическими, экономическими и другими исследованиями.

2. Ко второй группе отнесены объекты, на которых не проводилось специализированных геологоразведочных работ, но по которым имеется различная информация по составу и концентрациям основных и попутных полезных компонентов, позволяющая предварительно оценить ресурсный потенциал ТМО и рекомендовать его к дальнейшему изучению на стадии перспективно-оценочных работ. К числу таких объектов относятся хвостохранилища Гороблагодатского и Первоуральского рудоуправлений, Высокогорского ГОКа, шла-мохранилища БАЗ, УАЗ, НТМК, отвалы некондиционных руд рудников им. 1П Интернационала и Волковского и др.

Системная оценка указанных и подобных им объектов должна быть ориентирована на изучение пространственного размещения полезных компонентов, определение возможности переработки сырья, эффективности эксплуатации объекта. Производится обоснование условных кондиций для подсчета запасов техногенного сырья полезных компонентов по категории С2 и прогнозных ресурсов категории Р|, выполняется инженерно-геологическая, экологическая и другие оценки объекта с составлением ТЭС о возможном его промышленном значении.

Поскольку ТМО Среднего Урала ранее не изучались и не оценивались на стадии перспективно-оценочных работ, в диссертации, в качестве примера представлены методические приемы и результаты работ этой стадии, выполненные с участием автора группой сотрудников Челябинской ГРЭ и Института сертификации минерального сырья УПТА на шлакоотвале АО «Челябинский металлургический комбинат» (ЧЭМК).

3. К объектам третьей группы отнесены старогодние лежалые отвалы Качканарского, Высокогорского ГОКа, Гороблагодатского и Первоуральского рудоуправлений, Серовского никелевого и Дегтярского рудников, вмещающие породы Красногвардейского, Чернушинского рудников, шлаки Кушвинского завода и др. По ним имеется ограниченная информация о составе и содержаниях полезных компонентов, которые нуждаются в проверке и подтверждении, а сами объекты в прогнозно-поисковом доизучении. Его рекомендуется выполнить на первом этапе стадии прогнозно-поисковых работ. Такие работы первого этапа проведены с участием автора на золошлакохранилищах Верхнетагильской ГРЭС, хвостохранилище обогатительной фабрики Кировградского медеплавильного комбината, шламохранилище Гороблагодатского РУ, Лебяжинско-го аглоцеха Высокогорского ГОКа. Результаты этих работ после их завершения будут использованы для разбраковки объектов по степени их перспективного значения и выборе объектов для постановки поисковых исследований.

Заключение

В диссертационной работе решена актуальная научно-производственная задача по обоснованию научно-методических принципов кадастровой (прогнозной) оценки техногенно-минеральных объектов Среднего Урала как необходимого начального этапа системной оценки техногенных месторождений.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем: 1. По состоянию на 2000 год сформирована региональная информационная база данных по 188 техногенно-минеральным объектам Среднего Урала.

2. Разработаны классификация ТМО, автоматизированная система их паспортного учета, предложены и реализованы методические приемы составления регионального кадастра ТМО и карты их территориального размещения масштаба 1:500 ООО.

3. На основе анализа современного состояния минерально-сырьевой базы техногенных образований составлена первая наиболее полная сводка «Техногенные месторождения Среднего Урала» с подробной характеристикой всех типов ТМО, оценкой их ресурсного потенциала, направлений и объемов использования техногенного сырья.

4. Обобщены и представлены обзорные фактические материалы по опыту утилизации техногенного сырья в Свердловской области и современным технологиям его переработки.

5. Произведена апробация методических приемов доизучения отдельных техногенных объектов на прогнозно-поисковой и перспективно-оценочной стадиях геологоразведочных работ.

6. Разработаны рекомендации по методологии последующей системной оценки техногенных месторождений Среднеуральского региона с учетом современного состояния их геолого-технологической и эколого-экономической изученности.

7. Обоснован принципиальный вывод о том, что преобладающая часть горнопромышленных отходов Среднего Урала по совокупности геолого-технологических характеристик и условий формирования образуют особый техногенный тип месторождений полезных ископаемых, которые являются частью минерально-сырьевого потенциала Уральского региона и должны рассматриваться в качестве резерва для увеличения черных, цветных металлов, редких и редкоземельных элементов, различной строительной и другой продукции. Их изучение и оценка должны выполняться с учетом методических приемов и нормативных требований, разработанных для месторождений твердых полезных ископаемых.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Хасанова Г.Г. Паспортизация техногенных объектов и месторождений на основе применения комплекса геологических и геофизических методов // Материалы Уральской молодежной научной школы по геофизике. Екатеринбург,

2000.-С. 162-167.

2. Хасанова Г.Г., Макаров А.Б., Талалай АХ., Макарова Ю.А., Боровкова О.Л.Техногенез и техногенные месторождения // Геологическая служба и минерально-сырьевая база России на пороге XXI века: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. С.-Пб., 2000. - С.382-383.

3.Талалай А.Г., Макаров А.Б., Макарова Ю.А., Боровкова O.JI., Хасанова Г.Г. Особенности экологических исследований объектов Урала и западной Сибири (из опыта работ Института испытаний) // Материалы конференции «Ура-лэкология-Техноген-2000». Екатеринбург, 2000. - С.24-25.

4. Мормиль С.И., Амосов Л.А., Хасанова Г.Г. Минерально-сырьевая база техногенных образований Свердловской области, состояние и основные направления использования // Инф.-тем. сб. Техногенез и экология. Екатеринбург,

2001. С. 4-31.

5. Мормиль С.И., Амосов Л.А., Хасанова Г.Г. Минерально-сырьевая база техногенно-минеральных образований Свердловской области // Экологическая безопасность Урала: Материалы науч.-техн. конф. Екатеринбург, 2002. - С. 171 6. Мормиль С.И., Амосов Л.А., Хасанова Г.Г. О системном подходе к изучению техногенных объектов // Экологическая безопасность Урала: Материалы науч.-техн. конф. Екатеринбург, 2003. - С. 101-102.

7. Кадастровая оценка техногенно-минеральных объектов Среднего Урала // Изв. вузов. Горный журнал, № 4, 2003. - С.130-136. (Автор Хасанова Г.Г.)

8. Мормиль С.И., Сальников В.Л., Амосов Л.А., Хасанова Г.Г., Семячков А.И., Зобнин Б.Б., Бурмистренко A.B. Техногенные месторождения Среднего Урала и оценка их воздействия на окружающую среду: Научное издание. М.: Изд. НИА-Природа, 2002. - 206 с.

Подписано в печать 28.08.2003 г. Бумага писчая. Формат бумаги 60x84 1/16. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ

Информационно-издательский центр Уральская государственная горно-геологическая академия 620144, Екатеринбург, Куйбышева, 30.

»15886

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Хасанова, Гульнара Габдулбариевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ (МЕСТОРОЖ

ДЕНИЯ): ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.

2. СОСТОЯНИЕ ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИЗУЧЕННОСТИ ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ.

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ КАДАСТРОВОЙ (ПРОГНОЗНОЙ) ОЦЕНКИ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

3.1.Формирование региональной базы данных по ТМО - основа производства кадастровой оценки техногенных объектов.

3.2. Разработка классификации техногенно-минеральных образований

3.3. Разработка системы паспортного учета техногенно-минеральных образований.

3.4. Составление территориального кадастра техногенно-минеральных объектов.

3.5. Составление карты территориального размещения ТМО Среднего Урала.

3.6. Анализ современного состояния минерально-сырьевой базы техногенных образований Среднего Урала.

3.7. Ревизионно-поисковое доизучение ТМО.

4. ТЕХНОГЕННЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ СРЕДНЕГО УРАЛА: ОСНОВНЫЕ ТИПЫ, РЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ, НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ.

V 4.1.Техногенные месторождения предприятий черной металлургии.

4.2. Техногенные месторождения предприятий цветной металлургии

4.3. Техногенные месторождения золотодобывающей промышленности

4.4. Техногенные месторождения промышленности строительных 110 материалов.

4.5. Техногенные месторождения энергетического комплекса.

4.6. Техногенные месторождения предприятий химического комплекса

4.7. Попутные полезные компоненты в техногенно-минеральных образованиях и их ресурсный потенциал.

5. ОПЫТ УТИЛИЗАЦИИ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ И СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ

6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СИСТЕМНОЙ ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ ТМО.

6.1. Исследование шлакоотвала Челябинского металлургического комбината.

6.1.1. Общая характеристика шлакохранилища.

6.1.2. Методика и основные результаты выполненных оценочных работ.

6.1.3. Физико-механические свойства шлаков.

6.1.4. Петрофизическая и минералогическая характеристики отходов производства из шлакоотвала.

6.1.5. Геохимическая характеристика шлаков.

6.1.6. Гидрогеологическая характеристика техногенного образования.

6.1.7. Определение токсичности и опасности переработки и применения отвальных шлаков ЧЭМК

6.1.8. Оценка прогнозных ресурсов.

6.1.9. Направления использования отходов ЧЭМК.

6.2. РЕВИЗИОННО-ПОИСКОВЫЕ РАБОТЫ ПО ДОИЗУЧЕНИЮ

ОТДЕЛЬНЫХ ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ.

6.2.1. Золошлакохранилища Верхнетагильской ГРЭС

АО «Свердловэнерго».

6.2.2. Хвостохранилище обогатительной фабрики Кировградского медеплавильного комбината.

6.2.3.Шламохранилище МОФ-3 Гороблагодатского рудоуправления

6.2.4. Шламохранилище Лебяжинского аглоцеха Высокогорского

ГОКа в Западном карьере.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Методические принципы кадастровой оценки техногенно-минеральных образований Среднего Урала"

Актуальность работы. За 300-летний период интенсивного развития горно-металлургического производства на Урале накоплены миллиарды тонн горнопромышленных отходов. Только на территории Свердловской области за-складировано свыше 8,5 млрд. тонн техногенных отходов, образованных при добыче и переработке различных полезных ископаемых. Эти отходы издавна привлекали к себе внимание, во-первых, возможностью использования в качестве минерально-сырьевых ресурсов; во-вторых экологической опасностью, поскольку являются мощными источниками загрязнения окружающей среды в районах своего сосредоточения. Из этого следует, что увеличение объемов утилизации техногенных отходов является важной народнохозяйственной задачей. Несмотря на это, объектами специального изучения и оценки они начали становиться в Уральском регионе только в последние годы. Этому в значительной мере способствовали Постановление правительства Свердловской области № 84-П от 23.03.93 г. «О паспортизации техногенных месторождений на территории Свердловской области» и Указ № 1 Губернатора Свердловской области от 09.01.1996 г. «О мерах по организации переработки техногенных образований». Эти руководящие документы предопределили разработку специальных федеральной и областной программ переработки техногенных образований Свердловской области, в рамках которых с 1996 г. реально начали осуществляться конкретные проекты по переработке и утилизации горнопромышленных отходов на Среднем Урале. Планируемое усиление темпов работ в этом направлении выдвигает, в свою очередь, необходимость разработки долгосрочной стратегии по изучению, геолого-технологической и эколого-экономической оценке техногенных объектов. Важной составной частью комплексной проблемы на предварительном этапе является решение задач по кадастровой (прогнозной) оценке техногенных ресурсов. Она предусматривает формирование региональной информационной базы данных о скоплениях техногенного сырья и ее использование в качестве основы для проведения инвентаризации и паспортного учета всех типов заскладированных отходов, предварительного ранжирования техногенных объектов по степени их изученности, ресурсной значимости и воздействия на окружающую среду, анализа современного состояния минерально-сырьевой базы техногенных образований Среднего Урала. В настоящее время отсутствуют нормативные требования к выполнению таких работ и не определена единая методология их проведения. В связи с этим разработка и практическая реализация положений и методических принципов кадастровой оценки техногенных ресурсов является своевременной и актуальной задачей, обеспечивающей выполнение Постановления правительства Свердловской области о паспортизации техногенных месторождений на территории области, а также способствующей совершенствованию региональной системы управления отходами производства и потребления.

Целью диссертации является обоснование научно-методических принципов кадастровой (прогнозной) оценки техногенно-минеральных объектов (ТМО) Среднего Урала на основе формирования и анализа региональной информационной базы данных по всем известным типам техногенных образований - отходам горнодобывающей, обогатительной, металлургической, энергетической и других отраслей промышленности.

Объектами исследования в работе являются основные типы техногенно-минеральных образований Свердловской области, к числу которых относятся отвалы вскрышных и вмещающих пород, некондиционных руд, шламо- и хво-стохранилища, шлаковые и золоотвалы.

Защищаемые научные положения: 1. Кадастровая (прогнозная) оценка современного состояния минерально-сырьевой базы техногенных образований Среднего Урала в целом и конкретных техногенных объектов является важным начальным этапом системной оценки техногенных месторождений. Она должна осуществляться на уточненной информационной базе данных и предусматривать обоснование принципиальной возможности промышленного использования техногенного сырья на основе комплексного учета геологических, горнотехнологических, экологических, социальных и экономических показателей.

2. Преобладающая часть горнопромышленных отходов Среднего Урала по совокупности геолого-технологических характеристик и условий формирования образуют особый - техногенный тип месторождений полезных ископаемых, которые являются частью минерально-сырьевого потенциала Уральского региона и должны рассматриваться в качестве существенного резерва для увеличения производства черных, цветных металлов, редких и редкоземельных элементов, различной строительной и другой продукции.

3. Системная геолого-экономическая оценка техногенных месторождений должна осуществляться на единой методологической основе, базироваться на принципах последовательного приближения достоверности информации и включать прогнозно-поисковую, перспективно-оценочную и разведочную стадии выполнения геологоразведочных работ.

Научная новизна работы определяется полученными результатами:

- По состоянию на 2000 год сформирована системная информационная база данных по 188 техногенно-минеральным объектам Среднего Урала.

- Разработаны классификация ТМО, автоматизированная система их паспортного учета, предложены методические приемы составления регионального кадастра ТМО и карты их территориального размещения масштаба 1:500 ООО.

- Составлена первая наиболее полная сводка «Техногенные месторождения Среднего Урала» с подробной характеристикой типов ТМО, оценкой их ресурсного потенциала, направлений использования техногенного сырья.

- Разработаны рекомендации по методологии последующей системной оценки техногенных месторождений Среднеуральского региона с учетом современного состояния их геолого-технологической и эколого-экономической изученности.

Практическая значимость работы заключается в том, что она способствовала выполнению Постановления правительства Свердловской области № 84-П от 23.03.93 г. «О паспортизации техногенных месторождений на территории

Свердловской области». Созданные системная база данных, паспортная картотека и региональный кадастр ТМО Среднего Урала могут быть использованы для определения направлений хозяйственной деятельности в сфере изучения и утилизации техногенного сырья, планирования геолого-разведочных работ и эколого-экономических исследований, принятия управленческих решений по очередности и способам вовлечения горнопромышленных отходов в производство.

Личный вклад автора определяется его непосредственным участием в составе группы основных исполнителей научно-производственной (тематической) работы: «Систематизация материалов по техногенным месторождениям (образованиям) Свердловской области с целью их паспортизации и разработки системы автоматизированного учета и хранения базы данных по ТМО», которая в течение 1997-2000 гг. выполнялась в ДПР по Уральскому региону и финансировалась за счет средств областного бюджета.

Методы исследований включают: обобщение и анализ фактических материалов по 188 техногенно-минеральным объектам, принадлежащим 66 предприятиям различной отраслевой принадлежности, компьютерное моделирование, поисково-ревизионные и лабораторно-аналитические исследования (на 5 техногенных объектах)

Реализация результатов работы осуществлялась: 1. При составлении окончательного геологического отчета по научно-производственной теме: «Систематизация материалов по техногенным месторождениям (образованиям) Свердловской области с целью их паспортизации и разработки системы автоматизированного учета и хранения базы данных по ТМО»

Отчетные материалы и приложения к нему рассмотрены и утверждены научно-техническими советами Департамента природных ресурсов по Уральскому региону и Министерства природных ресурсов Свердловской области.

2. При подготовке Государственного доклада о состоянии окружающей природной среды и влияния факторов среды обитания на здоровье населения области в 1999 г.

3. При подготовке материалов и выработке решения выездной коллегии ДПР по Уральскому региону 17-18 октября 2001 г. «О ходе реализации федеральной и областной программ «Переработка техногенных образований Свердловской области.

4. В учебном процессе кафедры недропользования в Уральской государственной горно-геологической академии.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научных семинарах Международных выставок «Техноген-97», «Ураэколо-гия-98,99, Уралэкология-техноген - 2000, 2001, 2002» (г.Екатеринбург), на Всероссийском совещании «XXI век; проблемы освоения техногенных минеральных ресурсов (г.Москва, 2002), на Координационном совете программ «Переработка техногенных образований», заседании выездной коллегии ДПР по УР «О ходе реализации федеральной и областной программ «Переработка техногенных образований Свердловской области (г.Н.Тагил, 2001), на заседании Совета горнопромышленной ассоциации Урала (г.Екатеринбург, 2000), а также на заседании постоянно действующей при «ВНИИзарубежгеология» научно-практической конференции по проблеме «Комплексная инвентаризация и оценка прогнозных и вторичных ресурсов зарубежных стран, составление территориальных кадастров и компьютерных экогеоинформационных систем, маркетинг перспективных видов продукции и услуг российских организаций (г. Москва, 2002).

Основное содержание диссертации изложено в 7 публикациях и одной коллективной монографии «Техногенные месторождения Среднего Урала и оценка их воздействия на окружающую среду».

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка использованной литературы и содержит 223 страницы печатного текста, 29 таблиц, 27 рисунков. Список литературы состоит из 152 наименований.

Работа выполнена в институте сертификации минерального сырья УГГГА под научным руководством д.г.-м.н. Талалая А.Г., которому автор выражает особую благодарность за всестороннюю помощь при подготовке диссертационной работы.

Автор выражает также благодарность всем сотрудникам кафедры недропользования УГГГА, Центральной геолого-поисковой партии ОАО УГСЭ и ООО «Геологическое предприятие «Девон» за техническую и моральную поддержку, и особенно автор благодарит начальника Центральной ГПП ОАО УГСЭ Мормиля С.И. за содействие в написании работы.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Хасанова, Гульнара Габдулбариевна

В диссертационной работе решена актуальная научно-производственная задача по обоснованию научно-методических принципов кадастровой (про гнозной) оценки техногенно-минеральных объектов Среднего Урала - как не обходимого начального этапа системной оценки техногенных месторождений.Основные научные и практические результаты заключаются в следую щем;

1. По состоянию на 2000 год сформирована региональная информационная база данных по 188 техногенно-минеральным объектам Среднего Урала.2. Разработаны классификация ТМО, автоматизированная система их пас портного учета, предложены и реализованы методические приемы состав ления регионального кадастра ТМО и карты их территориального размеще ния масштаба 1:500 000.3. На основе анализа современного состояния минерально-сырьевой базы тех ногенных образований составлена первая наиболее полная сводка «Техно генные месторождения Среднего Урала» с подробной характеристикой всех типов ТМО, оценкой их ресурсного потенциала, направлений и объемов ис пользования техногенного сырья.4. Обобщены и представлены обзорные фактические материалы по опыту утилизации техногенного сырья в Свердловской области и современным технологиям его переработки.5. Произведена апробация методических приемов доизучения отдельных тех ногенных объектов на прогнозно-поисковой и перспективно-оценочной стадиях геологоразведочных работ.6. Разработаны рекомендации по методологии последующей системной оцен ки техногенных месторождений Среднеуральского региона с учетом со временного состояния их геолого-технологической и эколого экономической изученности.7. Обоснован принципиальный вывод о том, что преобладающая часть горно промышленных отходов Среднего Урала по совокупности геолого технологических характеристик и условий формирования образуют особый техногенный тип месторождений полезных ископаемых, которые являются частью минерально-сырьевого потенциала Уральского региона и должны рассматриваться в качестве резерва для увеличения черных, цветных метал лов, редких и редкоземельных элементов, различной строительной и другой продукции. Их изучение и оценка должны выполняться с учетом методиче ских приемов и нормативных требований, разработанных для месторожде ний твердых полезных ископаемых.Результаты проведенной паспортизации техногенно-минеральных обра зований и анализ имеющихся материалов по опыту их изучения и оценки пока зывают, что несмотря на длительный интерес к техногенным отходам и про блеме их использования в качестве минеральных ресурсов, до настоящего вре мени их системной оценки, предусматривающую комплексную изученность объектов, не проводилось. Комплексность изучения любого геологического объекта предусматривает получение всесторонней и полной информации об объекте: геологической, минералого-геохимической, геофизической, техноло гической, эколого-экономической и т.д. Наличие такой информации обеспечи вает обоснованную оценку количества и качества полезных ископаемых в объ екте исследований и возможность принятия решения о целесообразности его промышленного освоения. Из анализа состояния изученности учтенных ТМО следует, что с позиций комплексности преобладающая часть объектов остается недоизученной. Это, прежде всего, относится к старогодним (лежалым) отхо дам, по которым, как правило, имеются лишь отрывочные и устаревшие данные о содержаниях и распределении в них полезных и вредных компонентов и са мые общие представления о возможности и направлениях утилизации отходов.По сложившимся представлениям [129] проблема использования горнопро мышленных отходов представляет собой две практически независимые задачи: [84] и «системной оценке техногенных месторождений» [136]. Разрабатывая для целей паспортизации форму учетного паспорта техногенного объекта, нами были учтены рекомендации этих руководств по части набора основных показа телей, необходимых для последующей эколого-экономической оценки ТМО. На дальнейшее нам представляется важным осуществить доизучение хотя бы наиболее крупных объектов ТМО с учетом рекомендаций указанных методиче ских руководств. Работы по доизучению обязательно должны быть завершены оценкой прогнозных ресурсов полезных компонентов в объектах доизучения и обоснованными рекомендациями по возможным направлениям использования техногенного сырья. Практическое значение прогнозных ресурсов необходимо определять по результатам их стоимостной оценки. Если при этом будет уста новлена экономическая целесообразность их использования с учетом всех ус ловий (текущий и перспективный спрос на продукцию, техника, технология добычи и переработки и др.), то прогнозные ресурсы изученных объектов должны быть официально учтены согласно требованиям по учету ресурсов твердых полезных ископаемых.Когда в результате геолого-технологического и экологического изучения техногенный объект будет окончательно квалифицирован как месторождение минерального сырья, на него должны распространяться все нормативные тре бования, предъявляемые к утверждению запасов сырья, их учету и контролю за движением, как это принято в отношении месторождений твердых полезных ископаемых. Последнее, как известно, осуществляется ТКЗ и территориальны ми органами управления государственным фондом недр.По мнению автора, только при таком порядке обращения с техногенными ресурсами может быть изменено существующее, фактически бесконтрольное, отношение к ним, как с точки зрения их комплексного изучения, так и текущего и перспективного рационального использования.Подтверждением этому могут служить примеры парадоксальных ситуа ций, которые в настоящее время сложились на таких промышленных предприятиях, как СУМЗ, Саровский завод ферросплавов, Салдинский металлургиче ский завод и др. Эти предприятия разрабатывают и используют свои шлаковые отвалы без проекта разработки и официального утверждения техногенных объ ектов в качестве месторождений. Являясь, таким образом, действующими ис точниками минерального сырья, формально эти техногенные объекты не могут рассматриваться, как техногенные месторождения. Это, в свою очередь, приво дит к невыполнению ряда других важных требований. Например, если объект отнесен к месторождению, то по нему при обосновании проекта кондиций на минеральное сырье, необходимо экологическое обоснование, требования к ко торому определены соответствующими инструкциями и руководствами. На этих предприятиях отсутствуют также лицензии на разработку или использова ние техногенных ресурсов, а, следовательно, для них не определены условия недропользования, что само по себе предопределяет возможность неэффектив ного использования сырья.Из анализа собранной базы данных по ТМО Среднего Урала следует так же очевидный вывод о том, что на данный период в регионе отсутствует долго срочная стратегия по изучению и комплексной оценке техногенных объектов.Не разработаны стандарты, принципы и методы изучения и оценки техногенно го сырья, на основе которых может быть реализована его сертификация и обес печена гарантия сопоставимости результатов в работе разных предприятий и организаций. Отсутствуют также общепринятые методические рекомендации по ведению экспертно-аналитического обследования горно-обогатительных и перерабатывающих производств по наиболее распространенным видам техно генного сырья; по минерально-технологическому картированию техногенных месторождений, по комплексной геоэкологической оценке техногенных объек тов др.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Хасанова, Гульнара Габдулбариевна, Екатеринбург

1. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ТЕХНОГЕННОГО ОБЪЕКТАСоединение Единицы измерения Содержание Организация, выполнившая анализ ГодОксид кремния. БЮг % 31,92 Унипромедь 1998Оксид алюминия. А120з % 5,73 « - - « Оксид кальция.СаО % 2,49 « - - «

2. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕХНОГЕННОГО ОБЪЕКТАСвойство Единицы измерения Величина Организация, выполнившая анализ ГодВлажность % 1 Цветметразведка 1982Насыпная плотность г/см3 3,04 « - - « Плотность г/см 3,4 « - - «

3. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ТЕХНОГЕННОГО ОБЪЕКТАФракция (мм) От — до Единицы измерения Содержание Организация, выполнившая анализ Год10.30 % 60 Цветметразведка 198230.80 % 20 « - - « 80.100 % 10 « - - «

4. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ РУДОВМЕЩАЮЩИХ ПОРОДСтекловидная масса

5. ЗАПАСЫ (РЕСУРСЫ) ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙНаименование техногенных образований Единицы измерения Разведанные запасы Оцененные запасы Организация, выполнившая анализ ГодШлаки отражательных печей тыс.т. 20955 СУМЗ 1999

6. СПОСОБ РАЗРАБОТКИ И ТРАНСПОРТИРОВКИДоставка шлака в бункер обогатительной фабрики осуществляется авто- и ж.д. транспортом. Технология переработки состоит из основных процессов: дробления, измельчения и флотации, сгущения, фильтрации, складирования.

7. ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЗРАБОТКИГорнотехнические условия пригодны для экскаваторной разработки отвала.

8. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЗРАБОТКИШлаки маловлажные