книги2 / geokniga-ekologo-ekonomicheskaya-i-socialnaya-effektivnost-geotehnologicheskih-metodov

пористых заполнителей (аглопоритового и зольного гравия, золокерамзита), силикатного и глиняного кирпича (отощающие и кремнеземистые добавки).

Наконец, золы тепловых электростанций, получаемые при сжигании экибастузских углей, рассматриваются в качестве перспективного сырья для производства глинозема. Кроме замены природного нерудного сырья, использование золошлаковых смесей позволяет сэкономить 10-25% технологического топлива за счет использования топливной составляющей золы [123, С.152].

Сегодня рост объемов потребления золошлаковых отходов во многом сдерживается недостатком мощностей установок сухого отбора золы на ТЭС и погрузочных площадок на отвалах. В то же время имеющиеся мощности отбора сухой золы полностью не используются, так как создавались они без увязки с потребителями. А там, где есть потребители золошлаковых смесей, отсутствуют мощности по их отбору и отгрузке.

Предложена принципиальная схема использования горной массы, добываемой в Экибастузском бассейне (рис. 29).

Горная масса

Рис. 29. Принципиальная схема использования горной массы Экибастузского бассейна (Примечание – данные работы [132, С.251])

Известно, что из одного вида отходов можно получать разные товарные продукты (например, аглопорит и глинозольный керамзит), а в ряде случаев из разных видов отходов - один продукт. Кроме того (по современной оценке), объем переработки углеотходов, определенный по потребности в конечных

171

продуктах, значительно ниже ежегодного выхода породы внешней вскрыши и золошлаковых отходов. Следовательно, в первую очередь целесообразна утилизация отходов, представляющих наибольшую ценность по своим физикохимическим свойствам, а именно: углистой породы разрезов «Восточный» и «Богатырь», зольных уносов сжигания, уловленных в электрофильтрах, и углистого сланца.

Углистая порода по своему составу соответствует требованиям на основное сырье для производства огнеупорного пористого заполнителя для легких жаростойких и кислотостойких легких бетонов, абразивных и огнеупорных карбидкремниевых материалов и кремнеалюминиевых сплавов.

В последнее время разработан ряд способов переработки минеральной части экибастузских углей и получения из нее, в частности, алюминиевого коагулянта, хлористого алюминия и четыреххлористого кремния. Очищенный алюминиевый коагулянт можно получать из пород внутренней вскрыши разреза «Богатырь» сернокислотным способом. Переработка минеральной части углей хлорным способом позволяет получить хлористый алюминий и четыреххлористый кремний. Эти продукты могут быть непосредственно использованы в народном хозяйстве или переработаны до металла: хлористый алюминий - методом электролиза, а четыреххлористый кремний – металлотермическим способом с последующим восстановлением методами электроплавки.

7.6Эколого-экономическая оценка эффективности природоохранной деятельности в горно-химической отрасли

Казахстан – республика развитой химической промышленности, базирующейся на месторождениях фосфоритов, солей и других видов горнохимического сырья. За 2002-2009 гг. новые производственные мощности в химической отрасли вводились в г. Алматы, Актюбинской, Павлодарской, Восточно-Казахстанской, Карагандинской, Костанайской, Жамбылской областях. Введенные в течение данного периода производственные мощности представлены в основном производством синтетических смол и пластмасс, красок и лаков, синтетических моющих средств, готовых лекарственных средств, полипропиленовых и полиэтиленовых мешков и пакетов, а также установок для улавливания и обезвреживания вредных веществ из отходящих газов, утилизации и переработки отходов производства (кроме токсичных).

Внастоящее время в химической промышленности активно развиваются процессы загрязнения воздушного бассейна выбросами хозяйствующих субъектов и сбросов в водные объекты, размещение отходов производства. В связи с этим возникает необходимость выработки технико-экономических решений, позволяющих оптимизировать природоохранную деятельность крупнейших хозяйствующих субъектов химической промышленности, удельный вклад которых в дестабилизацию социально-эколого-экономической обстановки является наибольшим.

Входе выявления и оценки вредного воздействии химического

172

производства на окружающую среду исследована экологическая ситуация, сложившаяся в местах расположения предприятий. Установлено, что основными источниками загрязнения воздушного бассейна Жамбылской области являются предприятия фосфорной промышленности - Новофосфорный завод ЖПО «Химпром» и суперфосфатный завод, ГРЭС, ТЭЦ и другие менее крупные производственные объекты.

Структурно химическая промышленность Казахстана делится на несколько основных отраслей: горно-химическую, основную химию, обработку полимерных соединений, химию органических соединений и химию полимерных материалов. Для горно-химической отрасли характерно высокое выделение отходов на единицу конечного продукта. Например, при производстве 1 т концентрата из апатитовой руды получается 2-3 т мелкозема хвостов. Гигантские массы минералов накоплены в отвалах. По удельному и суммарному выходу побочных (в основном неиспользуемых) продуктов горнохимическая промышленность занимает лидирующее положение в минеральносырьевом комплексе. Вредные примеси в отвалах (фтор, кислоты) наносят серьезный ущерб природной среде. Но основной вред заключается в отчуждении земель, а также в огромном расходе воды, требующейся для технологий переработки агрономических руд [130, С.166].

Вероятность нанесения ущерба химическим предприятием окружающей среде близлежащей территории связана с наличием опасных материалов или несовершенством применяемых технологий, сложными природными условиями и другими факторами. К производствам с повышенной степенью опасности относятся производства по обработке фосфоритовых месторождений Каратауской группы. Данное сырье проходит первичную рудоподготовку, в результате которой получают фоссырье тонкого помола, дробленное (товарная руда), фосфатно-кремнистое сырье и т.п. В процессе использования такого сырья возникает большая неоднозначность и неопределенность в оценке эколого-экономической эффективности и целесообразности применения его изза высоких экономических, социальных и экологических потерь.

В этой связи определенный интерес представляет анализ динамики отходов, образующихся в ТОО «Казфосфат» (табл. 10).

Таблица 10

Динамика образования отходов в ТОО «Казфосфат» за 2004-2009 гг., тыс. т

Примечание. Данные ОТУООС города Тараза

Как видим, только в 2009 г. общее количество образованных промышленных отходов в ТОО «Казфосфат» составило 4137,3 тыс. т, в том

173

числе токсичные отходы 3 и 4 классов опасности – 20,1 тыс. т. Утилизация отходов производства составила всего лишь 12,6%. Поэтому основными задачами ТОО «Казфосфат» являются проведение работ по всем видам производства, но вместе с тем выделяют три наиболее важные: сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу; ликвидация сброса сточных вод; строительство опытно-промышленной установки по термическому обезвреживанию шлама.

В последнее время в ТОО «Казфосфат» активно проводятся природоохранные мероприятия. В частности, произведена установка системы утилизации печного газа в производстве агломерата на сумму 157,96 млн. тенге. В результате данного мероприятия выбросы предприятия сократились на 12,69 тыс. т. На создание автоматизированной системы контроля импульсного регулирования с блоками управления типа «Сапфир» на электрофильтре УГ230 затрачено 34,0 млн. тенге. На работы по замене расходомеров на водоводах промышленной и питьевой воды на более современные расходомеры израсходовано 2,3 млн. тенге [133, С.24-25].

Вместе с тем до сих пор на предприятиях горной химии в большом объеме образуются галитовые отходы и отходы апатитовой флотации, при переработке серосодержащего сырья – пиритные огарки, а при переработке фосфорсодержащего сырья – фосфогипс.

Существенным техногенным источником серы является фосфогипс - многотоннажный отход производства фосфорных удобрений, оказывающий резко негативное влияние на окружающую среду: при этом содержание его отвалов требует значительных расходов и изымает обширные земельные площади. Но пока не разработано конкурентоспособной технологии извлечения серы из фосфогипса, поэтому в сельском хозяйстве его употребляют на химическую мелиорацию солонцовых почв вместо природного сыромолотого гипса, в цементной - в качестве добавки к цементному клинкеру перед его помолом вместо природного гипса. Здесь же он играет роль минерализатора в процессе обжига сырьевой смеси при получении клинкера. В стройиндустрии фосфогипс употребляется для производства гипсовых вяжущих изделий и продуктов, получаемых на их основе. В настоящее время ведутся научно-исследовательские и опытно-промышленные работы по использованию фосфогипса в бумажной промышленности, при тампонировании нефтяных скважин и креплении шахтных выработок, а также в дорожном строительстве.

Вообще в связи с ожидаемым ростом производства фосфорных удобрений решение проблемы использования фосфогипса становится одной из важнейших направлений науки и техники в сфере природопользования.

В отвалах сернокислотных производств предприятий горной химии хранится значительное количество пиритных огарков, которые используются в основном в цементной промышленности. Незначительное их количество применяется при производстве стекла и огнеупорных материалов, в сельском хозяйстве для мелиорации почв, при обжиге свинцовых концентратов в качестве агломерирующей добавки с последующим извлечением

174

содержащихся в этих огарках золота и серебра при рафинировании чернового серебра. Проводятся исследования по комплексной переработке пиритных огарков с извлечением таких ценных компонентов, как железо, золото, серебро, цветные и редкие металлы.

Наиболее крупнотоннажным продуктом при фосфорном производстве являются фосфорные шлаки. В настоящее время на фосфорных предприятиях Казахстана шлаки перерабатываются в гранулированный шлак, литой щебень и литой шлак.

Большое народнохозяйственное значение с точки зрения комплексного использования сырья имеет извлечение фтора и ванадия из фосфоритов и кремнисто-ванадиевых сланцев. До настоящего времени при производстве фосфорных удобрений часть фтора переходит в удобрения и при их применении загрязняет почву. Фтор из экстракционной фосфорной кислоты можно выделить путем ее упаривания и осаждения кремнефтористого натрия. При термической переработке каратауских фосфоритов на элементарный фосфор и обесфторенные фосфаты фтор переходит в газообразное состояние и выбрасывается в атмосферу. Помимо потери нужного продукта происходит загрязнение воздушного бассейна. Целесообразно ускорить разработку и испытания технологии по получению фтористых соединений из печных газов фосфорного производства [123, С.123].

Рис. 30. Система менеджмента и аудита природоохранной деятельности на предприятии химической промышленности (в том числе и горной химии) (Примечание – данные работы [133, С.30])

В дальнейшем для практического решения проблем устойчивого

175

развития горно-химической промышленности Казахстана необходимо совершенствовать механизм экономического регулирования природопользования на основе разработки и внедрения его новых элементов и инструментария. Одним из наиболее эффективных инструментов экономикоэкологического контроля в условиях рыночной экономики должен стать экологический аудит. На рис. 30 предложены основные направления, по которым должна проводиться аудиторская оценка деятельности предприятия химической индустрии, в том числе и горной химии.

Цель проведения экологического аудита зависит от типа аудита, который завершается формированием аудиторских выводов об экологическом состоянии проверяемого объекта.

В целом экологический аудит, являясь сложным комплексным инструментом, связанным с выполнением аналитических, исследовательских и инжиниринговых процедур, может выступить как инструмент экспертного контроля экологических и финансово-экономических аспектов инвестиционных и инновационных программ при оценке рисков, экологического страхования потенциально опасных объектов горнохимической промышленности.

7.7Экологизация сферы природопользования и окружающей среды на базе концепции более чистого горного производства

Обобщая вышесказанное можно сделать важный вывод о том, что в будущем для эффективности решения проблемы отходообразования в отечественной горнодобывающей промышленности необходимо принять концепцию рационального природопользования.

Если исходить в дальнейшем из природоохранной концепции, то в решении проблемы отходов имеется два принципиальных пути. Первый путь основан на глубокой переработке (разложении) отходов и включение их в природные или искусственные биогеохимические циклы.

Второе направление - сокращение образования отходов на стадии переработки. В странах с развитой экономикой данный путь называют «устранение загрязнения в источнике». Суть его заключается в выборе наиболее чистой технологии для переработки сырья.

Следовательно, в странах рыночной экономики экологизация сферы природопользования и окружающей среды привела к зарождению новой концепции - так называемой «концепции более чистого производства». Она отличается от стратегии использования отходов («конца трубы»). Идея более чистого производства состоит в предотвращении появления отходов и выбросов в их источнике, вместо того чтобы бороться с ним после возникновения в процессе производства.

Значит, новый подход переносит усилие на источник проблемы - на производственный процесс, в отличие от традиционного подхода, ориентированного на борьбу с последствиями (отходами). В методологическом

176

смысле более чистое производство - это системный подход, требующий постоянного совершенствования экологической деятельности на предприятии

ипостоянного снижения количества отходов.

Внастоящее время единое определение более чистого производства не выработано, в практике используют определение Центра программной деятельности по промышленности и окружающей среде (ООН - ЭП): «Более чистое производство - более глобальный подход к защите окружающей среды, включающий и рассматривающий все фазы процесса производства или жизненного цикла продукции с целью предотвращения и (или) минимизации как и ближайших, так и отдаленных рисков для человека и окружающей среды.

Такой подход предусматривает минимизацию количества отходов и вредных выбросов в воду, воздух и почву в течение всего периода «от рождения продукции до его ликвидации», а также минимизацию потребления энергии и потребления сырья» [114, С.64].

Сфера действия данной концепции значительно шире, охватывает по объему и по времени весь цикл жизнедеятельности продукции, она ориентирована на экологическое управление производственными процессами.

Экологически более чистое производство предполагает постоянное применение интегрированных предупредительных стратегий охраны окружающей среды к процессам и продуктам для снижения риска загрязнения окружающей среды и отрицательного воздействия на человека.

Воснове реализации природоохранной концепции должны лежать малоотходные и безотходные технологии, основанные на том, что отходы одного производства служат сырьем для другого производства.

Ученые Б. Н. Ласкорин, Л. А. Барский, В. 3. Козин, характеризуя систему, направленную на комплексную переработку сырья, утилизацию в экономически целесообразных пределах основной части отходов и не наносящую экологического ущерба окружающей среде, вводят понятие «безотходная технология». Ими впервые принято формализованное описание безотходной технологии с использованием технологических, экономических и экологических параметров [134, С.133, С.150].

Например, как показывает отечественный и зарубежный опыт, основой экологически безопасных малоотходных и безотходных производств в угольной промышленности является организация технологических процессов добычи и переработки угля с частичным или полным использованием твердых, жидких, пыле- и газообразных отходов производства, образование которых неизбежно в рамках отдельных предприятий или региона в целом. При этом под малоотходным производством понимается промышленное производство, вредное воздействие которого на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарными нормами; по определенным причинам (техническим, экономическим, организационным) часть отходов такого производства не используется для удовлетворения нужд народного хозяйства и направляется на захоронение, длительную консервацию или ликвидацию. При безотходном производстве рационально расходуются все виды природных ресурсов и не нарушается экологическое равновесие окружающей среды [135, С.196-197].

177

В перспективе с целью заметного снижения или исключения вредного влияния на окружающую среду необходимо создавать оборудование и технологии утилизации сопутствующих ресурсов и отходов угледобычи и переработки. Цель может быть достигнута за счет следующих технических и технологических решений [136, С.65]:

создания замкнутых водохозяйственных комплексов, обеспечивающих полное использование шахтных и карьерных вод для технологического водоснабжения собственных нужд производства и смежных отраслей;

создания замкнутого теплоэнергетического хозяйства, обеспечивающего потребности предприятий производственного комплекса собственным теплом и электроэнергией, получаемых от утилизации метана, и использующего отходящую низкопотенциальную теплоту энергетических установок, вентиляционных и дегазационных систем и других источников;

создания комплекса по переработке твердых отходов, включающего в себя сбор и переработку шахтной породы и отходов углеобогащения, и энергетических объектов, обеспечивающего сохранность поверхности, ликвидацию отчуждения земель под их складирование, исключение загрязнения атмосферы, водоемов и почвы;

создания систем заглубленных и подземных объектов для размещения части поверхностного комплекса, обеспечивающих устранение шума и вибрации стационарного оборудования;

создания короткозабойной комплексно-механизированной технологии для отработки особо экологически чувствительных участков, обеспечивающей охрану отрабатываемого массива, водоносных горизонтов, тепловых, газовых, электрических, магнитных, силовых и других полей; совершенствования трубопроводного транспорта твердых отходов. При условии максимального экономически оправданного использования всех видов отходов и сопутствующих ресурсов разрабатываемых месторождений, а также минимизации оказываемого ими нежелательного влияния на природную среду и здоровье людей угольная промышленность может стать рентабельной и конкурентоспособной.

Острая необходимость создания и внедрения безотходной и малоотходной технологий на предприятиях горно-металлургического комплекса обусловливается тем, что в переработку начали вовлекаться сложные по минералогическому и химическому составам полиметаллические руды и концентраты. Существующие технологические схемы, не подготовленные к переработке такого рода сырья, сильно усложнились. Кроме того, на металлургических предприятиях вырос удельный выход промышленных отходов на единицу выпускаемой продукции на всех этапах переработки руд и концентратов. Резко увеличились объемы получаемых промпродуктов и оборотных материалов, характеризующихся сложным химическим и фазовым составами. Возросли материальные и энергетические затраты.

Переработка промпродуктов и оборотных материалов по привязанным к

малоэффективной: снизилась комплексность использования сырья произошел спад сквозного извлечения даже базовых металлов. Ситуация обострилась и тем, что нарушение горизонтальных связей между предприятиями, связанное (в числе прочего) и с изменением форм собственности, привело к значительному накоплению объемов промпродуктов и оборотных материалов непосредственно на территориях заводов [137, С.26-27].

Из вышеизложенного следует что научная база технологий, адаптированных к переработке селективного сырья, уже не отвечает требованиям, предъявляемым к современным технологиям. Вовлечение в переработку полиметаллического сырья для извлечения ценных металлов требует изыскания новых технических подходов и внедрения высоких наукоемких технологий. Без этого невозможно достичь большого эффекта как по комплексному использованию сырья, так и оптимизации расходов энергии и реагентов.

Сегодня существующие способы разработки рудных месторождений, оказывая существенное негативное воздействие на окружающую среду, не обеспечивают в большинстве случаев использование подземного техногенного пространства (ПТП), а тем более возможность длительного хранения техногенных ресурсов. Это означает, что новым направлением разработки рудных месторождений может стать создание экологически чистой технологии, обеспечивающей целенаправленное сокращение отходов в процессе вскрытия, подготовки и хранения рудных полей и предусматривающей формирование подземных техногенных месторождений (ПТМ) с последующей отработкой в будущем сохраненных техногенных ресурсов.

Предпосылкой создания ПТМ должна стать, конечно, техникоэкономическая оценка целесообразности их формирования. В методиках экономической оценки систем разработки в качестве основных показателей эффективности использования минеральных ресурсов принимают себестоимость руд, ценность конечной продукции, прибыль, рентабельность производства и др. С позиции экономической эффективности оценка целесообразности формирования подземного техногенного месторождения определяется равенством или превышением ценности содержащихся полезных компонентов в техногенных ресурсах, ценности подземного техногенного пространства, предотвращаемого экологического ущерба, наносимого окружающей среде, над затратами на формирование подземного техногенного месторождения, затратами на манипулирование с техногенными ресурсами

[138, С.7-8]:

где Цтр — ценность полезных компонентов, содержащихся в техногенных ресурсах; цтп —ценность подземного техногенного пространства; Уос — предотвращаемый ущерб, наносимый окружающей среде; Зтр - затраты на манипулирование с техногенными ресурсами; Зтм- затраты на формирование подземного техногенного месторождения.

Ценность полезных компонентов, содержащихся в техногенных

179

ресурсах, определяется из выражения

где Qтр — суммарная масса используемых техногенных ресурсов, т; β- содержание полезного компонента, доли ед.; И - коэффициент извлечения полезных компонентов; цтп - цена 1 т полезного компонента.

Ценность подземного техногенного пространства

где Vтп- объем подземного техногенного пространства, м3; φ- доля крепи, целиков, изолирующих перемычек и покрытий, несущих конструкций в подземном техногенном пространстве; цтп - стоимость 1 м3 подземного техногенного пространства (принимается численно равной себестоимости очистной добычи).

Предотвращаемый ущерб, наносимый окружающей среде:

где уос - удельный ущерб на единицу массы техногенных ресурсов.

Затраты на манипулирование c техногенными ресурсами и на формирование подземного техногенного месторождения соответственно определяются из выражений:

транспортирование и складирование техногенных ресурсов; Атм - затраты на обеспечение устойчивости и герметизации подземного техногенного пространства, эксплуатационные затраты на содержание и контроль за ПТМ.

Подставив (14)-(18) в (13) и проделав соответствующие преобразования,

техногенных ресурсов, т/м3.

Отношение объема используемых техногенных ресурсов к объему подземного техногенного пространства обозначим через Ктп=Vтр/Vтп – показатель использования ПТП. Тогда из (19) содержание полезного компонента в техногенных ресурсах, при котором целесообразно формирование ПТМ, следует определять для каждого компонента в отдельности из выражения

180