Эколого-экономическая оценка комплексного освоения рудных месторождений*

* Работа выполняется при поддержке гранта РФФИ №06-05-64541

О.В. Петрова, А.Ф. Илимбетов, ГОУ ВПО Магнитогорский ГТУ им. Г.И. Носова
Д.Н. Радченко, Учреждение российской академии наук ИПКОН РАН

Освоение рудных месторождений в настоящее время, как правило, осуществляется с использованием физико-технических способов добычи руд с их последующим обогащением. Это предопределяет образование большого количества различных видов техногенных отходов, размещение которых требует отчуждения значительных территорий и наносит непоправимый вред окружающей среде.

Наличие колоссальных объемов отвалов горных пород, хвостов обогащения и т.д., накопленных в течение длительного времени разработки крупных рудоносных провинций, ужесточение экологических требований и соответственное увеличение платы за загрязнение окружающей среды, ставит перед горнодобывающими предприятиями вопрос об утилизации отходов горного производства.

Перспективным направлением снижения экологической нагрузки на окружающую среду является комплексное освоение месторождений, предусматривающее, наряду с традиционными физико-техническими способами добычи, применение физико-химических технологий для вовлечения в эффективную разработку не только бедных руд, но и техногенного сырья с утилизацией последнего в выработанном пространстве карьеров и подземных рудников [1].

Комбинирование физико-технических и физико-химических технологий при разработке месторождений, в частности медно-колчеданных руд, с вовлечением в переработку отходов обогащения позволяет повысить полноту и комплексность освоения месторождений, получить дополнительную товарную продукцию и сократить негативное влияние горных работ на окружающую среду. При этом уменьшаются объемы хвостохранилищ, сокращаются затраты на их строительство и эксплуатацию, снижаются экологические платежи в связи с уменьшением объемов отчуждаемых земель и сброса вредных компонентов в почву и воздушное пространство.

Важно отметить, что хвостами обогатительных фабрик занято огромное количество плодородных земель. Вместе с тем пылеобразование, выветривание отвалов и осушенных

участков хвостохранилищ, выщелачивание и миграция элементов в окружающую среду, приводит к загрязнению почв, воздуха и водных ресурсов.

Проведенными исследованиями процессов выщелачивания техногенного медно-колчеданного сырья показана возможность комплексного извлечения металлов с последующей утилизацией отходов выщелачивания в закладке выработанного пространства подземных камер или для производства строительных материалов [2].

Оценка экономической эффективности внедрения физико-химических технологий производилась для условий:

- опытно-промышленной апробации технологии кучного выщелачивания металлов из текущих хвостов обогащения Бурибаевской обогатительной фабрики ЗАО «Бури-баевский ГОК» в объеме 60 т;

- кучного выщелачивания текущих и старогодних хвостов обогащения Бурибаевского ГОКа при производственной мощности участка выщелачивания 400 тыс. т/год;

- кучного выщелачивания годового объема текущих хвостов Учалинской обогатительной фабрики ОАО «Учалинский ГОК» в объеме 2800 тыс. т/год;

- кучного выщелачивания отсева радиометрической сепарации и окисленных руд месторождения «Молодежное», разрабатываемого ОАО «Учалинский ГОК» в объеме 150 тыс. т/год.

При оценке эколого-экономической эффективности реализации физико-химических технологий в условиях ЗАО «Бу-рибаевский ГОК» и ОАО «Учалинский ГОК» определялись: капитальные затраты; себестоимость переработки 1 т минеральных ресурсов; извлекаемая ценность 1 дм3 продуктивных растворов; показатели эффективности геотехнологии с оценкой величины годовой прибыли и срока окупаемости инвестиций.

Оценка капитальных затрат на реализацию физико-химических технологий переработки техногенного сырья в условиях медно-колчеданных месторождений Южного Урала свидетельствует о привлекательности технологий выщелачивания. Результаты расчетов капитальных затрат, представленные в табл. 1, относятся к каждому виду вовлекаемого в отработку ресурса. При организации единого перерабатывающего комплекса в рамках объединенного горно-обогатительного производства их величина будет значительно ниже.

Расчеты экономической эффективности физико-химических технологий применительно к переработке хвостов обогащения медно-колчеданных руд, бедных окисленных руд в отвалах, отсева радиометрической сепарации в условиях Бу-рибаевского и Учалинского ГОКов показали, что среднее значение себестоимости переработки 1 т минерального сырья составляет 400 руб/т (13.3 у.е./т).

Полученное в расчетах значение удельных затрат сопоставимо с практическими данными по себестоимости кучного выщелачивания золотосодержащих руд с последующей переработкой растворов технологией «уголь в пульпе», которая составляет, в среднем, 10 у.е. за тонну.

Анализ структуры затрат на выщелачивание некондиционных георесурсов, формирующихся при освоении медно-колчеданных месторождений, показал, что наибольший удельный вес (30%) приходится на материальные затраты (см. диаграмму). Это свидетельствует о возможности снижения себестоимости переработки сырья за счет изыскания более экономичных реагентов, методов интенсификации процесса выщелачивания и совершенствования способов переработки продуктивных растворов.

Более высокий экономический эффект определяется возможностью комплексного извлечения элементов гидрометаллургическими методами. Так, при реализации технологии кучного выщелачивания для переработки годового объема текущих хвостов обогащения Бурибаевского ГОКа дополнительный прирост балансовой прибыли только за счет извлечения меди методом «экстракция-электролиз» в количестве 700 т составит 15 млн. руб. в год. Дополнительное извлечение из продуктивных растворов цинка осадительны-ми методами позволит увеличить балансовую прибыль предприятия не менее чем в 1.5 раза.

Использование в процессах выщелачивания в качестве растворителя сернокислых подотвальных и шахтных вод с попутным извлечением из них ценных компонентов позволяет получить дополнительную товарную продукцию, снизить экологические платежи за сброс ионов металлов в окружающую среду и затраты на реагенты.

Произведенная сравнительная оценка извлекаемой ценности 1 дм3 продуктивного раствора, полученного при опытно-промышленной апробации технологии кучного выщелачивания текущих хвостов обогащения Бурибаевского ГОКа (табл. 2), свидетельствует, что извлекаемая ценность продуктивного раствора, содержащего редкие элементы, в десятки раз превышает извлекаемую ценность, рассчитанную только по базовым компонентам - меди и цинку.

Вторым существенным фактором повышения эффективности физико-химических технологий переработки отходов при включении их в общую технологическую схему освоения месторождений, является утилизация отходов выщелачивания в выработанном пространстве подземных камер. Организация такого способа утилизации возможна при наличии необходимых объемов подземных пустот и технологии размещения этого вида отходов в подземном пространстве.

Первое условие связано с состоянием выработанного пространства. При системах с открытым очистным пространством и с закладкой существует возможность и объективная необходимость последующего погашения пустот путем заполнения их отходами производства. При системах с закладкой возможно использование отходов как при формировании искусственных целиков, так и при заполнении выработанного пространства твердеющей, сыпучей или комбинированной смесью.

Ограничением широкого использования хвостов обогащения для закладки выработанного пространства может явиться их шламовая составляющая, присутствие которой усложняет водоотделение при формировании закладочного массива, что обуславливает высокую подвижность материала и исключает возможность технологических обнажений.

Проведенными исследованиями по обезвоживанию хвостов перед укладкой в штабель выщелачивания и подачей на закладочный комплекс для переработки текущих хвостов обогащения Учалинского ГОКа доказана перспективность и эффективность их реализации при закладке выработанных пространств подземных камер. Использование хвостов обогащения в составе закладочных смесей позволяет сократить себестоимость 1 м3 закладки в 2 раза (табл. 3).

Баланс формируемых подземных пустот и объемов отходов обогащения, образующихся на Учалинском ГОКе, свидетельствует о возможности их полной утилизации в закладке.

Реализация комбинированных физико-технических и физико-химических технологий с утилизацией отходов в закладке выработанного пространства влечет существенное снижение антропогенной нагрузки на окружающую среду. Проведенные расчеты экологических платежей за размещение отходов показали, что в результате вовлечения в физико-химическую разработку текущих и старогодних хвостов обогащения, отвалов окисленных руд и других техногенных ресурсов предприятие значительно уменьшает экологическую нагрузку на регион. Так, на Учалинском ГОКе объем складируемых отходов обогащения уменьшится на 2.5 млн. т. отходов в год, на Бурибаевском ГОКе - на 0.4 млн. т. Экономия от сокращения платежей за размещение отходов по предприятиям составляет, соответственно, 117 млн. руб. в год и 21.4 млн. руб. в год (табл. 4).

Таким образом, выщелачивание хвостов обогащения мед-но-колчеданных руд позволяет достигнуть одновременного повышения и экологического и экономического эффекта. Переработка и утилизация отходов позволяет сократить экологические платежи горнодобывающего предприятия, осуществляемые за: сброс металлов в подземные и поверхностные водные источники, выбросы металлов в атмосферу и за хранение отходов производства. При этом расчет платежей ведется за каждый выбрасываемый или сбрасываемый компонент. Ставки платежей за сбросы, выбросы и хранение отходов ежегодно изменяются в сторону увеличения. Поэтому экономическая заинтересованность горнодобывающих предприятий в переработке техногенных отходов и снижении загрязнения окружающей среды объективно растет.

Комплексное использование минерального сырья с извлечением широкого спектра цветных, редких и благородных металлов способствует увеличению минерально-сырьевой базы комбината, дополнительному получению товарной продукции, росту реализации и рентабельности производства.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Проблемы техногенного преобразования недр Земли//Под ред. К.Н. Трубецкого, ВА. Чантурия, Д.Р. Каплунова. - М.: ИПКОНРАН. - 2007. -322 с.

2. М.В. Рыльникова, Д.Н. Радченко, А.Ф. Илимбетов, Р.Ш. Маннанов. Комбинированная физико-техническая и физико-химическая технология комплексного освоения медно-кол-чеданных месторождений Урала/ Недропользование XXI век. - №^5/2007г. - с.34-38.

Журнал "Горная Промышленность" №3 2008, стр.18