Промышленные отходы горного производства и их использование на примере Лебединского ГОКа

Россия является страной с развитой промышленностью, характеризующей большими объемами добычи полезных ископаемых и образованием отходов в результате их переработки. При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом на земной поверхности формируются отвалы вскрышных пород, занимающие огромные земельные площади. Добытое сырье, как правило, поступает на обогатительные фабрики, в результате чего образуя отходы обогатительной фабрики, размещенные в хвостохранилищах. Только в России накоплено свыше 45 млрд.т. отходов различного класса опасности.

В последние годы восстановление сырьевых ресурсов из горнопромышленных отходов и их комплексное использование является вопросом государственной важности.

Поэтому, «Воспроизводство и использование природных ресурсов» и «Охрана окружающей среды» являются долгосрочной программой РФ, принятой Минприроды России. Сущность их заключается в дополнительных мерах по повышению эффективности использования минерально-сырьевых ресурсов в народном хозяйстве, одной из задач которого является утилизация отходов горно-металлургического производства, а также разработка и осуществление мероприятий, обеспечивающих существенное снижение потерь и повышение уровня извлечения полезных ископаемых и компонентов при добыче и переработке сырья.

По существующей классификации, к отходам горного производства относят отходы, обусловленные природными свойствами руд - рыхлая и скальная вскрыша, хвосты обогащения. Так напримере, промышленные отходы Лебединского ГОКа, относятся к нетоксичным отходам, невзрывоопасны, непожароопасны, не обладают высокой реакционной способностью, не содержат инфекционных возбудителей и представлены на рис.1.

Рис. 1 Отходы горного производства ОАО «Лебединский ГОК»

Использование данных отходов горного производства возможно в различных областях народного хозяйства. При открытой разработке месторождений помимо полезного ископаемого, возможно использовать и отвалы вскрышных пород в которых были размещены такие породы как мел, известняк, песок, глина, суглинки, скальные породы.

Большинство разновидностей вскрышных пород имеет многоцелевое назначение: четвертичные суглинки возможно использовать при рекультивации хвостохранилищ или карьера с целью создания противофильтрационного экрана; пески отправлять на заводы по производству силикатного кирпича, газосиликатных стеновых блоков и перекрытий, использовать в строительных работах а крупнозернистые разности песков применять в литейном производстве; мел – производство извести, цемента, удобрений, красок а также отправлять на меловой завод, где после переработки и обогащения транспортируется на химическую, бумажную, пищевую и парфюмерную промышленность; скальные породы (кристаллические сланцы и кварцито-песчаники) возможно использовать для производства различных фракций дорожного и строительного щебня. Каждый вид отходов образуемый на ОАО «Леб ГОКе» используется в народном хозяйстве, их использование представлено на рис. 2.

В целом использование кондиционных вскрышных пород на ОАО «Лебединском ГОКе» составляет более 25% от общего объема добычи.

Рис. 3 Доля использования и реализации отходов горного производства на ОАО «Лебединский ГОК»

При обогащении полезных ископаемых образуются отходы, которые представляют собой взвесь мелкодисперсных твердых частиц в воде. От обогатительной фабрики хвосты направляют гидротранспортом в хвостохранилище – сложное гидротехническое сооружение, являющееся неотъемлемой частью всего горно-обогатительного производства. По сути это уже новый вид месторождения – техногенное.

Хвостохранилища представляют собой скопления отходов горноперерабатывающей промышленности. Объем накопленного в них материала оценивается астрономическими цифрами. Они так же являются перспективными по содержанию и запасам полезных компонентов по сравнению с месторождениями-отвалами горнодобывающих предприятий являются хвосты обогащения руд черных и цветных металлов [1, 5]. Хвосты - это отходы обогащения полезных ископаемых, в которых содержание ценного компонента естественно ниже, чем в исходном сырье, поскольку в них преобладают частицы пустой породы. Твердая фаза хвостовой пульпы представлена смесью минеральных частиц разного размера - от 3 мм до долей микрона. Состав частиц и их плотность зависят от минерального состава пород, вмещающих полезное ископаемое. В настоящее время хвостохранилищах ГОКов КМА заскладировано около 700 млн.т отходов обогащения железистых кварцитов содержащие различные ценные компоненты, а на Магнитогорском ГОКе накоплено около 147 млн.т.. По имеющимся в настоящее время сведениям материал железосодержащих хвостохранилищ достаточно эффективно может быть использован в различных отраслях хозяйства (табл. 1) [1, с.12].

Таблица 1

Возможные направления использования отходов горноперерабатывающей отрасли

Отходы обогащения более удобны для утилизации и их использования, чем отвалы, поскольку они, во-первых, более однородны, а во-вторых, представляют собой уже дробленый, иногда фракционированный материал. Наиболее перспективны для использования в строительстве отходы, образующиеся при сухих способах обогащения - хвосты сухой магнитной сепарации, сухой гравитации.

Хвосты сухой магнитной сепарации отличаются повышенной крупностью (20-70 мм) и пониженным содержанием металлов. После предварительной подготовки (рассева) они полностью используются в качестве щебня. Хвосты мокрой магнитной сепарации являются мелкодисперсными отходами, за год на горнообогатительных комбинатах России их накапливается более 150 млн.т.

Исследование особенностей складирования отходов обогатительной фабрики ОАО «Лебединский ГОК» выявило закономерность образования пространственно обособленных участков крупных фракций, а также фракций с повышенным содержанием железа в хвостохранилищах, в особенности при одностороннем сливе пульпы и в меньшей степени при контурном.

Хвостохранилища ОАО «Лебединского ГОКа» имеют все предпосылки для образования таких участков. В результате гравитационной дифференциации твердой части пульпы происходит перераспределение складируемого материала в хвостохранилище и образование вблизи выпусков пульпы участков с повышенным (по сравнению с другими участками хвостохранилища) содержанием железа.

Значительное влияние на потери железа с хвостами обогащения оказывают:

-несовершенство существующей технологии обогащения, что приводит к неполному извлечению железа в концентрат;

-аварийные остановки оборудования, особенно в период пуско-наладочных работ, сопровождающиеся, как правило, аварийными сбросами продуктов обогащения с аномально высоким содержанием железа;

-несовершенство или отсутствие схем утилизации и улавливания просыпей и продуктов промсмывов;

- неудовлетворительное состояние технологического оборудования;

- недостаточная организация производства и низкая квалификация обслуживающего персонала.

Совокупность перечисленных факторов с учетом закономерностей формирования техногенных отложений предполагает возможность образования в хвостохранилищах ГОКа участков, имеющих промышленную ценность для вовлечения в разработку хвостов с целью доизвлечения железа.

Вовлечение в отработку железосодержащих хвостохранилищ позволит обеспечить горнодобывающему предприятию черной металлургии дополнительную сырьевую базу [2, с.145-147].

Изучение и методика исследования техногенных месторождений для разработки в значительной мере отличается от изучения природных объектов [3, с.65-74]. Это обусловлено, с одной стороны, компактным размещением техногенных месторождений непосредственно в зоне промышленных предприятий, с другой стороны - необходимостью исследования их часто необычного и сложного минерального состава.

Таким образом, проведенные исследования показывают, что промышленные отходы горного производства, представляют собой техногенные месторождения, перспективные для вовлечения в разработку. Также техногенные месторождения обеспечат увеличение запасов минерально-сырьевого комплекса, сократят затраты на обогащение основного полезного ископаемого и попутную добычу руды.

Литература:

1. Горлова О.В. Техногенные месторождения. - Магнитогорск: МГМА: 1997- С. 68.

2. Аргимбаев К.Р. Хвостохранилища ГОКов - перспективные техногенные месторождения Выемочно-погрузочное оборудование для разработки полусухих хвостохранилищ / Холодняков Г.А., Аргимбаев К.Р., Иконников Д.А. // Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения. – Воркута, 2011.-Том №1.- С. 145-147.

3. Макаров А.Б., Техногенные месторождения // Соросовский Образовательноый журнала - 2000.- № 9/10.- С. 65-74.