Эффективное использование терриконов донецкого региона и перспективы их утилизации

 

В последние годы большую проблему в масштабе всего человечества приобрели отходы его собственной жизнедеятельности. Вмешательство общества в природные процессы приводит к загрязнению окружающей среды. Как следствие, загрязняются почвы, поверхностные и грунтовые воды, реки, формируются антропогенные формы рельефа, искажаются природные ландшафты, условия обитания фауны, исчезают экологические ниши для многих видов млекопитающих, включая человека.

Ни для кого не секрет, что важной экологической проблемой для Донецкого региона является воздействие процессов угледобычи. Наличие большого количества терриконов оказывает пагубное влияние на состояние окружающей среды и на самого человека, являя собой настоящую проблему для всего региона.

На территории Донбасса насчитывается более 1,5 тыс. терриконов, в каждом из них в среднем 1144 м3 породы. Терриконы разбросаны по всей территории Донбасса на площади 800 га. Они занимают значительные территории и оказывают негативное воздействие на атмосферу, почвы, поверхностные и подземные водные источники, вызывают эрозию. Поэтому проблема утилизации терриконов в настоящий момент является актуальной.

Проблемам использования терриконов и утилизации горных выработок посвящены работы таких ученых и общественных деятелей, как В. Демчишин,
Л. Ивченко, Л. Козлов, А. Мнухин, С. Третьяков и др.

Несмотря на значительное количество публикаций и общественное обсуждение проблемы терриконов, в практической плоскости удается не так и много. В связи с этим возникает причина возвращения в данной тематике.

Огромные горы, созданные из отработанной горной породы, уже давно являются предметом спора местных ученых, промышленников и политиков. Для одних террикон – почти бесполезный мусор, для других – ценный ресурс. В составе терриконов присутствует порода, которую можно промыть, спрессовать в брикеты и использовать для предприятий, которые работают с углем. По отдельным оценкам, цена террикона может достигать более 150 тыс. долларов, в зависимости от объема породы. Такой потенциал вызывает интерес с точки зрения утилизации терриконов и получения определенных экономических преференций.

Отходы добычи природных ресурсов и остатки сырья, не использованного в процессе изготовления основной продукции, не всегда полностью теряют хозяйственную значимость и зачастую тоже могут быть использованы в качестве сырья для производства той или иной продукции. Отвальная порода угольных шахт тоже относится к таким отходам. В настоящее время известны такие способы ее утилизации, как получение строительных материалов и углеудобрений, производство бокситов и алюминиевых сплавов, отделение магнитных железосодержащих соединений из терриконов, выделение германия из терриконов, выделение редкоземельных элементов из терриконов.

После измельчения породы или отходов вторичной добычи, до фракции 10-80 мкм, может использоваться для включения в состав асфальта, бетонных изделий в качестве наполнителя.

Такие страны как США, Польша, Германия уже давно используют технологии переработки терриконов. Породная масса отвалов шахт содержит до 46% угля, до 15% глиноземов (сырья для получения алюминия и силумина) и до 20% оксидов кремния и железа. По данным ГП "Укргеология", содержание редкоземельных элементов в тонне породы достигает: германий – 55 г, скандий – 20 г, галлий – 100 г, также может содержать иттрий и даже цирконий. В сумме их содержание на тонну породы составляет около 250 граммов. Считается, что германий, галлий и скандий целесообразно извлекать, начиная с 10 граммов на тонну. Относительно дешевый метод извлечения металлов – при помощи электростатического сепаратора. Порода измельчается до состояния порошка и сыплется между двумя электродами под высоким напряжением.

Сырье из отвалов и готовая продукция из этого сырья всегда востребованы. Изделия из силумина (трубы, запорная арматура, фитинги и т.д.) необходимы для нужд химической, газовой и нефтяной промышленности.

Германий, металл с очень высоким электрическим сопротивлением, используется в производстве бытовых пластмасс, в качестве катализатора в металлургии и электротехнической промышленности, в медицине, оптике, гелиоэнергетике. Германиевые стекла и линзы применяют в приборах ночного видения, в военных системах наведения. Стоимость германия превышает 1 тыс. дол. США за кг.

Скандий, мягкий металл, который в чистом виде достаточно легко поддается обработке (ковке, прокатке, штамповке), незаменим в авиационной и космической промышленности, автопроме (моторы), криогенной технике, галогеновых лампах и даже в зубном протезировании. Добавки скандия в сталь и чугун повышают их качество до статуса "спецметаллы высокой прочности". Стоимость скандия колеблется в пределах 42-45 тыс. дол. США за кг.

Сфера применения галлия достаточно специфична – производство смазочных и клеящих материалов, конструирование полупроводниковых лазеров, термоэлементов для солнечных батарей. Интересно, что мировая потребность галлия превышает его добычу. Стоимость галлия в настоящее время составляет около 1.3-1.5 тыс. дол. США за кг.

На базе закрывающихся шахт необходимо создавать предприятия для разбора терриконов. Перелопатив отвал, просто извлечь из его породы германий, а затем везти ее на завод для выплавки алюминия нецелесообразно. Наличие на шахтах железнодорожных и автомобильных подъездных путей, помещений промышленного и бытового назначения, энергетического комплекса позволит сократить расходы и сроки введения в работу планируемого производства. Помимо этого, создание предприятий даст работу жителям шахтных поселков.

Процесс переработки терриконов можно организовать следующим образом. Экскаватор будет нагружать породу на ленточный конвейер, доставлять в производственное помещение к дробилке и далее – к железоотделителю (магнитная сепарация). Так, сначала отделяется железо и его соединения. Потом из породы выделяется сплав алюминия с кремнием. Следом – германий, скандий и другие редкие металлы. Оставшиеся отходы (15-20% общего количества породы) пригодны для производства стройматериалов. Технология извлечения редких элементов из шахтной породы полностью отработана и дополнительных исследований не требует.

На одном терриконе реально заработать 100 млн. долл. США, а в Донбассе их насчитывается свыше тысячи.

В конечном итоге на месте террикона появляется облагороженная территория, пригодная для строительства или сельского хозяйства. Отсюда следует, что мы должны научиться использовать все имеющиеся ресурсы, и использовать их эффективно.

Несмотря на трудности и риски, перспективность использования сырья горных отвалов очевидна, т.к. их утилизация позволяет решать одновременно целый ряд экономических, социальных и экологических проблем.

Экономические проблемы: постоянное удорожание сырья, извлекаемого из недр земли, в связи с разработкой месторождений на всё более значительных глубинах; истощение запасов полезных ископаемых; снижение производительности труда и уменьшение темпов добычи полезных ископаемых в связи с постоянным ухудшением горно-геологических условий.

Социальные проблемы: осложнение ситуации с использованием рабочей силы вследствие уменьшения объема работ, вызванного истощением запасов полезных ископаемых; ухудшение условий труда при эксплуатации глубокозалегающих месторождений; высвобождение рабочей силы закрываемых шахт.

Экологические проблемы: исключение из хозяйственного оборота больших площадей земель, занятых терриконами; уничтожение или снижение качества земель из-за пылевых заносов с отвалов; загрязнение окружающей среды (почв, поверхностных и подземных вод, воздуха) тяжелыми металлами и солями.

Вовлечение в переработку сырья горных отвалов обеспечивает:

сокращение расходов на поиски новых и разведку эксплуатируемых месторождений;

сохранение ресурсов в недрах, так как запасов полезных ископаемых, накопившихся в терриконах, достаточно, чтобы удовлетворить потребности на многие десятилетия вперед;

повышение производительности труда за счет рентабельной переработки уже добытого сырья, являющегося готовым полупродуктом и находящегося вблизи действующих предприятий;

улучшение условий труда, так как техногенные месторождения расположены на поверхности, в отличие от все более глубокозалегающих обычных месторождений полезных ископаемых;

производство дешевых стройматериалов;

освобождение занимаемых отвалами земель, ликвидация источников загрязнения окружающей среды.

Сегодня внимание промышленников как дальнего, так и ближнего зарубежья снова обращено к породным отвалам угольных шахт. Широкий спектр различных химических соединений и элементов (германий, редкоземельные элементы, глинозем, железная руда и другие) при высокой доступности, низкой цене и практически неограниченных объемах исходного сырья (породы) делает перспективным это направление.

Вышеизложенное указывает на актуальность и важность проблемы переработки и полной утилизации отходов угледобывающей отрасли. Однако, как показывает опыт, без поддержки инвесторов освоить настолько рисковое, но в то же время прибыльное направление, достаточно сложно.

 

Литература:

 

1. Переработка угольных терриконов. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.torezavtomatika.narod.ru/index.htm

2. Бизнес на терриконах. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://finforum.org/page/index.html

3. Угольный портал. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://coal.dp.ua/index.php?option=com_content&view=frontpage&Itemid=1

Гребенюк К. А.

Бычкова О. В.

Донецкий национальный университет