Отходы горного производства

ОТХОДЫ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА (а. mining wastes; н. Bergbauabgange; ф. dechets miniers; и. residuos de industria minera, deshechos de industria minera, esсоmbros de industria minera) — неиспользуемые продукты добычи и переработки минерального сырья, выделяемые из массы добытого полезного ископаемого (горные массы) в процессах разработки месторождения, обогащения и химико-металлургической переработки.

Отходы горного производства имеются в угольной, чёрной и цветной металлургии, горной химии (промышленности минеральных удобрений), в промышленности стройматериалов, ядерной энергетике. Классификация отходов горного производства производится по фазовому составу и производственным циклам (табл. 1). Относительный выход отходов зависит от производственного цикла, характера сырья, содержания извлекаемых компонентов в исходном продукте.

Отходы всегда сопровождали горнодобывающее и горно-перерабатывающее производство, однако почти до середины 20 века отходы горного производства не рассматривались как особая проблема. С ростом добычи полезных ископаемых количество отходов стало быстро расти, причём значительно быстрее, чем выход продукции, т.к. одновременно уменьшалось содержание полезных компонентов в рудах, увеличивалась зольность углей, усложнялись условия разработки месторождений и соответственно увеличивался выход отвальных и вскрышных пород. Общее количество добываемого в мире минерального сырья оценивается приблизительно в 100 млрд. т в год и растёт с периодом удвоения 10-12 лет. Из этого количества используется не более 30-40% (включая строительные материалы и горючие полезные ископаемые).

Проблема отходов горного производства рассматривается в различных аспектах. С экологической точки зрения наибольшую тревогу вызывают газовые отходы, например сернистый газ и другие соединения серы, оксиды углерода и азота, составляющие в сумме свыше 1 млрд. т в год. Выброс пылей, содержащих соединения металлов, в десятки раз превышает выбросы природных источников (вулканы, лесные пожары, пыли, переносимые ветром, и т.п.). Потребление и загрязнение воды горнодобывающими отраслями составляет около 10 м3 на 1 т добытого полезного ископаемого. В среднем под породные отвалы отводится 0,1 га площади земли на каждые 1000 т сырья, и они занимают сотни млн. га, чаще всего неудобной, а в ряде случаев вполне плодородной земли. Рекреационная способность природы уже не справляется с возрастающим количеством отходов горного производства, что приводит к необратимым загрязнениям среды обитания.

С другой стороны, отходы горного производства имеют определённый ресурсный потенциал, образуя т.н. техногенные месторождения. Извлечение золота, урана, редких металлов из старых отвалов ведётся с начала 60-х гг. Отвалы служат источником дополнительного производства меди, угля и т.д. Например, из нефелиновых хвостов флотации апатита получают алюминий, галлий, поташ, соду, цемент. Прогнозируется использование 30-40% твёрдых отходов горного производства в качестве стройматериалов, 20-30% для закладки выработанного пространства в шахтах и карьерах. Бактериальное выщелачивание позволит доизвлекать из хвостов обогащения тяжёлые цветные металлы. Возможно использование окисленных железистых кварцитов, накопленных в отвалах железорудных месторождений и хвостах магнитного обогащения. Разрабатываются комбинированные схемы обогащения шлаков, шламов, кеков и других отходов металлургии. Сорбционная и ионообменная технологии позволяют извлекать цветные металлы, соли, галоиды из стоков, пульп, шахтных вод и т.п. Из газовых отходов цветной металлургии в CCCP получают свыше 30% серной кислоты.

Переработка отходов горного производства, как правило, связана с потребностями смежных отраслей в сырье. Технологические исследования по утилизации отходов показали возможность комплексной переработки многих полезных ископаемых с полным или частичным переходом на производство различных видов продукции из отходов (табл. 2).

Экономический аспект проблемы отходов горного производства требует сопоставления экономических оценок ущерба от выброса отходов и доходов от их утилизации. Складирование твёрдых отходов горного производства в качестве потенциального минерально-сырьевого ресурса связано с затратами на принятие определённых мер защиты от их выветривания, окисления (в т.ч. бактериального), вымывания, а также с занятием земли, в некоторых случаях плодородной. Создание установок для переработки отходов горного производства также требует значительных капиталовложений.

Решение проблемы отходов горного производства связывают с организацией безотходной технологии и малоотходной технологии. Разработки таких технологий в CCCP основываются на создании информационно-поисковой системы по отходам горного производства, опирающейся на формы государственной отчётности по накоплению и использованию отходов горного производства.