Реферат: Техногенные месторождения

торое рассчитывается по формуле Сп’=(åmiCi)/(åmi)

i=1 i=1

где mi и Ci – масса и содержание WO3 в i–й порции технологической пробы;

n количество порций, для которых рассчитывается Сn’.

**Относительная масса (Мi, %) WO3 в i-й порции технологической пробы, которая опn

ределяется равенством Мi= [miCi/ (åmiCi)]·100, %,

i=1

где n – суммарное количество порций в технологической пробе, в данном случае – 20.

***Суммарная относительная масса WO3 (Мn’) для всех вышестоящих порций, включая

n n

данную, равная Мn’= [(Сn’åmi)/(Сnåmi)]·100, %.

i=1 i=1

Проба состояла из кусков крупностью 25-50 мм. Среднее содержание CWO3=0,057%, т.е. в целом она относится к категории забалансовых руд, так как минимальное промышленное содержание в руде CWO3=0,1%. После взвешивания и анализа каждого куска и ранжирования кусков по содержанию CWO3 вся проба была разделена на 20 отдельных порций примерно равных по массе. Затем эти порции были объединены в три группы. В группу I вошли 5 порций с самыми высокими значениями CWO3, для каждой из которых содержание CWO3 оказалось выше, чем в хвостах флотации, т.е. CWO3>0,04%. В группу II попали 5 порций, у которых среднее накопленное содержание металла оказалось выше, чем минимальное промышленное на месторождении, т.е. CWO3>0,1%, но в самих порциях содержание металла ниже, чем в хвостах флотации, т.е. CWO3 <0,04%. В группу III попали оставшиеся 10 порций, у которых оба показателя ниже установленных пределов.

Данные таблицы 6 показывают, что распределение вольфрама в кусках и порциях некондиционной руды очень неравномерно. Действительно, некондиционная в целом горная масса технологической пробы, оказывается, наполовину (10 из 20 порций) представлена вполне кондиционной рудой, в которой сосредоточено 92,8% всего металла, а его средняя концентрация CWO3=0,106% (групповые порции I и II вместе). Более того, кондиционная рудная часть пробы также наполовину сложена некондиционной рудой со средним содержанием CWO3=0,026% и запасом металла в 11,4% (групповая порция II). Следовательно, в данном случае отвал некондиционных руд на 50% представлен вполне кондиционными рудами, в которых сосредоточено 92,8% металла со средним содержанием CWO3=0,106%. Такой отвал нельзя считать бросовым, он должен рассматриваться как ТМ, вполне пригодное для разработки, причём, с гораздо меньшими затратами, чем коренное, так как горная масса в нём уже добыта и складирована.

Аналогичные результаты анализа состава отвалов некондиционных руд получаются и для многих других типов рудных месторождений. В настоящее время уже имеется опыт переработки отвалов некондиционных руд при использовании крупнопорционной сортировки горной массы и покусковой и мелкопорционной сепарации некондиционных руд с помощью ядернофизических методов. Например, извлечение Pb и Zn из некондиционных полиметаллических руд Алмалыкского ГОК’а (Узбекистан) составляет около 50% от массы полученного комбинатом металла.

ТМ цветных и редких металлов помимо доизвлечения основных полезных компонент и получения стройматериалов (щебень, песок, гравий, закладочный материал и т.д.) могут являться ценным источником попутных элементов, которые в начальный период добычи руд по тем или иным причинам не извлекались. Так, например, отвалы и хвосты медно-никелевых руд Норильска содержат промышленные с точки зрения современных технологий их переработки концентрации платиноидов, золота и серебра, которые ранее извлекались лишь частично. Практически все полиметаллические и медно-цинковые месторождения содержат Ag, Cd редкие и рассеянные элементы, потребность в которых резко возросла в последнее время, и промышленные кондиции на них в связи с этим существенно понизились.

ТМ цветных и редких металлов имеют огромные запасы полезных компонент. В качестве примера рассмотрим суммарные характеристики ТМ медной подотрасли Урала, в которой сосредоточена основная их доля России и для которой известны наиболее полные данные (таблица 7).

Таблица 7.

Характеристика ТМ медной подотрасли Урала.

Из таблицы 7 следует, что основная доля (87,4–96,8%) запасов полезных компонент сосредоточена в ТМ, возникающих при добыче руды коренных месторождений. В целом для медной подотрасли Урала этот показатель даже превосходит соответствующие потери при добыче вольфрамовых руд [85%=65,4/(65,4+11,4) – см. рис. 2] несмотря на то, что медные и медно-цинковые кондиционные руды имеют более высокие содержания Cu (0,35-0,5%) и Zn (1,5%) и как следствие этого должны быть более однородны.

Из этой же таблицы также видно, что даже средние содержания Cu (0,34-0,37%) близки к кондиционным (0,35%-0,5%), поэтому учитывая неравномерность распределения меди в техногенных рудах (от 0,08 до 1,88%), очевидно, что они вполне конкурентоспособны с коренными рудами.

В медных рудах Урала помимо меди содержится ёще 15 других ценных компонент (Zn, Pb, S, Au, Ag, Bi, Cd, Ge, Re, Sn, Te, Ni, In, Sb). Кроме того, в шлаках содержится до 30% и более железа (CFe,кондиц.³16%), которое из них не извлекается.

Наибольшую ценность в хвостах обогащения Уральских руд представляет сера. Её стоимость составляет 30-50% от общей стоимости хвостов. Второе место принадлежит сумме драгоценных металлов (25-45%). Далее идут Cu – 10-20% и Zn – 10-15%.

Каждое ТМ обладает своими особенностями, обусловленными составом исходного сырья для них, технологией добычи, обогащения или переработки и целым рядом других факторов. Поэтому необходима объективная оценка и детальная разведка каждого перспективного для вторичной переработки ТМ. Оценочные работы проведены пока на немногих месторождениях. Рассмотрим для примера результаты таких работ на двух месторождениях: ТМ Бурибаевской обогатительной фабрики и ТМ медиплавильного комбината АООТ «СУМЗ» (Среднеуральский металлургический (медиплавильный) завод).

ТМ Бурибаевской обогатительной фабрики начало формироваться с 1937 г. Площадь хвостохранилища составляет около 18 га. Высота колеблется от 0,5 до 18 м. Хвосты представляют собой обезвоженную пульпу с размером частиц от 0,02 до 0,07 мм.

По результатам опробования шлама содержание СS=10-42%, СCu=0,12-1,64%, СZn£1%. Эти шламы могут быть использованы как сырьё для получения медного и пиритового концентратов.

Хвостохранилище разведано колонковыми скважинами по сети 50´50 м. Анализ размещения меди и серы в шламе хвостохранилища показал, что наибольшее их содержание отмечается в местах слива шлама из трубопровода. По мере удаления от него содержание меди и серы уменьшается. По содержанию этих элементов выделяют три участка:

I участок – СCu>0,5%, СS>34%.

II участок - СCu>0,5%, СS<34%.

III участок - СCu<0,5%, СS<34%

Запасы хвостохранилища составляют 3,96 млн.т при среднем содержании СCu=0,54%, СZn=0,17%, СS=28,18%. Кроме Cu, Zn и S хвосты содержат:

Au 1,2 г/т (0,00012), Se – 41 г/т (0,0041%), Ge – 1,6 г/т (0,00016%,

Ag 10,3 г/т (0.00103%), Te – 28 г/т (0,0028%).

Пользуясь этими данными нетрудно подсчитать запасы перечисленных выше металлов в хвостохранилище Бурибаевской обогатительной фабрики (сделать самостоятельно)

Cu 21384 т, Au – 4,752 т, Te – 110,88 т,

Zn 6732 т, Ag – 40,788 т, Ge – 6,33 т,

S 1,116 млн.т, Se – 162,35 т.

ТМ медеплавильного комбината АООТ “СУМЗ” представляет собой шлакоотвал, содержащий несколько десятков млн.т шлаков.

Минеральный состав шлаков:

Магнетит (FeFe2O4), пирротин (Fe1-xS), фаялит {Fe2[SiO4]}, шпинель (MgAl2O4), виллемит {Zn2[SiO4]}, куприт (Cu2O), волластонит {Ca3[Si3O9]}, кварц (SiO2) и некоторые другие рудные и нерудные минералы.

В химическом составе преобладают

Fe (34-42)%, SiO2 – (32-38)%, Al2O3 – (4,6-7,5)%,

Zn (2-5)%, S – (0,9-1,2)%, Cu – (0,6-0,7)%.

В ходе отработки шлакоотвала, дробления и флотационного обогащения шлаков на обогатительной фабрике получают медно-цинковый концентрат и магнетит, содержащий песок.

3.4. ТМ черных металлов

ТМ этой группы, как и ТМ цветных и редких металлов формируются при добыче, обогащении и переработке продуктов обогащения коренных руд чёрных металлов (Fe, Ti, Mn, Cr). Они так же, как правило, относятся к месторождениям смешенного типа, т.е. пригодны для доизвлечения различных металлов и для получения стройматериалов.

Для месторождений Урала этой группы наблюдается аналогичное соотношение запасов для разных их типов:

ТМ вскрышных и скальных пород и некондиционных руд - >5 000млн. т;

ТМ хвостов обогащения - ~900 млн. т;

ТМ шлаков металлургических комбинатов - ~200 млн. т.

Наибольший интерес среди ТМ чёрных металлов вызывают в последнее время хвосты мокрой магнитной сепарации титаномагнетитовых руд Качканарского ГОК’а (Урал). Хвостохранилище занимает площадь 2000´200 м=40 га. В среднем в него ежегодно поступает около 34 млн.т хвостов. Материал их достаточно однороден, с преобладающим фракционным составом 1-4 мм. Распределение металла по поверхности хвостохранилища равномерное. Как следствие однородности состава шламов в них отмечаются стабильные содержания одного из редких металлов–скандия (CSc»130 г/т), представляющего промышленный интерес.

ТМ металлургических предприятий представляют довольно сложные объекты. Строение подобных ТМ рассмотрим на примере ТМ Челябинского электрометаллургического комбината (АО «ЧЭМК»).

Шлаковые отвалы ЧЭМК формируются с начала ферросплавного производства в 1931г. и продолжают функционировать по настоящее время. Они имеют в плане близкую к изометрической форму плоского типа (соотношение площади верхней поверхности и нижнего основания меньше двух). Площадь отвала около 38 га. Мощность тела отвала 16-31 м, средняя её величина – 22,55 м. Плотность материала – 2,5 т/м3.

Вывалка шлаков и отходов различного состава производилась хаотически, без соблюдения системы складирования, поэтому строение отвала сложное. Большая часть его поверхности покрыта пылями различных производств и саморассыпающихся шлаков, которые впоследствии проходят процесс литификации (слёживания), превращаясь в сцементированные тонкообломочные породы.

В отвале содержится около 653 тыс.т марганца. Основное перспективное направление переработки – использование в качестве строительного материала с предварительным извлечением металлических фаз. Характерными стройматериалами, которые могут быть получены из шлаков чёрной металлургии, являются:

гранулированные шлаки;

шлаковая пемза как заполнитель бетона;

шлаковата;

литой шлаковый щебень;

шлаковое литьё (брусчатка, плитки, бордюрный камень и пр.);

стеклокерамические изделия;

вяжущие добавки в цемент;

минеральные добавки для улучшения почв.

4. Методика и техника геолого-экономической оценки ТМ

4.1. Основные этапы исследования ТМ

Исследования ТМ и вовлечение их в эксплуатацию представляет собой комплексную проблему, которая может быть решена только совместными усилиями геологов, геофизиков, горняков, обогатителей и экологов. Методика исследований ТМ включает ряд этапов:

Рекогносцировочное геолого-геофизическое обследование ТМ. Оно выполняется путём изучения горно-геологической документации отработки коренных месторождений, осмотра техногенных образований на местах и составления схемы их залегания. На основании выполнения этих работ оценивается:

минералогический и петрофизический состав залежей ТМ и их физические свойства (плотность, электропроводность и т.д.);

ожидаемое содержание полезных и попутных компонент;

гранулометрический состав;

площадь и мощность залежей ТМ, их состояние, сроки складирования и т.д.

Первый этап работ заканчивается заключением о целесообразности дальнейшего изучения ТМ с целью вовлечения его в переработку, если существует потребность в том или ином продукте, полученном из техногенного сырья.

При этом оценка ТМ должна быть технолого-эколого-экономической, так как экологический аспект их разработки, наряду с сырьевым, является важнейшим.

Совокупность таких заключений может служить основой для составления централизованной картотеки, кадастра или банка данных по ТМ России.

Геолого-геофизическая съёмка поверхности отложений ТМ. Информация о ТМ, полученная на первом этапе исследований, требует уточнения. Многие ТМ существуют от нескольких десятков до 100 и более лет. В течение этого времени интенсивно шли процессы выветривания, окисления и выщелачивания, в результате которых произошло перераспределение элементов, изменение минералогического и вещественного состава техногенных отложений, вынос элементов и образование ореолов рассеяния. Эти изменения наиболее существенны для отходов добычи и обогащения сульфидных руд, которые при окислении и выщелачивании быстро разрушаются и переходят в окисленные минералогические формы, требующие при утилизации создания особых технологий извлечения полезных компонент.

Основным средством исследования ТМ на втором этапе являются ядерногеофизические методы, такие как рентгенофлуоресцентный (РФМ), нейтронноактивационный (НАМ), гамма-гамма (ГГМ) и др., обеспечивающие геолого-технологическое картирование и выявление наиболее перспективных для разработки участков.

Второй этап исследований ТМ начинается рентгенорадиометрической съёмкой, когда это возможно, или отбором проб с поверхности отложений по разведочным линиям с максимальным расстоянием между ними для однородных отвалов 100 м, а между пунктами опробования по линии – 10-20 м. Отбор проб по поверхности рыхлых отложений проводится горстьевым способом или способом вычерпывания. Крупные глыбы шлаков, горных пород, некондиционных руд и других образований опробуются штуфным способом. Проба представляет собой образец (штуф) или сколки, отобранные равномерно с опробуемой поверхности. В случае неоднородности строения объекта исследований проводится опробование каждой разновидности.

Отобранные пробы подвергаются сначала полуколичественному спектральному анализу с целью выявления широкого круга элементов в исследуемом материале. Количественный анализ осуществляется рентгенорадиометрическим или нейтронно-активационным методом в зависимости от минимальных содержаний (Cmin) и типа (порядкового атомного номера Z) определяемых элементов, представляющих практический интерес. Для РФМ - Сmin³(10-3-10-2)%, Z>20; а для НАМ - Сmin³5·10-5%; Z – практически любой.

При исследовании многих типов ТМ возможна рентгенофлуоресцентная съёмка (РФС) по поверхности отложений без отбора проб. Например, РФС с успехом применяется для картирования поверхности хвостохранилищ оловорудных, полиметаллических и некоторых других типов месторождений.

В процессе съёмки определяется содержания основных полезных компонент – Cu, Zn, Pb, Sn и др., сопутствующих– Fe, As и др., редких и рассеянных элементов – Ag, Cd, Re, Ga и др., которые имеют промышленное значение и могут быть извлечены при переработке техногенных руд, а также Sr, Ba, Sb, Zr, Rb, Ca, S, P, которые определяют технологический тип руды и влияют на извлечение полезных компонент. Такая многоэлементная съёмка может быть выполнена в настоящее время ретгенофлуоресцентным методом с портативной или переносной аппаратурой на пропорциональных, полупроводниковых или кристалл-дифракционных детекторах (АР-104, Дукат, Спетроскан и др.). По результатам съёмки выделяются перспективные для отработки участки ТМ.

Второй этап исследований включает также изучение физических свойств и минералогическое и петрофизическое изучение материалов проб и образцов. Результаты определения вещественного состава, минералого-петрографической и петрофизической характеристик техногенных отложений оформляются в виде геолого-технологической карты или плана.

Разбуривание перспективных участков. Основная его задача – заверка результатов поверхностной съёмки и получение данных о пространственном распределении оруденения в техногенных отложениях. На основе этих сведений осуществляется прогнозный подсчёт запасов полезных компонент, разработка плана отработки ТМ с учётом технологических типов оруденения и составление геологической карты и разрезов.

Разбуривание перспективных участков осуществляется по густой, разведочной сети – 10´10 м, а для неперспективных участков по более редкой, поисковой, сети – 50´50 м с экспресс-анализом шламовых проб рентгенофлуоресцентным методом, на тот же круг элементов, что и при съёмке.

Результаты исследований по этапам 1-3 уже достаточны для того чтобы начать разработку ТМ. Однако, для более эффективного использования техногенного сырья целесообразно проведение дополнительных исследований для уточнения технологии его переработки. С этой целью осуществляются исследования 4-го этапа.

Изучение малой технологической пробы. Оно направлено на решение технологических вопросов и составление технико-экономического обоснования (ТЭО) промышленного освоения ТМ с разработкой кондиций.

Малая технологическая проба массой от 50 до 100 т отбирается с перспективных участков. Изучение такой пробы позволяет:

оценить обогатимость руд, используя полученные данные по её гранулометрическому составу, распределению полезных компонент по классам крупности, контрастности оруденения, определённой химическим или радиометрическим методом, по вещественному и минералогическому составу, по степени окисленности рудных минералов и опытной флотации или гравитации;

оценить возможность и перспективы радиометрической порционной сортировки транспортных емкостей (вагонеток, самосвалов, транспортёров и т.д.) и покусковой сепарации при отработке техногенных отложений;

разработать рациональную технологическую схему извлечения полезных компонент для данного ТМ с экономическим обоснованием и проектом технологической линии для отработки ТМ.

Общая структурная схема переработки руд с применением радиометрической сортировки и сепарации руд показана на рис.3, но для каждого конкретного месторождения она должна быть уточнена и конкретизирована.

Рис.3. Общая принципиальная схема технологии переработки коренных и техногенных руд с применением предварительной концентрации на основе радиометрической сортировки и сепарации.

4.2. Аппаратурно-методическое обеспечение аналитических исследований ТМ

Успех изучения и комплексного использования ТМ в значительной степени зависит от уровня аналитического обеспечения. Очевидно, что от качества определения химического состава многокомпонентных веществ зависит достоверность выводов о полезности и перспективности использования отходов промышленного производства. Многие традиционные аналитические методы далеко не всегда удовлетворяют требованиям практики из-за их трудоёмкости, недостаточной точности и чувствительности. Поэтому закономерен интерес к использованию инструментальных методов анализа, которые позволяют выполнить количественные определения широкого круга элементов в приемлемые сроки в автоматическом или полуавтоматическом режиме с выводом информации на диспетчерский пульт для оперативного управления процессом производства, в память компьютера или непосредственно в соответствующую базу данных.

Особое место при решении перечисленных задач принадлежит ядернофизическим методам:

рентгенофлуоресцентному,

нейтронно-активационному,

гамма-спектрометрическому,

эманационному,

радиометрическому.

Комплекс этих методов позволяет определять содержания практически всех элементов, представляющих интерес, и исследовать практически все объекты ОС, в том числе воздух, воду, почвы, горные породы, руды, продукты и отходы их переработки и т.д. При этом обеспечивается не только количественная характеристика элементного состава объекта по стабильным изотопам, но и радиационная оценка по активности естественных и искусственных радионуклидов.

Ядернофизические методы и аппаратура для элементного анализа вещества получили в последние 2-3 десятилетия интенсивное развитие и широкое применение. Используя достижения атомной и ядерной физики, полупроводниковой и электронной вычислительной техники, создан к настоящему времени целый ряд анализирующих приборов и разработаны методические основы применения этих методов для решения разнообразных задач геологии, экологии, металлургии, строительства, медицины, пищевой, химической, горнодобывающей и горноперерабатывающей отраслей промышленности и др.

При исследовании таких сложных объектов как ТМ ядернофизические методы обладают целым рядом достоинств по сравнению с традиционными методами анализа вещества:

Возможность анализа техногенных отложений в естественном залегании, т.е. без отбора проб, а также в полевых условиях с помощью передвижных полевых лабораторий.

Высокая экспрессность анализа, длительность которого обычно составляет не более нескольких десятков секунд и редко превышает 10-15 мин, что обеспечивает, с одной стороны, высокую производительность, достигающую десятков и даже сотен тысяч элементоопределений в год, а с другой стороны, решение принципиально новых задач, недоступных традиционным методам анализа. Например, это достоинство в сочетании с первым позволяет осуществить сортировку руд по качеству в транспортных емкостях, корректировку технологического процесса обогащения при анализе пульпы в потоке и т.д.

Высокая экономическая эффективность.

Высокие точность и чувствительность, низкий предел обнаружения, который, например, при НАА достигает для некоторых элементов 10-8-10-10%. Погрешность определений обычно не превышает 10-20% отн. даже при выполнении анализа без отбора проб.

Возможность одновременного многокомпонентного анализа и получение результатов в реальном масштабе времени. При РФА число одновременно определяемых элементов обычно не менее трёх-четырёх, например, Ni, Cu, Zn, Pb, Fe, а при НАА может достигать 30-40 и более.

Анализ является неразрушающим, материал образца полностью сохраняется после завершения измерений.

Низкая трудоёмкость, обусловленная высокой экспрессностью и простотой пробоподготовки или даже полным отсутствием какой-либо подготовки, так как можно анализировать образцы различного размера, формы и вида (штуф, порошок, жидкость, газ) или осуществлять анализ без отбора проб отложений, в естественном их залегании.

Анализ выполняется, как правило, в широком диапазоне концентраций от 10-4-10-8 до 100% при этом без существенного изменения методики и легко поддаётся автоматизации.

Результаты определения содержания элементов в веществе не зависят от типа их химических соединений.

Из перечисленных достоинств ЯФМ следует, что они могут с успехом применяться на всех этапах изучения и утилизации ТМ, начиная от геолого-геофизической съёмки поверхности отложений ТМ, разбуривания перспективных участков и изучения технологических проб и кончая опробованием продуктов обогащения и их переработки, включая автоматические системы управления (АСУ) этими процессами. Эффективное решение этих задач в настоящее время обеспечено соответствующими аппаратурными и методическими разработками (аппаратура типа «Спектроскан», «АР-104», носимые спектрометры типа «Поиск», рентгенорадиометрическая каротажная аппаратура и т.д.; методики многокомпонентного анализа со сцинтилляционными, пропорциональными, полупроводниковыми и кристалл-дифракционными детекторами).

4.3. Метрологическое обеспечение качества полевых и лабораторных анализов состава отложений ТМ

Контроль качества должен осуществляться на всех этапах и при всех видах полевых и лабораторных работ. Аналитические исследования должны проводиться в лабораториях, прошедших аккредитацию в установленном порядке. Контроль качества аналитических работ осуществляется в форме:

Внутреннего (внутрилабораторного);

Внешнего (главным образом в виде межлабораторного);

Геологического контроля.

1. Внутрилабораторный контроль правильности результатов анализа выполняется систематически и обязателен для рядовых анализов, при этом он

включает контроль правильности и оценку точности результатов определений с помощью стандартных образцов (СО) и контрольных проб (КП), контроль систематических расхождений результатов, получаемых принципиально различными методами;

организуется руководителем аналитического подразделения и выполняется группой контроля;

его данные обрабатываются раздельно по методам анализа.

Для контроля правильности и точности анализов используются результаты измерений навесок государственных (ГСО) и отраслевых (ОСО) стандартных образцов, контрольных проб (КП), изготовленных на основе ГСО и ОСО, стандартных образцов предприятия (СОП). Набор стандартных образцов и контрольных проб должен охватывать весь диапазон содержаний определяемого компонента в анализируемых пробах. Навески СО и КП включаются в зашифрованном виде в каждую партию рядовых проб.

2. Внешний межлабораторный контроль осуществляется лабораториями, объединёнными этой процедурой. Они проводят анализ ОСО, СОП и КП по единой методике с последующей обработкой результатов измерений метрологической службой головной организации, которая разрабатывает рекомендации по улучшению качества работ. Внутри и межлабораторный контроль рекомендуется проводить на одних и тех же СО.

3. Геологический контроль предусматривает повторное опробование в количестве 3% от общего объёма отобранных проб.

При необходимости допускается создание и использование контрольных проб по всем опробуемым объектам из типичных для района материалов. Такие пробы готовятся в объёмах, достаточных для обеспечения навесками всех партий проб на весь период работ с обязательным описанием и утверждением методик их изучения.

Исследования, направленные на всестороннее изучение ТМ, выяснения их экономической ценности и экологической безопасности при дальнейшем использовании неразрывно связаны с сертификацией отходов производства. Для этого создаются специальные лаборатории и институты испытаний и сертификации минерального сырья, в том числе и техногенного. Например, институт испытаний и сертификации при Уральской государственной горно-геологической академии (УГГА), выполняющий большой объём работ по оценке качества минерального сырья и метрологическому обеспечению научно-технических исследований и разработок.

5. Формирование банка данных (БД) и мониторинг ТМ

Решение задач, возникающих при переработке ТМ, требует их мониторинга, который является необходимой частью единой технологической цепочки при формировании банка данных по ТМ (БД ТМ).

Целью создания БД является:

1. Представление информации о ТМ в виде, позволяющем

отслеживать запасы ценных компонент, содержащихся в этих месторождениях, и

управлять опасными отходами на всех этапах обращения с ними, а именно, при их

образовании,

накоплении

транспортировке,

переработке,

обезвреживании,

захоронении;

2. Обеспечение областных, муниципальных и районных органов управления, специалистов, предпринимателей и общественность информацией о ТМ, в том числе,

об опасных отходах, их перемещении, причинах не использования;

о прогнозируемых процессах, вызванных их наличием;

об оценках риска для здоровья человека и возможных путях его снижения;

о технологиях переработки, а так же

о затратах, связанных с реализацией мероприятий по их утилизации;

3. Дать ответ на два основные вопроса, обусловленных существованием ТМ:

какова эколого-экономическая целесообразность использования ресурсов ТМ в данном районе?

каков риск сохранения того или иного ТМ, т.е. как влияет его сохранение на качество других ресурсов (водных, сельскохозяйственных и т.д.)?

В процессе формирования БД ТМ решаются следующие задачи:

Аудит объекта на основе применения оптимального комплекса измерительного оборудования и аппаратуры;

Формирование обновляющихся характеристик ТМ, в том числе по результатам опробования;

Мониторинг ТМ, в том числе слежение за запасами полезных компонент в них;

Повышение достоверности информации о ТМ за счёт комплексирования данных, поступающих из разных источников;

Паспортизация и сертификация ТМ;

Экспертиза способов переработки ТМ и оценка их экономической целесообразности, т.е. поиск рациональных технологий переработки ТМ и выдача рекомендаций по способам использования ТМ;

Оценка существующих и прогнозируемых ущербов, связанных с наличием ТМ;

Поиск потенциальных потребителей продуктов переработки ТМ;

Поиск ТМ, удовлетворяющих определённым требованиям потенциальных потребителей;

Выявление приоритетных проектов переработки ТМ;

Учёт земель, отчуждённых под ТМ;

Формирование учётных документов;

Формирование карт ТМ:

Поддержка БД налогов и штрафных санкций за нарушение экологии и норм природопользования. Например, при формировании БД ТМ топливно-энергетического комплекса Урала было установлено, что для золоотвалов АО «Свердловэнерго» отсутствуют санитарно-защитные зоны. Это приводит к занижению суммарной площади земельных отводов и суммы соответствующего земельного налога на 58%. Золоотвалы двух электростанций АО «Свердловэнерго» расположены в водоохранных зонах водных объектов, вследствие чего, согласно действующим нормативным документам, платежи за размещение отходов на них должны быть увеличены в 5 раз. Кроме того, не учитывается объём пылевыделения с золоотвалов и отсутствует учёт сброса из золоотвалов оборотных вод с многократным превышением ПДК по таким элементам как Mn, V, F, As, Cu и др. Это, помимо экологических последствий, приводит к занижению соответствующих платежей на сумму не менее 270 млн.руб. в год (в ценах 1997 г.). В целом было установлено, что суммарное занижение платежей за загрязнение ОС, складирование отходов и изъятие земель составило по АО «Свердловэнерго» в 1996 г. 2,33 млрд. рублей.

5.1. Технология формирования банка данных по техногенным месторождениям (БД ТМ)

Технология построения БД ТМ основана на объединении:

информационной базы и

математических моделей распространения загрязнений в ОС (воздушном и водном бассейнах, почвах, донных отложениях и т.д.) и оценки связанных с этим рисков, которые строятся на основе информационной базы (см. рис.4).

ция

Рис.4. Структурная схема формирования банка данных по техногенным месторождениям (БД ТМ).

Создание информационной базы является достаточно сложным процессом, требующим огромного объёма информации, основными источниками которой являются:

база знаний, содержащая информацию специалистов по изучению и использованию ТМ;

база данных о вещественном составе и физическим свойствам отложений ТМ;

нормативно-правовая база, предоставляющая информацию, которая следует из нормативно-правовых документов.

База знаний включает данные по перераспределению полезных компонент в техногенных отложениях под влиянием разнообразных природных факторов таких как, окислительно-восстановительные процессы, выщелачивание, фильтрационные электрические поля, плоскостной смыв и других физико-химических и механических процессах климатического воздействия и выветривания. Здесь же содержатся данные экспертизы по рациональным технологиям переработки ТМ, рекомендации по способам использования тех или иных типов ТМ, оценка прогнозируемых ущербов и рисков, связанных с наличием ТМ и т.д.

База данных состоит из 3-х крупных блоков:

фондовая информация характеризует состав и свойства исходного сырья горнодобывающих, горноперерабатывающих, металлургических и других типов предприятий (горные породы, руда, концентраты, угли для ТЭЦ и т.д.) и отходов промышленных производств (шламы, шлаки, золы и т.д.) по данным фондовых материалов.

результаты опробования ТМ необходимы в связи с тем, что фондовая информация, выявляя общие закономерности, позволяет лишь оценить состав и строение техногенных отложений, так как из-за физико-химических и механических процессов климатического воздействия и выветривания отходы производства в техногенных отложениях отличаются от отходов рудников, обогатительных фабрик, ТЭЦ и т.д. Кроме того, дифференциация отходов при складировании, нарушение системы складирования, а часто и полное её отсутствие, требуют уточнения строения техногенных отложений по данным бурения.

Этот блок данных так же содержит радиационную оценку ТМ, обычно отсутствующую в фондовых материалах. ТМ нередко имеют повышенную радиоактивность по сравнению с исходным сырьём. Например, золошлаковые отходы ТЭЦ могут содержать повышенные концентрации естественных радионуклидов (U, Th и K) особенно при сжигании углей Подмосковного, Донецкого и некоторых других бассейнов и месторождений, обладающих повышенной радиоактивностью.

Важным источником информации о составе, свойствах и строении техногенных отложений являются наряду с традиционными методами анализа ядерногеофизические методы (рентгенофлуоресцентный, нейтронно-активационный, гамма-гамма метод и др.)

мониторинг является источником информации о закономерностях изменения во времени химико-минералогического и петрографического составов и физических свойств, как самих техногенных отложений, так и объектов ОС вблизи ТМ (почв, донных отложений, подземных и грунтовых вод, воздушного бассейна). Данные этого блока являются основой для прогноза изменения экологической ситуации исследуемой территории и выработки рекомендаций и управляющих решений.

Нормативно-правовая база содержит информацию о предельно-допустимых концентрациях (ПДК), выбросах (ПДВ) и сливах (ПДС) загрязняющих веществ, нормативно-правовые и нормативно-методические документы по охране окружающей среды, природопользованию и обеспечению экологической безопасности.

На основе информационной базы создаются математические модели взаимодействия ТМ с ОС, которые связывают все имеющиеся виды информации и обеспечивают построение модели ТМ, поэлементных, геологических и экологических карт, петрофизических разрезов и т.д., т.е. создание графических библиотек. Математические модели с использованием данных информационной базы позволяют сделать оценку прогнозных ресурсов, содержащихся в ТМ полезных компонент и выработать систему поддержки принятия решений

Рассмотренная технология формирования БД ТМ обеспечивает:

ввод в локальную базу данных всевозможных типов, включая графическую информацию с бумажных носителей;

масштабные и функциональные преобразования данных в различных системах координат;

построение плоских и объёмных картографических изображений;

решение экспертных, классификационных и других задач распознания объектов различного характера по множеству информационных слоёв;

экспорт-импорт информационных слоёв с внешними базами данных с целью эффективного использования пакета информации и коррекции БД за счёт дополнительной информации.

Техническая база БД ТМ включает:

компьютерную сеть со специализированной периферией;

современные компьютерные технологии, включая такие широко известные ГИС как ARC/INFO, ER MAPPER 5.0 и др.

системы подготовки и выпуска геоинформационных пакетов (ГИП), которые имеют три модификации:

региональные ГИП в масштабах 1:200 000 – 1:1 000 000, которые содержат объёмную характеристику ТМ, их место в структуре промышленности региона, экономические характеристики, проблемы, перспективы;

территориальные ГИП в масштабах 1:50 000 – 1:100 000 для районов;

локальные ГИП отдельных месторождений в масштабе 1:25 000.

Вся информация в БД ТМ структурирована по уровням. Первый уровень даёт обобщённую информацию о техногенном месторождении (его географическое положение, общая характеристика, реквизиты собственника и т.д.). Каждый из последующих уровней раскрывает характеристики месторождения и делает доступным выход на комплекс решаемых задач.

Информация на каждом уровне включает в себя карту определённого масштаба и комплекс характеристик техногенного месторождения.

5.2. Мониторинг ТМ

Мониторинг ТМ обеспечивает периодическое обновление геоинформационных пакетов (ГИП). Источником информации служит пакет данных представленный в таблице 8.

ГИП обычно состоит из следующих информационных слоёв:

образ земной поверхности – цифровая модель по космо- и аэросъёмке в оптическом диапазоне с разрешением от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров;

инфраструктура цифровая топооснова коммуникаций, застройки, сетей и т.д.;

рельеф цифровая модель рельефа с морфологическими объектами и физическими параметрами радарного сканирования;

ландшафт модель градации растительности и гидросферного покрова по оптическому и радарному сканированию;

геохимия элементный состав, радиоактивность, сорбированные газы, нефтепродукты и другие физико-химические параметры грунтового покрова;

геофизика аномальные геофизические естественные и искусственные поля, интегральные и дифференциальные параметры на различных глубинных срезах, начиная от дневной поверхности;

геология геологические объекты, элементы и параметры покровного и глубинного строения земной коры;

гидросфера карты открытых и подземных гидросистем, фильтрационных потоков и водно-физических параметров;

геодинамика блоковая структура земной коры;

экология экологический паспорт, объекты мониторинга, реперная система и банк контрольных параметров территории;

ресурсы прогнозные карты ресурсов минеральных, углеводородных, строительных, техногенных, лесных, сельскохозяйственных и др.;

эталонная коллекция образцов, включающая систематизацию, минералогическое и петрографическое описание, определение петрофизических и технологических свойств и элементного состава, паспорт коллекции.

Таблица 8.

Источники информации для формирования геоинформационных пакетов (ГИП).

Страницы: 1, 2, 3