CC BY
149
методы и алгоритмы: учеб.-метод. пособие. - Улан- 7. Радионуклиды в биосфере / Д. А. Маркелов [и
Удэ: Изд-во Бурят. госуниверситета, 2011. - 48 с. др.] // Природный радиационный фон. Радионуклиды
6. Природный радиационный фон / Д. А. Марке- в биосфере. - М.: Prondo.ru, 2011. - С. 49-108. лов [и др.] // Природный радиационный фон. Радио- 8. Геохимия ландшафтов России и радиогеоэко-
нуклиды в биосфере. - М.: Prondo.ru, 2011. - С. 1-48. логия / А.И. Перельман [и др.] // Современные изменения в литосфере под влиянием природных антропогенных факторов. - М.: Недра, 1996. - С.194-215.
Григорьева Марина Александровна, кандидат географических наук, доцент, Бурятский государственный университет. Тел.: +7-301-2-65-16-36. E-mail: [email protected]
Маркелов Данила Андреевич, доктор технических наук, член-корреспондент РАЕН, ЗАО «Ассоциация "КАРТЭК"», ведущий научный сотрудник. Тел.: +7-915-423-52-90. E-mail: [email protected]
Маркелов Андрей Владимирович, доктор географических наук, профессор, действительный член РАЕН, лауреат премии правительства Российской Федерации в области науки и техники, ЗАО «Ассоциация "КАРТЭК", ведущий научный сотрудник.
Минеева Надежда Яковлевна, доктор географических наук, профессор, действительный член РАЕН, лауреат премии правительства Российской Федерации в области науки и техники, ЗАО «Ассоциация "КАРТЭК"», ведущий научный сотрудник. Тел.: +7-916-066-83-41. E-mail: [email protected]
Полынова Ольга Евгеньевна, кандидат географических наук, доцент кафедры системной экологии экологического факультета, Российский университет дружбы народов. Тел.: +7-903-175-95-35. E-mail: [email protected]
Акользин Андрей Павлович, доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАЕН, ЗАО «Ассоциация "КАРТЭК"», генеральный директор. Тел.: +7-495-955-40-12. E-mail: [email protected]
Grigoreva Marina Aleksandrovna, candidate of geographical sciences, associate professor, Buryat State University. Tel.: +7-301-2-65-16-36. E-mail: [email protected]
Markelov Danila Andreevich, doctor of technical sciences, corresponding member of RANS, ZAO Association «KARTEK», leading fellow. Тел.: +7-915-423-52-90. E-mail: [email protected]
Мarkelov Аndrey Vladimirovich|, doctor of geographical sciences, professor, full member of RANS, laureate of the state award of the Russian Federation in the field of science and engineering, ZAO Association «KARTEK», leading fellow.
Mineeva Nadezhda Yakovlevna, doctor of geographical sciences, professor, full member of RANS, laureate of the state award of the Russian Federation in the field of science and engineering, ZAO Association «KARTEK», leading fellow. Tel.: +7-916-066-83-41. E-mail: [email protected]
Polyvanova Olga Evgenevna, candidate of geographical sciences, associate professor, Peoples' Friendship University of Russia, associate professor of the department of systematic ecology, ecological faculty. Tel.: +7-903-175-9535. E-mail: [email protected]
Askolzin Andrey Pavlovich, doctor of technical sciences, professor, corresponding member of RANS, ZAO Association «KARTEK», general director. Tel.: +7-495-955-40-12. E-mail: [email protected]
УДК 622 © К.Ш. Шагжиев, Н.Р. Касьянов
ПРИНЦИП ЭКОЛОГИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА:
ОТ ТЕОРИИ К ПРАКТИКЕ
В статье рассматриваются пути решения экологических проблем современного горного производства путем экологизации его технологии.
Ключевые слова: горное производство, принцип экологизации технологий, минеральное сырье, рекультивация, вторичное сырье.
K.Sh. Shagzhiev, N.R. Kasyanov
PRINCIPLE OF GREENING TECHNOLOGY OF MINING PRODUCTION: FROM THEORY TO PRACTICE
This article discusses the ways to solve environmental problems of modern mining industry by greening its technology.
Keywords: mining production, principle of greening technologies, mineral raw materials, restoration, secondary raw materials.
Решение экологических проблем горного производства, по мнению А.П. Красавина [1], видится в его экологизации. Последняя понимается автором как широкое применение принципов и методов построения, функционирования и развития производственных систем и технологий, согласующихся с природным ходом геобиохимических процессов и обеспечивающих наряду с повышением эффективности использования природных ресурсов воспроизводство и улучшение качества использования природных ресурсов, окружающей среды в районах размещения предприятий.
В вопросах экологизации горного производства главнейшее значение имеет экологизация технологий добычи и переработки минерального сырья. Самым активным агентом в технологии горного производства выступает человек, вооруженный техникой. С помощью техники он нарушает равновесие в геосистемах, но с ее же помощью и мощью он осуществляет их мелиорацию. «Технология, - отмечает А. С. Исаченко, - ключевое звено в системе мероприятий по оптимизации человеческого воздействия на природу» [2]. Практика показывает актуальность создания такой системы, которая будет обеспечивать исключение вредных экологических воздействий и расточительство в использовании природных ресурсов. Более того, необходимо предусмотреть оптимальный техногенный круговорот веществ, включая не только использование ресурсов, но и меры по компенсации их изъятия, обеспечивающие их расширенное воспроизводство. Однако уместен вопрос: всегда ли возможно и необходимо такое воспроизводство? По нашему мнению, однозначного ответа быть не может, так как восстановление продуктивности экосистем зависит в каждом конкретном случае от сложившейся в данной местности ситуации.
Например, в пойме р. Селенги отработаны большие площади залегания песчано-гравийной смеси. Органы охраны природы требуют от природопользователей рекультивации нарушенных земель, восстановление естественного плодородия и возвращение прежним владельцам. Но в данном районе нет того объема горной массы, которая способна обеспечить отсыпку всех карьеров открытых разработок. Безусловно, в данном случае следует осуществить горнотехнические работы по формированию прудов для разведения рыб. Аналогичная ситуация на участках интенсивной карьерной отработки запасов руд цветных металлов и других видов сырья. Есть ли прямой смысл производить рекультивацию земель на карьерах, расположенных в голь-
цовых типах ландшафта, если эти земли никогда не находились в сельскохозяйственном обороте.
В этом плане, на наш взгляд, совершено прав В.М. Разумовский, который применительно к территориальным системам выдвигает концепцию о том, что технологические циклы добывающих производств на современном уровне природопользования должны состоять из двух основных фаз: добывающей (производственной) и восстановительной [3]. При этом имеется в виду восстановление продуктивности геосистемы, а не возвращение ей первоначального вида, что зачастую нецелесообразно по причине не только экономического, но и даже ландшафтно-экологического характера.
Концепцию воспроизводящей, восстановительной функции экологизации производств еще глубже и дальше развивают Н.Т. Агафонов и B.C. Жекулин. Они отмечают, что «... для осуществления процесса общественного воспроизводства необходимо затрачивать часть общественного продукта на восстановление и воспроизводство окружающей природной среды. В связи с ростом этих затрат (в свою очередь связанных с быстрым ростом масштабов производственной деятельности и НТП) меняется подход к вопросу о взаимодействии с природой: из сферы чисто технологической он всё больше переходит в сферу социально-экономических проблем - как с меньшими затратами не только получить от природы необходимый продукт, но также обеспечить необходимые темпы и пропорции возобновления окружающей среды» [4].
По мнению И.Я. Блехцина и В.М. Минеева, на начальных этапах экологизации производства находятся лишь улучшение открытой модели производства за счет усовершенствования технологических способов в целях экономики природных ресурсов и сокращения вредных выбросов, создание специализированных очистных сооружений [5]. На высших ступенях экологизации располагаются системы комплексного безотходного производства (индустриальный аналог экосистем) с дополняющими их специальными комбинатами по переработке всех промышленных и бытовых отходов в материалы, пригодные для усвоения природой или для хозяйственного использования [6].
Проблемы технологии различных производств активно обсуждаются в научной литературе в трудах К.В. Ананичева, С.С. Шварца, Б.П. Колесникова, Б.С. Рябинина, П.Г. Олдака, Н.Н. Казанцева, Н.Я. Лебедевой, А.А. Лютого, И.В. Петрянова-Соколова, И.П. Герасимова, В.А. Аникеева, И.З. Копп, Ф.А. Скалкина, Г.В. Шалабина, Т.Д. Александровой, B.C. Преобра-
женского, Т. Суминой, Т.Г. Руновой. В каждой из указанных работ рекомендуется широкий перечень мероприятий в этой области деятельности. Их обобщение дает представление об основных направлениях экологизации технологии в горном производстве в целях охраны среды и рационального использования природных ресурсов и их воспроизводства. Выделяются основные направления:
- экономное расходование сырья;
- комплексное использование природных ресурсов;
- замкнутые циклы водооборота и теплоснабжения;
- утилизация отходов;
- обеспечение эффективности очистного оборудования, средств автоматизации, измерения и контроля;
- разработка вариантов получения новой полезной продукции из побочных отходов;
- соблюдение норм и стандартов.
Указанные направления общеизвестны. На
наш взгляд, вопрос надо ставить шире.
В промышленных отраслях, связанных с добычей и переработкой минерального сырья, процесс экологизации технологий выступает как начальная стадия общего процесса экологизации производств. Последний включает в себя, кроме экологизации технологий добывающей и первично перерабатывающей сырье фаз, и воспроизводство всех ресурсов и компонентов природной среды, изъятых для потребления и использования, а также охрану природной среды на всех фазах производственных процессов, оценку воздействия горного производства на биоту и условия жизнедеятельности людей. Следовательно, принцип экологизации производства является понятием более широким, чем проблема безотходной технологии. Он относится к числу основополагающих принципов в регулировании взаимоотношений производства с окружающей природной средой [7].
Принцип экологизации производства предусматривает целый комплекс организационно-хозяйственных и научно-исследовательских мероприятий по воспроизводству, вовлекаемых в сферу обращения природных ресурсов, восстановлению и улучшению качества нарушенных компонентов ландшафта.
В первом блоке реализации этого принципа решаются конкретные тактические задачи в направлении воспроизводства земельных, минеральных и водных ресурсов:
- снятие и складирование плодородного слоя земли [8];
- рекультивация земель, планировка, облагораживание и освоение неудобий;
- формирование и поддержание спецотвалов попутно извлекаемых горных пород, содержащих ценные компоненты или имеющих полезные свойства;
- утилизация отходов добычи и переработки минерального сырья;
- утилизация вторичного минерального сырья;
- улавливание пыли и газов и извлечение продукции из пыли и возгонов от переработки сырьевой массы;
- извлечение продукции из хвостов обогащения, спецотвалов, забалансовых руд, утилизация золы и шлаков тепловых электростанций;
- совершенствование и использование новейших передовых технологий комплексной переработки сырья;
- введение системы оборотного водопотреб-ление в технологических циклах переработки сырья.
Кроме указанных практических мер и действий, для восстановления и улучшения качества разрушенных компонентов природных комплексов предусматриваются дополнительные мероприятия, в состав которых входит:
• полная биологическая рекультивация нарушенных земель после горнотехнической рекультивации;
• закладка выработанного пространства шахт отходами и неутилизируемыми вторичными ресурсами [9];
• утилизация твердых накоплений в очистных сооружениях [10];
• организация в выработанных пространствах прудового хозяйства;
• введение систем водоотведения в шахтах для использования шахтных вод для орошения;
• захоронение стоков и отбросов;
• введение бессточных и безотходных схем [11].
В научно-исследовательском блоке предусматривается решение задач:
• полная качественная и своевременная, т.е. предварительная экологическая экспертиза технологических проектов на объекты нового строительства;
• составление экологических и технических паспортов для действующих предприятий, отражающих состояние эксплуатации месторождения, использование ресурсов, соблюдение стандартов и нормативов потребления других ресурсов и соблюдение правил природоохранной деятельности;
• создание службы систематического контроля и слежения за состоянием качества природной среды, в том числе дистанционного мониторинга в районах концентрации горнодобывающих производств;
• своевременная оценка состава и ареалов распространения техногенных выбросов по потокам рассеивания в водной и воздушной средах и в почвах;
• проведение целенаправленных научных исследований в области технологии разработки каждого конкретного месторождения и переработки сырьевых запасов;
• разработка мер по вовлечению результатов таких исследований в промышленное производство;
• технико-экономическое обоснование организации дополнительных производств, технологических линий по утилизации отходов и вторичного сырья в местах массового накопления.
Вместе с тем следует особо подчеркнуть, что решение задач зависит от внутрирегиональных особенностей природных условий. Зачастую осуществление тех или иных мероприятий, в зависимости от конкретной природной и социально-экономической обстановки, оказывается нецелесообразным.
Составной частью обширной и многоплановой проблемы рационального использования сырья и экологизации технологии является утилизация отходов и вторичного сырья. Они образуются на разных циклах производственного процесса - от добычи сырья до стадии глубокой переработки.
Отходы горного производства могут быть в трех агрегатных состояниях, иметь разные физические свойства и качества и различный химический состав.
Они объединяются в группы:
- вскрышные породы открытой добычи;
- вмещающие и попутно добываемые (боковые) породы при шахтной добыче;
- хвосты флотации и другие отходы обогащения полезных ископаемых;
- шахтные воды и воды осушения карьеров;
- газовые выбросы;
- вещества, улавливаемые при очистке отходящих газов и сточных вод.
«Отходы производства - это по тем или иным причинам неиспользованная или недоиспользованная часть сырья и должны рассматриваться в качестве материалов незавершенного производства» [12].
По данным отечественных и зарубежных исследований возможно вовлечение значительной части (до 77%) выводимых из недр земли
пустых пород, отходов горнодобывающих и перерабатывающих предприятий, шлаков и зол тепловых станций в отраслях производства строительных материалов [13]. Определены также и другие области потребления отходов, например, для балластировки оснований железных и автомобильных дорог, для улучшения состава и структуры почв, для обвалования и планировки неудобий, горнотехнической рекультивации земель, закладки выработанных пространств шахт и т.д. Следовательно, круг практических по использованию отходов может быть весьма обширным.
Во многих директивных документах и научных трудах в органическом единстве с отходами рассматриваются проблемы вторичного сырья. При этом разные авторы вкладывают в это понятие разный смысл, и в результате появилось некоторое разночтение понятий. Требуется их уточнение и упорядочение.
В системе народно-хозяйственного планирования и планово-экономических расчетах наряду с отходами используются укоренившиеся широкие понятия «вторичные материальные ресурсы» и «вторичное сырье».
Категория «вторичные материальные ресурсы» рассматривается как совокупность отходов производства и потребления, которые могут быть использованы в качестве основного и вспомогательного материала для выпуска продукции [14].
Под вторичным сырьем обычно понимают материалы и изделия, которые после первичного полного использования (износа) могут вовлекаться в производство повторно как сырье. Такое традиционное определение отмечается по всем отходам материального производства. Таким образом, оба понятия так или иначе связаны с отходами. Применительно к горнодобывающему производству под вторичным сырьем, в отличие от первичного природного сырья, следует, по-видимому, понимать часть отходов переработки минерального сырья, которое возможно и экономически целесообразно ввести в оборот без передела или после дополнительной переработки (в большинстве случаев с использованием новых технологических линий, методов и способов) с целью получения дополнительной продукции как в «родной» отрасли, так и смежных отраслях народного хозяйства, т.к. один и тот же отход в зависимости от направления использования требует или не требует дополнительной обработки. В том и другом случае минеральный отход сохраняет свое первозданное минеральное происхождение, а значение вто-
ричности свидетельствует о том, что в результате первичного передела первичного минерального сырья последнее выступает в совершенно ином, преобразованном виде, сохраняя за собой категорию «минеральности», но во вторичном измененном состоянии. Поэтому, вводя и используя термин «вторичное сырье», под этим словосочетанием подразумеваем минеральное сырье или вторичные минеральные ресурсы, принимая их как синонимы.
Очень близки к этим понятиям часто употребляемые понятия «попутная» и «побочная» продукция. В отличие от категории «основная» продукция, которая является целевой для того или иного производства, «попутная» и «побочная» продукция не являются его целью. Они могут вырабатываться как в процессе вскрышных работ, так и в ходе переработки добытого минерального сырья. В русле традиционного взгляда, попутной является та продукция, которая, не являясь целью данного производственного процесса, непосредственно с ним связана и получается из его отходов. К иному типу относят специалисты побочную продукцию [15]. С данным профилирующим производством, считают они, побочная продукция не связана технологически, поскольку является результатом дополнительной переработки отходов. Кроме того, ее производство и выпуск могут основываться на самостоятельных (дополнительных) сырьевых источниках, отрабатываемых одним и тем же предприятием. Например, на горно-обогатительном комбинате скальные породы вскрыши, передаваемые в сыром виде для переработки и использование на предприятия нерудной промышленности, являются попутным продуктом. Если же комбинат построит дополнительную технологическую линию по дроблению и грохочению скальных пород, то выпускаемый в результате этого щебень станет побочным продуктом. В том или ином качестве оба продукта выступают как вторичное минеральное сырье. Таким образом, исходным критерием отнесения отходов ко вторичному сырью или попутной или побочной продукции служит практика их использования.
Экологический эффект утилизации отходов слагается из следующих величин:
- непосредственного эффекта от вовлечения отходов в сферу производства (в частном случае - отказ от создания собственного карьерного хозяйства, платы за землю, недра, ресурсы и т.д.);
- предотвращения социально-экономического ущерба от загрязнения окружающей среды;
- региональных экономических эффектов от концентрации и специализации производства (агломерационный эффект, эффект комплекси-рования, кооперации и т.д.) [16].
С отходами связаны огромные дополнительные затраты. Например, в угольной промышленности стоимость транспортировки и складирования пустых и вскрышных пород и отвалы в среднем составляют 30%. Если принимать во внимание огромные выходы отходов горного производства по региону, нетрудно представить какое огромное бремя расходов несут предприятия по линии накопления отходов и сколько потребуется средств для восстановления земли, занятой отходами. Экономическая и экологическая нагрузка также весьма велика. Поэтому вопрос их использования является крайне актуальным.
Институтом Гипронинеметаллоруд установлено, что наибольший удельный вес в общих затратах добычи составляют издержки по транспортировке отходов в отвалы, размер которых зависит от дальности транспортировки, вида транспорта, типов дороги и т. д.
Отечественным и зарубежным опытом доказано, что производство материалов из вторичного сырья по сравнению с выпуском продукции из первичного сырья требует в 2-3 раза меньших затрат [17].
К сожалению, сложившийся хозяйственный механизм ориентирует промышленность прежде всего на первичное сырье. Была надежда, что с переходом предприятий, использующих минеральные ресурсы, на экономическую самостоятельность и организацию акционерных обществ изменится отношение к вторичным ресурсам. Этого в регионе не происходит, и эта проблема требует кардинального решения. Только в этом случае комплексное использование минерального сырья будет отвечать своей основной функции - служить главенствующим признаком безотходной технологии, поскольку оно будет повышать эффективность производства, обеспечивать увеличение объема и ассортимента продукции, снижение её себестоимости, сокращение затрат на создание сырьевых баз, предупреждать загрязнение окружающей среды горными отходами. Таким образом, только при комплексном использовании сырья реализуется его эко-лого-экономическое назначение - предотвращение возможных отрицательных последствий воздействия горнодобывающих производств на качественное состояние природной среды.
Естественно, что урегулирование проблем экологизации производства - задача непомерно
трудная. Ее решение связано не только с проблемами финансового и материального характера, но и с огромными транспортными издержками в силу огромных объемов горнопромышленных отходов. Поэтому техническая политика в экологизации производства должна быть в первую очередь ориентирована на изыскание возможностей утилизации отходов на местах. Это и транспортно-строительные, строительные работы, рекультивация земель, освоение неудобий, сельское хозяйство, сооружение подпрудных дамб очистных сооружений и хвостохранилищ и т.д. Однако при этом нельзя упускать из виду и возможность реализации по договорной цене попутной и побочной продукции в сопутствующих основному производству отраслях. Таким образом, проблема экологизации производства становится не только внутрикомбинатской и внутрихозяйственной в промышленных узлах, но и межрайонной, если появляются реальные потребности в отходах в другой местности, в другой отрасли, расположенной даже за пределами зон влияния данного промышленного узла. Этим создается возможность взаимоувязывания горнодобывающих производств и эффективного решения части региональных геоэкологических проблем.
Литература
1. Красавин А. Л. Защита окружающей среды в угольной промышленности. - М.: Недра, 1991. -220 с.
2. Исаченко А.Г. Прикладное ландшафтоведе-ние. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1976. - Ч.1. - С.92.
3. Разумовский В.М. Взаимодействие территориальных систем как объект исследования географической науки // Социально-экономические и экологические аспекты географии. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1983. -С. 17-28.
4. Агафонов Н.Т., Жекулин В.С. О традиции комплексного подхода к проблеме природопользова-
ния в советской географии // География в системе наук. - Л.: Наука, 1987. - С. 99.
5. Блехцин И.Я., Минеев В.А. Производительные силы и окружающая среда: проблемы и опыт исследований. - М.: Мысль, 1981. - 214 с.
6. Агошков М.И. Развитие идей и практики комплексного освоения недр. - М.: ИПКОН АН СССР, 1982. - 19 с.
7. Рациональное природопользование в горной промышленности / Ю.М. Арский и др.; под ред. В.А. Харченко. - М.: Изд-во МГГУ, 1998. - С.121.
8. Гончаров С.А. Перемещение и складирование горной массы. - М.: Недра, 1988. - С.27.
9. Лазарева И.В. Восстановление (рекультивация) нарушенных территорий // Опыт районной планировки и градостроительства за рубежом. - М., 1962. - С.39.
10. Евилевич А.З., Евилевич М.А. Утилизация осадков сточных вод. - Л.: Стройиздат, 1988. - С.77.
11. Капелькина Л.П. Экологические аспекты оптимизации техногенных ландшафтов. - СПб.: Наука, 1993. - С.94.
12. Безотходное промышленное производство: основные принципы безотходности производства / Б.В. Громов и др. // Итоги науки и техники. Сер. Охрана природы и воспроизводство природных ресурсов. - Т.11. - М.: ВИНИТИ, 1982. - С.176.
13. Использование вторичных ресурсов: экономические аспекты / Бауэр Б.Т. и др.; пер. с англ. - М.: Экономика, 1981. - 286 с.
14. Использование промышленных отходов / С.В. Дуденков и др. // Итоги науки и техники. Сер. Охрана природы и воспроизводство природных ресурсов. - М.: ВИНИТИ, 1983. - С. 39.
15. Педан М.П., Мищенко В.С. Комплексное использование минеральных ресурсов. - Киев: Наукова Думка, 1981. - 272 с.
16. Безотходное промышленное производство. Основные принципы безотходности производства. -С. 179.
17. Ксинтарис В.Н., Рекитар Я.А. Использование вторичного сырья и отходов в производстве: отечественный и зарубежный опыт, эффективность и тенденции. - М.: Экономика, 1983. - С. 78.
Шагжиев Карл Шагжиевич, доктор географических наук, профессор кафедры физической географии Бурятского государственного университета. E-mail: [email protected]
Касьянов Николай Родионович, соискатель кафедры физической географии Бурятского государственного университета. E-mail: [email protected]
Shagzhiev Carl Shagzhievich, doctor of geographical sciences, professor, department of physical geography, Buryat State University. E-mail: [email protected]
Kasyanov Nikolai Rodionovich, competitor for candidate degree, department of physical geography, Buryat State University. E-mail: [email protected]
