Методические принципы кадастровой оценки техногенно-минеральных образований Среднего Урала тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат геолого-минералогических наук Хасанова, Гульнара Габдулбариевна

• Хасанова, Гульнара Габдулбариевна
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Хасанова, Гульнара Габдулбариевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ (МЕСТОРОЖ

ДЕНИЯ): ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.

2. СОСТОЯНИЕ ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИЗУЧЕННОСТИ ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ.

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ КАДАСТРОВОЙ (ПРОГНОЗНОЙ) ОЦЕНКИ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

3.1.Формирование региональной базы данных по ТМО - основа производства кадастровой оценки техногенных объектов.

3.2. Разработка классификации техногенно-минеральных образований

3.3. Разработка системы паспортного учета техногенно-минеральных образований.

3.4. Составление территориального кадастра техногенно-минеральных объектов.

3.5. Составление карты территориального размещения ТМО Среднего Урала.

3.6. Анализ современного состояния минерально-сырьевой базы техногенных образований Среднего Урала.

3.7. Ревизионно-поисковое доизучение ТМО.

4. ТЕХНОГЕННЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ СРЕДНЕГО УРАЛА: ОСНОВНЫЕ ТИПЫ, РЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ, НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ.

V 4.1.Техногенные месторождения предприятий черной металлургии.

4.2. Техногенные месторождения предприятий цветной металлургии

4.3. Техногенные месторождения золотодобывающей промышленности

4.4. Техногенные месторождения промышленности строительных 110 материалов.

4.5. Техногенные месторождения энергетического комплекса.

4.6. Техногенные месторождения предприятий химического комплекса

4.7. Попутные полезные компоненты в техногенно-минеральных образованиях и их ресурсный потенциал.

5. ОПЫТ УТИЛИЗАЦИИ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ И СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ

6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СИСТЕМНОЙ ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ ТМО.

6.1. Исследование шлакоотвала Челябинского металлургического комбината.

6.1.1. Общая характеристика шлакохранилища.

6.1.2. Методика и основные результаты выполненных оценочных работ.

6.1.3. Физико-механические свойства шлаков.

6.1.4. Петрофизическая и минералогическая характеристики отходов производства из шлакоотвала.

6.1.5. Геохимическая характеристика шлаков.

6.1.6. Гидрогеологическая характеристика техногенного образования.

6.1.7. Определение токсичности и опасности переработки и применения отвальных шлаков ЧЭМК

6.1.8. Оценка прогнозных ресурсов.

6.1.9. Направления использования отходов ЧЭМК.

6.2. РЕВИЗИОННО-ПОИСКОВЫЕ РАБОТЫ ПО ДОИЗУЧЕНИЮ

ОТДЕЛЬНЫХ ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ.

6.2.1. Золошлакохранилища Верхнетагильской ГРЭС

АО «Свердловэнерго».

6.2.2. Хвостохранилище обогатительной фабрики Кировградского медеплавильного комбината.

6.2.3.Шламохранилище МОФ-3 Гороблагодатского рудоуправления

6.2.4. Шламохранилище Лебяжинского аглоцеха Высокогорского

ГОКа в Западном карьере.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методические принципы кадастровой оценки техногенно-минеральных образований Среднего Урала»

Актуальность работы. За 300-летний период интенсивного развития горно-металлургического производства на Урале накоплены миллиарды тонн горнопромышленных отходов. Только на территории Свердловской области за-складировано свыше 8,5 млрд. тонн техногенных отходов, образованных при добыче и переработке различных полезных ископаемых. Эти отходы издавна привлекали к себе внимание, во-первых, возможностью использования в качестве минерально-сырьевых ресурсов; во-вторых экологической опасностью, поскольку являются мощными источниками загрязнения окружающей среды в районах своего сосредоточения. Из этого следует, что увеличение объемов утилизации техногенных отходов является важной народнохозяйственной задачей. Несмотря на это, объектами специального изучения и оценки они начали становиться в Уральском регионе только в последние годы. Этому в значительной мере способствовали Постановление правительства Свердловской области № 84-П от 23.03.93 г. «О паспортизации техногенных месторождений на территории Свердловской области» и Указ № 1 Губернатора Свердловской области от 09.01.1996 г. «О мерах по организации переработки техногенных образований». Эти руководящие документы предопределили разработку специальных федеральной и областной программ переработки техногенных образований Свердловской области, в рамках которых с 1996 г. реально начали осуществляться конкретные проекты по переработке и утилизации горнопромышленных отходов на Среднем Урале. Планируемое усиление темпов работ в этом направлении выдвигает, в свою очередь, необходимость разработки долгосрочной стратегии по изучению, геолого-технологической и эколого-экономической оценке техногенных объектов. Важной составной частью комплексной проблемы на предварительном этапе является решение задач по кадастровой (прогнозной) оценке техногенных ресурсов. Она предусматривает формирование региональной информационной базы данных о скоплениях техногенного сырья и ее использование в качестве основы для проведения инвентаризации и паспортного учета всех типов заскладированных отходов, предварительного ранжирования техногенных объектов по степени их изученности, ресурсной значимости и воздействия на окружающую среду, анализа современного состояния минерально-сырьевой базы техногенных образований Среднего Урала. В настоящее время отсутствуют нормативные требования к выполнению таких работ и не определена единая методология их проведения. В связи с этим разработка и практическая реализация положений и методических принципов кадастровой оценки техногенных ресурсов является своевременной и актуальной задачей, обеспечивающей выполнение Постановления правительства Свердловской области о паспортизации техногенных месторождений на территории области, а также способствующей совершенствованию региональной системы управления отходами производства и потребления.

Целью диссертации является обоснование научно-методических принципов кадастровой (прогнозной) оценки техногенно-минеральных объектов (ТМО) Среднего Урала на основе формирования и анализа региональной информационной базы данных по всем известным типам техногенных образований - отходам горнодобывающей, обогатительной, металлургической, энергетической и других отраслей промышленности.

Объектами исследования в работе являются основные типы техногенно-минеральных образований Свердловской области, к числу которых относятся отвалы вскрышных и вмещающих пород, некондиционных руд, шламо- и хво-стохранилища, шлаковые и золоотвалы.

Защищаемые научные положения: 1. Кадастровая (прогнозная) оценка современного состояния минерально-сырьевой базы техногенных образований Среднего Урала в целом и конкретных техногенных объектов является важным начальным этапом системной оценки техногенных месторождений. Она должна осуществляться на уточненной информационной базе данных и предусматривать обоснование принципиальной возможности промышленного использования техногенного сырья на основе комплексного учета геологических, горнотехнологических, экологических, социальных и экономических показателей.

2. Преобладающая часть горнопромышленных отходов Среднего Урала по совокупности геолого-технологических характеристик и условий формирования образуют особый - техногенный тип месторождений полезных ископаемых, которые являются частью минерально-сырьевого потенциала Уральского региона и должны рассматриваться в качестве существенного резерва для увеличения производства черных, цветных металлов, редких и редкоземельных элементов, различной строительной и другой продукции.

3. Системная геолого-экономическая оценка техногенных месторождений должна осуществляться на единой методологической основе, базироваться на принципах последовательного приближения достоверности информации и включать прогнозно-поисковую, перспективно-оценочную и разведочную стадии выполнения геологоразведочных работ.

Научная новизна работы определяется полученными результатами:

- По состоянию на 2000 год сформирована системная информационная база данных по 188 техногенно-минеральным объектам Среднего Урала.

- Разработаны классификация ТМО, автоматизированная система их паспортного учета, предложены методические приемы составления регионального кадастра ТМО и карты их территориального размещения масштаба 1:500 ООО.

- Составлена первая наиболее полная сводка «Техногенные месторождения Среднего Урала» с подробной характеристикой типов ТМО, оценкой их ресурсного потенциала, направлений использования техногенного сырья.

- Разработаны рекомендации по методологии последующей системной оценки техногенных месторождений Среднеуральского региона с учетом современного состояния их геолого-технологической и эколого-экономической изученности.

Практическая значимость работы заключается в том, что она способствовала выполнению Постановления правительства Свердловской области № 84-П от 23.03.93 г. «О паспортизации техногенных месторождений на территории

Свердловской области». Созданные системная база данных, паспортная картотека и региональный кадастр ТМО Среднего Урала могут быть использованы для определения направлений хозяйственной деятельности в сфере изучения и утилизации техногенного сырья, планирования геолого-разведочных работ и эколого-экономических исследований, принятия управленческих решений по очередности и способам вовлечения горнопромышленных отходов в производство.

Личный вклад автора определяется его непосредственным участием в составе группы основных исполнителей научно-производственной (тематической) работы: «Систематизация материалов по техногенным месторождениям (образованиям) Свердловской области с целью их паспортизации и разработки системы автоматизированного учета и хранения базы данных по ТМО», которая в течение 1997-2000 гг. выполнялась в ДПР по Уральскому региону и финансировалась за счет средств областного бюджета.

Методы исследований включают: обобщение и анализ фактических материалов по 188 техногенно-минеральным объектам, принадлежащим 66 предприятиям различной отраслевой принадлежности, компьютерное моделирование, поисково-ревизионные и лабораторно-аналитические исследования (на 5 техногенных объектах)

Реализация результатов работы осуществлялась: 1. При составлении окончательного геологического отчета по научно-производственной теме: «Систематизация материалов по техногенным месторождениям (образованиям) Свердловской области с целью их паспортизации и разработки системы автоматизированного учета и хранения базы данных по ТМО»

Отчетные материалы и приложения к нему рассмотрены и утверждены научно-техническими советами Департамента природных ресурсов по Уральскому региону и Министерства природных ресурсов Свердловской области.

2. При подготовке Государственного доклада о состоянии окружающей природной среды и влияния факторов среды обитания на здоровье населения области в 1999 г.

3. При подготовке материалов и выработке решения выездной коллегии ДПР по Уральскому региону 17-18 октября 2001 г. «О ходе реализации федеральной и областной программ «Переработка техногенных образований Свердловской области.

4. В учебном процессе кафедры недропользования в Уральской государственной горно-геологической академии.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научных семинарах Международных выставок «Техноген-97», «Ураэколо-гия-98,99, Уралэкология-техноген - 2000, 2001, 2002» (г.Екатеринбург), на Всероссийском совещании «XXI век; проблемы освоения техногенных минеральных ресурсов (г.Москва, 2002), на Координационном совете программ «Переработка техногенных образований», заседании выездной коллегии ДПР по УР «О ходе реализации федеральной и областной программ «Переработка техногенных образований Свердловской области (г.Н.Тагил, 2001), на заседании Совета горнопромышленной ассоциации Урала (г.Екатеринбург, 2000), а также на заседании постоянно действующей при «ВНИИзарубежгеология» научно-практической конференции по проблеме «Комплексная инвентаризация и оценка прогнозных и вторичных ресурсов зарубежных стран, составление территориальных кадастров и компьютерных экогеоинформационных систем, маркетинг перспективных видов продукции и услуг российских организаций (г. Москва, 2002).

Основное содержание диссертации изложено в 7 публикациях и одной коллективной монографии «Техногенные месторождения Среднего Урала и оценка их воздействия на окружающую среду».

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка использованной литературы и содержит 223 страницы печатного текста, 29 таблиц, 27 рисунков. Список литературы состоит из 152 наименований.

Работа выполнена в институте сертификации минерального сырья УГГГА под научным руководством д.г.-м.н. Талалая А.Г., которому автор выражает особую благодарность за всестороннюю помощь при подготовке диссертационной работы.

Автор выражает также благодарность всем сотрудникам кафедры недропользования УГГГА, Центральной геолого-поисковой партии ОАО УГСЭ и ООО «Геологическое предприятие «Девон» за техническую и моральную поддержку, и особенно автор благодарит начальника Центральной ГПП ОАО УГСЭ Мормиля С.И. за содействие в написании работы.

Заключение диссертации по теме «Геоэкология», Хасанова, Гульнара Габдулбариевна

В диссертационной работе решена актуальная научно-производственная задача по обоснованию научно-методических принципов кадастровой (про гнозной) оценки техногенно-минеральных объектов Среднего Урала - как не обходимого начального этапа системной оценки техногенных месторождений.Основные научные и практические результаты заключаются в следую щем;

1. По состоянию на 2000 год сформирована региональная информационная база данных по 188 техногенно-минеральным объектам Среднего Урала.2. Разработаны классификация ТМО, автоматизированная система их пас портного учета, предложены и реализованы методические приемы состав ления регионального кадастра ТМО и карты их территориального размеще ния масштаба 1:500 000.3. На основе анализа современного состояния минерально-сырьевой базы тех ногенных образований составлена первая наиболее полная сводка «Техно генные месторождения Среднего Урала» с подробной характеристикой всех типов ТМО, оценкой их ресурсного потенциала, направлений и объемов ис пользования техногенного сырья.4. Обобщены и представлены обзорные фактические материалы по опыту утилизации техногенного сырья в Свердловской области и современным технологиям его переработки.5. Произведена апробация методических приемов доизучения отдельных тех ногенных объектов на прогнозно-поисковой и перспективно-оценочной стадиях геологоразведочных работ.6. Разработаны рекомендации по методологии последующей системной оцен ки техногенных месторождений Среднеуральского региона с учетом со временного состояния их геолого-технологической и эколого экономической изученности.7. Обоснован принципиальный вывод о том, что преобладающая часть горно промышленных отходов Среднего Урала по совокупности геолого технологических характеристик и условий формирования образуют особый техногенный тип месторождений полезных ископаемых, которые являются частью минерально-сырьевого потенциала Уральского региона и должны рассматриваться в качестве резерва для увеличения черных, цветных метал лов, редких и редкоземельных элементов, различной строительной и другой продукции. Их изучение и оценка должны выполняться с учетом методиче ских приемов и нормативных требований, разработанных для месторожде ний твердых полезных ископаемых.Результаты проведенной паспортизации техногенно-минеральных обра зований и анализ имеющихся материалов по опыту их изучения и оценки пока зывают, что несмотря на длительный интерес к техногенным отходам и про блеме их использования в качестве минеральных ресурсов, до настоящего вре мени их системной оценки, предусматривающую комплексную изученность объектов, не проводилось. Комплексность изучения любого геологического объекта предусматривает получение всесторонней и полной информации об объекте: геологической, минералого-геохимической, геофизической, техноло гической, эколого-экономической и т.д. Наличие такой информации обеспечи вает обоснованную оценку количества и качества полезных ископаемых в объ екте исследований и возможность принятия решения о целесообразности его промышленного освоения. Из анализа состояния изученности учтенных ТМО следует, что с позиций комплексности преобладающая часть объектов остается недоизученной. Это, прежде всего, относится к старогодним (лежалым) отхо дам, по которым, как правило, имеются лишь отрывочные и устаревшие данные о содержаниях и распределении в них полезных и вредных компонентов и са мые общие представления о возможности и направлениях утилизации отходов.По сложившимся представлениям [129] проблема использования горнопро мышленных отходов представляет собой две практически независимые задачи: [84] и «системной оценке техногенных месторождений» [136]. Разрабатывая для целей паспортизации форму учетного паспорта техногенного объекта, нами были учтены рекомендации этих руководств по части набора основных показа телей, необходимых для последующей эколого-экономической оценки ТМО. На дальнейшее нам представляется важным осуществить доизучение хотя бы наиболее крупных объектов ТМО с учетом рекомендаций указанных методиче ских руководств. Работы по доизучению обязательно должны быть завершены оценкой прогнозных ресурсов полезных компонентов в объектах доизучения и обоснованными рекомендациями по возможным направлениям использования техногенного сырья. Практическое значение прогнозных ресурсов необходимо определять по результатам их стоимостной оценки. Если при этом будет уста новлена экономическая целесообразность их использования с учетом всех ус ловий (текущий и перспективный спрос на продукцию, техника, технология добычи и переработки и др.), то прогнозные ресурсы изученных объектов должны быть официально учтены согласно требованиям по учету ресурсов твердых полезных ископаемых.Когда в результате геолого-технологического и экологического изучения техногенный объект будет окончательно квалифицирован как месторождение минерального сырья, на него должны распространяться все нормативные тре бования, предъявляемые к утверждению запасов сырья, их учету и контролю за движением, как это принято в отношении месторождений твердых полезных ископаемых. Последнее, как известно, осуществляется ТКЗ и территориальны ми органами управления государственным фондом недр.По мнению автора, только при таком порядке обращения с техногенными ресурсами может быть изменено существующее, фактически бесконтрольное, отношение к ним, как с точки зрения их комплексного изучения, так и текущего и перспективного рационального использования.Подтверждением этому могут служить примеры парадоксальных ситуа ций, которые в настоящее время сложились на таких промышленных предприятиях, как СУМЗ, Саровский завод ферросплавов, Салдинский металлургиче ский завод и др. Эти предприятия разрабатывают и используют свои шлаковые отвалы без проекта разработки и официального утверждения техногенных объ ектов в качестве месторождений. Являясь, таким образом, действующими ис точниками минерального сырья, формально эти техногенные объекты не могут рассматриваться, как техногенные месторождения. Это, в свою очередь, приво дит к невыполнению ряда других важных требований. Например, если объект отнесен к месторождению, то по нему при обосновании проекта кондиций на минеральное сырье, необходимо экологическое обоснование, требования к ко торому определены соответствующими инструкциями и руководствами. На этих предприятиях отсутствуют также лицензии на разработку или использова ние техногенных ресурсов, а, следовательно, для них не определены условия недропользования, что само по себе предопределяет возможность неэффектив ного использования сырья.Из анализа собранной базы данных по ТМО Среднего Урала следует так же очевидный вывод о том, что на данный период в регионе отсутствует долго срочная стратегия по изучению и комплексной оценке техногенных объектов.Не разработаны стандарты, принципы и методы изучения и оценки техногенно го сырья, на основе которых может быть реализована его сертификация и обес печена гарантия сопоставимости результатов в работе разных предприятий и организаций. Отсутствуют также общепринятые методические рекомендации по ведению экспертно-аналитического обследования горно-обогатительных и перерабатывающих производств по наиболее распространенным видам техно генного сырья; по минерально-технологическому картированию техногенных месторождений, по комплексной геоэкологической оценке техногенных объек тов др.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Хасанова, Гульнара Габдулбариевна, 2003 год

1. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ТЕХНОГЕННОГО ОБЪЕКТАСоединение Единицы измерения Содержание Организация, выполнившая анализ ГодОксид кремния. БЮг % 31,92 Унипромедь 1998Оксид алюминия. А120з % 5,73 « - - « Оксид кальция.СаО % 2,49 « - - «

2. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕХНОГЕННОГО ОБЪЕКТАСвойство Единицы измерения Величина Организация, выполнившая анализ ГодВлажность % 1 Цветметразведка 1982Насыпная плотность г/см3 3,04 « - - « Плотность г/см 3,4 « - - «

3. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ТЕХНОГЕННОГО ОБЪЕКТАФракция (мм) От — до Единицы измерения Содержание Организация, выполнившая анализ Год10.30 % 60 Цветметразведка 198230.80 % 20 « - - « 80.100 % 10 « - - «

4. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ РУДОВМЕЩАЮЩИХ ПОРОДСтекловидная масса

5. ЗАПАСЫ (РЕСУРСЫ) ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙНаименование техногенных образований Единицы измерения Разведанные запасы Оцененные запасы Организация, выполнившая анализ ГодШлаки отражательных печей тыс.т. 20955 СУМЗ 1999

6. СПОСОБ РАЗРАБОТКИ И ТРАНСПОРТИРОВКИДоставка шлака в бункер обогатительной фабрики осуществляется авто- и ж.д. транспортом. Технология переработки состоит из основных процессов: дробления, измельчения и флотации, сгущения, фильтрации, складирования.

7. ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЗРАБОТКИГорнотехнические условия пригодны для экскаваторной разработки отвала.

8. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЗРАБОТКИШлаки маловлажные