Природоохранные технологии управления состоянием хвостохранилищ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат технических наук Сидаков, Алихан Георгиевич

• Сидаков, Алихан Георгиевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сидаков, Алихан Георгиевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ХРАНЕНИЯ ОТХОДОВ ГОРНОГО 8 ПРОИЗВОДСТВА, ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Отходы производства и окружающая среда.

1.2. Анализ влияния хвостохранилищ на экологию региона.

1.3.Анализ теории и практики консервации хвостохранилищ.

1.4. Методика исследований.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАДИЦИОННЫХ СПОСОБОВ

КОНСЕРВАЦИИ ХВОСТОХРАНИЛИЩ

2.1. Методика исследований.

2.2. Исследование состава хвостов обогащения.

2.3. Исследование традиционных способов закрепления хвостов.

2.4. Исследование комбинированных способов закрепления хвостов.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ СПОСОБОВ КОНСЕРВАЦИИ

ХВОСТОХРАНИЛИЩ.

3.Г.Методические основы новой технологии.

3.2.Моделирование процесса закрепления карбонатами.

3.3.Моделирование процесса закрепления продуктами выщелачивания.

3.4.Исследование экологических аспектов закрепления массивов.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ПРИРОДООХРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ

МАССИВОМ ХВОСТОХРАНИЛИЩ.

4.1 .Технологии консервации хвостохранилищ.

4.2. Эколого-экономическая модель управления хвостохранилищем.

4.3. Методика выбора способа управления хвостохранилищем.

4.4. Эколого-экономическая эффективность управления.

Выводы по главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Природоохранные технологии управления состоянием хвостохранилищ»

Цель работы. Снижение техногенной нагрузки на экосистемы окружающей среды; путем обоснования экологически корректных технологий управления состоянием хранилищ отходов.

Идея работы. Минимизация влияния токсичных отходов на окружающую среду при комбинировании технологий их утилизации с технологиями хранения. Методы исследований. Обобщение и системный анализ опыта санации природно-промышленных ландшафтов, теоретические и аналитические исследования, физическое моделирование процессов, лабораторный эксперимент, обработка данных исследований с применением методов математической статистики и анализ результатов, технико-экономические расчеты эко-лого-экономической эффективности.

Научные положения, представляемые к защите: 1. Влияние отходов добычи и переработки минералов на окружающую среду природно-промышленных ландшафтов следует оценивать с учетом миграции вредных ингредиентов из массивов хранилищ минеральных отходов.

2. Радикальная защита - экосистем окружающей среды обеспечивается при управляемом выщелачивании опасных ингредиентов из минеральных отходов с одновременным закреплением их массивов.

3. Выбор технологий управления состоянием хранилищ хвостов по экологическому критерию производится решением модели, целевой функцией которой является максимум прибыли, а переменными - соотношение ущерба от хранения отходов и компенсационных затрат на его предотвращение с учетом окупаемости затрат за счет товарной продукции из утилизируемых хвостов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- представительностью информации о состоянии природной окружающей среды в регионах добычи и переработки минералов в регионах Северного Кавказа, России, СНГ и Зарубежья;

- применением методов математической статистики при обработке экспериментальных данных, результатов технико-экономического анализа и математического моделирования;

- опытом» промышленного производства с использованием рекомендуемых технологий утилизации на технологически развитых предприятиях.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые для СевероКавказского региона разработаны научно-методические основы и критерии снижения опасности природно-промышленным ландшафтам от содержания хранилищ отходов, в том числе:

- в развитие существующих представлений предложена концепция эколого-экономического управления состоянием окружающей среды, отличающаяся возможностью снижения негативного влияния отходов в результате их утилизации и локализации;

- разработана модель экологической оценки влияния интенсивного промышленного производства на экосистемы горного региона, отличающаяся комплексным учетом аспектов взаимодействия природных и техногенных факторов воздействия отходов на окружающую среду;

- сформулирована модель эко лого-экономической оценки технологий управления состоянием хранилищ отходов, отличающаяся учетом возможности вовлечения их в переработку при необходимости;

- разработан механизм эко лого-экономического управления состоянием окружающей среды посредством • утилизации отходов и предложена методика оценки эффективности его функционирования.

Практическое значение работы:

- методика оценки эффективности утилизации отходов позволяет определить целесообразность технологий управления состоянием хвостохранилищ с уменьшением их негативного влияния на экосистему;

- нетрадиционные для региона методы и технологии утилизации отходов с извлечением полезных компонентов? из отходов позволяют компенсировать затраты на санацию природно-промышленных ландшафтов.

Реализация работы.-. Исследования проводились в рамках комплексной ^ программы «Экологически: чистое горное производство», а также программ "Горы Осетии", "Недра Осетии". Их результаты приняты для проектирования . новых технологий^ в РСО - Алания и КБ Р. На основе предложенных методик решен ряд задач по оптимизации пользования ландшафтами. Рекомендации по переработке отходов приняты для использования на; рудниках Са-донского СЦК. Материалы исследований используются в учебном процессе горных вузов; а также при дипломном и курсовом проектировании в СевероКавказском горнометаллургическом институте.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и получили одобрение на научных семинарах кафедр «Обогащение», «Технология разработки месторождений», «Экология» (СКГТУ, 2000, 2002 г.г.), кафедры «Подземная: разработка месторождений» (ЮР1ТУ, Новочеркасск, 2004 г.), лаборатории «Геотехнология» (СКГТУ; 2002г.), технических советах Тырныаузского ВМК (г. Тырныауз, 2003 г.) и Садонского СЦК (п. Мизур, 2004 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 статьях и разделах двух монографий.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 107 наименований. Работа изложена на 139 с. машинописного текста, включает 25 рисунков и 42 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Геоэкология», Сидаков, Алихан Георгиевич

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1.В зависимости от назначения процессов закрепления массива технологии консервации хвостохранилищ оказывают дифференцированное влияние на массив: от незначительного увеличения прочности верхнего слоя до консервации частиц и даже полной утилизации хвостов.

2.Экологическая безопасность хранения хвостов описываются моделью из основного условия: консервация и хранение допустимо, если техногенное возмущение экосистемы не превышает уровня, при котором его биота сохраняет свою способность к самовосстановлению после снятия техногенной нагрузки. 3.Экономико-экологическая оценка варианта складывается из разноориентирован-ных экономических эффектов хранения или переработки хвостов (экологический, социальный, экономический и т. п).

4.Предлагаемая методика, основанная на закономерностях управления состоянием хвостохранилищ, позволяет оптимизировать технологические решенияшо хранению или вовлечению в хозяйственный оборот омертвленного сырья с выпуском товарной продукции.

5 .Управление ресурсами хвостохранилища может быть, прибыльным даже без производства продукции, если нейтрализуется опасность биосфере и расходы на компенсацию ущерба превышают величину расходов на управление. 6.Управление хвостохранилищами по безотходной технологии обеспечивает солидную прибыль, сравнимую с показателями основного производства, в том числе за счет экологизации хранения хвостов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано решение актуальной научно-практической задачи, включающее выявление закономерностей процессов загрязнения окружающей среды хранящимися на земной поверхности отходами и разработку системы : защиты экосистем посредством комбинирования технологий утилизации хвостов и технологий управления состоянием хранилищ.

Основные теоретические результаты, практические выводы и рекомендации:

1. Влияние отходов добычи и переработки минералов на окружающую среду природно-промышленных ландшафтов следует оценивать с учетом миграции вредных ингредиентов из массивов хранилищ минеральных отходов.

2. Техногенная нагрузка на экосистемы окружающей среды снижается путем использования-экологически корректных технологий- управления состоянием хранилищ1 отходов.

3. Радикальная защита экосистем окружающей среды обеспечиваетсят при управляемом выщелачивании опасных ингредиентов из минеральных отходов с одновременным закреплением их массивов;

4. Выбор технологий управления состоянием хранилищ хвостов по экологическому критерию осуществляется решением модели, целевой функцией которой является максимум прибыли, а переменными - соотношение ущерба от хранения отходов и компенсационных затрат на его предотвращение с учетом окупаемости затрат.

5. Концепция эколого-экономического управления состоянием окружающей среды отличается возможностью снижения негативного влияния отходов в результате их утилизации и локализации.

6.Модель экологической оценки влияния интенсивного промышленного производства на экосистемы горного региона отличается учетом взаимодействия природных и техногенных факторов воздействия технологий на окружающую среду;

7. Методика оценки эффективности утилизации отходов позволяет определять целесообразность технологий управления состоянием хвостохранилищ с уменьшением их негативного влияния на экосистему.

8. Прибыль от утилизации отходов с извлечением полезных компонентов из отходов компенсируют затраты на санацию природно-промышленных ландшафтов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сидаков, Алихан Георгиевич, 2004 год

1.Алборов И.Д., Голик В.И., Цгоев Т.Ф. Экология промышленного производства. - Владикавказ: Рухс, 1996.

2. Алексеенко А.А. Экологическая геохимия. Краснодар: КГТУ, 1997.

3. Амосов Р.А., Зубынин IO.JI., Матюшев Л.Г. и др. Калийные соли как сырьевая база и источник золота в аллювии и рыхлых отложениях гидросети //Руды и металлы.-1999.- №1.- С. 8-10.

4. Барский Л.А;, Данильченко Л.М: Использование методов системного анализа для принятия решений о вовлечении в переработку техногенных месторождений полезных ископаемых //Цвета; металлург. — 1995; -№1-2.

5. Бондарев Л.Г. Роль растительности в миграции минеральных веществ в атмосфере//Природа N 3.-1981 .-С. 86-90. ■ ■. , ■

6. Бочаров В.А., Вигдергауз В.Е. Флотация сульфидных тонкодисперсных минеральных систем //Цвета, металлы.- 1997. -№3.

7. Вигдергауз В.Е., Шрадер Э.А. Физико-химические проблемы комплексной переработки минерального сырья.// Горный вестник.- М.: АГН.-1995. -№2

8. Виницкий К.Е., Красавин А.П. Защита окружающей среды от сточных вод на открытых разработках. М. АГН РФ.// Горный вестник.- 1996.- №1.

9. Влияние антропогенных загрязнений окружающей среды на частоту врожденной патологии среди детей Северной Осетии //Албегова Д.В. Отчет о НИР.- Владикавказ.- 1993.

10. Воробьев А.Е. Геохимические особенности формирования техногенных месторождений благородных металлов //Труды Международного симпозиума "Геохимические барьеры в зоне гипергенеза". Москва: МГУ,- 1999. -Т.4.- 1997.

11. Воробьев А.Е. Менеджмент в обращении с горнопромышленными отходами. //Экологический менеджмент обращения с отходами. М.:МЦОСг 2000. - С.20-27.

12. П.Воробьев А.Е. Преобразование качества некондиционного минерального сырья в складах и отвалах //Горный журнал.- 1996. №11-12. - С. 89-91.

13. Воробьев А.Е. Человек и биосфера. Основы взаимодействия, эволюции и самоорганизации. /Под ред. чл.-корр. РАН Л.А.Пучкова. М.: МГГУ, 1998: -216 с.

14. Габлина И.Ф. Кристаллохимическая перестройка сульфидов меди в условиях гипергенеза. //Важнейшие промышленные типы россыпей и месторождений коры выветривания, технология оценки и освоения.- М.: ИГЕМ РАН, 1997.

15. Голик В.И., Алборов И.Д. Охрана окружающей среды утилизацией отходов горного производства. М.: Недра, 1995.

16. Голик В.И.,. Алборов И.Д. Экологические аспекты эксплуатации Садон-ского месторождения //Сб. Пути развития горного производства.- Владикавказ,-! 993.

17. Голубев B.C., Шаповалов Н.С. Человек в биосфере. М.: Варяг, 1995.

18. Горные науки: освоение и сохранение недр Земли. /Под ред. акад. К.Н.Трубецкого. М.: АГН, 1998.

19. Горшков С.П. Эколого-географические основы охраны природы. М.: МГУ, 1992.

20. Государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды Республики Северная Осетия-Алания в 1999 г." — Владикавказ.: Мин. ООС и ПР РСО-А, 2000.

21. Данилов-Данилян В.И. Состояние и проблемы охраны окружающей среды в РФ //Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. -1995. -№10.

22. Добровольский В;В. Высокодисперсные частицы почв как фактор массо-переноса тяжелых металлов в биосфере //Почвоведение.- 1999; -№11. С. 1309-1317.

23. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984.

24. Каленский И.В., Поляков В.А. Охрана окружающей среды в техническом перевооружении цветной металлургии //Цвета, металлург. 1995. - №11-12.

25. Каплунов Д.Р., Ломоносов Г.Г. Обоснование проектных решений по освоению рудных месторождений в свете экологических проблем. //Тезисыдокладов научно-технической конференции "Экологические проблемы горного производства".- М.: ИАЦГН,-1993.

26. Коваль В;Т. Охрана окружающей среды. М.: МГИ, 1989.

27. Колосов А.В. Эколого-экономические принципы развития горного производства.-М.: Недра, 1987.

28. Косиков Е.М. Совершенствование технологии складирования отходов обогащения руд цветных металлов. Рациональные технологии переработки руд цветных металлов. — Свердловск: Унипромедь,- 1990, С. 64.

29. Котенко Е.А., Мосинец В.Н. Свойства горных пород и охрана окружающей среды при добыче и переработке урановых руд //Горн, вестн.- 1995. -№2.- С. 49-56.

30. Котенко Е.А., Мосинец В.Н; Радиационно-экологическая безопасность при добыче и переработкё урановых руд//Горн. журн. -1995,- №7.- С.32-36.

31. Кротков В.В., Котенко Е.А. Научно-исследовательская деятельность,концерна «Атомпредметзолото» в условиях конверсии. //Горный.журнал.- 1994. -№8:-С. 23-25;

32. Кротков В.В., Котенко Е.А., Солодов A.M. Проект "Висмут". Опыт радиа-ционно-экологической- реабилитации районов, добычи и преработки урановых руд в Германии. //Горн, вестн. -1996. №3.- С. 68-76.

33. Куликова Е.Ю. Технико-экономическая оценка повышения экологической надежности среды при освоении подземного пространства городов //Горный информац.- аналит. бюллетень. М.: МГГУ, - 2002^- №3, -С. 118-121.

34. Купеева Р.Д; Перспективы использования отвалов обогатительных фаб-рик//Тез. докладов участников 2-й междунар. конф. "Безопасность и экология горных территорий"J Владикавказ: РИА ГКИ РСО-А, Минприроды РСО-А, 1995.

35. Лаверов Н.П., Омельяненко Б.П., Юдинцев С.В. и др. Задачи минералогических исследований в связи с проблемой захоронения радиоактивных отходов. Минералогические исследования в решении экологических проблем. -М.: РАН, 1998. С. 5-37.

36. Лобанов Н.Я. Экономическая оценка месторождений и рациональное использование недр,- Л.: ЛГУ, 1976.- 151 с.

37. Медико-биологическая оценка воздействия окружающей среды на здоровье населения Северной Осетии//Брин В.Б. и др. Отчет о НИР.- Владикавказ,-1993.

38. Мосинец В.И., Шестаков В.А., Авдеев O.K., Мельниченко В.М. Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации рудников. М.: Недра, 1981.

39. Мочалов В.И., Мосин С.В. Опыт работы ОАО «Михайловский ГОК» по борьбе с пылеобразованием на железорудном хвостохранилище. //Горный иформацион.-аналит. Бюллетень.-2001. №8. -С. 12-15.

40. Наше общее будущее: Доклад Международной комиссии по окружающею среде и развитию (МКОСР).-М.: Прогресс, 1989.

41. Нехороших Д.С., Демьянов В.В. и, др. Стохастическое моделирование пространственно распределенных данных- по окружающей среде. М:: ИБ-РАЭ РАН, Препринт, 2001.

42. Нобел В. Наука об окружающей среде. — М.: Мир, 1993.

43. Певзнер М.Е., Малышев А.А., Мельков А.Д., Ушань В.П. Горное дело и охрана окружающей среды. М.: Изд. МГГУ, 2000, - 297 с.

44. Перельман А.И., Воробьев А.Е. и др. Геохимические ландшафты России и радиогеоэкология (методология, теория, практика) //Науки о Земле на пороге XXI века: новые идеи, подходы, решения. М.: Новый мир, 1997.

45. Перельман А.И., Воробьев А.Е. Параметры самоорганизации природных геохимических ландшафтов //Известия РАН, серия география. 1996. - №5. -С.7-20

46. Пермяков Р.С. Экологические аспекты управленческих решений на горнодобывающих предприятиях // Горный вестник.- М.: АГНРФ. -1997. №2.

47. Перспективы переработки техногенного сырья,/В.А. Бочаров, И.И. Херсонская, Г.С Агафонова, Г.АЛапшина //Цвета, металлург.- 1993. №8.

48. Проблемы экологии России / Под ред. В.И; Данилова Даниляна, В.М. Котлярова.-М., 1993.

49. Прокоп Р1,, Гофман М., Питч Г. и др: Советско-германское акционерное общество "Висмут": разработка урановой руды в бывшей ГДР // Глюкауф. -1991.-№9-10.-С. 5-13.

50. Протасов В.Ф. Экология;' здоровье и охрана окружающей среды, в России;. -М: Финансы и статистика, 1999.-681 с.

51. Пучков JI.A. Развитие исследований по охране окружающей среды в горной промышленности// Тез. докл. научно-технической конференции "Экологические проблемы горного производства" М.: ИАЦГН-1993.

52. Пучков JI.A., Воробьев А.Е. Влияние горнопромышленного комплекса на биосферу Земли //Горный журнал. 1998. - №6. -С.3-6.

53. Пучков JI.A., Воробьев А.Е. Человек и биосфера: вхождение в техносферу: Учебник для вузов. М.: МГГУ, 2000. - 342 с.

54. Реймерс Н.Ф. Природопользование. М.'Мысль, 1990. - 638 с.

55. Садонский свинцово-цинковый комбинат: очерки и статьи /Блиев М.М., Ортабаев Б.Х., Кучиев В.Д. и др.- Орджоникидзе: Ир, 1979.

56. Секисов Г.В. Минеральные объекты и их рациональное использование. -М.: Наука, 1994.

57. Секисов Г.В., Таскаев А.А., Воробьев А.Е. Принципы формирования техногенных объектов //Изв. АН Кирг. ССР, Физ.- техн. и матем. науки.- Фрун-зег1990.-№1.

58. Сергеев Д.О., Уткина И.А. и др. Использование геоинформационных технологий в природоохранной деятельности: практика и перспективы// Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации. М.: ГИС Ассоциация, - 1998.-№3.

59. Симкин В.А., Бебчук Б.Д., Хохряков А.В. Оценка последствий техногенного воздействия горного производства на окружающую среду// Горный журнал. -1989.- № 3.

60. Синергетика /Ред. В.Г.Буданова и О.П.Иванова. М.: МГУ,. 1998.

61. Сытник К.М., Брайон А.В., Гордецкий А.В. Биосфера, экология; охрана природы. Справочное пособие. Киев, 1987.

62. Таскаев А.А., Воробьев А.Е. Механизм перераспределения полезных компонентов в отвальном массиве . Ташкент: Средазниипромцветмет, 1990.

63. Таскаев А.А., Воробьев А.Е. Формирование отвалов металлосодержащих горных пород на высокогорных карьерах //Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья Фрунзе: ФПИ,- 1990.-Ч.2.

64. Трубецкой А.К. Эколого-экономическая эффективность разработки техногенных месторождений аппатит нефелиновых руд// Автореферат канд. диссертации.-Москва.- 1993.

65. Трубецкой К.Н. Ресурсосберегающие технологии и их роль в экологии и рациональном природопользовании при освоении недр //Тезисы докл. научно-технической конференции "Экологические проблемы горного производства". М.: ИАЦГН. - 1993 .

66. Трубецкой К.Н., Васильчук М.П., Зимин B.C., Ильин A.M., Каплунов Д.Р., Чантурия В.А., Чаплыгин Н.Н. Недра и основные положения экологической безопасности их освоения //Горный журнал. 1995. - №7.

67. Трубецкой К.Н. Современное состояние минерально-сырьевой базы и гор-ноперерабатывающей промышленности России //Горный журнал. 1995. -№1.

68. Трубецкой К.Н., Воробьев А.Е. Классификация методов воспроизводства минерального сырья //Горный журнал. 1998. - №1. - С.30-34.

69. Трубецкой К.Н., Воробьев А.Е. Основы ресурсовоспроизводящих технологий складирования и хранения некондиционного минерального сырья //Горный журнал. 1995. - №5: - С.47-51 .

70. Трубецкой К.Н., Уманец В;Н., Никитин М.Б. Классификация техногенных месторождений, основные категории и понятия//Горн. журн. 1989.-№12.

71. Урсул А.Д. Путь в.ноосферу (концепция выживания и устойчивого развития цивилизации). М.: Луч, 1993.

72. Хакен Г. Синергетика. М;: Мир,. 1981.

73. Чаплыгин Н.М. Экономический механизм обеспечения экологической безопасности освоения недр// Горный вестник.- М.: АГН. -1995.- №2.

74. Чаплыгин Н.Н. Ресурсосбережение и обеспечение экологической безопасности горного производства / В кн.: Актуальные проблемы освоения месторождения и использования минерального сырья.- М.: МГГУ, 1993.

75. Шек В.М. Объектно-ориентированное моделирование горнопромышленных систем //Горный вестник. М.: МГГУ.- 2000. - №4.

76. Шек В.М., Филиппова А.А. Моделирование экологических аспектов горного предприятия: практика и перспективы //Горный информ.-аналит. бюллетень. -М.: МГГУ, -2002, №2. -С. 168-172.

77. Шестаков В.А. Проектирование горных предприятий. М.: МГТУ, 1995.

78. Шестаков В.А. Рациональное использование недр.- М.: Недра, 1990.

79. Экология /Под ред. Г.В.Тягунова, Ю.Г.Ярошенко. М.: Интермет Инижи-ринг, 2000.

80. Экология промышленного производства. Учебное пособие /Алборов И.Д., Голик В.И., Цгоев Т.Ф., Воробьев А.Е., Котенко Е.А. Владикавказ, 1996. -346 с.

81. Сидаков А.Г. Управление состоянием хвостохранилищ рудников РСО-Алания/у^есурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр.'//Международная конференция. М.: РУДЫ. -2002.-С.335-336.

82. Голик В.И., Гегуев С.М., Сидаков А.Г., Цидаев Т.С. Эколого- технологические проблемы горного производства Северного Кавказа.// Колыма.-2002.-№2.-С. 51-53.

83. Голик В.И., Гегуев С.М., Сидаков А.Г., Цидаев Т.С., Сатцаев А.М. Перспективы комбинированной разработки техногенных месторождений Садо-на.// Колыма.-2002. -№3. -С. 35-39.

84. ЮО.Голик В.И., Гегуев С.М., Сидаков А.Г., Сатцаев А.М. Экологические аспекты утилизации хвостов обогащения/УРесурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр: //Международная конференция. М.: РУДН.- 2002.- С.182-184.