Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія:"Гірничо-геологічна".Випуск 81/Редкол.:Башков Є.О.(голова) та інш.-Донецьк,ДонНТУ,2004.-150с.
УДК 622.693:549
Докт. геол.-мин. наук, ПАНОВ Б.С. (ДонНТУ)
ТЕХНОГЕННЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ДОНБАССА И УКРАИНЫ
Хозяйственная деятельность человека, особенно в Донбассе и Украине приво¬дит к накоплению на дневной поверхности громадных отвалов горных пород и отхо¬дов угледобывающих, металлургических, химических заводов, углеобогатительных фабрик, энергетических предприятий и других производств. Все они являются по существу техногенными месторождениями, на которые обратили свое внимание за¬рубежные страны еще в 70-х годах XX в. Известно, что экономика Донбасса, как и Украины, а также России является ресурсно-ориентированной [4]. Сложившаяся к настоящему времени ситуация в горно-геологической сфере деятельности в Донбас¬се и Украине объективно оценивается специалистами всех уровней как кризисная. Её основные признаки связаны с необеспеченностью большинства горнодобываю¬щих предприятий разведанными запасами многих видов сырья, прекращению работ по созданию новых горнодобывающих мощностей в связи с резким сокращением объемов геологоразведочных работ. Отсюда вытекает отсутствие необходимого го¬сударственного резерва ведущих полезных ископаемых, особенно редких и других металлов, потребление которых является индикатором экономической безопасности и независимости. Доминирующие в Донецкой области угольная, металлургическая, машино¬строительная, химическая отрасли тяжелой промышленности, электроэнергетика, коксохимия, строительная индустрия и другие на 95-100% зависят от угля, желез¬ных руд, известняка, доломита, других видов минерального сырья, которыми богаты недра нашего края. Геологами выявлено в Донецкой области 834 месторождения свыше 50 видов минерального сырья, используемых современной промышленно¬стью и сельским хозяйством. Суммарная его стоимость по ценам мирового рынка сырья составляет около 3 триллионов долларов США. Однако используется оно да¬леко не полностью, т.к. разрабатывается мене половины этих месторождений. По¬этому в 2000 г. в Донецкую область завезено только угля и железных руд более чем на 2 млн. долларов из других регионов, а также стран ближнего и дальнего зарубе¬жья. Продолжающееся и в настоящее время сохранение этой тенденции импорта различных видов минерального сырья, промышленные залежи которого имеются в Донецкой области, неизбежно деформируют её развитие и приводят к нарастанию минерально-сырьевого кризиса, более тяжкого по своим последствиям, чем все дру¬гие виды кризисов — политические, экономические или экологические. В его основе лежит нерациональное, непродуманное использование минеральных, в том числе техногенных, ресурсов. В развитых индустриальных странах мира уровень использования промыш¬ленных отходов достигает 70-80%, тогда как в Украине он не превышает в настоя¬щее время 5-10%. В США, например, из промотходов получают 20% всего алюми¬ния, 33% железа. 50% свинца и цинка. 44% меди и т.д. [1]. Поэтому для нашей стра¬ны, производившей 5% всей минеральной продукции мира и добывавшей более 10 млр.т минерального сырья, из которого до 90% отходов горной массы шло в отва¬лы, проблема утилизации промышленных отходов имеет первостепенное значение. На территории Украины в результате деятельности 500 промышленных предприятий только твердых отходов накоплено около 25 млр.т. Эти отходы негативно влияют на природные ландшафты и экологические условия, занимая площадь около 150 тыс.га плодородных земель и ухудшая среду обитания человека. Особенно она ухудшилась в последнее время, когда огромное количество отходов попадает именно на нераз¬решенные, криминальные свалки, которыми обезображены городские окраины, ле¬сопарки, берега водоемов, задворки предприятий, участки вблизи железных дорог. На 01.06.2000 г. имелась информация о 1600 техногенных объектах Украины по 13 областям Украины и частично по Крыму [1]. Установлено, что в результате переработки только обследованных промышленных отходов потребности промыш¬ленности Украины могут быть обеспечены на десятки лет в скандии, галлии, иттрии, тантале, ниобии, ртути, цезии. Ежегодная потребность в дефицитных для страны свинце, цинке, меди, ванадии, цирконии, золоте, серебре, литии может удовлетво¬ряться на 10-25%. Различное нерудное сырье из отходов рационально использовать для получения строительных материалов, химических реагентов для очистки сточ¬ных вод, удобрений для сельского хозяйства и т.д. Важным обстоятельством являет¬ся то, что себестоимость товарной продукции из промышленных отходов в 5-15 раз меньше, чем из добываемых традиционными способами руд месторождений полез¬ных ископаемых. Активное использование промышленных отходов минерального сырья позволит получить прибыль в миллиарды долларов США ежегодно. Утилиза¬ция минеральных отходов способствует очищению окружающей среды от токсич¬ных веществ и балласта, а также получению необходимых металлов и других полез¬ных продуктов. В промышленных отходах Никитовского ртутного комбината (НРК), напри¬мер, определены прогнозные ресурсы (в тоннах) сурьмы — 5540, мышьяка — 4280, лития — 1450, ртути — 720, серебра — 3,2, золота — 1,2. Разработаны технологиче¬ские схемы по извлечению указанных металлов, после чего песчано-глинистые про¬дукты промотходов можно использовать для приготовления кирпича, строительных растворов, бетона и т.д. Проведенная в УкрГИМРе (г.Симферополь) и Геопрогнозе (г.Киев) технико-экономическая оценка комплексного освоения отходов НРК пока¬зала их целесообразность и выгодность [1]. В отходах Запорожского титано-магниевого комбината обнаружены содержа¬ния (%) циркония — 0,35; ниобия — 0,28; тантала — 0,017; ванадия — 0.09; ит¬трия — 0,03; меди — 0,1; оксида титана — 7,8. Эти металлы содержатся в техноло¬гически доступной для их извлечения форме. Следует отметить, что при содержани¬ях по 0,1% первых двух металлов (циркония и ниобия) и 0,012% тантала их эндоген¬ные месторождения являются промышленными [5]. В Приазовье известно Октябрьское (Мариупольское) месторождение цирко¬ния и ниобия, из эндогенных руд которого на Донецком химико-металлургическом заводе после их обогащения было налажено производство металлического циркония и ниобия, являющихся редкими металлами. За рубежом непрерывный рост их произ¬водства и потребления составляет 4-5% ежегодно, и в этом отношении Украина и Донецкая область далеко — на 25-30 и более лет отстают от передовых зарубежных стран. Металлический цирконий и его сплавы служат основным конструкционным материалом атомных реакторов различного назначения. Они применяются при кон¬струкции самолетов, ракет и космических кораблей. Из сплава циркония с неодимом изготавливают сверхпроводящие магниты. Цирконий используется в химической промышленности в качестве коррозионно-стойкого материала, карбиды и нитриды циркония являются добавками к твердым сплавам и т.д. Ниобий является л а ирующеи добавкой в сталь и изделия из них, включая трубы большого диаметра для неф-те- и газопроводов, стальные конструкции и автомобилестроение. Общемировой уровень потребления ниобия в 2001 г. составил 73,7 млн. фунтов или около 30 тыс т оксида ниобия. В России в 2000 г. было произведено всего 600т этого металла а в Украине никто не занимается этим, во всяком случае, в доступной литературе дан¬ных о его производстве нет. Темпы применения ниобия в сталях в качестве леги¬рующей добавки превысили темпы потребления самой стали в 2 и более раза Сред¬нее потребление феррониобия в пересчете на 1т производимой в мире стали состав¬ляет более 32 г/т, а в передовых странах Запада и Востока 52-89 г/т, так что доля феррониобия производимого в мире, составляла в 2000 г. около 20 тыс.т. В г.Харцызке Донецкой области расположен один из крупнейших в Украине и мире трубный завод (до 90% продукции которого идет на экспорт в Россию). Здесь изго¬тавливают, в том числе, так называемые многослойные трубы конструкции академи¬ка Б.Патона, которые хорошо держат давление, но не обладают необходимой устой¬чивостью к коррозии, так что они недолговечны. Результат — участившиеся катаст¬рофы на нефте- и газопроводах. Иное дело трубы, изготовленные из стали с добав¬кой ниобия. Такую сталь в Харцызск поставляют мариупольские «Азовсталь» и за¬вод им. Ильича. Однако этот ниобий не приазовский, промышленное применение которого могло бы быть экономически весьма выгодным. А пока трубы большого диаметра для нефте- и газопроводов России, легированные феррониобием, постав¬ляют также Германия, Италия, и даже Япония, не имеющая своей железорудной ба¬зы и месторождений ниобия. Подавляющая часть мировых запасов ниобия (99%) приходится на магматогенные месторождения, связанные со щелочными породами, особенно карбонатитами. Если содержание ниобия в рудах составляет 0,1%, то оно уже считается промышленным, а 1кг ниобия на мировом рынке стоит 60-70 долла¬ров США [5]. Известно, что в коре выветривания крупнейшего в мире карбонатито-вого месторождения Араша в Бразилии, снабжающего феррониобием завод Азов¬сталь в г.Мариуполе, содержится 2,5% этого металла в 400 млн.т руды. В отходах обогащения комплексных руд Октябрьского месторождения в Приазовье запасы циркон-ниобиевых руд балки Мазуровой составляют около 2 млн.т, что в пересчете на эти металлы дает их количество не менее 1-2 тыст. При годовой потребности Донецкой области до 100 т ниобия и циркония запасы указанного техногенного ме¬сторождения надолго обеспечат цирконием и феррониобием металлургию и другие отрасли производства нашего региона и Украины. Техногенные месторождения Криворожского железорудного бассейна могут быть источником добычи золота. В отходах обогащения железистых кварцитов здесь установлено до 1,5-1,9 г/т и более золота, из которых в УкрГИМРе (г.Симфероноль) получены концентраты, пригодные для гидрометаллургического извлечения этого благородного металла. В золе бурых углей Морозовского разреза Днепровского буроугольного бас¬сейна нами выявлены содержания золота до 4,5-8 г/т, что существенно превышает промышленные требования к рудам коренных месторождений. Количество золота в золошлаковых отвалах ТЭЦ г.Александрии составляет 350 мг/т и более, что делает экономически выгодным его промышленное извлечение по примеру Рефтинской ГРЭС на Урале. Здесь попутно с электроэнергией из золы сжигаемых экибастузских углей ежедневно получают до 1 кг золота. В г. Николаеве на глиноземном заводе ежегодно образуется 1,3 млн.т красных шламов при переработке импортируемых из Гвинеи и других стран бокситов. Работами УкрГИМР доказана возможность их утилизации с получением Au-Zr-TiО2-Fe концентрата при чистой годовой прибыли 770 тыс.долларов. Вторичная переработка 150 млн.т отходов обогащения марганцевых руд Ни¬копольского района и 500 млн.т отходов обогащения железных руд Криворожского бассейна могут дать товарной продукции на 6 млр.долларов. Эти, а также другие данные показывают настоятельную необходимость изучения и утилизации техно¬генных месторождений Украины и, особенно, Донбасса. За 200 лет промышленной добычи каменных углей в Донбассе и их перера¬ботки накоплено громадное количество отходов: на каждого жителя этого региона приходится их около 4000 т. Из 1257 терриконов и отвалов угольных шахт до 35% подвержены процессам самовозгорания угля, выделяющиеся при этом из очагов го¬рения горячие газы, отлагают на поверхности самородную серу, нашатырь и другие техногенные минералы. В радиусе до 3-х км каждый террикон является источником загрязнения воздушной, водной и поверхностной природной среды различными эле¬ментами-токсикантами, в том числе мышьяком, ртутью и др. Между тем, доказано, что глинистые породы, слагающие на 70% и более терриконы угольных шахт Дон¬басса, целесообразно использовать в качестве минерального сырья для изготовления кирпича и других строительных материалов, а также получения глинозема. Отходы углеобогащения и переработки углей могут служить также нетрадиционным источ¬ником черных, цветных, благородных и редких металлов [3]. Имеется мировой опыт использования глинистых пород терриконов, хвостов обогащения угля для произ¬водства глинозема. Во Франции, Польше и других странах доказана возможность получения глинозема не из бокситов, где его 26% и более, а из глинистых пород. Ре¬зультаты анализов сланцев из терриконов г.Донецка и отходов углеобогащения по¬казывают содержания Аl2О3 28-29% и выше. В связи с этим возникает настоятельная необходимость всестороннего изучения терриконов Донецкой области, начиная с Донецко-Макеевского промышленного района, с целью их практического использо¬вания. При этом решается не только экономическая, но и экологическая задача по улучшению состояния окружающей среды, а при переработке терриконов освобож¬даются дополнительные площади для сельскохозяйственного производства, жилищ¬ного и промышленного строительства. Геохимические исследования угольной золы около 200 шахтопластов, проведенные А.Ф.Горовым, показало постоянное присут¬ствие в золе до 3 г/т серебра, свыше 1000 г/т лития и других элементов. Ежегодно появляющиеся в Донбассе отходы угольного производства содержат около 10 т се¬ребра, сотни тонн германия, иттрия и иттербия, тысячи тонн скандия, бериллия, ли¬тия, циркония и других металлов на сумму несколько сот млн. долларов США. Та¬ким образом, техногенные месторождения Украины и Донбасса, представляющие собой отходы горного производства, хвосты флотации и гравитации, металлургиче¬ские шлаки и шламы, золоотвалы ТЭЦ, вскрышные породы, сточные воды и др. яв¬ляются надежной минерально-сырьевой базой страны. Их разработке и промышлен¬ной утилизации необходимо уделить первоочередное внимание. В Донбассе необхо¬дима комплексная, геолого-геохимическая разведка с применением современных высокоточных аналитических методов и приборов (ICPMSU и др.) не только уголь¬ных терриконов, но и таких, прежде всего объектов: ДХМЗ (пос.Донское), НРК (г.Горловка), завод Цветмет (г.Артемовск), «Укрцинк» (г.Константиновка), Торез-ский завод наплавочных сплавов, а также заводы в г.Северодонецке (Ge), Свердлов¬ске (А1-сплавы) — Луганской обл. В Украине практически не занимаются вопросами утилизации отработанной бытовой техники: холодильников, стиральных машин, кухонных плит, телевизоров. кондиционеров, а также старых изношенных автомобилей, мотоциклов и других транспортных средств. А зря, ведь в составе этих устройств нем&то черных и цвет¬ных металлов, разных деталей, пригодных для нового использования, которые ши¬роко применяются в других странах. По данным госуправления экологии и природ¬ных ресурсов в Донецкой области ежегодно образуется в настоящее время около 60 млн.т промышленных отходов, из которых подавляющая часть оседает в шламонакопителях, золоотвалах, терриконах и других свалках [2]. В нынешних условиях вполне реально их широкое вторичное использование, т.е. до 30% и более. Однако промышленники крайне неохотно занимаются их утилизацией из-за несовершенства отечественного природоохранного законодательства и другим причинам. Так, Вер¬ховная Рада приняла закон, что с 01.07.1999 г. по 01.01.2003 г. в Украине на боль¬шинстве горнометаллургических предприятий проводится экономический экспери¬мент, в соответствии с которым 70% обязательного сбора за загрязнение окружаю¬щей среды оставались у предприятий и расходовались на соответствующие приро¬доохранные мероприятия. Это позволило Донецкой области дополнительно полу¬чить 37,5 млн. гривен, которые были потрачены на установку по очистке коксового газа от сероводорода с получением 10 тыс.т в год серной кислоты на Авдеевском коксохимзаводе, произведены модернизация мокрых газоочисток с реконструкцией системы шлаковыделения на металлургическом комбинате им. Ильича в г.Мариуполе и т.д. Однако Верховная Рада не приняла новый закон о продлении экономического эксперимента с 01.01.2003 г. и все осталось по старому. Мизерными являются также штрафы за самовольный захват земель предприятиями за складирование отходов. Например, одно из предприятий г. Дзержинска в Донецкой области с нарушением всех правил безопасности целый год складировало вредные промотходы, а заплатило в бюджет всего 730 гривен. Поэтому пришло время сделать законодательные стиму¬лы более действенными, увеличить ощутимо штрафные санкции и заинтересовать предпринимателей в переработке промышленных отходов, т.е. освоении техноген¬ных месторождений Украины и Донбасса.
Библиографический список
1. Галецький Л.С., Наумеико У.З., Пнлипчук А.Д. Техногенш родовища - нове нетрадиційне джерело мінеральної сировини в України // Екологія довкілля та забезпечення життєдіяльності, 2002. — № 5-6. — С. 77-81.
2. Земля тривоги нашої. Матеріали доповіді про стан навколишнього природного середовища в Донецькій облаеті в 2001р. /Під ред. С.С.Куруленко. — Донецьк, Новий мир, 2002. - 108 с.
3. Панов Б.С., Шевченко О.А., Дудик A.M. и др. Современные экологические проблемы Донецкого бассейна // Геофиз.журнал, 2003. — Т. 25. —№ 3. — С. 46-60.
4. Путин В.В. Стратегия развития минерально-сырьевой базы России // Записки Горного ин¬ститута.—Л.: ЛОРАН, 1999. —Т. 144(1).
5. Солодов Н.А. Редкие металлы / В учебнике «Месторождения металлических полезных ис¬копаемых» // В.В.Адонин, В.Е.Бойцов, В.М.Григорьев и др. — М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1998. — С. 158-197.