додати матеріал

приховати рекламу

Техногенні родовища

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

ТЕХНОГЕННІ РОДОВИЩА
(Конспект лекцій)

ЗМІСТ
"1-3" 1. Поняття техногенне родовище (ТМ), особливості та перспективи розробки
2. Способи освіти і класифікація ТМ
3. Склад і будова ТМ
3.1. ТМ паливно-енергетичного комплексу
3.2. ТМ вугільної підгалузі
3.3. ТМ кольорових і рідкісних металів
3.4. ТМ чорних металів
4. Методика і техніка геолого-економічної оцінки ТМ
4.1. Основні етапи дослідження ТМ
4.2. Апаратурно-методичне забезпечення аналітичних досліджень ТМ
4.3. Метрологічне забезпечення якості польових і лабораторних аналізів складу відкладень ТМ
5. Формування банку даних (БД) і моніторинг ТМ
5.1. Технологія формування банку даних з техногенних родовищ (БД ТМ)
5.2. Моніторинг ТМ
6. Геоекологічне картування та складання еколого-геологічних карт (ЕГК) з техногенних родовищ
Використана література
Перелік питань до заліку по всьому курсу
Практичні роботи
Робота 1
Робота 3

1. Поняття техногенне родовище (ТМ), особливості та перспективи розробки
Техногенні родовища являють собою клас родовищ, які сформувалися в останні століття у районах гірничорудної промисловості (Північно-захід і Південний схід європейської частини Росії, Урал, Південний Схід і Схід азіатській частині, Центр Сибіру). Ці родовища зазвичай володіють своєрідним мінеральним складом і є потенційним джерелом різноманітних корисних копалин, зокрема кольорових, рідкісних і благородних металів, а також будівельних матеріалів (щебінь, пісок, гравій і т.д.).
Техногенні родовища - техногенні освіти (відвали гірничодобувних підприємств, хвостосховища збагачувальних фабрик, шлакозольна відвали паливно-енергетичного комплексу, шлаки і шлами металургійного виробництва, шламо-, шлако-і т.д. відвали хімічної галузі) на поверхні Землі за кількістю та якістю міститься в них мінеральної сировини придатні для промислового використання в даний час або в майбутньому за мері розвитку науки і техніки.
Особливостями техногенних родовищ є:
1) географічно розташовані тільки в промислово розвинених районах;
2) перебувають на поверхні Землі і гірська маса в них переважно дезінтегрірована;
3) значно більша кількість мінералів (більше 30 000), ніж у звичайних родовищах (близько 3 000).
Остання особливість визначає складність переробки техногенних руд, так як з-за різноманіття мінеральних форм, потрібні інші технології, ніж для звичайних руд, засновані на останніх досягненнях науки і техніки.
Відвали гірничодобувних і металургійних підприємств як перспективні джерела сировини для різних областей індустрії здавна привертали увагу. Так ще в 30-і роки минулого століття проводилися дослідження з оцінки медьсодержащих відходів на більшості мідних підприємств Уралу. З 50-х років відходи мідного виробництва оцінювалися не тільки на основні, але і на корисні попутні компоненти. Дослідженнями останніх років встановлено, що в Росії до теперішнього часу накопичено понад 50 мільярдів тонн техногенних відходів, вміст металів у яких нерідко перевищує їх вміст у рудах, що витягають із надр і надходить на збагачення. Особливо це відноситься до старих відвалам і хвостосховища, які формувалися в 40-50-ті роки минулого сторіччя, коли не приділялося належної уваги комплексному вивченню мінеральної сировини, а кондиції видобутку і переробки були значно вище сучасних.
Відомі приклади успішного залучення техногенних родовищ в експлуатацію. Так ще в 70-80-ті роки минулого сторіччя Хрустальненський Сонячний, Алмаликскій і Зиряновский комбінати приступили до ревізії відвалів минулих років, видобутку та використання некондиційних руд для отримання додаткової продукції (олова, свинцю, цинку та ін.) Однак, до теперішнього часу техногенні родовища використовуються в незначних масштабах. Основною причиною цього є те, що для широкого залучення в переробку потрібне будівництво практично нових виробництв, що реалізують нові технологічні принципи і рішення, які розроблені, як правило, на рівні наукових відкриттів, лабораторних або напівпромислових досліджень і рідко доведені до промислового виробництва. Звідси висока капіталомісткість нового будівництва та реконструкції з послідовною заміною діючих технологічних ліній на нові виробництва.
Незважаючи на зазначені труднощі, перспективність використання техногенних родовищ очевидна, тому що їх використання дозволяє одночасно вирішувати цілий ряд економічних, соціальних та екологічних проблем.
Економічні проблеми:
1. Постійне подорожчання сировини, що витягується з надр, у зв'язку з розробкою родовищ на все більш значних глибинах, часто із закономірним зниженням вмісту цінних компонентів. В останні 30 років вартість сировини неухильно зростає на 5-10% на рік, незважаючи на впровадження нової техніки і навіть автоматизацію деяких виробництв.
2. Виснаження запасів корисних копалин у надрах Землі. Наприклад, при нинішньому рівні видобутку і збагачення, запасів цинку залишилося на 25-30 років, а свинцю на 50-60 років.
3. Зниження продуктивності праці і зменшення темпів видобутку корисних копалин у зв'язку з постійним погіршенням гірничо-геологічних умов видобутку (великі глибини, бідні руди).
Соціальні проблеми:
1. Ускладнення ситуації з використанням робочої сили в багатьох рудних районах внаслідок зменшення обсягу робіт, викликаного виснаженням запасів корисних копалин.
2. Погіршення умов праці при експлуатації глибокозалягаючих родовищ.
Екологічні проблеми:
1. Виключення з господарського обороту великих площ земель, зайнятих відходами виробництва. Так, наприклад, площа золовідвалів паливно-енергетичного комплексу Уралу становить близько 3 000 га, а площа порушених земель в мідній підгалузі перевищує 60 000 га.
2. Знищення або зниження якості земель з-за пилових заметів з відвалів та хвостосховищ. Наприклад, з 1 га відвалів КМА щорічно зноситься до 500 тонн пилу.
3. Забруднення навколишнього середовища (грунтів, поверхневих і підземних вод, атмосферного повітря) важкими металами і солями у концентраціях, нерідко перевищують допустимі норми. Так орієнтовна сумарна обсяг скидання забрудненої оборотної води з золовідвалів АТ «Свердловенерго» складає не менше 7,6 млн.м 3 / рік. Вміст у скидається воді таких елементів як F, V і Mn перевищує ГДК в десятки і сотні разів. З відвалів Садонскіх родовищ щорічно виноситься в р. Терек до 3 000 тонн цинку.
Залучення до переробку техногенної сировини забезпечує:
1. Скорочення витрат на пошуки нових і розвідку експлуатуються.
2. Збереження виснажуються мінеральних ресурсів у надрах, тому що запасів корисних компонент, що накопичилися у відходах ГОК'ов, достатньо щоб задовольнити потреби на багато десятиліть вперед.
3. Підвищення продуктивності праці за рахунок рентабельної переробки вже видобутої сировини, що є, по суті, готовим напівпродуктів і знаходиться поблизу діючих підприємств, що особливо важливо для тих з них, для яких внаслідок виснаження сировинної бази виявляються незавантаженими виробничі потужності, і вивільняється робоча сила.
4. Поліпшення умов праці, так як техногенні родовища розташовані на поверхні Землі на відміну від все більш глибокозалягаючих звичайних родовищ корисних копалин.
5. Виробництво дешевих будматеріалів (пісок, щебінь, гравій, цемент, абразиви, матеріал для відсипки дорожнього полотна, будівництва гребель, дамб, тощо), а з шлаків - шлаковати, шлакового лиття (бруківка, тюбінги, плитки, бордюрний камінь і т.д.), литого шлакового щебеню, склокерамічних виробів, в'яжучих добавок у цемент, мінеральних добавок для поліпшення грунтів, добрив для сільського господарства та ін
6. Звільнення займаних їм земель і їх рекультивацію та ліквідацію джерел забруднення навколишнього середовища (ОС), поліпшуючи тим самим екологічну обстановку навколо діючих підприємств. Це відноситься до тих ТМ, освоєння яких супроводжується виробництвом будматеріалів. Якщо ж здійснюється тільки видобуток металів (кольорових, рідкісних і благородних), то з-за низького їх змісту кількість техногенних відходів практично не зменшується.
Таким чином, усе вищевикладене вказує на актуальність і народно-господарську важливість проблеми переробки й повної утилізації відходів гірничорудної, металургійної, паливно-енергетичної та хімічної галузей промисловості. Вже існуючі і перспективні технологічні розробки дозволяють оптимістично оцінювати прибутковість переробки ТМ і можливість переходу до безвідходних технологій для їх повної ліквідації.
Більшість розвинутих зарубіжних країн здійснюють політику заощадження своїх ресурсів, інтенсивно залучаючи до переробку ТМ, утилізуючи відходи виробництва, розробляючи технології переробки цих відходів. Наприклад, у США ще в 1993 році частка вторинної сировини у виробництві кольорових металів становила:
по міді - 55%, вольфраму - 28%, нікелю - 25%.
Подібна тенденція використання вторинних ресурсів спостерігається в Канаді, Великобританії, ПАР Іспанії та інших країнах. Ось кілька прикладів:
· У Канаді з відходів міднорудних підприємств, що містять 0,45% Cu досягається витяг 40% міді завдяки новим способам збагачення (купчастого кислотного вилуговування, купчастого піритової і бактеріального вилуговування).
· У штаті Монтана (США) з відвалів рудника Мандіскі отримують щорічно 2т Au і 4т Ag при утриманні у відвалах золота - 0,84 г / т і срібла - 2,8 г / т.
· У штаті Мічиган (США) з хвостів збагачення, що містять 0,3% Cu, досягнуто витяг 60% міді.
· У Болгарії з відходів, що містять 0,1-0,15% Cu, отримують мідний концентрат, собівартість якого в 3 рази нижче, ніж при отриманні його з природної сировини.
· У ПАР з відвалів золотоізвлекательних фабрик при утриманні золота - 0,53 г / т і урану - 40г / т отримують 3,5 т золота і 696т урану на рік при продуктивності 50000т/суткі.
Однак, необхідність істотного обсягу технологічної перебудови виробництва і розробки цілого ряду методичних та технологічних питань вивчення ТМ не дозволяє розраховувати на швидкий повсюдний перехід до безвідходних технологій.

2. Способи освіти і класифікація ТМ

Множинність показників, що характеризують ТМ, до яких відносяться
· Умови утворення,
· Обсяги,
· Речовинний склад,
· Характер процесів, що перетворюють первинна речовина,
· Неоднорідність впливу окремих показників на прийняття технологічних рішень і економічних оцінок і деякі інші
зумовлюють складність їх класифікації та типізації.
За морфологічними ознаками ТМ можна розділити на 2 типи:
1.Месторожденія насипні, що представляють собою пагорби і терикони. До цього типу належать:
· Терикони вугільних шахт і розрізів;
· Відвали рудників і кар'єрів руд кольорових, чорних і рідкісних металів, складені дезінтегрірованние розкривними і вміщуючими породами, а так само убогими забалансовими рудами;
· Техногенні розсипи, які утворюються при розробці розсипних родовищ і з відходів золоторудних фабрик;
· Шлаковідвали кольоровій і чорній металургії.
2. Родовища наливні, які утворюються при заповненні западин земної поверхні. Представниками цього типу ТМ є:
· Відходи збагачення руд (шламо-та хвостосховища гірничозбагачувальних фабрик);
· Шламоотвали кольоровій і чорній металургії;
· Золо-і шлаковідвали енергетичного комплексу, що виникають при гідравлічному видаленні золи і шлаків з теплоелектростанцій;
· Шламоотвали хімічних виробництв.
За складом техногенні родовища поділяються на 4 типи:
1. Породні ТМ, що складаються з природних гірських порід і представлені глибового-щебенисті матеріалом і шламо-і хвостосховищами збагачувальних фабрик.
2. ТМ пірометалургійних процесів кольорової та чорної металургії, складені шламами і шлаками.
3. ТМ теплоелектростанцій, складені золою і шлаками ТЕС.
4. ТМ хімічного виробництва (шлами).
За можливими областям використання ТМ поділяються на 3 типи:
1. ТМ будівельної сировини.
2. ТМ (по витягуваний метал) - мідні, цинкові і т.д.
3. ТМ змішаного типу, тобто придатні для отримання будматеріалів і металу.
Розробка родовищ першого типу забезпечує звільнення площ землі від техногенних відходів з подальшою їх рекультивацією, другого типу - дозволяє здійснити довитяг металу, але не вирішує проблеми визволення території відвалів від відходів, так як вторинна переробка відвалів, враховуючи низький вміст у них корисних компонентів, практично дає те ж саме кількість відходів.
Третій тип техногенних родовищ дозволяє здійснювати й рекультивацію земель та довитяг металу.
За екологічному впливу серед техногенних родовищ виділяють:
1. Безпечні, представлені гірськими породами і глибовощебеністимі та щебенево шлаками кольорової та чорної металургії, слабо руйнуються протягом зберігання.
2. Вражаючі атмосферу і гідросферу, якщо вони складені окислюються або глінізірующіміся породами, окиснюються шлаками і шламами, що пилять шламами і висохлої пульпою хвостосховищ.
В даний час термінологія, класифікація ТМ, критерії належності їх до того чи іншого типу змінюються і доповнюються в міру поглиблення досліджень та практичних робіт в галузі розробки техногенних родовищ.
Найбільш зручною видається класифікація ТМ, в основу якої покладено умови їх формування, так як вони визначають зазвичай і морфологію, і речовий склад, і можливі галузі використання, та екологічний вплив на ОС (рис.1).
Користуючись класифікацією, представленої на рис.1, можна оцінити основні характеристики будь-якого типу родовищ. Наприклад, ТМ гірничодобувних підприємств, що виникають при збагаченні руд і які становлять хвостосховища, відносяться до родовищ
· Наливного типу (морфологічна ознака);
· По складу - породні;
· По можливих областям використання - змішаного типу, тобто придатні для довитяг металу та отримання будматеріалів;
· По екологічному впливу на навколишнє середовище - вражаючі атмосферу (пил) і гідросферу (фільтрація вод хвостосховищ через захисні дамби).

Шлакозольна відвали ТЕС
Металургійного виробництва
Паливно-енергетичної індустрії
Хімічній галузі
Збагачення
Переробка
Кольорової металургії
Шлаковідвали
Шламоотвали
Чорної металургії
Чорної металургії
Кольорової металургії
Відвали гірничих підприємств
Шламо-та хвостосховища
Вскриша
Позабалансові руди
Гірничодобувної промисловості
Вміщують породи
Видобуток
Шламо-, шлако-і т.д. відвали

ТЕХНОГЕННІ РОДОВИЩА

Підпис: ТЕХНОГЕННІ РОДОВИЩА
Підпис: шламо-, шлако-і т.д. відвали
Підпис: шлакозольна відвали ТЕС


Відвали розробки розсипних родовищ
Підпис: Відвали розробки розсипних родовищ Рис. 1 Класифікація техногенних родовищ.

3. Склад і будова ТМ

Склад і будова ТМ визначаються цілим рядом факторів, найважливішими серед яких є:
1) умови утворення (видобуток і збагачення руд та вугілля, переробка концентратів руд, спалювання вугілля і т.д.);
2) склад вихідної сировини (родовища кольорових і рідкісних металів, поліметалічні, залізорудні та інші види корінних родовищ);
3) фізико-хімічні та механічні процеси кліматичного впливу і вивітрювання відвалів. Вони інтенсивно окислюються, вилуговуються і руйнуються, що призводить до зміни мінералогічного та речовинного складу техногенних відкладень, виносу елементів і утворення ореолів розсіювання навколо відвалів. Особливо це проявляється для відходів видобутку і збагачення сульфідних руд, так як вони при окислюванні і вивітрюванні швидко руйнуються і переходять в окислені мінеральні форми, які потребують при утилізації особливих технологій вилучення корисних компонентів
У приповерхневої зоні техногенних відкладень під впливом кисню, води, фільтраційних електричних полів та інших факторів відбуваються інтенсивне розчинення і міграція металів та їх сполук. При цьому можуть утворюватися збіднені і збагачені металом ділянки з відновленими і окисленими формами його знаходження. Наприклад, в ділянках хвостосховищ з відновленими сульфідами нерідко спостерігаються підвищені вмісту золота, а в зонах окислення можливе накопичення срібла.
В даний час досвід розвідки техногенних родовищ невеликий. Найбільш ретельно такі дослідження виконані на Уралі, тому нижче наводяться особливості складу і будови ТМ в основному Уралу, використовуючи в деяких випадках так само узагальнені дані по родовищах колишнього СРСР.

3.1 ТМ паливно-енергетичного комплексу

Однією з важливих проблем дослідження шлакозольна відвалів теплоелектростанцій (ТЕС) є вивчення їх складу і кількості мікродомішок, можливо, мають цінність як сировина для вилучення цих мікродомішок.
Розглянемо результати досліджень мінерального складу і елементів домішок для зол Рефтинская ГРЕС, що працює з 1970 г і забезпечує тепловою та електричною енергією значну частину Свердловської області. Золи транспортуються по системі гідрозоловидалення і доправляють у золовідвал, який займає площу 1500 га і містить 120 млн.т золи при щорічному складуванні золошлакових відходів близько 3,1 млн. т.
Золовідвал Рефтинская ГРЕС витягнутий з півночі на південь. Його довжина понад 1000 м, ширина від 100 до 300 м і висота 10-15 м. Випробування поверхні відвалу показало, що він має неоднорідне будова, що визначається чергуванням зол різних за гранулометричним складом (див. таблицю 1).
Таблиця 1.
Гранулометричний склад (%) зол Рефтинская ГРЕС.
Тип золи
Розміри зерен, мм
> 0,63
0,2 - 0,63
<0,2
Тонкозернисті золи з уламками шлаку
22,8
28,4
48,8
Тонкозернисті золи
1,4
7,6
91
Пилуваті золи
0,4
1,7
97,9
Виділені різновиди золи відображають її гранулометричний сортування при гідровиносе.
Тонкозернисті золи з уламками шлаку поширені в північній частині відвалу. Тонкозернисті золи складають основну масу тіла золовідвалу. Пилуваті золи поширені у вигляді субширотних смуг шириною від 10 до 50 м по всій території відвалу.
Вмісту мікроелементів у вихідному вугіллі та в попелі в цілому представлені в таблиці 2.
Таблиця 2.
Середній вміст і коефіцієнт концентрації (КК) мікроелементів в спалюваних вугіллі і золах Рефтинская ГРЕС.
Вміст мікроелементів, n · 10 -3% / KK
Cu
Zn
Pb
Be
Cr
Co
Ba
Ti
V
Mn
Sc
P
Zr
Вугілля
0,3
0,6
0,5
0,2
0,3
3
42
40
1,3
44
0,7
44
10,2
Золи в цілому
1,4 4,67
2,083,47
1,382,76
0,2 1
0,1 0,33
2,9 0,97
20 0,48
800 20
2 1,54
70,11,59
1 1,43
1002,27
20 1,96
З таблиці випливає, що концентрація в золах більшості елементів зростає (КК> 1), для деяких дуже значно (КК Ti = 20, КК Cu = 4,67, КК Zn = 3,47, КК Pb = 2,76) і лише для трьох елементів зменшується (КК Cr = 0,33, КК Co = 0,97, КК Ba = 0,48).
Спостерігаються певні відмінності у змісті окремих мікроелементів для зазначених вище різновидів зол. Так наприклад, в тонкозернистих золах підвищені вмісту міді (КК Cu = 5,17) і хрому (КК Cr = 3,3), пилуваті золи характеризуються зниженням вмісту міді (КК Cu = 2,97) і цинку (КК Zn = 3, 0) і підвищенням вмісту майже всіх інших елементів (КК Be = 1,55, КК Ba = 0,7 і ін.) У золах, що містять уламки шлаків підвищені вмісту хрому (КК Cr = 3,0) і марганцю (КК Mn = 1,82).
Головним мінералом, виявленим рентгеноструктуровим аналізом, є муліт {Al 4 [Al 4 (Si 3 Al) O 19 (F 0,5 O, OH)]} - високотемпературна фаза з неврегульованою структурою, а так само тридимит (SiO 2) - мінерал метастабільній фази, характерний для молодих утворень, у тому числі для зол і шлаків.
Мулла, що містить 71,83% Al 2 O 3 та 28,17% SiO 2 утворюється при термічному переродження ряду глинистих мінералів (каолініт - Al 4 [Si 4 O 10] [OH] 8, галлуазіт, пірофілліт та ін), мусковіту , гідрослюди та інших природних алюмосилікатів. За економічним значенням та обсягами виробництва муліт входить до числа найважливіших штучних мінералів.
Зміст глинозему (Al 2 O 3) у золах порівняти з його вмістом в бокситах (С ³ 45%), тому золи Рефтинская ГРЕС можуть служити сировиною для виробництва алюмінію. Попутно з глиноземом можливо витяг фосфору.
Серед елементів домішок особливу увагу привертають рідкісні елементи Sc, Zr, Ti і B. Необхідні подальші дослідження з метою їх кількісної оцінки.
Складування золошлакових відходів пов'язане з широкомасштабним їх впливом на навколишнє середовище (ОС), що виражається у відчуженні земель і забруднення атмосфери, підземних і поверхневих вод. Однак, проблема використання шлакозольна відвалів до теперішнього часу не вирішена. Щорічно утилізується в основному у виробництві будматеріалів менше 1% від утворюється за той же період часу кількості золи.
Про вплив золовідвалів на ОС можна судити за результатами обстеження золовідвалів АТ «Свердловенерго», що входить до складу РАТ «ЄЕС».
Вплив на водні ресурси.
На всіх електростанціях АТ «Свердловенерго» організовано оборотне водопостачання. Однак, незважаючи на наявність замкнутого циклу водопостачання, в дійсності існує скидання забруднених вод з золовідвалів у поверхневі і підземні водні системи. Основною причиною скидання є фільтраційні втрати оборотної води з гідрозоловідвалів через огороджувальні дамби або їх основу.
Хімічний склад оборотної води електростанцій АТ «Свердловаенерго» характеризує таблиця 3.
Таблиця 3
Хімічний склад оборотної води електростанцій АТ «Свердловенерго».
Елемент
Зміст, мг / л *
ГДК елементів у воді водойм різного призначення
Кратність перевищення ГДК **
Господарсько побутового призначення, мг / л
Рибогосподарського користування, мг / л
Al
0,61 - 2,73
0,5
-
-
V
0,0046 - 0,23
-
0,001
4,6 - 230
Fe
0,14 -0,39
0,3
0,1
1,4 - 3,9
Si
6,1 - 16,4
10,0
-
-
Mn
0,024 - 0,087
-
0,01
2,4 - 8,7
Cu
0,002 - 0,014
1,0
0,001 мідь-іон
2 - 14
Mo
0,0009 - 0,067
0,25
0,0004 за Мо +6
2,3 - 170
As
0,2 - 0,9
-
0,05
4 - 18
Ni
0,0049 - 0,031
0,1
0,01 за іону
0 - 3,1
Ti
0,042 - 0,28
0,1
-
-
F
0,2 - 10
0,7
0,05
4 - 200
Cr
0,0026 - 0,051
0,5
0,005
0 - 10,2
* Зміна змісту кожного з елементів обумовлено спалюванням вугілля різних типів і зольності (Екибастузский - до 43%, Вовчанський - 20-37%, Буланашскій - 20-37%, Кузнецький - до 22%).
** Використано значення рибогосподарських ГДК.
З таблиці 3 випливає, що в оборотних водах всіх золовідвалів має місце перевищення ГДК для всіх елементів, а для V, Мо і F - до 170-230 разів. Обсяг скидання оборотної води з золовідвалів АТ «Свердловенерго» складає не менше 7600 тисяч 3 / рік у поверхневі водойми (ріки, струмки) і понад 50 млн 3 / рік в горизонти підземних вод за допомогою фільтрації через підстави дамб.
Вплив на земельні ресурси.
Площі, займані кожним золовідвалів, вимірюються сотнями гектарів, складаючи в цілому для АТ «Свердловенерго» не менше 3100 га, а з урахуванням площі санітарно-захисних зон (близько 1700 га) з землекористування виключається 4800 га тільки для однієї Свердловської області.
Вплив на атмосферу.
Основними джерелами забруднення атмосфери є пилять поверхні золовідвалів. Їхній негативний вплив полягає у забрудненні повітряного басейну неорганічної пилом в результаті вітрової ерозії сухої частини поверхні відвалів. Результати розрахунків показали, що для золовідвалів АТ «Свердловенерго» площа пилять поверхонь становить близько 600 га, тобто близько 20% загальної площі золовідвалів, а сумарний обсяг пиловиділення перевищує 1700 т / рік.
Ризик екологічних наслідків аварійних ситуацій.
Екологічний ризик, тобто ймовірність виникнення несприятливих для ОС і людини наслідків складування золошлакових відходів на золовідвалах обумовлюється можливістю прориву дамб, що обгороджують, що в дійсності хоча і не часто, але має місце.
Таким чином, у світлі розглянутого впливу золовідвалів на ОС, абсолютно очевидна необхідність проведення досліджень з утилізації техногенних відходів, що накопичуються в золовідвалах паливно-енергетичного комплексу Росії. У вирішенні цієї проблеми зацікавлений і паливно-енергетичний комплекс, який виплачує багато сотень мільйонів рублів на рік за забруднення ОС, складування відходів, вилучення земель.


3.2 ТМ вугільної підгалузі

При видобутку і обробці копалин вугілля виникає велика кількість відходів, що містять крім порожньої породи значну кількість вугілля.
Першу групу цих відходів складають вуглевмісні розкривні (при відкритому видобутку вугілля) і шахтні породи, тобто ТМ гірничодобувної промисловості, що виникають при видобутку корисних копалин (див. класифікацію ТМ). До теперішнього часу немає достатніх відомостей про щорічні масштабах освіти і складування у відвалах подібних відходів. Найбільш вивчені вони в Кузнецькому басейні, де, за орієнтовними розрахунками, щорічно отримують 12-15 млн.т розкривних порід з середньою зольністю 72-86%.
Другу групу представляють відходи вуглезбагачувальних фабрик, де вони складають 5-40% від перероблюваної маси видобутої сировини і перевищують 1 млн.т / рік на кожній фабриці. У залежності від способів збагачення вугілля утворюються кускові і дрібнодисперсні відходи відповідно при гравітаційному і флотаційному методах збагачення. Вихід кускових вуглевідходів збагачувальних фабрик Кузнецького басейну склав в 1987 році близько 11,5 млн.т, а Уральських - 4,8 млн.т.
Крупність зерен при флотаційному збагаченні менше 1 мм. Уявлення про крупності кускових відходів дає таблиця 4.
Таблиця 4.
Гранулометричний склад відходів гравітаційного збагачення.
Фракція, мм
0 - 1
1 - 6
6 - 113
13 - 25
25 - 50
> 50
Вміст,%
1,5
2
3
14,8
50,6
28,1
Зольність,%
72,4
82,3
86,2
80,3
78,8
85
Зміст дрібної фракції (<13 мм) не перевищує 6,5%, а зольність майже не залежить від розміру кускового матеріалу.
Подання про хімічний склад відходів збагачувальних фабрик можна отримати, проаналізувавши дані таблиці 5.
Таблиця 5
Характеристика вуглевідходів.
Вугільний басейн
Зольність
Хімічний склад,%
C
SiO 2
Al 2 O 3
Fe 2 O 3
CaO
MgO
S
Кузнецький
64 - 90
4 - 22
57 - 70
14 - 26
3 - 10
1 - 7
0,3 - 3
0,1-1,4
Челябінський
66 - 80
9 - 25
53 - 56
22 - 24
11 - 18
2 - 5
3 - 4
0-0,8
Кизеловский
60 - 68
17 - 23
53 - 58
12 - 22
16 - 22
0,8 - 2
0,8 - 2
7 - 10
Переважною гірською породою в вуглевідходів уральських родовищ є аргіліт, в невеликих кількостях присутні алевроліти, пісковики, карбонати і сульфіди.
Основні мінерали представлені каолінітом (20-40%), гідрослюди (5-25%) і кварцом (30-40%). Кизеловский відходи мають підвищений вміст сульфідів заліза, наслідком чого є більш високий вміст в них сірки.
Вміст вуглецю залежить від якості збагачення.
Вуглевідходів представляють інтерес для цементної промисловості, яка може утилізувати значний їх обсяг. Наприклад, в Польщі щорічно використовують 40 000 т відходів вуглезбагачення, застосовуючи їх як компонента вихідної сировини цементу в кількості 8-18%. На Дніпродзержинському цементному заводі в сировинну суміш вводять 8-9% вуглевідходів. На Одеському цементному заводі використовують углемоечние відходи коксохімічного виробництва для часткової заміни глини і зниження витрат палива на випал клінкеру (близько 11%).
Вплив відходів збагачення вугілля на ОС аналогічно, мабуть, впливу золовідвалів ТЕС, розглянутому вище.

3.3 ТМ кольорових і рідкісних металів

ТМ цієї групи об'єднують ТМ, що виникають при видобутку, збагаченні та переробці продуктів збагачення руд кольорових (Cu, Zn, Pb, Al і Mg) і рідкісних (Ni, Sn, Mo, W, Bi, V, Co, As, Sb і Hg ) металів. Як правило, ТМ цієї групи відносяться до родовищ змішаного типу, тобто придатні як для довитяг металу, так і отримання будматеріалів.
ТМ, складені розкривними і вміщуючими породами і некондиційними рудами, представлені аморфними, напівскельних і скельними гірськими породами і рудами різного речовинного складу, що складають корінні родовища. У цьому типі родовищ звичайно не спостерігається закономірностей у розподілі найбільш багатих металом ділянок.
ТМ, що виникають при збагаченні руд, представлені хвостосховищами, складеними подрібненим матеріалом з водонасичення до 20-50%, щільністю від 1,5 до 2,5 т / м 3 та вмістом глинистих часток до 50%.
При флотаційному збагаченні основна маса хвостосховищ представлена ​​пилоподібним матеріалом, а при гравітаційному - дрібнозернистим. У пилоподібному матеріалі часток з діаметром менше 0,1 мм понад 25%, а в дрібнозернистому - частинок з діаметром менше 0,1 мм менше 25%.
Корисні компоненти розподілені в хвостосховищах нерівномірно. Виникнення ділянок з підвищеною концентрацією металу залежить не тільки від зміни показників технології збагачення, а й від низки інших факторів, таких як
§ часовий режим і місце скидання пульпи, які не є постійними;
§ рельєф дна хвостосховища;
§ окисні і відновні процеси в приповерхневій зоні (див. вище).
Металоносних ділянки представлені системою роз'єднаних пластообразних, лінзоподібних, ізометричних і неправильної форми тіл.
У хвостосховищах крім кольорових і рідкісних металів спостерігаються підвищені вмісту благородних металів (Ag, Au, Pt) і рідкісноземельних і розсіяних металів (Ge, Se, Te і ін.)
Шлаки металургійного виробництва мають два різновиди:
§ литі, що надходять в шлаковідвали в гарячому стані;
§ гранульовані - вихідні шлаки після попередньої грануляції.
Розподіл корисних компонент у шлаках залежить від зміни складу вихідної сировини і показників видобування різних компонент, що входять до складу переробляються концентратів, а так само від інтенсивності процесів вторинного перерозподілу металів у них, які для литих шлаків проявляються лише у приповерхневій частині, а для гранульованих - на велику глибину і більш інтенсивно.
Особливо великі втрати металів при видобутку та збагаченні руд, а, отже, дуже значні їх запаси в ТМ гірничодобувної промисловості. Оцінимо ці запаси на прикладі найбільшого комбінату нашої країни - Тирниаузского (Передкавказзя), що здійснює видобуток і переробку вольфрамових руд.
Кондиційним вважаються руди із вмістом триоксиду вольфраму C WO3> 0,1%. У хвостах флотації зміст C WO3 <0,04%. У процесі підготовчих гірських робіт експлуатаційний блок розчленовується на кондиційні і некондиційні руди, виїмка яких з надр здійснюється окремо: кондиційні руди відвантажуються на збагачувальну фабрику, а некондиційні направляються у відвал.
Технологічна схема і показники видобутку і переробки руд показані на рис. 2, з якого випливає, що на частку кондиційних руд припадає всього 13,5% від усієї видобутої гірської маси. У цих рудах утримується лише 34,6% корисного компонента. Некондиційні руди, складові 86,5% видобутої гірської маси, йдуть у відвал, несучи з собою 65,4% металу, що міститься в експлуатаційному блоці. Таким чином, вже перша стадія видобутку корінних руд пов'язана з величезними втратами корисного компонента, причому це втрати не в надрах, а у відвалах.
q = 0,03
g = 86,5
e = 65,4
Відвал
b = 45,0
g = 0,02
e = 23,2
q = 0,033
g = 13,48
e = 11,4
b = 0,1
g = 13,5
e = 34,6
a = 0,039
g = 100
e = 100
КОНЦЕНТРАТ
для металургійного переділу
Хвостосховище
ДРОБЛЕННЯ, ПОДРІБНЮВАННЯ, флотація
Селективну виїмку
ПІДГОТОВЧІ ГІРСЬКІ РОБОТИ
Підпис: ПІДГОТОВЧІ ГІРСЬКІ РОБОТИ


Рис. 2. Схема відпрацювання та збагачення руд Тирниаузского родовища з технологічними-кими показниками по окремих етапах.
a, b, q - зміст C WO 3 у вихідній гірничій масі, збагаченому і відвальною продуктах відповідно,%;
g - вихід продуктів переробки і збагачення руд,%;
e - витяг триоксиду вольфраму у відповідний продукт,%.
На збагачувальній фабриці руда піддається дробленню, подрібненню і флотації. У хвости флотації йде 13,48% рудної маси, разом з якою несеться ще 11,4% корисного компонента. У результаті з усієї маси металу, що міститься в експлуатаційному блоці, в товарний концентрат витягується всього 23,2%, а 76,8% втрачається у відвалах некондиційної руди і хвостосховищах.
Вивчення технологічної проби некондиційної руди Тирниаузского родовища показало, що відвали некондиційної руди це повноцінне техногенне родовище, придатне для переробки, причому зі значно меншими витратами, ніж родовища корінних руд.
Розподіл змісту триоксиду вольфраму в порціях цієї проби наведено в таблиці 6.
Таблиця 6.
Розподіл триоксиду вольфраму в порціях технологічної проби некондиційної руди Тирниаузского родовища.
Групові порції
Окремі порції
Зміст WO 3,%
Кількість WO 3,%
В окремій порції
Накопичене *
В окремій порції **
Накопичене ***
I
1
0,543
0,543
47,5
47,5
2
0,165
0,342
15,7
63,2
3
0,101
0,271
7,5
70,7
4
0,068
0,217
5,7
76,4
5
0,054
0,185
5,0
81,4
II
6
0,036
0,160
3,3
84,7
7
0,030
0,142
2,6
87,3
8
0,026
0,128
2,2
89,7
9
0,021
0,115
1,9
91,4
10
0,017
0,106
1,4
92,8
III
11
0,015
0,098
1,3
94,1
12 - 20
0,012
0,057
4,6
100
* Середній вміст WO 3 по всім вищим порцій, зокрема і з цією (С n '), до лось розраховується за формулою Сп' = ( miCi) / ( mi)
n 'n'
i = 1 i = 1
де m i і C i - маса і зміст WO 3 у i-й порції технологічної проби;
n '- кількість порцій, для яких розраховується З n'.
 ** Відносна маса (М i,%) WO 3 у i-й порції технологічної проби, яка оп-
n
чається рівністю М i = [m i C i / (åm i C i)] · 100,%,
i = 1
де n - сумарна кількість порцій у технологічній пробі, в даному випадку - 20.
*** Сумарна відносна маса WO 3n ') для всіх вищих порцій, включаючи
n 'n
дану, рівна М n '= [(С n' åm i) / (З n åm i)] · 100,%.
i = 1 i = 1
Проба складалася з шматків крупністю 25-50 мм. Середній вміст C WO3 = 0,057%, тобто в цілому вона відноситься до категорії позабалансових руд, так як мінімальна промислове зміст в руді C WO3 = 0,1%. Після зважування та аналізу кожного шматка і ранжирування шматків з утримання C WO3 вся проба була розділена на 20 окремих порцій приблизно рівних за масою. Потім ці порції були об'єднані в три групи. До групи I увійшли 5 порцій з найвищими значеннями C WO3, для кожної з яких вміст C WO3 виявилося вищим, ніж у хвостах флотації, тобто C WO3> 0,04%. До групи II потрапили 5 порцій, у яких середня накопичене вміст металу виявилося вищим, ніж мінімальна промислове на родовищі, тобто C WO3> 0,1%, але в самих порціях вміст металу нижче, ніж у хвостах флотації, тобто C WO3 <0,04%. У групу III потрапили залишилися 10 порцій, у яких обидва показники нижче встановлених меж.
Дані таблиці 6 показують, що розподіл вольфраму в шматках і порціях некондиційної руди дуже нерівномірно. Дійсно, некондиційна в цілому гірнича маса технологічної проби, виявляється, наполовину (10 з 20 порцій) представлена ​​цілком кондиційної рудою, в якій зосереджено 92,8% всього металу, а його середня концентрація C WO3 = 0,106% (групові порції I і II разом ). Більш того, кондиційна рудна частина проби також наполовину складена некондиційної рудою з середнім вмістом C WO3 = 0,026% і запасом металу в 11,4% (групова порція II). Отже, в даному випадку відвал некондиційних руд на 50% представлений цілком кондиційним рудами, в яких зосереджено 92,8% металу з середнім вмістом C WO3 = 0,106%. Такий відвал не можна вважати викидними, він повинен розглядатися як ТМ, цілком придатне для розробки, причому, з набагато меншими витратами, ніж корінне, так як гірська маса в ньому вже здобута і складувати.
Аналогічні результати аналізу складу відвалів некондиційних руд виходять і для багатьох інших типів рудних родовищ. В даний час вже є досвід переробки відвалів некондиційних руд при використанні крупнопорціонной сортування гірничої маси і покусковой і мелкопорціонной сепарації некондиційних руд за допомогою ядернофізіческіх методів. Наприклад, вилучення Pb і Zn з некондиційних поліметалічних руд Алмаликскій ГОК'а (Узбекистан) складає близько 50% від маси отриманого комбінатом металу.
ТМ кольорових і рідкісних металів крім довитяг основних корисних компонентів і одержання будматеріалів (щебінь, пісок, гравій, закладний матеріал і т.д.) можуть бути цінним джерелом попутних елементів, які в початковий період видобутку руд з тих чи інших причин не витягувалися. Так, наприклад, відвали і хвости мідно-нікелевих руд Норильська містять промислові з точки зору сучасних технологій їх переробки концентрації платиноїдів, золота та срібла, які раніше витягувалися лише частково. Практично всі поліметали і мідно-цинкові родовища містять Ag, Cd рідкісні і розсіяні елементи, потреба в яких різко зросла останнім часом, і промислові кондиції на них у зв'язку з цим істотно знизилися.
ТМ кольорових і рідкісних металів мають величезні запаси корисних компонент. В якості прикладу розглянемо сумарні характеристики ТМ мідної підгалузі Уралу, в якій зосереджена основна їх частка Росії і для якої відомі найбільш повні дані (таблиця 7).
Таблиця 7.
Характеристика ТМ мідної підгалузі Уралу.
Тип техногенної сировини
Запаси, млн.т
Зміст і запаси корисних компонент,% / тис.т
Cu
Zn
S
Некондиційні руди і породи розкриву
10617
0,34 / 36098
0,22 / 23357
8,69 / 922617
Хвости збагачення
208,8
0,37 / 770,1
0,39 / 820,5
21,9 / 45811
Шлаки мідеплавильних заводів
110,9
0,37 / 410,2
2,29 / 2538,6
0,98 / 1086,4
Разом
10937
37278
26716
969514
З таблиці 7 випливає, що основна частка (87,4-96,8%) запасів корисних компонент зосереджена в ТМ, що виникають при видобутку руди корінних родовищ. У цілому для мідної підгалузі Уралу цей показник навіть перевершує відповідні втрати при видобутку вольфрамових руд [85% = 65,4 / (65,4 +11,4) - див. рис. 2] незважаючи на те, що мідні та мідно-цинкові кондиційні руди мають більш високий вміст Cu (0,35-0,5%) і Zn (1,5%) і як наслідок цього повинні бути більш однорідні.
З цієї ж таблиці також видно, що навіть середні змісту Cu (0,34-0,37%) близькі до кондиційним (0,35% -0,5%), тому з огляду на нерівномірність розподілу міді в техногенних рудах (від 0,08 до 1,88%), очевидно, що вони цілком конкурентноздатні з корінними рудами.
У мідних рудах Уралу крім міді міститься ще 15 інших цінних компонент (Zn, Pb, S, Au, Ag, Bi, Cd, Ge, Re, Sn, Te, Ni, In, Sb). Крім того, в шлаках міститься до 30% і більше заліза (C Fe, кондиц. ³ 16%), яке з них не виймається.
Найбільшу цінність в хвостах збагачення Уральських руд представляє сірка. Її вартість становить 30-50% від загальної вартості хвостів. Друге місце належить сумі дорогоцінних металів (25-45%). Далі йдуть Cu - 10-20% і Zn - 10-15%.
Кожне ТМ володіє своїми особливостями, зумовленими складом вихідної сировини для них, технологією видобутку, збагачення або переробки і цілим рядом інших факторів. Тому необхідна об'єктивна оцінка і детальна розвідка кожного перспективного для вторинної переробки ТМ. Оціночні роботи проведені поки на небагатьох родовищах. Розглянемо для прикладу результати таких робіт на двох родовищах: ТМ Бурібаевской збагачувальної фабрики та ТМ медіплавільного комбінату АТВТ «СУМЗ» (Среднеуральскій металургійний (медіплавільний) завод).
ТМ Бурібаевской збагачувальної фабрики почало формуватися з 1937 р. Площа хвостосховища становить близько 18 га. Висота коливається від 0,5 до 18 м. Хвости представляють собою зневоднену пульпу з розміром частинок від 0,02 до 0,07 мм.
За результатами випробування шламу вміст С S = 10-42%, З Cu = 0,12-1,64%, З Zn £ 1%. Ці шлами можуть бути використані як сировина для отримання мідного і піритове концентратів.
Хвостосховище розвідано колонковими свердловинами по мережі 50'50 м. Аналіз розміщення міді і сірки в шламі хвостосховища показав, що найбільша їх зміст наголошується в місцях зливу шламу з трубопроводу. У міру віддалення від нього вміст міді і сірки зменшується. За змістом цих елементів виділяють три ділянки:
I ділянка - З Cu> 0,5%, С S> 34%.
II ділянка - З Cu> 0,5%, С S <34%.
III ділянка - З Cu <0,5%, С S <34%
Запаси хвостосховища складають 3,96 млн.т при середньому змісті З Cu = 0,54%, З Zn = 0,17%, С S = 28,18%. Крім Cu, Zn і S хвости містять:
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%).
Користуючись цими даними неважко підрахувати запаси перерахованих вище металів у хвостосховищі Бурібаевской збагачувальної фабрики (зробити самостійно)
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 мідеплавильного комбінату АТВТ "СУМЗ" представляє собою шлакоотвал, що містить кілька десятків млн.т шлаків.
Мінеральний склад шлаків:
Магнетит (FeFe 2 O 4), піротин (Fe 1 - x S), фаяліт {Fe 2 [SiO 4]}, шпінель (MgAl 2 O 4), Віллема {Zn 2 [SiO 4]}, Купрій (Cu 2 O ), Волластон {Ca 3 [Si 3 O 9]}, кварц (SiO 2) і деякі інші рудні і нерудні мінерали.
У хімічному складі переважають
Fe - (34-42)%, SiO 2 - (32-38)%, Al 2 O 3 - (4,6-7,5)%,
Zn - (2-5)%, S - (0,9-1,2)%, Cu - (0,6-0,7)%.
У ході відпрацювання шлакоотвала, дроблення і флотаційного збагачення шлаків на збагачувальній фабриці отримують мідно-цинковий концентрат і магнетит, який містить пісок.

3.4 ТМ чорних металів

ТМ цієї групи, як і ТМ кольорових і рідкісних металів формуються при видобутку, збагаченні та переробці продуктів збагачення корінних руд чорних металів (Fe, Ti, Mn, Cr). Вони так само, як правило, належать до родовищ смешенного типу, тобто придатні для довитяг різних металів і для отримання будматеріалів.
Для родовищ Уралу цієї групи спостерігається аналогічне співвідношення запасів для різних їх типів:
· ТМ розкривних і скельних порід і некондиційних руд -> 5 000млн. т;
· ТМ хвостів збагачення - ~ 900 млн. т;
· ТМ шлаків металургійних комбінатів - ~ 200 млн. т.
Найбільший інтерес серед ТМ чорних металів викликають останнім часом хвости мокрій магнітної сепарації титаномагнетитових руд Качканарського ГОК'а (Урал). Хвостосховище займає площу 2000'200 м = 40 га. У середньому в нього щорічно надходить близько 34 млн.т хвостів. Матеріал їх достатньо однорідний, з переважаючим фракційним складом 1-4 мм. Розподіл металу по поверхні хвостосховища рівномірний. Як наслідок однорідності складу шламів у них відзначаються стабільні змісту одного з рідкісних металів-скандію (C Sc »130 г / т), що представляє промисловий інтерес.
ТМ металургійних підприємств представляють досить складні об'єкти. Будова подібних ТМ розглянемо на прикладі ТМ Челябінського електрометалургійного комбінату (АТ «ЧЕМК»).
Шлакові відвали ЧЕМК формуються з початку феросплавного виробництва в 1931р. і продовжують функціонувати по теперішній час. Вони мають в плані близьку до ізометричної форму плоского типу (співвідношення площі верхньої поверхні і нижньої основи менше двох). Площа відвалу близько 38 га. Потужність тіла відвалу 16-31 м, середня її величина - 22,55 м. Щільність матеріалу - 2,5 т / м 3.
Вивалка шлаків і відходів різного складу здійснювалася хаотично, без дотримання системи складування, тому будова відвалу складне. Велика частина його поверхні покрита пилом різних виробництв і саморассипающіхся шлаків, які згодом проходять процес літіфікаціі (злежуванню), перетворюючись на зцементовані Тонкоуламкова породи.
У відвалі міститься близько 653 тис.т марганцю. Основне перспективний напрямок переробки - використання в якості будівельного матеріалу з попереднім витяганням металевих фаз. Характерними будматеріалами, які можуть бути отримані із шлаків чорної металургії, є:
· Гранульовані шлаки;
· Шлаковая пемза як заповнювач бетону;
· Шлаковата;
· Литий шлаковий щебінь;
· Шлакове лиття (бруківка, плитки, бордюрний камінь і пр.);
· Стеклокерамичні вироби;
· В'яжучі добавки в цемент;
· Мінеральні добавки для поліпшення грунтів.

4. Методика і техніка геолого-економічної оцінки ТМ

4.1 Основні етапи дослідження ТМ

Дослідження ТМ і залучення їх в експлуатацію являє собою комплексну проблему, яка може бути вирішена тільки спільними зусиллями геологів, геофізиків, гірників, збагачувачів і екологів. Методика досліджень ТМ включає ряд етапів:
1. Рекогносцирувальне геолого-геофізичне обстеження ТМ. Воно виконується шляхом вивчення гірничо-геологічної документації відпрацювання корінних родовищ, огляду техногенних утворень на місцях і складання схеми їх залягання. На підставі виконання цих робіт оцінюється:
· Мінералогічний і петрофізичних склад покладів ТМ і їх фізичні властивості (щільність, електропровідність і т.д.);
· Очікуване вміст корисних і попутних компонент;
· Гранулометричний склад;
· Площа і потужність покладів ТМ, їх стан, терміни складування і т.д.
Перший етап робіт закінчується висновком про доцільність подальшого вивчення ТМ з метою залучення його в переробку, якщо існує потреба в тому чи іншому продукті, отриманому з техногенної сировини.
При цьому оцінка ТМ повинна бути технолого-еколого-економічній, так як екологічний аспект їх розробки, поряд із сировинним, є найважливішим.
Сукупність таких висновків може служити основою для складання централізованої картотеки, кадастру або банку даних по ТМ Росії.
2. Геолого-геофізична зйомка поверхні відкладень ТМ. Інформація про ТМ, отримана на першому етапі досліджень, вимагає уточнення. Багато ТМ існують від декількох десятків до 100 і більше років. Протягом цього часу інтенсивно йшли процеси вивітрювання, окислення і вилуговування, в результаті яких відбувся перерозподіл елементів, зміна мінералогічного та речовинного складу техногенних відкладень, винос елементів та освіта ореолів розсіювання. Ці зміни найбільш істотні для відходів видобутку і збагачення сульфідних руд, які при окислюванні і вилуговуванні швидко руйнуються і переходять в окислені мінералогічні форми, які потребують при утилізації створення особливих технологій вилучення корисних компонентів.
Основним засобом дослідження ТМ на другому етапі є ядерногеофізіческіе методи, такі як рентгенофлуоресцентні (РФМ), нейтронноактіваціонний (НАМ), гамма-гамма (ГГМ) та інші, що забезпечують геолого-технологічне картування та виявлення найбільш перспективних для розробки ділянок.
Другий етап досліджень ТМ починається рентгенорадіометріческой зйомкою, коли це можливо, або відбором проб з поверхні відкладень по розвідувальних лініях з максимальною відстанню між ними для однорідних відвалів 100 м, а між пунктами випробування по лінії - 10-20 м. Відбір проб по поверхні пухких відкладень проводиться горстьевим способом або способом вичерпиванія. Великі брили шлаків, гірських порід, некондиційних руд та інших утворень випробовується штуфним способом. Проба являє собою зразок (штуфа) або сколці, відібрані рівномірно з опробуемой поверхні. У випадку неоднорідності будови об'єкта досліджень проводиться випробування кожного різновиду.
Відібрані проби піддаються спочатку напівкількісного спектральному аналізу з метою виявлення широкого кола елементів у досліджуваному матеріалі. Кількісний аналіз здійснюється рентгенорадіометріческім або нейтронно-активаційний методом залежно від мінімальних змістів (C min) і типу (порядкового атомного номера Z) визначених елементів, що представляють практичний інтерес. Для РФМ - З min ³ (10 -3 -10 -2)%, Z> 20, а для НАМ - З min ³ 5.10 -5%; Z - практично будь-хто.
При дослідженні багатьох типів ТМ можлива рентгенофлуоресцентні зйомка (РФС) по поверхні відкладень без відбору проб. Наприклад, РФС з успіхом застосовується для картування поверхні хвостосховищ оловорудних, поліметалевих і деяких інших типів родовищ.
У процесі зйомки визначається змісту основних корисних компонент - Cu, Zn, Pb, Sn та ін, супутніх-Fe, As і ін, рідкісних і розсіяних елементів - Ag, Cd, Re, Ga та інші, які мають промислове значення і можуть бути вилучені при переробці техногенних руд, а також Sr, Ba, Sb, Zr, Rb, Ca, S, P, які визначають технологічний тип руди і впливають на вилучення корисних компонентів. Така багатоелементна зйомка може бути виконана в даний час ретгенофлуоресцентним методом з портативною або переносний апаратурою на пропорційних, напівпровідникових або кристал-дифракційних детекторах (АР-104, Дукат, Спетроскан та ін.) За результатами зйомки виділяються перспективні для відпрацювання ділянки ТМ.
Другий етап досліджень включає також вивчення фізичних властивостей і мінералогічний і петрофізичної вивчення матеріалів проб і зразків. Результати визначення речовинного складу, мінералого-петрографічної і петрофізичної характеристик техногенних відкладень оформляються у вигляді геолого-технологічної карти або плану.
3. Розбурювання перспективних ділянок. Основне його завдання - засвідчення результатів поверхневої зйомки і отримання даних про просторовий розподіл зруденіння в техногенних відкладеннях. На основі цих відомостей здійснюється прогнозний підрахунок запасів корисних компонент, розробка плану відпрацювання ТМ з урахуванням технологічних типів зруденіння та складання геологічної карти і розрізів.
Розбурювання перспективних ділянок здійснюється по густій, розвідувальної мережі - 10'10 м, а для неперспективних ділянок по більш рідкої, пошукової, мережі - 50'50 м з експрес-аналізом шламових проб рентгенофлуоресцентних методом, на те саме коло елементів, що і при зйомці .
Результати досліджень по етапах 1-3 вже достатні для того щоб почати розробку ТМ. Однак, для більш ефективного використання техногенної сировини доцільно проведення додаткових досліджень для уточнення технології його переробки. З цією метою здійснюються дослідження 4-го етапу.
4. Вивчення малої технологічної проби. Воно спрямоване на вирішення технологічних питань і складання техніко-економічного обгрунтування (ТЕО) промислового освоєння ТМ з розробкою кондицій.
Мала технологічна проба масою від 50 до 100 т відбирається з перспективних ділянок. Вивчення такої проби дозволяє:
§ оцінити збагачуваність руд, використовуючи отримані дані про її гранулометричному складу, розподілу корисних компонент за класами крупності, контрастності зруденіння, визначеної хімічним або радіометричним методом, по речовинному та мінералогічним складом, за ступенем окислення рудних мінералів та дослідної флотації або гравітації;
§ оцінити можливість та перспективи радіометричної порціонної сортування транспортних ємностей (вагонеток, самоскидів, транспортерів і т.д.) і покусковой сепарації при відпрацюванні техногенних відкладень;
§ розробити раціональну технологічну схему видобування корисних компонентів для даного ТМ з економічним обгрунтуванням та проектом технологічної лінії для відпрацювання ТМ.
Загальна структурна схема переробки руд із застосуванням радіометричної сортування та сепарації руд показана на рис.3, але для кожного конкретного родовища вона повинна бути уточнена і конкретизована.
Просівання на класи крупності
У хвостосховищі
Вихідна гірнича маса
Крупність - 300 мм
Дроблення до крупності - 100 мм
Порційна радіометрична сортування в транспортних ємностях
КОНЦЕНТРАТ
Клас +75
На переробку на збагачувальну фабрику
Клас +20 -75
Відсів -20
Радіометрична
сепарація
Порожня порода
На переробку в гравій, щебінь, пісок або відвал
Некондиційна руда
Підпис: некондиційна рудаПідпис: кондиційна руда
Підпис: На переробку в гравій, щебінь, пісок або відвалПідпис: У хвостосховищі


Рис.3. Загальна принципова схема технології переробки корінних і техногенних руд із застосуванням попередньої концентрації на основі радіометричної сортування та сепарації.

4.2 Апаратурно-методичне забезпечення аналітичних досліджень ТМ

Успіх вивчення та комплексного використання ТМ у значній мірі залежить від рівня аналітичного забезпечення. Очевидно, що від якості визначення хімічного складу багатокомпонентних речовин залежить достовірність висновків про корисність і перспективність використання відходів промислового виробництва. Багато традиційних аналітичні методи далеко не завжди задовольняють вимогам практики з-за їх трудомісткості, недостатньої точності та чутливості. Тому закономірний інтерес до використання інструментальних методів аналізу, які дозволяють виконати кількісні визначення широкого кола елементів в прийнятні терміни в автоматичному чи напівавтоматичному режимі з виведенням інформації на диспетчерський пульт для оперативного управління процесом виробництва, в пам'ять комп'ютера або безпосередньо у відповідну базу даних.
Особливе місце при вирішенні перерахованих завдань належить ядернофізіческім методів:
§ рентгенофлуоресцентного,
§ нейтронно-активаційного,
§ гамма-спектрометричного,
§ еманаційним,
§ радіометричного.
Комплекс цих методів дозволяє визначати змісту практично всіх елементів, що представляють інтерес, і досліджувати практично всі об'єкти ОЗ, в тому числі повітря, воду, грунти, гірські породи, руди, продукти і відходи їх переробки тощо При цьому забезпечується не тільки кількісна характеристика елементного складу об'єкту за стабільними ізотопів, але і радіаційна оцінка за активністю природних і штучних радіонуклідів.
Ядернофізіческіе методи і апаратура для елементного аналізу речовини отримали в останні 2-3 десятиліття інтенсивний розвиток і широке застосування. Використовуючи досягнення атомної та ядерної фізики, напівпровідникової та електронної обчислювальної техніки, створено до теперішнього часу цілий ряд аналізують приладів та розроблено методичні основи застосування цих методів для вирішення різноманітних завдань геології, екології, металургії, будівництва, медицини, харчової, хімічної, гірничодобувної та Гірничопереробне галузей промисловості та ін
При дослідженні таких складних об'єктів як ТМ ядернофізіческіе методи мають цілу низку переваг порівняно з традиційними методами аналізу речовини:
1. Можливість аналізу техногенних відкладень в природному заляганні, тобто без відбору проб, а також у польових умовах за допомогою пересувних польових лабораторій.
2. Висока експресність аналізу, тривалість якого звичайно становить не більше кількох десятків секунд і рідко перевищує 10-15 хв, що забезпечує, з одного боку, високу продуктивність, що досягає десятків і навіть сотень тисяч елементоопределеній на рік, а з іншого боку, рішення принципово нових завдань , недоступних традиційних методів аналізу. Наприклад, це гідність у поєднанні з першим дозволяє здійснити сортування руд за якістю в транспортних ємностях, коригування технологічного процесу збагачення при аналізі пульпи в потоці і т.д.
3. Висока економічна ефективність.
4. Високі точність і чутливість, низька межа виявлення, який, наприклад, при НАА досягає для деяких елементів 10 -8 -10 -10%. Похибка визначень зазвичай не перевищує 10-20% отн. навіть при виконанні аналізу без відбору проб.
5. Можливість одночасного багатокомпонентного аналізу та отримання результатів в реальному масштабі часу. При РФА число одночасно визначаються елементів зазвичай не менше трьох-чотирьох, наприклад, Ni, Cu, Zn, Pb, Fe, а при НАА може досягати 30-40 і більше.
6. Аналіз є неруйнуючим, матеріал зразка повністю зберігається після завершення вимірювань.
7. Низька трудомісткість, обумовлена ​​високою експресних і простотою пробопідготовки або навіть повною відсутністю будь-якої підготовки, так як можна аналізувати зразки різного розміру, форми і виду (штуфа, порошок, рідина, газ) або здійснювати аналіз без відбору проб відкладень, в природному їх заляганні .
8. Аналіз виконується, як правило, в широкому діапазоні концентрацій від 10 -4 -10 -8 до 100% при цьому без істотної зміни методики і легко піддається автоматизації.
9. Результати визначення вмісту елементів в речовині не залежать від типу їх хімічних сполук.
З перерахованих достоїнств ЯФМ випливає, що вони можуть з успіхом застосовуватися на всіх етапах вивчення та утилізації ТМ, починаючи від геолого-геофізичної зйомки поверхні відкладень ТМ, розбурювання перспективних ділянок та вивчення технологічних проб і закінчуючи випробуванням продуктів збагачення та їх переробки, включаючи автоматичні системи управління (АСУ) цими процесами. Ефективне вирішення цих завдань в даний час забезпечено відповідними апаратурними та методичними розробками (апаратура типу «Спектроскан», «АР-104», що носяться спектрометри типу «Пошук», рентгенорадіометріческая Каротажна апаратура і т.д.; методики багатокомпонентного аналізу з сцинтиляційними, пропорційними, напівпровідниковими і кристал-дифракційними детекторами).

4.3 Метрологічне забезпечення якості польових і лабораторних аналізів складу відкладень ТМ

Контроль якості повинен здійснюватися на всіх етапах і при всіх видах польових і лабораторних робіт. Аналітичні дослідження повинні проводитися в лабораторіях, що пройшли акредитацію в установленому порядку. Контроль якості аналітичних робіт здійснюється у формі:
1. Внутрішнього (внутрішньолабораторного);
2. Зовнішнього (головним чином у вигляді міжлабораторного);
3. Геологічного контролю.
1. Внутрішньолабораторний контроль правильності результатів аналізу виконується систематично і обов'язковий для рядових аналізів, при цьому він
§ включає контроль правильності і оцінку точності результатів визначень за допомогою стандартних зразків (СЗ) і контрольних проб (КП), контроль систематичних розбіжностей результатів, одержуваних принципово різними методами;
§ організовується керівником аналітичного підрозділу і виконується групою контролю;
§ його дані обробляються окремо за методами аналізу.
Для контролю правильності і точності аналізів використовуються результати вимірювань наважок державних (ДСО) і галузевих (ВЗГ) стандартних зразків, контрольних проб (КП), виготовлених на основі ДСО та ОСО, стандартних зразків підприємства (СОП). Набір стандартних зразків і контрольних проб має охоплювати весь діапазон змістів визначається компонента в аналізованих пробах. Навіски СВ і КП включаються в зашифрованому вигляді в кожну партію рядових проб.
2. Зовнішній міжлабораторний контроль здійснюється лабораторіями, об'єднаними цією процедурою. Вони проводять аналіз ВЗГ, СОП і КП за єдиною методикою з наступною обробкою результатів вимірювань метрологічною службою головної організації, яка розробляє рекомендації щодо поліпшення якості робіт. Всередині і міжлабораторний контроль рекомендується проводити на одних і тих же СО.
3. Геологічний контроль передбачає повторне випробування в кількості 3% від загального обсягу відібраних проб.
При необхідності допускається створення і використання контрольних проб по всіх опробуемим об'єктах з типових для району матеріалів. Такі проби готуються в обсягах, достатніх для забезпечення навішеннями всіх партій проб на весь період робіт з обов'язковим описом і затвердженням методик їх вивчення.
Дослідження, спрямовані на всебічне вивчення ТМ, з'ясування їх економічної цінності та екологічної безпеки при подальшому використанні нерозривно пов'язані з сертифікацією відходів виробництва. Для цього створюються спеціальні лабораторії і інститути випробувань і сертифікації мінеральної сировини, у тому числі й техногенного. Наприклад, інститут випробувань і сертифікації при Уральській державної гірничо-геологічної академії (УГГА), виконує великий обсяг робіт з оцінки якості мінеральної сировини і метрологічного забезпечення науково-технічних досліджень та розробок.

5. Формування банку даних (БД) і моніторинг ТМ

Рішення задач, що виникають при переробці ТМ, вимагає їх моніторингу, який є необхідною частиною єдиної технологічної ланцюжка при формуванні банку даних по ТМ (БД ТМ).
Метою створення БД є:
1. Представлення інформації про ТМ у вигляді, що дозволяє
· Відслідковувати запаси цінних компонент, що містяться в цих родовищах, і
· Керувати небезпечними відходами на всіх етапах поводження з ними, а саме, при їх
Ø освіту,
Ø накопиченні
Ø транспортуванні,
Ø переробки,
Ø знешкодженні,
Ø похованні;
2. Забезпечення обласних, муніципальних та районних органів управління, фахівців, підприємців і громадськість інформацією про ТМ, в тому числі,
Ø про небезпечні відходи, їх переміщення, причини не використання;
Ø про прогнозовані процесах, викликаних їх наявністю;
Ø про оцінки ризику для здоров'я людини і можливі шляхи його зниження;
Ø про технології переробки, а так само
Ø про витрати, пов'язаних з реалізацією заходів щодо їх утилізації;
3. Дати відповідь на два основні питання, обумовлених існуванням ТМ:
§ яка еколого-економічна доцільність використання ресурсів ТМ у даному районі?
§ який ризик збереження того чи іншого ТМ, тобто як впливає його збереження на якість інших ресурсів (водних, сільськогосподарських і т.д.)?
У процесі формування БД ТМ вирішуються такі завдання:
1. Аудит об'єкта на основі застосування оптимального комплексу вимірювального обладнання та апаратури;
2. Формування оновлюються характеристик ТМ, у тому числі за результатами випробування;
3. Моніторинг ТМ, у тому числі спостереження за запасами корисних компонентів у них;
4. Підвищення достовірності інформації про ТМ за рахунок комплексування даних, що надходять з різних джерел;
5. Паспортизація і сертифікація ТМ;
6. Експертиза способів переробки ТМ і оцінка їх економічної доцільності, тобто пошук раціональних технологій переробки ТМ і видача рекомендацій щодо способів використання ТМ;
7. Оцінка існуючих і прогнозованих збитків, пов'язаних з наявністю ТМ;
8. Пошук потенційних споживачів продуктів переробки ТМ;
9. Пошук ТМ, які відповідають певним вимогам потенційних споживачів;
10. Виявлення пріоритетних проектів переробки ТМ;
11. Облік земель, відчужених під ТМ;
12. Формування облікових документів;
13. Формування карт ТМ:
14. Підтримка БД податків та штрафних санкцій за порушення екології та норм природокористування. Наприклад, при формуванні БД ТМ паливно-енергетичного комплексу Уралу було встановлено, що для золовідвалів АТ «Свердловенерго» відсутні санітарно-захисні зони. Це призводить до заниження сумарної площі земельних відводів та суми відповідного земельного податку на 58%. Золовідвали двох електростанцій АТ «Свердловенерго» розташовані у водоохоронних зонах водних об'єктів, внаслідок чого, згідно з чинним нормативним документам, платежі за розміщення відходів на них повинні бути збільшені в 5 разів. Крім того, не враховується обсяг пиловиділення з золовідвалів і відсутній облік скиду з золовідвалів оборотних вод з багаторазовим перевищенням ГДК по таких елементів як Mn, V, F, As, Cu та ін Це, крім екологічних наслідків, призводить до заниження відповідних платежів на суму не менше 270 млн. руб. на рік (у цінах 1997 р.). У цілому було встановлено, що сумарне заниження платежів за забруднення ОС, складування відходів і вилучення земель склало по АТ «Свердловенерго» в 1996 р. 2,33 млрд. рублів.

5.1 Технологія формування банку даних з техногенних родовищ (БД ТМ)

Технологія побудови БД ТМ заснована на об'єднанні:
§ інформаційної бази і
§ математичних моделей поширення забруднень в ОС (повітряному і водному басейнах, грунтах, донних відкладах і т.д.) та оцінки пов'язаних з цим ризиків, які будуються на основі інформаційної бази (див. рис.4).

Банк даних з техногенних родовищ (БД ТМ)
Математичні моделі розповсюдження забруднень та оцінки ризиків
ГІС
Графічні бібліотеки
Система підтримки прийняття рішень
Оцінка прогнозних ресурсів ТМ
База даних
База знань
Результати випробування ТМ
Нормативно-правова база
Користувач
Фондова інформація
Моніторинг


Рис.4. Структурна схема формування банку даних з техногенних родовищ (БД ТМ).
Створення інформаційної бази є достатньо складним процесом, що вимагає величезного обсягу інформації, основними джерелами якої є:
· База знань, яка містить інформацію фахівців з вивчення та використання ТМ;
· База даних про речовинний склад і фізичним властивостям відкладень ТМ;
· Нормативно-правова база, що надає інформацію, яка випливає з нормативно-правових документів.
База знань включає дані щодо перерозподілу корисних компонент у техногенних відкладеннях під впливом різноманітних природних факторів таких як, окислювально-відновні процеси, вилуговування, фільтраційні електричні поля, площинний змив та інших фізико-хімічних і механічних процесах кліматичного впливу і вивітрювання. Тут же містяться дані експертизи по раціональним технологіям переробки ТМ, рекомендації зі способів використання тих чи інших типів ТМ, оцінка прогнозованих збитків і ризиків, пов'язаних з наявністю ТМ і т.д.
База даних складається з 3-х великих блоків:
§ фондова інформація характеризує склад і властивості вихідної сировини гірничодобувних, Гірничопереробне, металургійних та інших типів підприємств (гірські породи, руда, концентрати, вугілля для ТЕЦ і т.д.) та відходів промислових виробництв (шлами, шлаки, золи і т.д. ) за даними фондових матеріалів.
§ результати випробування ТМ необхідні у зв'язку з тим, що фондова інформація, виявляючи загальні закономірності, дозволяє лише оцінити склад і будова техногенних відкладень, так як через фізико-хімічних і механічних процесів кліматичного впливу і вивітрювання відходи виробництва в техногенних відкладеннях відрізняються від відходів рудників, збагачувальних фабрик, ТЕЦ і т.д. Крім того, диференціація відходів при складуванні, порушення системи складування, а часто і повна її відсутність, вимагають уточнення будови техногенних відкладень за даними буріння.
Цей блок даних так само містить радіаційну оцінку ТМ, зазвичай відсутню у фондових матеріалах. ТМ нерідко мають підвищену радіоактивність в порівнянні з вихідною сировиною. Наприклад, золошлакові відходи ТЕЦ можуть містити підвищені концентрації природних радіонуклідів (U, Th і K) особливо при спалюванні вугілля Підмосковного, Донецького і деяких інших басейнів і родовищ, які мають підвищену радіоактивність.
Важливим джерелом інформації про склад, властивості і будову техногенних відкладів є поряд з традиційними методами аналізу ядерногеофізіческіе методи (рентгенофлуоресцентні, нейтронно-активаційний, гамма-гамма метод та ін)
§ моніторинг є джерелом інформації про закономірності зміни в часі хіміко-мінералогічного і петрографічного складів та фізичних властивостей, як самих техногенних відкладень, так і об'єктів ОЗ поблизу ТМ (грунтів, донних відкладень, підземних і грунтових вод, повітряного басейну). Дані цього блоку є основою для прогнозу зміни екологічної ситуації досліджуваної території і вироблення рекомендацій та керуючих рішень.
Нормативно-правова база містить інформацію про гранично-допустимих концентрацій (ГДК), викидах (ГДВ) і сливах (ПДС) забруднюючих речовин, нормативно-правові та нормативно-методичні документи з охорони навколишнього середовища, природокористування та забезпечення екологічної безпеки.
На основі інформаційної бази створюються математичні моделі взаємодії ТМ з ОС, які пов'язують всі наявні види інформації і забезпечують побудову моделі ТМ, поелементних, геологічних і екологічних карт, петрофізичних розрізів і т.д., тобто створення графічних бібліотек. Математичні моделі з використанням даних інформаційної бази дозволяють зробити оцінку прогнозних ресурсів, що містяться в ТМ корисних компонентів і виробити систему підтримки прийняття рішень
Розглянута технологія формування БД ТМ забезпечує:
1) введення в локальну базу даних всіляких типів, включаючи графічну інформацію з паперових носіїв;
2) масштабні і функціональні перетворення даних у різних системах координат;
3) побудова плоских та об'ємних картографічних зображень;
4) рішення експертних, класифікаційних та інших завдань розпізнання об'єктів різного характеру щодо безлічі інформаційних шарів;
5) експорт-імпорт інформаційних шарів із зовнішніми базами даних з метою ефективного використання пакету інформації та корекції БД за рахунок додаткової інформації.
Технічна база БД ТМ включає:
1) комп'ютерну мережу зі спеціалізованою периферією;
2) сучасні комп'ютерні технології, включаючи такі широко відомі ГІС як ARC / INFO, ER MAPPER 5.0 і ін
3) системи підготовки і випуску геоінформаційних пакетів (ГІП), які мають три модифікації:
· Регіональні ГІП в масштабах 1:200 000 - 1:1 000 000, які містять об'ємну характеристику ТМ, їх місце в структурі промисловості регіону, економічні характеристики, проблеми, перспективи;
· Територіальні ГІП в масштабах 1:50 000 - 1:100 000 для районів;
· Локальні ГІП окремих родовищ в масштабі 1:25 000.
Вся інформація в БД ТМ структурована за рівнями. Перший рівень дає узагальнену інформацію про техногенному родовищі (його географічне положення, загальна характеристика, реквізити власника тощо). Кожен з наступних рівнів розкриває характеристики родовища і робить доступним вихід на комплекс вирішуваних завдань.
Інформація на кожному рівні включає в себе картку певного масштабу і комплекс характеристик техногенного родовища.

5.2 Моніторинг ТМ

Моніторинг ТМ забезпечує періодичне оновлення геоінформаційних пакетів (ГІП). Джерелом інформації служить пакет даних представлений в таблиці 8.
ГІП зазвичай складається з наступних інформаційних шарів:
1) образ земної поверхні - цифрова модель по космо-і аерозйомки в оптичному діапазоні з роздільною здатністю від декількох сантиметрів до кількох десятків метрів;
2) інфраструктура - цифрова топооснова комунікацій, забудови, мереж і т.д.;
3) рельєф - цифрова модель рельєфу з морфологічними об'єктами і фізичними параметрами радарного сканування;
4) ландшафт - модель градації рослинності і гідросферних покриву за оптичних та радарних скануванню;
5) геохімія - елементний склад, радіоактивність, сорбованих гази, нафтопродукти та інші фізико-хімічні параметри грунтового покриву;
6) геофізика - аномальні геофізичні природні та штучні поля, інтегральні та диференціальні параметри на різних глибинних зрізах, починаючи від денної поверхні;
7) геологія - геологічні об'єкти, елементи і параметри покривного і глибинної будови земної кори;
8) гідросфера - карти відкритих і підземних гідросистем, фільтраційних потоків і водно-фізичних параметрів;
9) геодинаміка - блокова структура земної кори;
10) екологія - екологічний паспорт, об'єкти моніторингу, реперна система і банк контрольних параметрів території;
11) ресурси - прогнозні карти ресурсів мінеральних, вуглеводневих, будівельних, техногенних, лісових, сільськогосподарських та ін;
12) еталонна колекція зразків, що включає систематизацію, мінералогічний і петрографічну опис, визначення петрофізичних і технологічних властивостей і елементного складу, паспорт колекції.
Таблиця 8.
Джерела інформації для формування геоінформаційних пакетів (ГІП).

Тип інформації
Тип носія
Масштаб
1
Космоснімок
-Дозвіл: 10 м
-Тип зйомки: панхроматіка
-Захват: 60 '69 км
CD-ROM
1:50 000
2
Аерознімок
-Дозвіл: 1 м
-Тип зйомки: кольорові півтони
-Ортофотоплани: 2 '2 км
Повнокольоровий
фотодрук і
електронний
формат
1:5 000
3
Топокарти
-Планшет 1:200 000 (40 '40 км)
-Планшет 1:25 000 (10 '10 км)
-Планшет 1:5 000 (2 '2 км)
Паперовий
1:200 000
1:25 000
1:5 000
4
Геологічні карти
-Планшет 1:200 000 (40 '40 км)
-Планшет 1:25 000 (10 '10 км)
Паперовий,
Електронний
1:200 000
1:25 000
5
Гідрогеологічна карта
-Планшет 1:200 000 (40 '40 км)
Паперовий,
Електронний
1:200 000
6
Геохімічна зйомка в масштабах
-1:100 000 (1940 '40 км)
-1:25 000 (1910 '10 км)
-1:5 000 (2 '2 км)
Електронний
1:100 000
1:25 000
1:5 000
7
Радіометрична зйомка в масштабах
-1:100 000 (1940 '40 км)
-1:25 000 (1910 '10 км)
-1:5 000 (2 '2 км)
Електронний
1:100 000
1:25 000
1:5 000
8
Еманаційним зйомка в масштабах
-1:100 000 (1940 '40 км)
-1:25 000 (1910 '10 км)
-1:5 000 (2 '2 км)
Електронний
1:100 000
1:25 000
1:5 000
9
Інженерно-геологічна зйомка
-1:25 000 (1910 '10 км)
-1:5 000 (2 '2 км)
Електронний
1:25 000
1:5 000
10
Екологічна зйомка
-1:100 000 (1940 '40 км)
Електронний
1:100 000
11
Гідрогеологічна зйомка
-1:25 000 (1910 '10 км)
-1:5 000 (2 '2 км)
Електронний
1:25 000
1:5 000
12
Випробування сировини, підрахунок запасів
Паперовий,
електронний
Постійне забруднення навколишнього середовища вимагає оптимальної організації процесу моніторингу. Розроблено багаторівневі системи збору, обробки, зберігання та аналізу інформації, що дозволяють чітко розділити функції різних підрозділів, оптимально використовувати технічні засоби і оперативно отримувати необхідну інформацію. Дворівнева система моніторингу представлена ​​на рис. 5.

Перший рівень
Сервери БД,
ГІС'и,
Прикладне ПЗ
Центральна ЕОМ
РС-2
Робоче місце керівника
РС-2
Робочі місця дослідників
РС-2
РС-2
Визначення
Органічних
забруднень
Визначення
a-, b-і g-
радіації
Визначення
хімічних
забруднень
РС-1
РС-1
РС-1
Об'єкт моніторингу
Другий рівень


Рис. 5. Інформаційна система екологічного моніторингу об'єктів навколишнього середовища
Система моніторингу першого рівня призначена для вимірювання, реєстрації та первинного накопичення даних по об'єкту в автоматичному режимі. Ці функції виконуються робочими станціями (РС-1), які представляють собою апаратурно-програмні комплекси на базі персональних комп'ютерів та вимірювальної апаратури різного призначення:
Ø вимір хімічних забруднень (вміст важких металів і т.д.);
Ø вимір органічних забруднень (вміст пестицидів, бензапирену і т.д.);
Ø вимір іонізуючих a-, b-і g-випромінювань.
Другий, більш високий, рівень системи моніторингу - це програмні комплекси на центральній ЕОМ, призначення яких:
Ø збір оперативної інформації з моніторингу з РС-1 і передача цих даних у відповідну БД в автоматичному режимі;
Ø діалоговий режим введення і ведення баз даних по всіх видах забруднень ОС;
Ø діалоговий режим введення і редагування даних з будь-якої БД;
Ø перевірка достовірності інформації, що зберігається;
Ø інтеграція всіх даних на регіональному рівні та їх обробка, аналіз і узагальнення наявної інформації, візуалізація та друк вихідних документів в табличній формі, а так само побудова 2-х і 3-х мірних графіків.
Перші два рівні вирішують технічні завдання зі створення баз даних з різних видів забруднень ОС - атмосфери, території, води, грунту, будівельних матеріалів і виробів з них і т.д.
На більш високому рівні ці дані служать базою для комплексної оцінки стану навколишнього середовища, здоров'я населення, системного аналізу стану екосистеми, для вироблення підходів реабілітації, експертного аналізу екологічної ситуації та її прогнозування.
Система метрологічного забезпечення моніторингу повинна передбачати необхідну точність вимірювань, яка гарантується різними видами випробувань (внутрішньолабораторний і міжлабораторний контроль, геологічний контроль) і періодичної повіркою засобів вимірювань.

6. Геоекологічне картування та складання еколого-геологічних карт (ЕГК) з техногенних родовищ

Одним з необхідних видів досліджень ТМ є оцінка їх впливу на забруднення ОС і прогноз екологічного стану прилеглих територій, що визначає необхідність складання екогеологіческіх карт.
Екогеологіческая карта являє собою картографічне відображення геологічного середовища (ГС) і які в ній відбуваються, які впливають на екосистеми, місце існування і здоров'я людини.
Основна відмінність ЕГК від інших карт геологічного змісту є екологічна оцінка геологічних показників і процесів у природних і порушених умовах. Нормативними документами для оцінки екологічного стану ГС є:
1. «Критерії оцінки екологічної обстановки території для виявлення зон надзвичайної екологічної ситуації та зон екологічного лиха», затверджені міністром охорони ОС і природних ресурсів РФ В.І.Даніловим-Данільяном 30.11.1992 р, а так само
2. «Порядок визначення розмірів збитку від забруднення земель хімічними речовинами», затверджений ним же і головою комітету РФ по земельних ресурсів та землеустрою Н. В. Комовим 10.11.1993 р.
Принципи рішення і підходи до геоекологічне картування були сформульовані в роботі:
3. Галіцина М.С., Островський Б.М., Островський Л.А. Вимоги до геоекологічних досліджень та картографування. Масштаб 1:500 000, 1:200 000, 1:50 000,1:25 000. - М.: ВСЕГІНГЕО, 1990. - 127 с.
Методика геоекологічного картування викладена в роботі:
4. Вострокнутов Г.А. Тимчасове керівництво на проведення геохімічних досліджень при геоекологічних роботах. - Єкатеринбург, 1991. - 137 с.
У відповідності з перерахованими нормативно-методичними документами результати геоекологічного картування повинні бути представлені 2-х листного варіантом карти:
v фактологічна геоекологічна карта і
v карта оцінки екологічного стану ГС.
Перший лист включає:
а) карту ландшафтів місцевості, прилеглої до ТМ, яка служить основою для інтерпретації еколого-геохімічних карт. Ця карта будується з використанням
- Топографічних карт,
- Матеріалів аеродешіфрірованія,
- Ряду спеціалізованих карт (геологічної, геоморфологічної, тектонічної, металогенічної, рослинності, грунтової, гідрогеологічної, господарського використання земель та ін)
. Вона відбиває просторове розташування і взаємини різних ландшафтів, їх компонент (грунтів, рослинності, водотоків і водойм, літогенної основи), природних і техногенних факторів, в сукупності визначають рівень вмісту хімічних елементів у почвогрунт, у поверхневих і підземних водах, донних відкладах і т . д., напрями, шляхи, форми і інтенсивність їх міграції та вторинної акумуляції.
При ландшафтно-геохімічному районуванні місцевості, прилеглої до ТМ, типовими є такі різновиди ландшафтів:
· Елювіальні (вододільні);
· Транселювіальние (схилові);
· Транссуперелювіальние (ділянки заплав та комплексу низьких терас);
· Аквальний (ландшафти проточних і непроточних озер, річок, водойм);
· Супераквальние (ландшафти озерно-болотних западин і улоговин);
· Техногенно освічені ландшафти (шламосховища, відстійники, звалища).
б) еколого-геохімічні карти, представляють собою поелементні карти полів Pb, Cu, Zn, Hg і інших елементів, що забруднюють ОС, а так само карту комплексного забруднення аномалиеобразующего елементами. На подібних картах виділяються області забруднення окремими аномалиеобразующего елементами або області забруднення, зумовлені їх сумарним впливом.
Для побудови поелементних карт обчислюються абсолютні (С а, мг / кг) і відносні вмісту елементів для кожної градації поля. Останні одержали назву «кларки концентрацій» (КК) і являють собою абсолютний зміст, виражене в одиницях кларкового змісту для кожного з елементів
Комплексний показник геохімічного забруднення аномалиеобразующего елементами (Z C) розраховується за формулою

де m - число аномалиеобразующего елементів з КК ³ 1 у i-ій пробі.


Легенда до поелементний картками виглядає приблизно так
У легендах до карт комплексного геохімічного забруднення вказується тільки значення Z C

Картографування геохімічних показників (КК і Z C) проводиться за окремим блокам ГС:


- Грунти,
- Поверхневі і підземні води,
- Донні опади і т.д.
Прикладом таких карт для почвогрунтов може служити рис. 6.
в) карти радіоактивного, нафтового, бензапіренового (від автотранспорту) та інших забруднень будуються в деяких екогеологіческіх ситуаціях, що вимагають знання цих видів забруднення.

Рис. 6. Карти полів розподілу цинку (а) і сумарного забруднення елементами Cu, Zn, Pb, Ag, Hg, As, Cd, Bi, Sn, Cr, Ni, Co, W, Mn, Ti і Mo. (Б) почвогрунтов
Для оцінки геоекологічної обстановки в зимовий період проводиться снігова зйомка. Проби снігу відбираються із шурфів, розкривають сніговий покрив на всю потужність, однак, виключається нижній шар товщиною близько 10 см, щоб усунути потрапляння в пробу грунтового матеріалу і вплив обмінних реакцій на межі двох середовищ: сніг - грунт. Снігова зйомка є ефективним засобом оцінки пилового забруднення території, а так само забруднення металами, які переносяться цим пилом, і встановлення основних джерел пилоутворення і області їх дії.
Польові роботи, що проводяться для отримання вихідних даних, необхідних для вирішення завдань екогеологіческого картування, поєднуються з оцінкою техногенних родовищ і супроводжуються майданним випробуванням. Мережа та методи пробовідбору регламентуються нормативно-інструктивними матеріалами геохімічних пошуків, при цьому пункти пробовідбору повинні бути розташовані на найбільш типових ландшафтах. Наприклад, при картуванні в масштабі 1:50 000 і 1:25 000 зазвичай проби відбираються по мережі 250'250 метрів в межах населених пунктів і до 500'500 метрів на решті території. Проби відбираються з верхнього (0 - 10 см) грунтового горизонту методом «конверта» зі сторонами 10-50 метрів і аналізуються на 2-3 десятки елементів. У зв'язку з цим важливим елементом геоекологічного картування є аналітичне забезпечення. Перевага віддається багатоелементних інструментальним методам. На першому етапі досліджень для визначення кола аномалиеобразующего елементів використовується напівкількісний спектральний аналіз на 20-30 елементів. Кількісний аналіз проводиться атомно-абсорбційним, рентгенофлуоресцентні, нейтронно-активаційний та іншими методами, які вибираються в залежності від визначеного кола елементів і необхідних меж виявлення.
Таким чином, складання першого аркуша ЕГК, що складається, як правило, не менше ніж з одного-двох десятків інформаційних шарів (різноманітних карт), що представляє собою картографічну модель геологічного середовища (ГС) і які в ній відбуваються, вимагає досить великого обсягу тимчасових і матеріальних витрат.
На другому листі ЕГК (карта екологічної оцінки стану ГС) наводиться експертна оцінка впливу ГС на здоров'я людини і умови його перебування.
При складанні оціночної карти розробляються критерії оцінки екологічного стану ГС в цілому і окремих її компонент. Кількість факторів, за якими здійснюється оцінка, залежить в кожному конкретному випадку від особливостей об'єкта картування. Розглянемо принципи оцінки на прикладі геоекологічного картування г.Каменска-Уральського і його околиць в масштабі 1:25 000. На площі 155 км 2 було відібрано і проаналізовано 1118 проб літохіміческіх почвогрунтов, 350 проб снігу, випробувані колодязі і свердловини (45 проб). Виконано ландшафтно-індикаційне дешифрування аерофотознімків масштабу 1:10 000, що стало основою побудови ландшафтної карти і карти техногенного зонування. Проведена аэрогаммаспектрометрическая зйомка, так як г.Каменск-Уральський входить в зону Східно-Уральського радіоактивного сліду.
У результаті виконаного геоекологічного картування і обробки отриманих даних було складено комплект екологогеохіміческіх карт масштабу 1:25 000, а так само оцінна карта (2-й лист ЕГК).
Оцінка була проведена за шести факторів:
1. Почвогрунт;
2. Радіоактивність порід;
3. Екзогенні процеси:
4. Техногенне навантаження;
5. Забруднення підземних вод особливо токсичними речовинами: бензапірен, фтор, нафтопродукти;
6. Показник захищеності підземних вод від поверхневого забруднення.
Для кожного фактора був обраний свій показник, розраховані його значення та визначено вага цих значень.
Для почвогрунтов в якості показника було вибрано сумарне (комплексне) забруднення Z C і визначений умовний його вага (0, 1, 3):
· Z C = (0 ¸ 16) має умовну вагу рівний 0,
· Z C = (16 ¸ 32) має умовну вагу рівний 1,
· Z C ³ 32 має умовну вагу рівний 3.
При визначенні радіоактивності порід показником слугувала їх гамма-активність (мкр / год):
· (0 ¸ 10) відповідає вазі 0,
· (10 ¸ 20) відповідає вазі 1,
·> 20 відповідає вазі 3.
З екзогенних процесів розглянуті наступні:
§ карст,
§ бокова ерозія,
§ яроутворення,
§ підтоплення,
§ заболочування.
Ваги показників цього фактора, тобто екзогенних процесів, обрані таким чином:
· Відсутність перерахованих процесів - 0,
· Наявність одного або двох з цих процесів - 1,
· Поява трьох і більше з цих процесів - 3.
Для ваги показника "техногенне навантаження" використані результати дешіф-рірованія аерофотознімків:
· Незмінені і слабоізмененние ландшафти (ліс, луки, болота і т.д.) ... - 0,
· Змінені ландшафти (сельбищні зони, промислові забудови) .... - 1,
· Освічені ландшафти (шламоотстойника, відвали, звалища) ... ... ... ... ... - 3.
Оцінка забруднення підземних вод першого від поверхні водоносного горизонту була заснована на порівнянні їх забрудненості найбільш токсичними речовинами (бензапірен, нафтопродукти, фтор) щодо ГДК (сумарний показник):
· Чисті (до 1ПДК) ... ... ... ... ... ... - 0,
· Слабозабруднених [(3 ¸ 9) ГДК]. - 1,
· Сильнозагрязненних (> 9ПДК) ... - 3.
Показник фактора «захищеність підземних вод» оцінювався для першого від поверхні водоносного горизонту. Була розрахована сума балів категорії захищеності в залежності від літологічного і гранулометричного складу та рівня залягання грунтових вод. Для визначення ваги показника цього фактора була прийнята наступна градація:
· Добре захищені підземні води (> 15 балів). - 0,
· Слабозахищених [(5 ¸ 15) балів] ... ... ... ... ... ... ... ... - 1,
· Незахищені (<5 балів) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... - 3.
Фактор, його показник і умовну вагу величини цього показника отримали назву «критерій оцінки». Розглянуті критерії оцінки екологічного стану геологічного середовища представлені в таблиці 9.

Таблиця 9.
Критерії оцінки екологічного стану ГС.
№ п / п
Фактор
Показник
Величина показника або умови
Вага
1
Забруднення грунтів
Сумарний показник забруднення Z C
0 - 16
0
16 - 32
1
> 32
3
2
Радіоактивність порід
Гамма-активність, мкр / год
0 - 10
0
10 - 20
1
> 20
3
3
Екзогенні процеси
Бічна ерозія,
яроутворення,
підтоплення,
заболочування
Відсутність всіх
0
Наявність 1-го чи 2-х
1
Наявність 2-х і більше
3
4
Техногенне навантаження
Ландшафти:
Незмінені і слабоізмененние
Ліс, луки, болота, поля, сільгосп угіддя
0
Змінені
Селітебні зони, промислова забудова
1
Перероблені
Золо-, шлако-і шламоотвали, кар'єри
3
5
Ділянки забруднення підземних вод бензапіреном, нафтопродуктами, фтором (сумарний ефект)
Чисті ділянки
£ 1ПДК
0
Слабке забруднення
(3 ¸ 9) ГДК
1
Сильне забруднення
> 9ПДК
3
6
Захищеність підземних вод
Захищені
> 15 балів
0
Слабозахищених
(5 ¸ 15) балів
1
Незахищені
<15 балів
3
Оцінка екологічного стану ГС проводиться за сумою балів, що враховує вага показника кожного фактора. Зазвичай виділяють три градації екологічного стану ГС (див. таблицю 10):
§ відносно сприятливі умови характеризуються сумою вагових балів. - 0 ¸ 2,
§ несприятливі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... - 3 ¸ 4,
§ вельми несприятливі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ³ 5.

Таблиця 10
Оцінка екологічного стану геологічного середовища
Екологічний стан ГС
Сума балів за оцінкою критеріїв
Поєднання критеріїв оцінки *
I
Щодо сприятливі умови
0
Всі критерії сприятливі
1
1 - несприятливий + 5 - сприятливих
2
2 - несприятливих + 4 - сприятливих
II
Несприятливі умови
3
3 критерії несприятливих + 3 - сприятливих;
1 - дуже несприятливий + 5 - сприятливих
4
4 - несприятливих + 2 - сприятливих
1 - дуже несприятливий + 1 - несприятливий + 4-сприятливих
III
Вельми несприятливі умови
³ 5
1 критерій дуже несприятливий + 2 - несприятливих + 3 - сприятливих;
2 - досить несприятливих при 4-х сприятливих і т.д.
* Критерій: сприятливий ... ... ... ... - 0 балів за оцінкою критерію;
несприятливий ... ... ... - 1 бал;
дуже несприятливий - 3 бали (див. таблицю 9)
Як легенди для карти оцінки екологічного стану ГС використовуються таблиці типу таблиць 9 і 10 і шкала екологічного стану ГС виду


Несприятливі (вага показника - 1 бал) і вельми несприятливі (вага показника - 3 бали) значення факторів 1-6 (див. таблицю 9) відображаються на карті цифрами 1 - 6. Наприклад, екологічний стан ГС - вельми несприятливий. Цей стан зумовлено забрудненням грунтів (фактор 1, вага показника - 3), підвищеною радіоактивністю порід (фактор 2, вага показника - 1) та забрудненням підземних вод (фактор 5, вага показника - 1). У цьому випадку усередині контуру такої ділянки будуть вказані цифри 1, 2 і 5).
Карта оцінки екологічного стану ГС представлена ​​на рис. 7. Аналіз результатів екогеологіческого картування дозволяє встановити основні закономірності зміни картіруемой території і оцінити не тільки якісно, ​​але і кількісно ці зміни. Так, наприклад, аналіз 2-го листка показав, що на досліджуваній території площі з відносно сприятливими умовами складають всього 13.7%, площі з несприятливими умовами - 37%, а з дуже несприятливими умовами - 49,3%. Серед ділянок з дуже несприятливими умовами сельбищні зони, тобто зони житлової забудови, становлять 25,8%, промислові - 11,5%, шламоотстойника - 5,5%. Сильне забруднення спостерігається в долинах річок району (Ісеть, Кам'янка, Джерело та інших)
Результати проведених досліджень свідчать про напружену екологічну ситуацію в місті і його околицях. За цими результатами г.Каменск-Уральський був віднесений до міст з надзвичайною екологічною ситуацією.


По першому листу екогеологіческой карти виділені аномалії природного і техногенного забруднення грунтів важкими елементами, аномалії в поверхневих і підземних водах, донних відкладах та ін, встановлено джерела забруднення. Так, наприклад, на території міста і його околиць виявлені великі аномалії забруднення грунтів бензапіреном (до 30 ГДК), фтором (до 20 ГДК), важкими металами (Pb, Hg, Mo, Ni, Co, Cr та ін.) За сумарним показником забруднення грунтів (по 21 елементу) згідно з існуючими критеріями більше 30% досліджуваної території віднесені до зони надзвичайної екологічної ситуації (Z C = 32 ¸ 128). Більше 60% площі має помірно небезпечний рівень забруднення (Z C = 16 ¸ 32). Ділянки екологічного лиха (Z C> 128) складають 1-1,5% території.
За результатами сніговий зйомки було встановлено, що середня добова пилова навантаження на одиницю площі становить близько 247 кг / (км 2 × добу) і що основним джерелом мінеральної пилу є найбільш великі підприємства міста: УАЗ, СТЗ (Синарський трубний завод), Красногорська ТЕЦ і ін Площі з високим рівнем пилової навантаження (450-800 кг / (км 2 × добу) і вище) спостерігаються в промисловій та селітебної зонах міста, тобто в безпосередній близькості від джерел забруднення.
Встановлено наявність тісного зв'язку розсіювання металів з розсіюванням мінерального пилу. Максимальна інтенсивність випадання металів приурочена до промислових зон, але площа аномалій у 5-10 разів перевищує площу промислових зон, наступаючи на житлові масиви, сільськогосподарські угіддя та лісові природні ландшафти. Всього виділено більше 100 техногенних аномалій.
Перелік виявлених закономірностей можна було б значно розширити. Однак, навіть згаданих цілком достатньо, щоб оцінити важливість тієї інформації, яку дає екогеологіческое картування ТМ і прилеглих до них територій.
Комплексні екогеологіческіе дослідження можуть служити в подальшому основою для екологічного аудиту діючих підприємств, що в даний час, наприклад, здійснено в Павлодар-Екібастузського промисловому районі.
Закінчуючи курс лекцій «Техногенні родовища» необхідно підкреслити, що вивчення цих складних за мінералогічним і хімічним складом техногенних утворень, їх впливу на ОС і можливості використання вимагає комплексного підходу і залучення фахівців різних галузей науки і техніки - геологів, геофізиків, технологів, екологів та ін .

Використана література

1. Бєляєв В.М. Проблеми освоєння техногенних утворень / / Изв. Вузів. Гірський журнал. 1998. № 7-8. С. 202-213.
2. Вострокнутов Г.А. Тимчасове керівництво на проведення геохімічних досліджень при геоекологічних роботах. - Єкатеринбург, 1991. - 137 с.
3. Вострокнутов Г.А. та ін Типізація, методика і досвід складання геохімічних карт (на прикладах картування територій Середнього і Південного Уралу) / / Изв. вузів. Гірський журнал. 1998. № 7-8. С. 107-113.
4. Галіцина М.С., Островський Б.М., Островський Л.А. Вимоги до геоекологічних досліджень та картографування. Масштаб 1:500 000, 1:200 000, 1:50 000,1:25 000. - М.: ВСЕГІНГЕО, 1990. - 127 с.
5. Глазиріна Н.С., Єфанов П.П. Досвід геоекологічного картування в гірничодобувній зоні Уралу / / Изв. Вузів. Гірський журнал. 1998. № 7-8. С. 107-113.
6. Макаров А.Б., Талалай.А.Г. Техногенно-мінеральні родовища Уралу (особливості складу та методології дослідження) / / Техногенез та екологія: Інформаційно-тематичний збірник / Відп. ред. А. Г. Талалай. - К.: Уральська державна гірничо-геологічна академія. - 1999. С.4-41.
7. Новіков В.В., Леман Є.П., Жагуло В.В. Нетрадиційна технологія відпрацювання рудних родовищ / / Збагачення руд. 1992. № 3-4. С. 4-12.
8. Підготовка мінеральної сировини до збагачення і переробки. / Под ред. В. І. Ревнівцева. - М.: Надра, 1987. С. 128-218, 287-303.
9. Радіоекологія. Курс лекцій / За ред. д.г.-м.н. Талалая А.Г. - К.: УГГГА, 2000. 351 с.
10. Хохряков А.В., Саприкін М.А. Про екологічні аспекти складування енергетичних відходів на території Свердловської області / / Изв. вузів. Гірський журнал. 1998. № 7-8. С. 194-202.

Перелік питань до заліку по всьому курсу

1. Поняття «техногенні родовища», їх особливості та перспективи розробки.
2. Принципи класифікації ТМ.
3. Класифікація ТМ за умовами їх формування.
4. Основні проблеми, які вирішуються при розробці ТМ (економічні, соціальні, екологічні).
5. Фактори, що визначають склад і будова ТМ.
6. Особливості складу та будови ТМ паливно-енергетичного комплексу.
7. Особливості складу та будови ТМ вугільної промисловості.
8. Особливості складу та будови ТМ кольорових та рідкісних металів.
9. Методика оцінки запасів ТМ гірничодобувної промисловості.
10. Методика оцінки придатності некондиційних руд для довитяг металу.
11. Особливості складу та будови ТМ чорних металів.
12. Основні етапи досліджень ТМ.
13. Загальна принципова схема технології переробки корінних і техногенних руд із застосуванням попередньої концентрації на основі радіометричної сортування та сепарації.
14. Основні достоїнства і переваги ядернофізіческіх методів в порівнянні з традиційними методами аналізу складу відкладень ТМ.
15. Основні види продукції при утилізації ТМ.
16. Екологічний вплив ТМ на ОС.
17. Принципи метрологічного забезпечення якості польових і лабораторних аналізів складу відкладень ТМ.
18. Основні цілі та завдання створення БД по ТМ.
19. Етапи формування БД по ТМ.
20. Структурна схема формування БД по ТМ.
21. Джерела інформації для формування геоінформаційних пакетів (ГІП).
22. Інформаційні шари ГІП.
23. Структура інформаційної системи екологічного моніторингу ТМ.
24. Змісту і призначення різних рівнів моніторингу ТМ.
25. Інформаційні шари фактологічної карти (перший лист результатів геоекологічного картування ТМ).
26. Зміст еколого-геохімічних карт за ТМ.
27. Мережа, методи пробовідбору та аналізу забруднень при геоекологічне картуванні ТМ.
28. Зміст і методика складання карти екологічної оцінки стану геологічного середовища (другий лист результатів геоекологічного картування ТМ).
29. Основні критерії, за якими оцінюється забруднення ОС техногенними родовищами.
30. Зміст легенди до карти оцінки екологічного стану ГС.

Практичні роботи

Робота 1

Розрахувати извлекаемое в концентрат і втрачений у відвалах некондиційних руд і хвостосховищах кількість олова якщо
1) для гірської маси, видобутої при селективній її виїмці a = 0,04%,
g = 100%,
2) для кондиційної руди, що йде на збагачення b = 0,1%,
g = 15%;
3) для концентрату b = 50%,
g = 0,02%,
де a і b - вміст олова (C Sn) у вихідній гірничій масі і збагаченому продукті відповідно;
g - вихід продуктів переробки і збагачення руд;
Розрахунок:
1. Оскільки при селективної виїмки гірської маси вихід її дорівнює 100% (g = 100%), очевидно, що вилучення олова з цієї гірської маси так само буде дорівнює 100% (e = 100%).
2. Зміст C Sn у відвалі ( ) Легко визначити з наступного очевидного рівності
,
де m - маса гірських порід, здобутих при селективної виїмки. Використовуючи це рівність знаходимо
1. .
3. Вихід продуктів переробки у відвали
.
4. Витяг олова в кондиційні руди і відвали відповідно дорівнює

або
5. Вміст олова в хвостосховище ( ) Розраховується аналогічно розрахунку значення

6. Вихід продуктів флотації в хвостосховище

7. Витяг олова в концентрат і в хвости флотації одно відповідно


Схема відпрацювання та збагачення олов'яних руд з розрахованими технологічними показниками по окремих етапах представлена ​​на малюнку, з якого випливає, що з усієї маси металу, що міститься в експлуатаційному блоці, в товарний концентрат витягується всього 25,6%, а 74,4% втрачається у відвалах некондиційної руди та хвостосховище.
q = 0,0294
g = 85,0
e = 62,5
Відвал
q = 0,0334
g = 14,98
e = 11,86
Хвостосховище
a = 0,04
g = 100
e = 100
Селективну виїмку
b = 0,1
g = 15,0
e = 37,5
ДРОБЛЕННЯ, ПОДРІБНЮВАННЯ, флотація
b = 50,0
g = 0,02
e = 25,64
КОНЦЕНТРАТ
для металургійного переділу
ПІДГОТОВЧІ ГІРСЬКІ РОБОТИ


Схема відпрацювання та збагачення олов'яних руд з технологічними показниками по окремих етапах.
a, b, q - зміст C Sn у вихідній гірничій масі, збагаченому і відвальною продуктах відповідно,%;
g - вихід продуктів переробки і збагачення руд,%;
e - витяг олова у відповідний продукт,%.

Робота 3

Визначити основні технологічні показники збагачення залізної руди, що містить 31% заліза (a = 31%), при якому отриманий концентрат із вмістом заліза 67,5% (b = 67,5%) і хвости з вмістом заліза 9,6% (q = 9,6%).
Основними показниками, що характеризують результати збагачення, є:
1. Зміст компонента - показник, який характеризує частку того чи іншого компоненту в одиниці маси вихідної руди або отриманих продуктах її переробки. Зміст різних компонент у вихідній гірничій масі, концентраті і у відвалі, а так само хвостах зазвичай позначаються літерами a, b і Q відповідно і обчислюються у відсотках.
2.
(1)

Вихід продукту (g) - показник, що характеризує, яку частину маси вихідної руди становить той чи інший продукт її переробки або збагачення. Вихід будь-якого продукту звичайно виражають у відсотках. Сумарний вихід усіх продуктів переробки і збагачення повинен відповідати виходу вихідної руди, що приймається за 100%. При поділі вихідної руди на два кінцеві продукти - концентрат з виходом g к і хвости з виходом g хв - це умова записується у вигляді рівності, що виражає баланс виходу продуктів збагачення:
Сумарна кількість будь-якого компоненту, що міститься в кінцевих продуктах збагачення, має відповідати кількості цього компонента у вихідній руді. Наприклад, якщо при збагаченні руди отримані два кінцеві продукти - концентрат і хвости, то ця умова виражається рівністю виду
При наявності n продуктів переробки і збагачення вихідної гірської маси
Рівності (1), (2) і (2а) називаються рівняннями балансу продуктів переробки і збагачення руди. З їх допомогою, знаючи вміст корисного компонента у вихідній гірничій масі і в отриманих продуктах її переробки і збагачення, можна обчислити вихід продуктів переробки та збагачення. Так, наприклад, у разі збагачення руди, при якому утворюється концентрат і хвости, виходи цих продуктів збагачення легко визначаються рішенням системи рівнянь (1) і (2)
(2)


(3)

(4)



3. Витяг (e) - показник, що визначає, яка частина корисного компонента, що міститься у вихідній гірничій масі, перейшла в той чи інший продукт переробки або збагачення. Витяг зазвичай виражається у відсотках і обчислюється як відношення маси компонента в даному продукті до його маси у вихідній гірничій масі або руді

(5)
 

Якщо виходи продуктів невідомі, але є дані про склад, наприклад, вихідної руди, концентрату і хвостів, то, використовуючи вирази (3) і (5) або (4) і (5), легко отримати вирази для розрахунку величини вилучення цікавить компонента руди відповідно в концентрат і в хвости

Сумарне витяг даного компонента в усі отримані продукти переробки і збагачення руди становить 100%:
.
4. Ступінь скорочення (R) - величина, яка вказує, у скільки разів вихід отриманого концентрату g до менше кількості переробленої руди, тобто визначальна число тонн руди яке потрібно переробити, щоб отримати 1 т концентрату

(8)


5. Ступінь концентрації або ступінь збагачення (К) - показник, який вказує, у скільки разів збільшився вміст компонента в концентраті в порівнянні з його вмістом у вихідній руді:

(9)




Розрахунок:
Використовуючи наведені співвідношення, маємо для зазначеної вище залізної руди:
Вихід концентрату
Вихід хвостів
Перевірка: g к + g хв = 37 +63 = 100%.
Витяг заліза в концентрат

 

Витяг заліза в хвости



Перевірка: e К + e ХВ = 80,5 +19,5 = 100%.
Ступінь скорочення
Ступінь збагачення
Отже, в даному випадку в результаті збагачення руди вміст заліза в концентраті збільшилася в порівнянні з його вмістом в руді 2,2 рази, а для отримання 1т концентрату необхідно переробити 2,7 т руди.
b = 67,5
g = 37
e = 80,5
Q = 9,6
g = 63
e = 19,5
КОНЦЕНТРАТ
ХВІСТ
a = 31
g = 100
e = 100
ВИХІДНА РУДА




Схема і збагачення залізних руд з технологічними показниками.
a, b, Q - вміст C Fe у вихідній руді, концентраті і в хвостах,%;
g - вихід продуктів збагачення руд,%;
e - вилучення заліза у відповідний продукт збагачення,%.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Геологія, гідрологія та геодезія | Лекція | 361кб. | скачати

Схожі роботи:
Техногенні катастрофи
Техногенні аварії
Найбільші техногенні катастрофи та їх наслідки
Економічна безпека техногенні катастрофи
Техногенні надзвичайні ситуації класифікація
Техногенні небезпеки і захист від них
Техногенні побічні продукти промисловості як сировина для виробництва будматеріалів
Техногенні побічні продукти промисловості як сирь для виробництва будматеріалів
Родовища золота
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru