Комплексное использование ресурсов

Введение

Уровень использования природных ресурсов и степень деградации окружающей среды являются главной проблемой современного общества в XXI столетии. В настоящее время как в нашей стране, так и в большинстве стран мира считается общепризнанным, что проблема рационального использования природных ресурсов и предотвращения загрязнения окружающей среды, а следовательно и проблема устойчивого развития современной цивилизации, обеспечивающей удовлетворение потребностей общества, но не ставящей под угрозу будущие поколения, может быть решена путем нового подхода к организации и функционированию промышленных производств и экономической системы в целом, в основе которых лежит промышленная экология.

Понятие «промышленная экология» появилось в начале 80-х годов, а уже в 1983 г. в МХТИ им. Д.И. Менделеева была организована кафедра под таким же названием и начал читаться специальный лекционный курс с тем же наименованием для студентов химиков-экологов.

Промышленная экология рассматривает (изучает) взаимосвязь (и взаимозависимость) материального, в первую очередь промышленного, производства, человека и других живых организмов со средой их обитания, т.е. предметом изучения промышленной экологии являются эколого-экономические системы.

«Промышленная экология является системно ориентированным подходом к объединению экономической деятельности людей и управлению материальным производством с фундаментальными биологическими, химическими и физическими глобальными системами».

Промышленная экология служит средством для достижения устойчивого, самоподдерживающегося функционирования эколого-экономических систем (и общества в целом).

В природных экосистемах производство и разложение сбалансированы, в них нет отходов: отходы одних организмов служат средой обитания для других и таким образом осуществляется практически замкнутый кругооборот веществ в природе. В природных экосистемах около 90% энергии расходуется на разложение и возвращение веществ в биогеохимический кругооборот. В социально-экономических системах около 90% материальных ресурсов переходит в отходы, а основное количество энергии используется в производстве и потреблении. Поэтому главной задачей промышленной экологии является нахождение путей для рационального использования природных ресурсов, предотвращения их исчерпания, деградации и загрязнения окружающей среды, а в конечном итоге – совмещение техногенного и биогеохимического кругооборотов веществ.

Как справедливо сказано во введении к всемирно известной книге «За пределами роста» «Технологически и экономически создание устойчивого общества пока еще возможно. Оно может оказаться гораздо более приемлемым в сравнении с обществом, решающим все проблемы за счет постоянного количественного роста. Переход к устойчивому обществу требует тщательно сбалансированных дальних и ближних целей и акцента на достаточности, равенстве и качестве жизни, а не на объеме производства. Он требует большего, чем продуктивность, и большего, чем технология, он требует еще и зрелости, сострадания, мудрости».

Обеспечение комплексного использования минерально-сырьевых ресурсов

Деятельность Госгортехнадзора Украины в 2005 году по охране недр была направлена на обеспечение рационального и комплексного использования минерально-сырьевых ресурсов при одновременном обеспечении безопасности зданий, сооружений и природных объектов в зонах вредного влияния горных работ. Приоритетными направлениями были: повышение качества проектирования горных предприятий, обеспечение установленного порядка списания запасов полезных ископаемых, разработки месторождений лечебных минеральных вод, застройки месторождений полезных ископаемых магистральными трубопроводами, укрепление роли и значимости геолого-маркшейдерских служб горных предприятий, а также совершенствование методического обеспечения охраны недр.

Повышение рационального и комплексного использования минерального сырья при его переработке осуществлялось за счет контроля за соблюдением предприятиями требований нормативно-технической документации, регламентирующей переработку, а также реализацией мероприятий по охране недр в части внедрения прогрессивного технологического оборудования, технологий и вовлечения в переработку минерального сырья из техногенных образований.

Продолжилась работа по внедрению и освоению технологии «кучного выщелачивания», позволяющей включать в отработку не только труднообогатимые золотосодержащие руды, но и хвосты гравитационного обогащения:

Внедрена «Программа по совершенствованию систем контроля учета металлов», внедряется схема обогащения смеси медистых руд при измельчительно-флотационном цикле, гравитационная схема обогащения всего цикла вкрапленных руд, схема переработки «лежалого» пирротинового концентрата и др. На агломерационной фабрике извлечение полезных компонентов (никеля, меди и кобальта) увеличилось до 99,55% против 99,45% в 2000 г.

На обогатительной фабрике ОАО «Гайский ГОК» построена технологическая линия флотации, позволяющая вести раздельную переработку привозных руд, несовместимых по технологии обогащения с рудами Гайского месторождения.

Повышению эффективности маркшейдерских служб горных предприятий способствовала реализация механизмов лицензирования производства маркшейдерских работ. За 2005 год рассмотрено 815 материалов на получение лицензий, выдано – 738. На большинстве предприятий Положения о геологических и маркшейдерских службах приведены в соответствие с требованиями «Положения о геологическом и маркшейдерском обеспечении промышленной безопасности и охраны недр», утвержденного постановлением Госгортехнадзора Украины.

Принятые меры в целом обеспечили выполнение геолого-маркшейдерских работ в соответствии с установленными требованиями.

Достаточно эффективно осуществлялся контроль за реализацией мер охраны подрабатываемых зданий, сооружений и природных объектов. Это позволило предотвратить возникновение техногенных аварий и катастроф.

Соблюдение законодательства о недрах при ликвидации горных предприятий в различных отраслях промышленности обеспечивается не одинаково. Наибольшая упорядоченность решения вопросов – в угольной промышленности. Работы по ликвидации особо убыточных шахт и разрезов ведутся в соответствии с «Основными принципами государственной поддержки ликвидации неперспективных и особо убыточных шахт и разрезов угольной промышленности Украины»,

На 1 января 2005 г. с начала ликвидации угольных предприятий 170 шахт и 10 разрезов прекратили добычу угля. На 163 шахтах и одном разрезе выполнены основные технические работы по их ликвидации, в т.ч. на десятках шахт 2–3 года назад. Вместе с тем, в связи с полным окончанием ликвидации, с государственного реестра снята лишь одна шахта «Хальмер‑Ю». На остальных шахтах и разрезах ликвидационные работы не завершены. С наибольшим отставанием реализуются природоохранные мероприятия, включая рекультивацию земель, нарушенных горными работами, что ведет к значительному ухудшению экологической обстановки.

Эффективность контрольно-профилактической деятельности территориальных органов Госгортехнадзора Украины в области охраны недр и геолого-маркшейдерского контроля по ряду основных позиций (числу проведенных обследований, выявленных нарушений, привлечению к ответственности и др.) выросла по сравнению с 2000 годом.

В 2005 году проведено 10604 обследований горных предприятий, в ходе которых выявлено и предложено к устранению 57862,0 нарушений правил и норм по охране недр. Более чем в 1,8 тысячах случаев горные работы приостанавливались до устранения выявленных нарушений. За нарушение действующих правил и норм по охране недр привлечено к ответственности 1841 чел. Общая сумма штрафов составила 38,1 тысяч рублей.

В целом в результате осуществления государственного горного надзора на балансе горнодобывающих предприятий сохранено: угля – 7,7 млн. т (в основном за счет складирования в спецотвалы, отказа в необоснованном списании и уменьшения нормативов потерь при их согласовании), что на 1,8 млн. т (или на 29,9%) больше, чем в 2000 г.; руд черных металлов – 48,4 млн. т, что на 22,5 млн. т (86,6%) больше, чем в 2000 г.; руд цветных металлов – 8,1 млн. т, что на 5,7 млн. т или в 3,4 раза больше, чем в 2000 г.; агрохимического сырья – 3,8 млн. т, что на 2,4 млн. т (2,8% раза) больше, чем в 2000 г.

По экспертным оценкам, экономическая эффективность деятельности территориальных органов Госгортехнадзора Украины по охране недр за счет отчислений в бюджет платежей за пользование недрами с дополнительной добычи из ранее сохраненных запасов, штрафных санкций за сверхнормативные потери и нарушения налогового законодательства при внесении платежей за пользование недрами составила 412,6 млн. рублей, что в 1,6 раза больше, чем в 2000 г.

Как и в предыдущие годы, территориальные органы Госгортехнадзора Украины принимали участие в государственной системе лицензирования пользования недрами. Территориальными органами Госгортехнадзора Украины рассмотрено порядка 2143 материалов по лицензированию пользования недрами, что позволило предотвратить ряд существенных нарушений законодательства о недрах, поднять качественный уровень лицензионных материалов, дополнить их условиями, обеспечивающими полноту извлечения полезных ископаемых из недр, рациональное и комплексное использование минеральных ресурсов. Осуществлялся контроль за соблюдением требований промышленной безопасности и охраны недр при реализации соглашений о разделе продукции.

Повысилась роль секции «Охрана недр» НТС Госгортехнадзора Украины. В 2005 году было проведено 16 заседаний этой секции, на которых рассмотрены наиболее крупные и проблемные вопросы охраны недр с привлечением специалистов различных министерств и ведомств, предприятий, научных организаций. В частности, по нормативному обеспечению охраны недр, застройке месторождений при строительстве магистральных нефтепроводов, проектированию в горном комплексе, списанию запасов полезных ископаемых, переводу маркшейдерских вычислений на единую государственную систему координат и др.

С целью улучшения правового обеспечения деятельности горных предприятий, в 2005 году продолжалась работа по совершенствованию нормативно-правовой базы недропользования. В частности, разработано и утверждено «Положение о геологическом и маркшейдерском обеспечении промышленной безопасности и охраны недр», которое создало нормативную основу для повышения роли и значения геолого-маркшейдерских служб предприятий.

На базе ГУП НТЦ «Промышленная безопасность» осуществлялось издание нормативно-методических документов Госгортехнадзора Украины по охране недр.

Продолжается участие Госгортехнадзора Украине в работе Межправительственного совета по разведке, использованию и охране недр стран-участниц СНГ, осуществляется обмен информацией по вопросам надзора за охраной недр между странами, оказывалась методическая помощь органам государственного горного надзора стран СНГ.

Основными перспективными задачами деятельности Госгортехнадзора Украине в области охраны недр продолжают оставаться: совершенствование законодательной и нормативно-правовой базы охраны недр; контроль за соблюдением законодательства о недрах при разработке месторождений полезных ископаемых, а также по предупреждению и устранению вредного влияния горных работ на здания, сооружения и природные объекты; сокращение административных ограничений в предпринимательстве и совершенствование надзорной деятельности за охраной недр с целью создания благоприятных условий для развития минерально-сырьевого комплекса; обновление устаревшего оборудования и проектной документации, а также внедрение прогрессивных технологий, повышающих уровень извлечения минерального сырья при его добыче и переработке; совершенствование системы производственного контроля за геолого-маркшейдерским обеспечением промышленной безопасности и охраны недр, а также развитие саморегулируемых организаций в области производства геолого-маркшейдерских работ.

Запасы и добыча полезных ископаемых

Полезное ископаемое	Балансовый запас, млн. т.	Добыча, млн. т.
Железная руда	28127	175,1
Марганцевая руда	2330	13,06
Никелевая руда	27,9	9,58
Графитовая руда	110,5	0,37
Графит	7,03	0,022
Каолин первичный	303,1	2,2
Каолин вторичный	71,1	2,3
Бетонная глина	61,5	0,3
Пегматит	6,46	0,011
Щелочные каолины	47,05	0,129
Соль каменная	9129,5	13,87
Магний (в пересчете на MgO)	103,7	0,149
Калий (в пересчете на K2O)	293,1	0,204
Мел для соды	76,8	1,673
Фосфор (в пересчете на P2O5)	6,66
Глина огнестойкая	535,9	2,66
Известняки флюсовые	2065,9	33,66
Известняки доломитовые	511,5	5,03
Доломит	428,8	2,2
Формовочные материалы	906,2	7,036
Глины тугоплавкие	103,8	1,16
Талько-магнетит	105,1
Цементное сырье: Гипс Мергель и карбонатная Глинистая Гидравлические добавки	32,4 2396,9 561,9 89,9	0,69 23,54 5,31 0,26
Стеклянное сырье: Пески Липариты	212,8	2,46 20,7
Гипс	421,2	1,3
Ангидрид	17,63
Мел	489,6	2,105
Облицовочные материалы	316,6	0,325
Камни строительные	9188,5	83,5
Пыльные известняки	105,1	3,98
Известняки для сахарной промышленности	336,3	6,02
Породы для известкования кислых полей	72,4

Показатель	Ископаемое топливо
	Уголь, млн. т.	Бурый уголь, млн. т.	Нефть и конденсат, млн. т.	Газ, млрд. м3
Запасы	44043	2680	235	1135
Добыча	100	6,5	4,3	19

Пример комплексного использования сырьевых ресурсов при угледобыче:

Способ дегазации угольных пластов скважинами с поверхности.

Способ предназначен для снижения газовыделения из сближенных угольных пластов и выработанного пространства в выработки очистного участка с целью извлечения пригодного для использования каптируемого метана, повышения безопасности горных работ и производительности очистного забоя по газовому фактору.

Технология дегазации включает бурение вертикальных скважин с поверхности по схеме А (рис. 1, а) при слоевой разработке угольного пласта или его отработке с потерями угля по мощности, либо по схеме Б (рис. 1, б) – при отработке пласта на полную мощность. В первом случае газ извлекается из сближенных угольных пластов и выработанного пространства преимущественно при возвратно-точной схеме проветривания очистного забоя, во втором – из сближенных пластов при любой схеме проветривания участка. Скважины подключаются к вакуумной системе к началу разгрузки угольных пластов.

Параметры дегазации рассчитываются с учетом: вынимаемой мощности отрабатываемого пласта; угленасыщенности газосодержащей толщи; метанообильности выемочного участка; необходимого расхода и содержания метана в каптируемой смеси.

Оценка эффективности дегазации и определение количества скважин определяется исходя из горнотехнических условий и требований, предъявляемых к снижению газообильности участка и извлечению газовоздушных смесей с заданными пределами содержания в них метана с целью его утилизации.

Сокращение отходов формовочных материалов в фасоннолитейном цехе ОАО «Северсталь»

Наиболее остро в фасоннолитейном цехе ОАО «Северсталь» в 2008 г. стояла проблема образования отходов формовочных материалов (11186 т/год) и вынужденного размещения этих отходов на отвалах (плата за размещение – 496004 руб./год).

Автор проекта, разработанного в рамках проведения Программы «Чистое производство», проанализировал исходное состояние в цехе и выяснил, что для повторного использования регенерируется песка только 2800 т/год (или 22%) и используется повторно отработанной горелой земли 21000 т/год. При изучении работы установки для регенерации отработанных смесей выяснилось, что установка работает не на полную мощность, а в вечернюю и ночную смены вообще не работает. Однако технологические возможности использования регенерированного песка составляют 5120 т/год (или 45%), а это значит, что здесь существует возможность сокращения отходов горелой земли и приобретения свежего песка.

При проведении «мозгового штурма» было предложено 14 вариантов сокращения отходов отработанных формовочных материалов: промывать отработанную землю в корзинах в гидрокамере и далее регенерировать

установить дозатор подачи горелой земли в гидрокамеру, далее промывать

установить ленточные конвейеры от участков выбивки литья до баков отстоя промытой земли с электрогидравлических установок (ЭГУ)

продавать шлам строительным организациям

продавать горелую землю строительным организациям

установить бункер с дозатором около действующей ЭГУ ╧2, подавать в рабочий бак с водой после дозатора землю ленточным транспортером, далее шлам подавать в баки отстойники от ЭГУ

такой же приемный бункер установить у ЭГУ╧1, на тот момент не действующей, расконсервировать ее и перерабатывать горелую землю

пропускать горелую землю через выбивные решетки и со смесеприготовительного отделения возить коробками к вновь изготовленным приемным бункерам у ЭГУ╧1 и ЭГУ╧2, и далее переработать по схеме предыдущего предложения

дополнительно к бункерам установить пескомялку и сито, далее по той же схеме

установить над бункером решетку, измельчать комки грузом, далее по схеме

установить над бункерами наклонные решетки с вибратором для удаления комков, далее по схеме

из-под выбивных решеток вывести ленточные конвейеры и подавать измельченную горелую землю в приемный бункер ЭГУ╧1, далее по схеме

полностью перейти на единую холоднотвердеющую формовочную смесь (ХТС), стержни делать также только из ХТС

Проанализировав эти идеи и исходя из имеющихся финансовых и материальных возможностей, автор пришел к выводу, что для реализации программы сокращения отходов, необходимо вести работу по четырем направлениям: продавать горелую землю и шлам строительным организациям, что позволит, даже если эти отходы отдавать бесплатно на самовывоз, экономить 43 руб. с каждой тонны отходов за размещение отходов на отвалах комбината

пропускать горелую землю через выбивные решетки, смесеприготовительное отделение, возить контейнерами и дозировано пропускать через ЭГУ; при ежедневной переработке 3,3 тонн земли можно переработать 1000 т земли. Это позволит с учетом затрат на переработку сэкономить около 80000 руб. экологический эффект – 1000 т\год переработанных отходов

изготовить и смонтировать приемный бункер для горелой земли со шнековым дозатором на участке выбивки чугунного литья рядом с ЭГУ╧1 «Искра», от дозатора горелую землю подавать ленточным транспортером в рабочий бак ЭГУ. ЭГУ «Искра» расконсервировать, пустить в работу шламовый насос и насос для подачи воды в автоматическом режиме. Контроль за работой установки поручить выбивальщику литья. На приемном бункере горелой земли установить наклонную решетку с вибратором для удаления комков. Оснастить вытяжной вентиляцией. Проектная мощность шламовых насосов ЭГУ ╧1 и ╧2 позволяет перекачивать 4000 тонн шлама в год. Дефицит регенерата составляет 2320 т., поэтому одной такой установки будет достаточно для покрытия дефицита регенерата. Затраты: проектирование – 5000 руб., изготовление и монтаж – 35000 руб., экономический эффект – 205000 руб./год, экологический эффект – 2320 т/год переработанных отходов. Изменение технологии приготовления формовочных и стержневых смесей и переход на изготовление форм и стержней из ХТС было признано перспективным проектом, требующим значительных инвестиций (3620000 руб.)

Основная литература

1. Зайцев В.А., Промышленная экология. – М.; РХТУ, 2008 – 140 с.

2. Зайцев В.А. Безотходное производство. М.; МХТИ, 2000 – 108 с.

3. Торочешников Н.С., Родионов А.И., Кельцев Н.В., Клушин В.Н. Техника

защиты окружающей среды. – М; Химия, 2001 – 368 с. 3. Громов Б.В., Зайцев В.А., Петраш А.П. и др. Безотходное промышленное производство. Основные принципы безотходных производств. Итоги науки и техники. Серия Охрана природы и воспроизводство природных ресурсов. Т. 9. – М.; изд. ВИНИТИ. 2000 – 218 с.

4. Громов Б.В., Зайцев В.А., Ласкорин Б.Н. Безотходное промышленное производство. Организация безотходных производств. Итоги науки и техники.