Введение к работе
Актуальность. В Дальневосточном регионе по глубине и охвату преобразования экосистем выделяются горное производство и лесозаготовка. Эти отрасли занимают лидирующее положение и в перечне источников негативного воздействия на природную среду. Золотодобыча в Дальневосточном регионе на протяжении многих лет базировалась на отработке россыпных месторождений. Однако, с 2001 года - с началом освоения новых золоторудных месторождений и выходом на проектную мощность добычи металла на Многовершинном месторождении - добыча рудного золота (более 70 процентов) превышает добычу из россыпей. Несмотря на значительное количество научно-технических разработок в области металлургического передела, преобладающее применение получили технологии цианидного вскрытия золота на действующих предприятиях (ЗАО «Многовершинное»; рудники: Покровский, Рябиновый; ГОКи: Тас-Юрях, Хаканджа) и проектируемых предприятиях (Албазинское, Дурминское и др.). В экологическом отношении рудные месторождения и их первичные ореолы представляют собой природные очаги химического загрязнения среды тяжелыми металлами, а возникающие при промышленном освоении продукты техногенеза формируют экологически опасные ореолы и потоки рассеяния, негативно влияющие на состояние и метаморфизацию экосистем. В этой связи достоверная оценка экологического воздействия на окружающую среду применяемых и разрабатываемых технологий является актуальной проблемой.
Существующие методы оценки техногенной нагрузки на окружающую природную среду основываются на использовании разнообразных показателей, которые позволяют характеризовать как состояние среды в целом, так и её отдельных компонентов, зачастую не связанных друг с другом, и не отражающие в должной мере экосистемную целостность природной среды. Поэтому развитие методических основ оценки и управления эколого-технологическими системами при рудной и россыпной золотодобыче и использовании вторичного сырья является актуальной проблемой в регионе.
Диссертационная работа выполнялась с 1990 по 2008 годы по плановым темам НИР Института горного дела ДВО РАН (при непосредственном участии и под руководством автора): «Создание новых и совершенствование применяемых методов и технологий извлечения ценных компонентов из минерального сырья Дальневосточного региона» (отчет ГР № 01960003059), «Создание научных основ новых методов и технологий обогащения полезных ископаемых» (отчет ГР № 01200613510); в рамках инновационного проекта № 22-ИН-07 ДВО РАН «Разработка технологии и оборудования для переработки техногенных золотосодержащих продуктов»; в соответствии с целевыми научно-техническими программами, координируемыми Министерством
науки и технологий РФ, Министерством образования и науки РФ, в том числе по программе «Исследование и комплексное использование биомассы дерева»; по Федеральной целевой научно-технической программе «Комплексное использование древесного сырья».
Цель работы - усовершенствовать методы оценки и управления эколого-технологическими системами при рудной и россыпной золотодобыче и использовании вторичного сырья в регионе на основе рациональных технологических способов.
Идея работы заключается в достижении значительного снижения негативной нагрузки рудной и россыпной золотодобычи на окружающую среду обоснованием, разработкой и реализацией рациональных методов оценки и управления эколого-технологическими системами и использованием вторичного сырья.
Задачи исследования:
Развить методы оценки эколого-технологическими системами при рудной и россыпной золотодобыче на основе разработки комплекса оценочных показателей, отражающих влияние систем на окружающую среду и предопределяющих рациональные пути использования золотосодержащего минерального и вторичного сырья.
Разработать алгоритм управления эколого-технологических систем при рудной и россыпной золотодобыче и использовании вторичного сырья.
Установить характер и степень влияния на окружающую среду эколого-технологических систем при рудной золотодобыче в Дальневосточном регионе.
Осуществить развитие научно-методических основ и обосновать технологические методы, направленные на снижение негативного влияния эколого-технологических систем при рудной золотодобыче на окружающую среду.
Установить влияние эколого-технологических систем на
окружающую среду при россыпной золотодобыче и разработать
организационно-технологические методы управления, направленные
на существенное снижение минеральных отходов.
Обеспечить развитие концепции управления минеральными отходами золотодобычи и вторичными волокнистыми отходами, провести эколого - технологическую оценку их свойств с целью разработки рекомендаций по их рациональному использованию, учитывая экологические требования к охране окружающей среды.
Разработать рациональные технологические методы, обеспечивающие эффективное использование вторичного волокнистого сырья, и осуществить практическую реализацию организационно-методических принципов управления отходами.
Осуществить промышленную апробацию и реализацию разработанных технологических методов и оценить их экономическую и экологическую эффективность.
Научная новизна работы:
-
Обоснованы методы оценки и управления эколого-технологическими системами при рудной и россыпной золотодобыче и использовании вторичного сырья в Дальневосточном регионе, основанные на расчетах экологических характеристик технологии, показателей экологичности и технологичности минерального и вторичного сырья, а также на алгоритмах управления качеством окружающей среды.
-
Разработан комплексный критерий экологической индикации технологий при россыпной и рудной золотодобыче и использовании вторичного сырья, представляющий собой интегральный логарифмический показатель, величина которого рассчитывается по каждому ингредиенту сброса, выброса и отходов; установлена область его применимости для экологической оценки действующих и проектируемых предприятий.
-
Установлены закономерности изменения реакционной способности измельчаемого золоторудного минерального сырья, кинетики процессов измельчения, флотации, цианирования, а также их влияния на технологические показатели извлечения ценных компонентов из руд и песков россыпей.
-
Разработаны инновационные технологические методы интенсификации процессов переработки упорных труднообогатимых золотосодержащих руд, основанные на использовании созданных реагентов селективного действия.
-
Установлены закономерности растворения золота в цианистых растворах, отражающие электрохимические параметры и условия нестационарной диффузии и обоснованы методы интенсификации процесса путем введения галогенсо держащих окислителей. Использование данных закономерностей позволяет повысить экологичность технологических процессов при рудной золотодобыче.
6. Получила развитие концепция управления вторичным сырьем,
основанная на управлении материальными и энергетическими
потоками в эколого-технологических системах и разработана
методология ее реализации.
7. Получили развитие методические основы оценки и создания
эффективных технологических методов переработки минеральных
отходов россыпной и рудной золотодобычи.
Практическая значимость работы:
Создан алгоритм оценки и управления эколого-технологическими системами при рудной и россыпной золотодобыче и использовании вторичного сырья, реализация которого позволяет снизить ресурсоемкость технологий и нагрузку на окружающую среду.
Разработаны и апробированы физико-химические методы интенсификации технологических процессов при рудной золотодобыче: измельчения, флотации, выщелачивания; доводки золотосодержащих концентратов при россыпной золотодобыче.
Разработаны и реализованы новые способы эффективного использования вторичного волокнистого сырья, направленные на повышение выхода и качества получаемой из него продукции.
Разработаны и реализованы рекомендации по повышению экологичности технологий переработки золотосодержащих руд месторождений Дурминское и Многовершинное.
Осуществлена эколого-технологическая оценка отходов
золотодобычи ряда предприятий региона и разработаны рекомендации по их практическому использованию.
Реализованы методика экологической оценки воздействия технологий переработки золотосодержащего минерального сырья на окружающую среду и программное обеспечение для его оперативной оценки.
Реализация результатов работы:
На золотодобывающем предприятии ООО «Рос-ДВ» в практике опытно-конструкторских работ реализованы режимы и параметры технологии измельчения руд.
На золотоизвлекательной фабрике ЗАО «Многовершинное» принята к внедрению технологическая схема измельчения руд.
На предприятиях, перерабатывающих вторичное волокнистое сырье, внедрены эффективные технологические методы, направленные на повышение степени использования вторичных ресурсов.
Основные результаты исследований и разработок, методы технико-химических расчетов, компьютерные программы реализованы в учебном процессе Тихоокеанского государственного университета посредством использования учебных пособий и лекционных курсов.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы были представлены на конференциях и конгрессах различного уровня и, прежде всего, на международных научно-технических симпозиумах и конференциях: «Неделя горняка - 2006, 2007, 2008», Москва; V, VI, VII Конгресс обогатителей стран СНГ, Москва, 2005, 2007, 2008; Международное совещание «Плаксинские чтения - 2005, 2006, 2008»; Международная конференция «Проблемы экологии безопасности жизнедеятельности и рационального природопользования Дальнего
Востока и стран АТР», Владивосток 2006; «Современные проблемы комплексной переработки природного и техногенного сырья», Санкт -Петербург, 2005; Международная научно-практическая конференция «ЦБП России - взгляд в будущее», Санкт-Петербург, 2006; «Принципы и процессы создания неорганических материалов (Третьи Самсоновские чтения), Хабаровск, 2006; «Экономическая, научно-техническая кооперация в лесной промышленности», Харбин, 2003; Международный форум молодых ученых Азиатско-Тихоокеанского региона», Владивосток, 2001; «Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса», Екатеринбург, 1999; «Актуальные проблемы научного и технологического прогресса в ДВ регионе», Хабаровск, 1993, Харбин, 1995, Хабаровск, 1997; «The second international symposium on promotion of the scientific and technological progress in the Far East», Harbin, 1992; «Современные проблемы НТП Дальневосточного региона с учетом развития советско-китайских связей», Хабаровск, 1991 и др.
Личный вклад автора состоит в постановке задач, их решении, в разработке физических и математических моделей процессов, проведении экспериментальных исследований; анализе полученных результатов, их обработке и обобщении, обосновании защищаемых научных положений; реализации результатов исследований и, в частности:
- разработке методических основ комплексной оценки воздействия эколого-технологических систем при рудной и россыпной золотодобыче и использовании отходов на окружающую среду;
установлении влияния эколого-технологических систем при рудной золотодобыче и разработке методов снижения нагрузки на окружающую среду;
выявлении закономерностей влияния эколого-технологических систем при россыпной золотодобыче и разработке методов повышения экологичности и снижения ресурсоемкости;
развитии концепции и совершенствование методов управления отходами.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций
подтверждается: корректной постановкой задач исследований, обоснованным использованием физико-химических методов, методов математической статистики и современных достижений вычислительной техники; удовлетворительной сходимостью результатов аналитических расчетов с данными, полученными экспериментальным путем (относительная погрешность сопоставимых результатов аналитических, лабораторных и производственных исследований не превышает 5 %); значительным объемом экспериментальных исследований; а также положительным эффектом внедрения результатов исследований на предприятиях Дальневосточного региона.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 95 опубликованных работах, включая 17 статей в журналах, рекомендуемых ВАК РФ, 3 монографии, 3 учебных пособия и 15 патентов РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 328 стр. компьютерного текста и состоит из введения, 6 глав, заключения, приложений и библиографии из 353 наименований, содержит 109 рисунков и 64 таблицы.
