Главная | Новости | Аналитика | Служба поддержки | Контакты | О нас

ПАРТНЕРЫ Горнодобывающие предприятия Общественные организации Учебные заведения Научно-исследовательские институты СОТРУДНИЧЕСТВО Методички Исследовательское Информационное Учебники Авторефераты Журналы

СОБЫТИЯ


образовательные

научные производственные

КОНКУРСЫ


гранты стипендии премии награды

призы программы обмены студии

тренинги стажировки летние школы

ФОТОГАЛЕРЕИ


научно-образовательные и горнодобывающие центры Украины

КОНТАКТЫ


koordinator_rudana
analitik_rudana
tehnolog_rudana
consultant_ua
gemmolog_rudana
innovacii_rudana
filolog_rudana
secretar_rudana


ПРОГРАММЫ

ССЫЛКИ


?????????? ??????? ????????

Главная   

Образовательно-научно-производственный портал «Рудана»

:: Показать последние записи ::

Энергетическая независимость Украины и ее экологическая цена

автор: Олег Хоменко

О.Е. Хоменко, А.П. Дронов

 

Раскрыты перспективы развития уранодобывающей отрасли Украины. Предложены новые технологические подходы по утилизации активных шламов уранового производства в подземных геологических формациях. Приведен сравнительный анализ угольной и урановой отраслей энергетики с точки зрения экологической нагрузки на окружающую среду.

 

Гори-гори ясно!

 

В мире стремительными темпами возрастают материальные потребности общества. Сегодняшний кризис это ничто иное, как перераспределение ресурсов с последующим внедрением инновационных технологий. Для Украины главный аспект по прежнему будет возлагаться на добычу, полноту извлечения и качество переработки минеральных ресурсов. Чрезвычайно важным фактором является сохранение окружающей природной среды, и на сегодняшний день все больше внимания уделяется вопросам экологии. В 2004 г. лидеры стран «большой восьмерки» G8 выступили с инициативой усиления экологической безопасности, которая в Украине за последние десятилетия значительно ухудшилась. Большая часть территории страны оказалась в зоне экологической катастрофы вокруг Чернобыльской атомной электростанции (АЭС) и др. Возрастает актуальность уранодобывающей промышленности: более 50% генерируемой электроэнергии в стране получено на АЭС. Вместе с тем, объем добычи природного урана обеспечивает потребность Украины в ядерном топливе всего на 30% от необходимого. Отечественная урановая отрасль базируется на крупных запасах урановых руд, месторождения которых находятся в Николаевской, Днепропетровской и Кировоградской областях.

 

Сегодня Украина добывает урановую руду на шахтах «Смолинская» и «Ингульская» (Кировоградская область), объединенных в ГП «ВостГОК» (г. Желтые Воды, Днепропетровская область). Добываемую горную массу обогащают на гидрометаллургическом заводе (ГМЗ, г.Желтые Воды) и в виде закиси-окиси урана U3O8 экспортируют в Россию и на Запад. Пригодным для отработки способом скважинного подземного выщелачивания в Украине определены 5 месторождений, а именно:
- «Сафоновское» и «Михайловское» (Казанский район, Николаевская область);
- «Новогурьевское» (Пятихатский и Криничанский районы, Днепропетровская область);
- «Садовое» (Арбузинский район, Николаевская область);
- «Сурское» (Солонянский район, Днепропетровская область).

 

Наиболее подготовлены к отработке подземным способом запасы Новоконстантиновского месторождения урана – пройдено до 80% горно-капитальных выработок. После 17 лет сухой консервации последние 4 года осуществляется активное финансирование и освоение средств на строительство зданий и сооружений поверхностного комплекса шахты. Летом 2008 г. шахта выдала на-гора первую тонну урановой руды. Очистные работы реализуются в этаже 240–300 м, горно-капитальные – на горизонте 300 м. Отработка основных запасов руды производится с помощью подэтажно-камерной системы разработки и заполнением выработанного пространства твердеющими смесями. Первоначальная высота отрабатываемых подэтажей принята 30–40 м с масштабным использованием современной самоходной техники. Длина очистных блоков принята 20–30 м. Планом строительства шахты предусмотрено постепенное наращивание объемов добычи руды от 30 тыс. т в 2009 г. до 75 тыс. т в 2010 и 2011 гг. С 2012 г. планируется резкое наращивание объемов производства до 250, 500, 900, 1500, 2000, 2457 тыс. т/г.

 

Говоря об утилизации так называемых хвостов и осознавая важность вопросов экологии, можно констатировать, что в советское время все отходы ГМЗ откачивались в ближайшую балку без заливки гидроизоляции. В результате чего в атмосферу и недра выделялось значительное количество природных радионуклидов, что пагубно влияло на экологическую обстановку Кировоградского края. Единственное требование, которое соблюдалось и соблюдается – это покрытие шламов слоем воды, которая защищает от образования сухих пляжей в прибережных зонах. Так в желтоводском шламохранилище ГМЗ заскладировано более 11 млн т отходов, которые удерживаются насыпной плотиной, высотой более 120 м. Учитывая высочайшую стоимость черноземов Кировоградщины и распаеванность земель, отсутствует возможность выведения их из частной собственности. Эти факты являются приоритетными в вопросах экологической безопасности при отработке Новоконстантиновского месторождения с дальнейшим обогащением урановой руды до закиси-окиси.

 

Долголетний опыт отечественной и зарубежной горнодобывающих отраслей показал, что проблемы рационального освоения природных ресурсов, управления состоянием массива горных пород, повышения полноты и качества извлечения полезных ископаемых, обеспечения безопасности горнодобывающих производств, снижения выделения радона в горные выработки решаются путем применения систем разработки с твердеющей закладкой выработанного пространства. Анализ применения камерных систем с твердеющей закладкой на примере ЗАО «Запорожский железорудный комбинат» показал ее конкурентоспособность в части высокого качества извлечения георесурсов даже при добыче относительно дешевых железных руд. Новый подход утилизации шламов в пастообразную закладку целесообразно реализовать и для радиоактивно-опасных терриконов, которых достаточно много на территории нашей страны. При этом способе складирование шламов на земной поверхности не превышает 20% от общего объема.

 

Первоначально была определена для Новоконстантиновского месторождения самотечная твердеющая закладка, которая может в искусственном массиве утилизировать низкоактивные крупнотоннажные шламы. Предлагаемая, как альтернативная, пастообразная закладка отличается от самотечной минимизацией воды в ее составе, необходимой только для затворения вяжущих компонентов. Важнейшим свойством закладочного массива является исключение водоотдачи в инфраструктуру шахтного водоотлива, что автоматически снижает объемы очистки шахтных вод от растворимых солей и иловидных частиц, в том числе и радиевого ряда урана. За основу взята технология, разработанная финской горнодобывающей компанией «Outotecn».

 

Заполнение выработанного пространства осуществляется пастообразными твердеющими смесями, которые закачиваются с помощью насосов. Применяются поршневые насосы фирмы «Puzmeister», которые позволяют подавать твердеющую смесь на расстояние до 12 км и высоту до 240 м, при производительности 230 м3/ч. При этом пастообразная закладка формируется практически из любого гранулометрического состава (до 1/3 диаметра трубопровода). Основным вяжущим компонентом является цемент в количестве от 1 до 10% и в среднем для первичных и вторичных очисных камер не превышает 4%. Хвосты обогащения при утилизации в пастообразной закладке достигают 76–80% при 1–10% цемента, соответственно. В самотечной твердеющей закладке утилизация шламов может достигать 45% от общего объема. Так, например, в Южной Африке при разработке мощных залежей на золотом руднике «Тarcet» применяется метод открытого забоя, предусматривающий использование цементированных шламов для заполнения забоев. Для сравнения, в Швеции подземным способом отрабатывают жильные рудные тела системами разработки с твердеющей закладкой выработанного пространства, которые по горно-геологическим условиям ничем не отличаются от условий Новоконстантиновского месторождения. Контуры рудных тел устанавливаются как с земной поверхности, так и из горных выработок при помощи геологоразведочного алмазного бурения с обратной промывкой скважин и взятием керна.

 

Переход с самотечной твердеющей закладки на пастообразную на руднике «Garpenberg» с производственной мощностью 1,2 млн т/год позволяет ежегодно экономить за счет снижения потерь металла до 9 млн Евро. Кроме того, исчезла проблема откачки дренажных вод от самотечной гидрозакладки, снизились сроки простоя камер, находящихся под дренажем, твердением и набором прочности, что дополнительно экономит до 2,3 млн Евро. Прочность искусственного массива на одноосное сжатие составляет 1 МПа. В Украине производство закладочных работ осуществляется на ЗАО «Запорожский железорудный комбинат» и ГП «Восточный горно-обогатительный комбинат». В составе реализации закладочных работ широко применяется песок, как инертный наполнитель используют гранулированный шлак, с количеством воды до 500 кг/м3. Для пастообразной закладки вода необходима только для затворения вяжущих компонентов. При этом физически свободная вода после реакции гидратации отсутствует. Вследствие чего исчезает проблема прочности гидроизолирующих перемычек в связи с отсутствием гидростатического давления даже в верхних слоях, где закладочный массив находится в жидкой фазе с высокой степенью подвижности. Высокая вязкость пастообразного состава закладки позволяет исключить сегрегацию заполнителя вяжущего по площади заполняемой очистной камеры, что обеспечивает равномерную прочность и устойчивость обнажений искусственного массива по длине и высоте камер. Предлагаемая технология позволяет утилизировать в своем составе источники ионизирующего излучения, техногенно усиленные при гидрометаллургическом переделе шламов. В самотечной твердеющей закладке любой шлам в количестве более 40% резко снижает прочность искусственного массива из-за сегрегации грансостава в слое воды, покрывающем не потерявшую подвижность закладку. В пастообразную закладку можно ввести до 80% шламов от объема закладываемых пустот, получая при этом однородный равнопрочный по объему искусственный массив.

 

Внедрение новых технологических систем закладочных работ с утилизацией отходов переработки горнодобывающих производств позволит существенно улучшить экологическую обстановку и в угледобывающих регионах. В Украине значительно развита угольная отрасль. Пятая часть украинских запасов каменных углей сконцентрирована в Донецкой области, которая занимает 4,4% территории страны. На территории Донбасса сосредоточено 90% всех действующих шахт Украины, которые ведут интенсивную разработку запасов угля. Экологические проблемы угледобычи проявляются на всей территории Донбасса и в местах сжигания угля. Угольная отрасль Украины насчитывает свыше 4 тыс. источников выбросов газообразных и аэрозольных веществ, загрязняющих атмосферу. Проблема с локализацией загрязнения терриконами проявляется в выпадении токсичных осадков, загрязнения подземных и поверхностных источников. Не менее важна проблема утилизации шахтного метана. Даже после закрытия и ликвидации отработанных запасов шахт в опасную зону распространения метана попадают жилые дома. Утилизация шахтного метана на сегодняшний день широкого применения не нашла. Подработка гидрогеологических горизонтов привела к снижению питьевых запасов в результате смешивания с минерализованными водами и прокачку через системы шахтного водоотлива.

 

Акцентируя внимание на экологических проблемах при условии достижения энергетической самодостаточности, можно отметить, что экологически безопасная угольная энергетика требует намного больших усилий и гораздо больших затрат, чем атомная энергетика. Радиационное загрязнение в районе угольных ТЭС в несколько раз выше радиационного фона вокруг любой АЭС. Радиационное загрязнение вокруг угольных ТЭС возникает в результате того, что в угле любой марки имеются природные радиоактивные изотопы. Кроме того, угольная электростанция мощностью 1 ГВт выбрасывает в год до 50 тыс. т окислов серы, 25 тыс. т окислов азота и 400 т токсичных металлов. ТЭС такой мощности потребляет в год 1500 эшелонов угля по 50 вагонов в каждом. Для сравнения, АЭС такой мощности потребляет только несколько специальных вагонов с ядерными топливными сборками. По химическому загрязнению окружающей среды угольные ТЭС намного токсичнее, чем АЭС. При сжигании угля образуются такие неразрушающиеся концентраты, как соединения бериллия, кадмия, никеля и хрома. Они могут вызвать в 1000 раз больше летальных исходов, нежели ядерные отходы. Оксиды серы и азота, образующиеся при сжигании угля, вызывают кислотные дожди с известными последствиями. ТЭС кроме токсических веществ выбрасывают в атмосферу и радионуклиды, причем в большем количестве, чем АЭС, работающие в нормальном режиме, если исходить из расчета на 1 кВт/ч выработанной энергии. Радиоактивные и жидкие отходы, выбросы АЭС и установок топливного цикла, представляющие риск для окружающей природной среды и здоровья населения, находятся под строгим контролем.

 

По данным Национального института стратегических исследований СНБО Украины, «нефтяной» киловат-час причиняет на 20% меньше вреда окружающей среде, чем «угольный», «газовый» – на 40%, безаварийно работающая АЭС – в 14 раз менее вредна, чем угольная ТЭС. Сравнения, проведенные специалистами МАГАТЭ, показали большую безвредность ядерно-топливного цикла. Так в расчете на 1 ГВт мощности в год смертность, обусловленная производством электроэнергии на ТЭС, работающих на газе, до 30 раз, а на угле и нефти – до 300 раз выше, чем от ядерной энергетики. Сжигание органического топлива ведет к глобальному парниковому эффекту и уменьшению кислорода в атмосфере. Необходимо принять решение о целесообразности выделения средств на повышение безопасности работы АЭС или на нейтрализацию экологического ущерба, наносимого тепловыми станциями. Мы можем констатировать, что в 2007 году мировая генерация электроэнергии от разных энергетических ресурсов выглядела таким образом: уголь и другое твердое топливо – 40%, гидравлическая энергия – 19%, АЭС – 16%, газ – 15%, нефтепродукты – 10%. Оценка, сделанная независимыми экспертами, показывает, что среди альтернативных углеводородному топливу источников энергии возможно следующее распределение: ядерное топливо – 73,6%, гидроэнергия – 22%, ветровая энергия – 2,9%, геотермальная энергия – 1,4%, солнечная энергия – 0,1%. Например, отработка Новоконстантиновского месторождения урановых руд производительностью 2,5 млн т год позволит получить с добытой урановой руды 46 ТВт электроэнергии каждый год. Для производства такого же количества электроэнергии на тепловых электростанциях необходимо ввести в действие 28–30 угольных шахт с объемом добычи приблизительно 1 млн. т угля в год каждая. Подытоживая можно отметить, что в современных условиях практически нет альтернативы ядерной энергетике. Таким образом, следует отметить, что атомная энергетика – одно из ключевых направлений обеспечения энергетической независимости Украины. Это необходимый и неизбежный выбор, и сегодня Украина имеет все предпосылки для создания собственного атомного цикла, а также обеспечения страны ядерным топливом на 100%.

Выводы

1. Энергетика, основанная на сжигании угля в сотни раз вреднее для окружающей среды, чем ядерная.
2. Экономичность и скорость отработки урановых месторождений за счет механизации подготовительных, очистных и закладочных работ с широким использованием самоходной техники - основной путь развития ядерной энергетики страны.
3. Технологии добычи полезных ископаемых с применением пастообразной закладки выработанного пространства имеют высокую перспективность при эксплуатации отечественных месторождений.
4. Захоронение до 80% объема активных шламов, которые образуются при обогащении природного урана, должны утилизацироваться в пустотах выработанного пространства в составе твердеющей закладки.
5. Сохранение земной поверхности и возможность утилизации части отходов горнорудных и других производств позволяют поддерживать природное равновесие в окружающих массивах горных пород, уменьшить расходы на содержание отвалов и шламохранилищ.
6. Приоритетность разработки урановых месторождений неизбежно приведет Украину к энергетической независимости!

 

Литература

 

1. Г.П. Майдуков. Угольное производство как источник техногенного воздействия на земную атмосферу // Уголь Украины. – 2008. – С. 27-34.
2. Монтянова А.Н. Формирование закладочных массивов – М.: // Горная книга, 2005.
3. DIR RAS RM SMART. Высокопрочные перемычки из аэриролванного цемента для золотого рудника TARGET Южная Африка // Copyright-2007, MINEFILL 2007.
4. Professor M Benzaazoua, (2005) Laboratory investigation of cemented paste backfill samples made of mill failings trom Garpenberg sulfide meint sweden.
5. Корнейчук Д. Уран выходит из тени // Техническая газета. № 27, 3 июля 2008 года – 16 с.
6. Енергетична стратегія України на період до 2030 року // «Відомості Міністерства палива та енергетики України»: Бюл. спец. вип. – К.: 23 березня 2006. – 113 с.
7. Тенденции в ядерном топливном цикле: Экономические, экологические и социальные аспекты. – Желтые Воды: Гос. пред. Укр. НИ «ПЗИ промтехнологии», 2001. – 159 с.
8. Способ захоронения радиоактивных веществ: Авт. свид. № 1426295 / авторы: Мосинец В.Н., Савранский В.А., и др. 1988 г.

 

Что? Где? Когда?

 

:: Архив аналитик ::

Сделать стартовой
Добавить в избранное
Поиск по порталу
Поиск по заглавиям, описаниям, ключевым словам страниц
Поиск по заглавиям, описаниям, ключевым словам и телу страниц
Новости

07.11.12
Пополнение библиотеки портала «Рудана»
Вышло из печати новое учебное пособие (Физико-химическая геотехнология / Н.М. Табаченко, А.Б. Владыко, О.Е. Хоменко, Д.В. Мальцев – Д.: НГУ, 2012. – 310 с.). Рецензентами выступили М.С. Четверик, доктор технических наук, старший научный сотрудник, профессор, заведующий отделом геомеханических основ разработки месторождений ИГТМ им. Н.С. Полякова НАН Украины и В.В. Цариковский, доктор технических наук, старший научный сотрудник, заведующий отделом подземных горных работ и геомеханики ГП «Научно-исследовательский горнорудный институт».


Аналитика

С. Уманский
Урановые тупики…
Лет двадцать назад урановыми месторождениями пугали людей, потом всем стало не до этого, и теперь о них вспоминают разве что при каком-то происшествии или скандале… В прошлом году об урановом производстве в Желтых Водах писали в основном в связи с выбросом на его сернокислотном производстве. Тогда в атмосферу попало до трех тонн сернистого ангидрида...

Ответы на Ваши вопросы
Будьте в курсе всех новинок портала
Подпишитесь на рассылку
E-mail:
  Подписаться
Сообщить о неточностях
на сайте

??????-??????????????? ????? «???????????? ?????????????? ??????: ????????, ???????, ?????»

Контактные лица по проекту:

Олег, e-mail: koordin@rudana.in.ua

Наталья, e-mail: romah-v@mail.ru

Page Rank Icon Rambler's Top100
Дизайн и поддержка: http://inter-biz.info/
Программирование: Пуляев Ю.А.