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

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

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

О.Е. Хоменко
Рудознатцы вооружаются синергетикой
Раскрыто понятие термина синергетика. Определены основные преимущества синергетического подхода в исследовании. Представлены результаты, полученные при использовании системного подхода с применением термодинамического метода исследования. Очерчен ряд актуальных задач, которые разрешимы с применением синергетического подхода.

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.