Минеральные ресурсы Кузбасса

Минеральные ресурсы Кузбасса

I. ВВЕДЕНИЕ

Вопросы комплексного использования минерального сырья и утилизации

различных отходов с каждым годом привлекают все большее внимание науки и

практики. Одним из важнейших разделов современной геоэкологии является

повышение уровня безотходности технологических процессов, максимальное

использование всех видов природного сырья при минимальном ущербе окружающей

среде.

В Кузбассе, где добывающие отрасли являются ведущими, за многие

десятилетия скопилось большое количество отходов угледобычи,

углеобогащения, теплоэнергетики, железорудной промышленности, черной и

цветной металлургии, ежегодно образуется большая масса отходов строительной

индустрии, агропромышленного комплекса, в том числе крупных

животноводческих комплексов, а также бытовых отходов.

Под этими отходами в области занято десятки тысяч гектар земель. Отвалы

горных пород, шламонакопители, бытовые свалки стали постоянными источниками

загрязнения атмосферы, водоемов и подземных вод региона.

За последние годы в Кузбассе накапливается положительный опыт

использования отходов углеобогащения, золошлаковых отходов и некоторых

других, но это лишь опыт, а не массовый процесс.

Стремление к увеличению валовой добычи угля в регионе привели к тому, что

в отдельных угольных районах потери при добыче составляли более 50% от

утвержденных запасов. Техническое состояние углеобогатительных фабрик и их

технологии таковы, что в отходах углеобогащения содержание угля достигает

25—26%. В хвосты обогащения железных руд уходят тысячи тонн цветных и

редких металлов. Масса отходов образуется при добыче нерудного сырья.

Решение проблемы комплексного использования минерального сырья и

утилизации промышленных и бытовых отходов — это сокращение площадей

нарушенных ландшафтов и подработанных земель, это снижение загрязнения

атмосферного воздуха, особенно взвешенными веществами, это уменьшение

поступления в водоемы техногенных вредных веществ, это предотвращение

загрязнения почв и подземных вод, это получение дополнительной продукции из

уже добытого из недр и в значительной мере обработанного сырья.

При разработке Территориальной .комплексной программы охраны окружающей

среды Кемеровской области были проанализированы современные достижения

науки и техники в рассматриваемой области, обобщены накопленные данные по

паспортизации и изучению различных отходов в регионе, а также выполнены

дополнительные исследования. В этой работе наиболее весомое участие приняли

Сибирский Промстройпроект, СибНИ-Истромпроект, СКТП "Природа", Кемеровский

НИИ сельского хозяйства, ПГП "Запсибгеология", Кузбасский горный округ,

КузПИ, ЗапсибГИПРОМЕЗ, НПО "Карболит", КемГУ, ВНИИКТЭП и ряд других

организаций. В разработке рассматриваемого раздела Территориальной

комплексной программы приняли участие авторы: Е. И. Червяков, М. Ф.

Романенко, Н. Я. Репин, В. В. Михальченко, В. А. Лукша, О. В. Постникова,

Ю. М. Бугров, Н. И. Федынин, В. П. Болтухин, С. М. Миртова, В. Г. Вавин, О.

Н. Трунова, Б. Ф. Нифантов, Ю. М. Ефремов, Л. М. Иноземцева, Е. С. Ситников

и другие.

2. РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

Природная среда в том состоянии, когда человек еще не оказывал на нее

существенного влияния, сформировалась в течение длительного развития при

материальном взаимодействии и балансе атмосферы, гидросферы и литосферы.

Свои материальные потребности (общественное развитие, человек удовлетворяет

за счет природных ресурсов (благ).Среди видов природных ресурсов, если они

используются человеком, существуют объективно ресурсы исчерпаемые,

невосполнимые, незаменимые, невозобновимые. По мере роста численности

населяющих планету Земля людей, а также качества и количества их

потребностей ("общество потребления") возрастали объемы изымаемых у природы

разнообразных ресурсов. Менее чем за полвека численность живущих на Земле

людей почти удвоилась и ныне приближается к 5,5 млрд. Каждую минуту число

людей возрастает в среднем на 156 человек, ежедневно на 250000 человек, а

ежегодно приблизительно на 80 млн. На рубеже второго и третьего тысячелетий

различные прогнозы дают близкие цифры: 6,3—6,5 млрд. человек.

Еще быст^| за последние 40—45 лет растет промышленное пространство.

Среднегодовой прирост используемых топливных ресурсов был близок к 4%, руды

к 5, а продуктов химического производства к 6— 10% и более. С 1913 года до

конца 70-х годов возросло ежегодное производство чугуна в 6,5 раза, стали в

9,4, нефти в 20, химических продуктов (пластмасс и волокон) в 115,

электроэнергии в 125 раз, а общая энерговооруженность человечества за

нынешнее столетие возросла во много десятков раз. В результате люди в

процессе своей деятельности перемещаются за такое же афемя под влиянием

всех экзогенных факторов (текучие воды, ветер, ледники и др.), а на каждого

жителя Земли приходится ежегодно более 20 т искусственно перемещаемых почв

и горных пород.

В настоящее время за один год человечество производит около 100 млн. т

химических удобрений и свыше 2 млн. тонн различных ядохимикатов. В

атмосферу Земли выбрасывается каждый год более 200 млн. т углекислого газа,

около 150 млн. т двуокиси серы и около 50 млн. т окислов азота. Вся мировая

промышленность сбрасывает неочищенных вод в объеме более 30 млрд. м куб. и

выбрасывает ядовитых газов около 70 млн. т.

Благодаря деятельности человека в земные сферы включаются искусственные

химические соединения, чуждые природе, очень медленно разрушаемые живыми

организмами и абиотическими агентами и остающиеся вне естественного обмена

веществ. Ряд химических соединений и элементов (например, тяжелые металлы),

естественно входящих в природные образования и в естественных условиях

обычно рассредоточенных на больших пространствах и в небольших

концентрациях, извлекаются из одних геосфер в другие или искусственно

концентрируются им. В обоих случаях антропогенные химические вещества

накапливаются в биосфере и служат угрозой для жизни.

В первой четверти текущего века академик В. И. Вернадский показал, что уже

тогда энергоматериальный потенциал человеческого общества, его материальный

обмен с природой стали соизмеримыми с геологическими и геохимическими

процессами на Земле.

Таким образом, масштабы человеческой деятельности стали опасными для

земной природной среды, существования самого человека и других форм жизни

на Земле.

Развитие общества сопровождалось изъятием у природной среды огромного

количества разнообразных ресурсов и только лишь незначительная часть их

массы и энергии использовалась целесообразно, а остальное в измененном

состоянии хаотически возвращалось в естественную среду, загрязняя ее,

оказывая на нес угнетающее воздействие. В современном мире в целом при

ежегодной добыче примерно 100 млрд. т всех видов сырья и материалов,

включая топливо, руды, строительные материалы, продукты питания и не считая

пустой породы, в виде готовой продукции используется около 2— 4%. Остальные

96—98% добываемого сырья и материалов идут в отходы.

В природной среде стал нарушаться сложившийся сбалансированный кругооборот

массы и энергии и, как следствие, появились признаки деградации природы.

Этот процесс обратной связью отрицательно воздействует на самого человека и

его хозяйственную деятельность. Начало сказываться сокращение запасов

многих важнейших ресурсов, особенно невозобновляемых — некоторых металлов в

недрах, сельскохозяйственных угодий, ряда видо! химического сырья, пресной

воды и т. д.

Окружающая человека природная средг фактически является совокупностью

ресурсов выполняющих двойную функцию: средообразующую и непосредственно

ресурсную (вода, воздух, земля, лес, травы и т. п.). Исполь зование

природных ресурсов для максималЬ' ного удовлетворения потребностей человек;

в материальных и духовных благах, с од ной стороны, и поддержание окружаюиш

природной среды на уровне, обеспечивающе» нормальную жизнедеятельность

общества, с * другой стороны, стали для человечеств; проблемой, которая по

своей сложности и значимости выдвинулась на одно из главных мест. Решением

этой проблемы озабочено большинство стран мира.

Общие принципы использования природных ресурсов человеческим обществом

исследуются комплексной научной дисциплиной ~ природопользованием. В

формулировке автора термина Н. Н. Куражсковскрго "задачи природопользования

как науки сводятся к разработке общих принципов осуществления всякой

деятельности, связанной либо с непосредственным пользованием природой и ее

ресурсами, либо, с изменяющими ее воздействиями. Конечная цель этой

разработки — обеспечить единый подход к природе как к всеобщей основе

труда".

Объектом природопользования как науки служит комплекс взаимоотношений

между природными ресурсами, естественными условиями жизни общества и его

социально-экономическим развитием. Предметом природопользования можно

считать оптимизацию этих отношений, стремление к сохранению и

воспроизводству среды жизни. Природопользование как сфера знания включает в

себя элементы естественных, общественных и технических наук, в т. ч. охрану

природы с одним из ее разделов — ресурсоведением.

Поскольку планета Земля представляет собой естественно ограниченное целое,

на ней не могут существовать бесконечные части, а все природные ресурсы и

условия Земли конечны. Следовательно, категория "неисчерпаемых" природных

ресурсов возникла и встречается еще по недоразумению. К этим ресурсам

относят, например, энергетические, полагая, что солнечная энергия дает

практически неисчерпаемый источник получения полезной энергии. Однако

ошибка состоит в том, что не учитываются ограничения, накладываемые самой

энергетикой биосферы, антропогенное изменение которой сверх допустимого

предела по "правилу одного процента" чревато серьезными последствиями.

Искусственное привнесение энергии в биосферу в наше время достигло уже

значений, близких к предельным (отличающихся от них не более чем на один

математический порядок — в 10 раз).

В рамках одного способа производства и одного типа технологий природные

ресурсы делаются все менее доступными и требуют увеличения затрат труда и

энергии на их извлечение и транспортировку (закон падения природно-

ресурсного потенциала). Примерами могут служить минеральные богатства,

истощающиеся в густонаселенных и комфортных областях планеты, добываемые из

все более глубоких пластов, сельскохозяйственное, куда выкладывается

относительно большое количество (до 20% от производимой) энергии,

гидрогеологическое хозяйство, страдающее от все более глубокого залегания

(истощения) подземных вод и т. д.

С ходом исторического времени при получении из природных систем полезной

продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии.

Увеличиваются и энергетические расходы на одного человека.

Расход энергии на одного человека (в ккал/сут.) в каменном веке был

порядка 4 тыс., в аграрном обществе 12 тыс., в индустриальную эпоху 70

тыс., а в передовых развитых странах настоящего времени 230— 250 тыс., г.

е. в 58—62 раза больше, чем у наших далеких предков.

С начала нашего века количество энергии, затрачиваемое на одну единицу

сельско-хозяйственной продукции, в развитых странах мира возросло в 8—10

раз, на одну единицу промышленной продукции — в 10— 12 раз.

В начале 80-х годов удельные затраты энергии на производство единицы

валового национального продукта (ВНП) в ходе решительных мер по экономии

энергии в промышленно развитых странах сократилось на 15%. В течение

последнего десятилетия ВНП возрос тут на 20%, а потребление энергии — лишь

на 2%. Это стало возможно в результате устранения неоправданных потерь

энергии. Однако в то же время в развивающихся странах расход энергии

увеличился на 24% и составил 10% от общемирового (против 5% в начале

периода), т. е. имел тенденцию к быстрому росту.

Несмотря на ожидаемое снижение потребления энергии на одну денежную

единицу ВНП в кг условного топлива, общее увеличение ВНП и абсолютно

необходимое возрастание валового национального дохода в развивающихся

странах приведут к дальнейшему росту энергопотребления, а падение доступной

при данных технологиях и социально-экономических отношениях совокупности

природных ресурсов (природно-ресурсный потенциал) — к росту энергетических

затрат.

Закон снижения энергетической эффективности природопользования имеет

весьма важное практическое следствие: рост энергетических затрат не может

продолжаться бесконечно. Значит, можно и необходимо рассчитать вероятный

момент неизбежного перехода на новые, энергосберегающие тех-

нологии промышленного и сельско-хозяиственного производства, избежав тем

самым термодинамического (теплового) и экологического кризисов.

В усредненной единице общественного продукта удельное содержание

природного вещества исторически неуклонно снижается. Это не означает, что

вовлекается меньше природного вещества в процесс производства. Наоборот,

его количество увеличивается -выбрасывается до 95—98 у0 потребляемого в

производстве природного вещества. Однако в конечных аналогичных продуктах

общественного производства, вероятно, в наши дни усредненно меньше

природного вещества, чем в отдаленном прошлом. Объясняется это

миниатюризацией изделий, заменой естественных материалов и продуктов

синтетическими, сменой вещественных отношений информационными и другими

явлениями.

Остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при

производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или

частично исходные потребительские свойства (отходы производства), а также

изделия и машины, утратившие свои потребительские свойства в результате

физического или морального износа (отходы потребления) используются в

качестве вторичного сырья, топлива, удобрений и для других целей. В

историческом процессе развития мирового хозяйства быстрота оборачиваемости

вовлеченных природных ресурсов (вторичных, третичных и т. п.) непрерывно

возрастает.

Закономерность увеличения оборота вовлекаемых природных ресурсов указывает

на увеличение интенсификации цикличности производства. В этом процессе

требуется все больше энергии для ускорения оборачиваемости вовлеченных

природных ресурсов, что служит одной из предпосылок закона падения

энергетической эффективности природопользования.

Так как на Земле запасы ресурсов разного вида имеют конечное

количественное измерение, сформулированы основные положения и принципы

рационального природопользования, на основе которых противоречие между все

возрастающими потребностями людей и ограниченностью природных ресурсов

ослабляется или устраняется вообще.

Рациональное природопользование представляет собой систему деятельности,

призванную обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий

и наиболее эффективный режим их воспроизводства с учетом перспективных

интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья людей. Таким

образом, рациональное природопользование — это высокоэффективное

хозяйствование, не приводящее к резким изменениям природно-ресурсного

потенциала, к которым социально-экономически не готово человечество, и не

ведущее к глубоким переменам в окружающей человека природной среде,

наносящим урон его здоровью или угрожающим самой его жизни.

Рациональное природопользование подразумевает его интенсификацию, т. е.

получение из единицы вовлекаемого в хозяйство конкретного и интегрального

природного ресурса все большего количества полезной продукции (как правило,

с ростом экономических затрат, но с улучшением материально-энергетических и

социальных показателей общественного производства).

Интенсификация природопользования позволяет снизить темпы увеличения

энергетических расходов, происходящего согласно закону снижения

энергетической эффективности природопользования.

Основные пути интенсификации природопользования: миниатюризация изделий,

их ресурсосберегающее усовершенствование, малоотходное и каскадное

(реутилизационное) производство, прямая экономия природных ресурсов в

циклах их эксплуатации (снижение потерь при добыче, транспортировке и

переработке).

Рациональное природопользование включает в себя ресурсосбережение

(ресурсосберегающие технологии) -производство и реализацию конечных

продуктов с минимальным расходом вещества и энергии на всех этапах (от

добывающих до сбывающих отраслей) и с наименьшим воздействием на человека и

природные системы. При этом должны учитываться все расходы на промежуточные

этапы производства на единицу производимой продукции или единицу ее

эффективности. Обычно в понятие "технология ресурсосберегающая" включается

требование минимизации используемых природных ресурсов и минимального

нарушения природных (естественных) условий.

Ресурсосберегающая технология понимается и как технология малоотходная, т.

е. позволяющая получать минимум твердых, жидких, газообразных и тепловых

отходов и выбросов.

Согласно закону развития природной сие-

темы за счет окружающей ее среды любая природная система может развиваться

только за счет использования материально-энергетических и информационных

возможностей окружающей ее среды. Абсолютно изолированное

саморазвитие невозможно. Как следствие, невозможно абсолютно безотходное

производство. Можно рассчитывать лишь на малоотходное производство.

Поэтому первым этапом развития технологий должна быть их малая

ресурсоемкость (как на входе, так и на выходе -экономность и незначительные

выбросы).

Вторым этапом будет создание цикличности производств-замкнутых

производственных циклов и энергопроизводственных цепочек.

При замкнутых производственных циклах осуществляется многократное

(теоретически бесконечное) повторное использование материального ресурса

(воды, воздуха и т. п.) в производстве с предварительным охлаждением,

очисткой и т. п. процессами, возвращающими ресурсу необходимое для заданной

технологии качество. Такой цикл может охватить ряд производств; при этом

ресурс из последнего в цепи производства поступает в первый. Отходы одного

производства могут служить сырьем для другого и предполагается

использование этого сырья без остатка. Такая технология может приблизить

человечество к теоретическому минимуму глобальных антропогенных отходов,

равному отходам в биосферных циклах (осадочные породы). Полной замкнутости

производственных циклов достигнуть невозможно: всегда имеются утечки и

расходы. Кроме того, энергия невозратима -ее поток однонаправлен. Так что

выражения "технология безотходная" и "цикл замкнутый производственный"

следует понимать как условные, обозначающие стремление к минимальной

отходности и к максимальной цикличности производственных процессов.

В энергопроизводственных цепочках создается устойчивая совокупность

взаимосвязанных производственных процессов, группирующихся вокруг

процесса, основного для данного вида сырья и энергии. В них включаются

последовательные стадии переработки от добычи и обогащения сырья до выпуска

всех видов готовой продукции, которые можно производить на месте.

Энергопроизводственная цепочка (цикл) может охватывать в рамках всего

территориальнопромышленного комплекса (ТПК) или его части кругооборот или

поток веществ, в пределах которого происходит последовательная переработка

сырья и материалов до готовой продукции. Примерами могут служить цепь

обработки сырья в черной металлургии или внутриотраслевые связи в

лесопромышленных комплексах, а также зарождающиеся каскадные технологии

последовательного использования отходов одного предприятия в качестве сырья

для другого (включая сбросное тепло).

Наконец, третьим этапом развития технологии является организация разумного

депонирования (захоронения) неминуемых остатков и нейтрализация

неустранимых энергетических отходов.

Все три этапа могут быть одновременными.

Современный экологический кризис характеризуется опасным загрязнением

биосферы, приближением к максимуму использования энергии на поверхности

земли и резким нарушением экологического равновесия. Ответная реакция

человечества на кризисное состояние системы "человек и биосфера" стала

настоящей экологической (хозяйственной) революцией. Она охватывает все

стороны хозяйства и приводит к изменению взглядов людей на природу, се

эксплуатацию.

Экологический кризис и экологическая революция сопровождаются начавшимися

изменениями в научно-технической революции: замыкание производственных

циклов, максимальная экономия энергии, миниатюризация технических объектов,

экологическое планирование, позволяющее поддерживать и улучшать

экологическое равновесие и т. д.

Специфической чертой современной экологической (хозяйственной) революции

можно считать осознание того факта, что от принципа безудержного

преобразования природы и неограниченной ее эксплуатации следует перейти к

экономии природных ресурсов и весьма осторожному изменению природной среды

жизни. Важной особенностью служит также постепенное осознание .того, что от

одностороннего изменения природного цикла системы "человек-биосфера"

необходимо переходить к двусторонней адаптации (коэволюции) с центром

внимания к рациональному преобразованию человеческого общества, его

приспособлению к объективной природной среде жизни и к развитию

общественного производства с учетом экологических ограничений этого

производства.

3. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ И ОХРАНЫ НЕДР

3.1. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ И ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Страницы: 1, 2, 3, 4