blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2017-6-486-492blackmet-1103Research ArticleЭКОЛОГИЯ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕECOLOGY AND RATIONAL USE OF NATURAL RESOURCESКОМПЛЕКСИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОТХОДОВ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИКINTEGRATION AND MATHEMATICAL MODELING OF PROCESSING TECHNOLOGIES OF CONCENTRATING PLANT IRON ORE WASTEШороховаА. В.ShorokhovaA. V.

Старший преподаватель кафедры бизнеса и инноваций 

 (654007, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42) 

Senior Lecturer of the Chair of Business and Innovation

shoroxova_a@mail.ruНовичихинА. В.NovichikhinA. V.

Доктор технических наук, доцент, зав. кафедрой транспорта и логистики

Dr. Sci. (Eng.), Assist. Professor, Head of the Chair of Transport and Logistics

novitchihin@pochta.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian Federation201702072017606486492Copyright © Шорохова А.В., Новичихин А.В., 20172017Шорохова А.В., Новичихин А.В.Shorokhova A.V., Novichikhin A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1103

Проведен анализ существующих отечественных и зарубежных технологий по переработке и утилизации железорудных отходов. Для условий Кемеровской области обоснованы эффективные технологии утилизации отходов с получением дополнительной продукции, соответствующей требованиям потребителей. Эффективные технологии комплексированы в сценарии, обеспечивающие полный цикл рационального природопользования. Выполнена постановка задачи формирования сценариев переработки отходов. Разработаны сценарии поэтапной переработки железорудных отходов с извлечением полезных компонентов химическими методами, восстановлением нарушенных земель и созданием рекреационных зон на освобожденных территориях. Предложены рекомендации и технологические решения по круглогодичной переработке железорудных отходов химическими методами, в том числе в зимний период. Представлены карты отработки хвостохранилища с поэтапной переработкой и восстановлением нарушенных земель. Количество этапов определяется в зависимости от объема инвестиций и годовой производительности комплекса по переработке отходов с возможной одновременной отработкой нескольких секций. После полной выемки железорудных отходов из хвостохранилища проводятся подготовительные работы для постройки рекреационных зон – поиск тендера и выбор проекта зон отдыха, демонтаж и продажа оборудования, зданий и сооружений, восстановление земляного покрытия, посадка газона, саженцев деревьев и кустарников. Работы по восстановлению территории проводятся во время функционирования перерабатывающего предприятия; ввод в эксплуатацию зон отдыха осуществляется после его ликвидации. Осуществлено математическое моделирование сценариев переработки железорудных отходов обогатительных фабрик в условиях Кемеровской области по следующим показателям эффективности: экономический эффект; процесс восстановления нарушенных земель; объем загрязнений; численность населения горнопромышленных районов с нормативными социокультурными показателями; предотвращенный объем загрязнения на душу населения. Инструментарием модельных экспериментов является программный комплекс, реализационный в среде Scilab. Из предложенных сценариев выполнен отбор Парето-оптимальных решений графическим способом. Отбор приоритетных из Парето-оптимальных сценариев осуществляется ранжированием, основанным на уровнях социально-экологической безопасности (низкий, умеренный и высокий) в условиях Кемеровской области. 

The analysis of existing domestic and international technologies of processing and utilization of iron ore wastes was carried out. For theKemerovoregion, effective technologies of waste recycling were provided for additional products meeting all consumers’ requirements. These technologies were integrated into scenarios that provide a full cycle of rational nature management. The task of waste processing scenarios generation has been formulated. Scenarios for gradual processing of iron ore waste with extraction of useful components by chemical methods, reclamation of disturbed lands and creation of recreation zones in the exempt lands were developed. Recommendations and technological solutions for all-the-year processing, including winter, of iron ore waste by chemical methods are offered. The maps of tailings dumps processing with stage-by-stage processing and reclamation of disturbed lands are presented. The number of stages is determined by investments and annual capacity of waste recycling complex with possible simultaneous operation of several sections. After the complete excavation of iron ore wastes from the tailing dumps, preparatory work was carried out for construction of recreation areas, including searching for a tender, choosing the design of recreation areas, equipment, buildings and structures dismantling and selling, soil reclamation, lawns, trees and shrubs planting. Reclamation of the territory was carried out during the operation of processing plant; commissioning of recreation areas was made after the end of operation. Mathematical modeling of scenarios for concentration plants iron ore wastes processing in theKemerovoregion was carried out based on the following performance indicators: economic effect; reclamation of disturbed lands; pollution; mining area population with normative socio-cultural indicators; prevented pollution per capita. The toolkit of model experiments is a software package for Scilab environment. From the proposed scenarios, Pareto-optimal solutions were selected graphically. Selection of priorities among Pareto-optimal scenarios was carried out by ranking, based on levels of social and environmental safety (low, moderate and high) in theKemerovoregion. 

комплексирование технологийсценариисоциально-экологическая безопасностьпереработкаутилизациярациональное природопользованиежелезорудные отходыматематическое моделирование: integration of technologiesscenariossocial and environmental safetyprocessingutilizationrational nature managementiron ore wastesmathematic modelingReferencesСтатистическая информация по вопросам охраны окружающей среды по регионам Сибирского федерального округа (СФО) за 2015 год [Электронный ресурс] / Экология и природные ресурсы Кемеровской области. Режим доступа: http://ecokem.ru/wp-content/uploads/2016/09/СФО-за-20151.pdf (Дата обращения 22 мая 2017 г.)Statisticheskaya informatsiya po voprosam okhrany okruzhayushchei sredy po regionam Sibirskogo federal’nogo okruga (SFO) za 2015 god [Statistic information on environmental protection in the regions of the Siberian Federal District (SFD) in 2015]. Ekologiya i prirodnye resursy Kemerovskoi oblast’ [Ecology and nature resources of Kemerovo region]. Available at URL: http://ecokem.ru/wp-content/uploads/2016/09/СФО-за-20151.pdf (Accessed 22.05.2017). (In Russ.).Регионы России. Социально-экономические показатели 2015: Статистический сборник. – М.: Росстат, 2015. – 900 с.Regiony Rossii. Sotsial’no-ekonomicheskie pokazateli 2015: Statisticheskii sbornik [Regions of Russia. Social and economic indicators of 2015: Statistics collection]. Moscow: Rosstat, 2015, 900 p. (In Russ.).Putz H .-J . Final fate of residues from the German recovered paper processing industry // 7 Research Forum on Recycling, Quebec City, Sept. 27–29. PARTAC. 2004. P. 239 – 244.Putz H .-J . Final fate of residues from the German recovered paper processing industry. 7 Research Forum on Recycling. Quebec City, Sept. 27–29. PARTAC, 2004, pp. 239–244.Mouravykh A.I. A chapter from the book «Security of Russia. Environment protection problems, sustainable development and ecological security». – Moscow, 2000. – 150 p.Mouravykh A.I. Security of Russia. Environmental protection problems, sustainable development and ecological security. Moscow, 2000, 150 p.Spledding L. Environmental Management for Bisiness. John Willy and Sons Inc. 1996.Spledding L. Environmental management for business. John Willy and Sons Inc. 1996.Finch J.A. ColumnFlotation: A Selected Review, Part IV – Novel Flotation Devices // Minerals Engineering. 1995. Vol. 8. № 6. P. 587 – 602.Finch J.A. Column flotation: A Selected Review, Part IV – Novel Flotation Devices. Minerals Engineering. 1995, vol. 8, no. 6, pp. 587–602.Koch A., Assis T., Magnaghi C.P. The Illustrated Method of Archimedes: Utilizing the Law of the Lever to Calculate Areas, Volumes, and Centers of Gravity. Montreal: C. Keys Inc., 2012. – 48 p.Koch A., Assis T., Magnaghi C.P. The illustrated method of Archimedes: utilizing the law of the lever to calculate areas, volumes, and centers of gravity. Montreal: C. Roy Keys Inc., 2012, 48 p.Mineral processing plant design, practice and control, vol. 1. SME Symposium proceedings, Vancouver BC, Canada, Oct. 20 – 24, 2002. – 1264 p.Mineral processing plant design, practice and control. Vol. 1. SME Symposium proceedings, Vancouver BC, Canada, Oct. 20 – 24, 2002, 1264 p.Нагин А.С. Проблема сырьевого обеспечения нерудными материалами строительных компаний // Горный информационно- аналитический бюллетень. 2010. № 1. С. 55 – 59.Nagin A.S. Issue of non-metallic materials provision as a resource for civil engineering companies. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten’. 2010, no. 1, pp. 55–59. (In Russ.).Калаева С.3., Макаров В.М., Ерехинская А.Г. Нанотехнология получения магнитных жидкостей из железосодержащих отходов // Нанотехника. 2008. № 3. С. 80 – 82.Kalaeva S.3., Makarov V.M., Erekhinskaya A.G. Nanotechnology of production of magnetic liquids out of iron containing wastes. Nanotekhnika. 2008, no. 3, pp. 80–82. (In Russ.).Астахов А.С. Геоэкономика (системная экономика промышленного недропользования). – М.: ООО «МИГЭК», 2004. – 488 с.Astakhov A.S. Geoekonomika (sistemnaya ekonomika promyshlennogo nedropol’zovaniya) [Geoeconomics (System economics of industrial mineral resources management)]. Moscow: MIGEK, 2004, 488 p. (In Russ.).Астахов А.С. Экологическая безопасность и эффективность природопользования. 2-е изд., стер. – М.: Изд-во «Горная книга», 2009. – 323 с.Astakhov A.S. Ekologicheskaya bezopasnost’ i effektivnost’ prirodopol’zovaniya [Ecologic safety and effectiveness of nature management]. Moscow: Gornaya kniga, 2009, 323 p. (In Russ.).Miettinen T., Ralson J., Fornasiero D., 2010, The limits of fine particle flotation // Minerals Engineering. 2010. Vol 23. P. 420 – 437.Miettinen T., Ralson J., Fornasiero D. The limits of fine particle flotation. Minerals Engineering. 2010, vol. 23, pp. 420–437.Krauth, Richard G. 1991 Controlled Percolation System and Method for Heap Leach Mining. United States Patent 5,005,806. April 9. – 1991.Krauth Richard G. Controlled Percolation System and Method for Heap Leach Mining. United States Patent 5,005,806. April 9. 1991.Gupta A., Yan D. Mineral Processing Design and Operation: An Introduction // Elsevier Science, 2006. – 718 p.Gupta A., Yan D. Mineral Processing Design and Operation: An Introduction. Elsevier Science, 2006, 718 p.Thiel R.S., Smith, M.E. State Of The Practice Review of Heap Leach Pad Design Issues // Proc. GRI-18, Las Vegas, Nevada, USA. 2003. Vol. 22. P. 555 – 568.Thiel R.S., Smith, M.E. State of the practice review of heap leach pad design issues. Proc. GRI-18, Las Vegas, Nevada, USA. 2003, vol. 22, pp. 555–568.Шорохова А.В., Новичихин А.В. Социально-экологическая безопасность горнопромышленных районов: разработка и конкретизация организационно-технологического механизма управления // Экономика и менеджмент системы управления. 2016. № 4.1. С. 194 – 200.Shorokhova A.V., Novichikhin A.V. Social and ecological safety of mining areas: development and determination of organizational and technological management mechanisms. Ekonomika i menedzhment sistemy upravleniya. 2016, no. 4.1, pp. 194–200. (In Russ.).Lowrie R. SME Mining Reference Handbook. Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc. (SME) // Electronic edition published. 2009. 448 p.Lowrie R. SME Mining reference handbook. Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc. (SME). Electronic edition, 2009, 448 p.Шорохова А.В., Новичихин А.В. Имитационные модели социально-экологической безопасности горнопромышленных районов // Экономика и менеджмент системы управления. 2016. № 4. С. 93 – 100.Shorokhova A.V., Novichikhin A.V. Simulation models of social and ecological safety of mining areas. Ekonomika i menedzhment sistemy upravleniya. 2016, no. 4, pp. 93–100. (In Russ.).Новичихин А.В., Фрянов В.Н. Формирование комплексных сценариев развития социально-экономических систем топливно-сырьевого региона // Экономика и менеджмент систем управления. 2014. № 3.1. С. 165 – 172.Novichikhin A.V., Fryanov V.N. Generation of integrated scenarios of socio-economic systems in fuel and resource producing region. Ekonomika i menedzhment sistem upravleniya. 2014, no. 3.1, pp. 165–172. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.