Металлический чистый марганец в России в настоящее время не производится.

Цена на чистый металлическиймарганец (содержание марганца 99, 77 – 99, 98%) определяется целью его промышленного потребления. Так как в основном марганец используется в сталелитейном производстве, то и его цена определяется, прежде всего, исходя из потребностей данного типа рынка. Чаще всего цена на марганец составляет от 1500 до 3000 американских долларов за тонну в зависимости от чистоты металла.

3. Марганцевые месторождения

В России сейчас не разрабатывается ни одного крупного марганцевого месторождения. Марганцевая руда поставляется преимущественно из Казахстана и ЮАР, на долю которых приходится до 99% импорта.
Балансовые запасы марганцевых руд России насчитывают 231, 2 млн. т, из них

разведанные (категорий А+В+С) – 137, 5 млн. т, или 2, 7% мировых запасов. Имеются и перспективы расширения минерально-сырьевой базы – прогнозные ресурсы марганцевых руд Российской Федерации значительны, они составляют 1120, 2 млн. т, что позволяет стране входить в десятку ведущих стран-ресурсодержателей.

Основная часть прогнозных ресурсов и запасов марганцевых руд сосредоточена в Сибирском регионе: в Красноярском крае, Иркутской, Кемеровской областях, в Республике Алтай.

Качество марганцевых руд России существенно ниже, чем в ведущих странах-продуцентах; среднее содержание марганца не превышает 20%, тогда как в разрабатываемых богатых рудах зарубежных стран составляет 40-50%. Кроме того, в российских рудах повышено содержание железа, кремнезема, фосфора. На крупных российских месторождениях пригодны к рентабельной отработке лишь отдельные участки. Государственным балансом России учитывается 28 месторождений марганцевых руд. Два крупных месторождения марганцевых руд России Усинское в Кемеровской области и Порожинское в Красноярском крае – подготавливаются к освоению.

Усинское месторождение планирует разрабатывать ЗАО ЧЕК-СУ.ВК», Порожинское – ЗАО «Туруханский меридиан». Порожинское месторождение (12, 7% запаса марганцевых руд России) сложено бедными окисленными рудами, содержание марганца 18, 85%. Усинское (55, 2% запасов) содержит преимущественно карбонатные (практически не пригодные для металлургии) руды и всего лишь 5% (10% по оценкам ЗАО «ЧЕК-Су») окисленных руд с содержанием марганца 25, 57%.

Предполагаемое (ЗАО «ЧЕК-СУ.ВК» от планов не отказалось) строительство Енисейского ферромарганцевого завода по мнению российских аналитиков (ИК " Инвесткафе") сырьевой зависимости России снять не может. Химический состав руд Усинского месторождения позволит загрузить предприятие (ЕФЗ в случае его строительства) собственной рудой не более чем на 60%, остальные 40% объема марганецсодержащего сырья составят импортные концентраты.

Карбонатные низкосортные руды вовлекаются в промышленное освоение мало и редко. Доля же их в мировом балансе свыше 60%. Для освоения отечественных " некондиционных" месторождений нужны новые подходы, ориентированные на производство новых видов сплавов, считают аналитики. Сложности заключаются в первую очередь в способах обогащения этих руд. Оптимальные решения данной проблемы предоставляет гидрометаллургия, в частности электролиз водных растворов марганца.

4. Общие сведения о производстве электролитического марганца

Технологии электролиза водных растворов солей марганца позволяют даже из бедных руд получить весьма чистый металлический марганец. В качестве исходного материала используют как окисленные, так и карбонатные руды.

При электролизе марганец осаждается на катоде в виде тонкого блестящего и хрупкого слоя. Полученные чешуйки переплавляют в индукционных печах и разливают в чушки. Товарный металл содержит примерно 99, 77% Mn, 0, 04% С и 0, 01.

Электролитический маршрут для получения металлического марганца впервые исследовался Дэвисом в 1930. Первые промышленные установки электролитического получения марганца были созданы в 1941- 1943г в США и Японии.

Независимо от состава руды гидрометаллургическая схема получения металлического марганца включает следующие переделы: измельчение и обогащение руды; восстановительный обжиг концентрата при 600-800 °С в случае оксидных марганцевых концентратов для перевода Mn⁴⁺О₂ в Mn²⁺О. Карбонатные руды (родохрозит MnCO₃ (47, 8% Mn), олигонит (Mn, Fe)CO₃ (23—32% Mn), манганокальцит (Ca, Mn)CO₃ (до 20—25% Mn) требуют только обогащения, преимущественно методами магнитной сепарации; восстановительное выщелачивание марганца растворами реагентов; очистку полученного раствора от примесей; фильтрацию пульпы; дополнительную очистку фильтрата от примесей; выделение марганца электролизом; индукционную плавку электролитического марганца для повышения его чистоты.

Учитывая выше изложенное, можно смело говорить о характере планируемого к строительству в Туиме завода по производству электролитического металлического марганца:

- Предприятие гидрометаллургическое, класс опасности 1 с 1000м СЗЗ по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 " Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов":... 2. Предприятия по вторичной переработке цветных металлов (меди, свинца, цинка и др.) в количестве более 3000 т/год.)

- Поставщик сырья, обогащённой марганцевой руды (окисленной и карбонатной), Усинский горно-обогатительный комбинат.

- Основное вспомогательное сырьё: кислота серная (по имеющейся информации в составе предприятия планируется строительство цеха по производству серной кислоты, класс опасности производства 2), сульфат аммония, аммиак.

- Основная продукция: марганец металлический, чистотой до 99, 8%.

- Потребители: предположительно, учитывая информацию об инвесторе, предприятия юго-западной Азии: Китая, Японии, США, что-то останется в России.

Основные производственные подразделения:

- склады сырья (марганцевой руды, серного колчедана, сульфата аммония, др.)

- цех по производству серной кислоты. (Условием для проектировщиков должно быть исключение сернокислотного производства и замена на поставки сырья)

-отделение восстановительного обжига

- отделение выщелачивания и очистки электролита

- отделение электролиза

- плавильное отделение

Единицы производственной инфраструктуры: железнодорожная ветка, котельная, шламонакопители, полигоны промышленных отходов, отделения нейтрализации выбросов и сточных вод.

Аспекты влияния планируемого производства на окружающую среду по переделам

Транспортировка, перегрузка, хранение руды, серного колчедана, другого вспомогательного сырья связаны с загрязнением воздуха вследствие пыления материалов, загрязнением почвы оседающей пылью и потерями сырья, загрязнением подземных вод вследствие инфильтрации загрязнения с дождевыми и талыми водами.

Производство серной кислоты (должно быть исключено и заменено покупным сырьём)

Основное сырьё: серный колчедан (пирит FeS₂), сульфат аммония, катализатор (V₂O₅). Основные виды отходов: выбросы в атмосферу, сточные воды, твёрдые отходы.

1. Выбросы: обжиговые газы, содержащие SO₂ и пиритную пыль (объём обжиговых газов составит сотни тысяч метров кубических), неорганизованные выбросы аэрозоли H₂SO₄ от олеумных установок в объёмах 0, 5 -5 кг/т продукта. Содержание пыли пирита (огарковой пыли) в выбросах SO₂ от 1 до 200 г/м³.

2.Сточные воды (от промывки и охлаждения оборудования, отделений нейтрализации, аварийные проливы, ливневые) загрязнены серной кислотой, пылью пиритного огарка, содержащей породу, железо, медь, цинк, свинец. Должны очищаться и сбрасываться в канализацию.

3. Твёрдые отходы: пиритный огарок, осадки установок нейтрализации, очистки жидких и газообразных отходов. Масса пиритного огарка (отхода обжига) составляет около 70% массы расходуемого сырья (серного колчедана). Отход содержит в виде соединений в среднем 40 – 65% железа, 0, 42 – 1, 35% цинка, 0, 33 – 0, 47% меди, 0, 32 – 0, 58% свинца. Размещается на специальных площадках и, обычно, используется в металлургическом производстве. Ориентировочная норма образования огарка 0, 55 т/т кислоты. Сильно пылящий материал.

В целом производство серной кислоты загрязняет:

- атмосферный воздух газообразной двуокисью серы, аэрозолем серной кислоты (на ЧЭМК с кислотным туманом ведётся малоуспешная крупнозатратная борьба), пылью пирита и пиритного огарка (соединений железа, цинка, меди, свинца, др. металлов и неметаллов);

- почвы, водные обьекты, растительность, здания, сооружения оседанием из воздуха загрязняющих веществ, продуктов их трансформации в окружающей среде;

- подземные воды вследствие инфильтрации загрязняющих веществ с поверхности.

Отделение восстановительного обжига

Добычу окисленных и карбонатных марганцевых руд предусматривается производить одновременно двумя нагорными карьерами, расположенными на Правобережном и Левобережном участках Усинского месторождения.

Химический состав продуктов обогащения окисленной руды из карьеров (в среднем по месторождению при бортовом содержании марганца 10 %)

* - данные из материалов разработчика, вероятно опечатка

Для окисной руды необходим восстановительный обжиг при температуре 700°С. Данные приведены по разработкам 2006г. институтов ОАО «Уралгипроруда», ОАО «Уралмеханобр» г. Екатеринбург.

Существенная особенность процесса обжига состоит в том, что весь присутствующий в руде марганец должен быть переведен в MnO, тогда как железо остается в виде Fe₃O₄, которая менее растворима (по сравнению с окислами железа низкой валентности) в разбавленной серной кислоте, используемой для выщелачивания. Для восстановления успешно используются газ, нефть и твердое топливо

Обжиг обогащённой руды производят в специальных печах в присутствии восстановителя, в простейшем варианте угля.

Печь имеет форму трубы, изготовленной из жаростойкой стали; Шихта - смесь сухой руды с тонкоизмельченным углем в соотношении, по крайней мере, 0, 9 атомных весовых единиц углерода на каждую атомную весовую единицу марганца в руде. Здесь происходит восстановление руды до закиси марганца с последовательным выделением окиси и двуокиси углерода (примерно 23—29% CO и 46—52% СО2). 95% Mn из руды становятся растворимыми в разбавленной серной кислоте.

1.В атмосферный воздух от обжиговых печей выделяются окислы углерода (угарный и углекислый газ), окислы серы, рудная пыль, содержащая практически все металлы рудного концентрата (марганец, железо, кальций, магний, медь, цинк, кобальт, никель, алюминий, титан, свинец, хром, натрий, калий), фосфор, …

2. Очистка выбросов в зависимости от выбранного способа (сухая, мокрая) будет сопровождаться образованием пылеобразных твёрдых отходов или шламов.

3. Объемы образования сточных вод в обжиговом отделении будут минимальны и иметь место в случае использования мокрой очистки отходящих газов.

Основное негативное воздействие будет оказываться на атмосферный воздух, поверхность территории, в том числе и поверхность водных объектов. Подземные воды так же будут загрязняться в результате инфильтрации растворимых загрязнений с поверхности.

Отделение выщелачивания и очистки электролита

Наиболее чистый марганец (99, 98%) получают по традиционной технологии электролизом растворов MnSO₄ в присутствии (NH₄)₂SO₄ при pH 8-8, 5 (Что «придумали китайцы» - афоризм г-на Зимина – увидим).

Основное сырьё: марганцевая руда, минеральная (серная) кислота, аммиачная вода, сульфат аммония.

Ориентировочный расход сырья на тонну металлического марганца при содержании Mn в концентрате 36%: рудного сырья около 6000кг; серной кислоты около1500 кг; сульфат аммония около 2000 кг, аммиачной воды (раствора аммиака) около 700кг.

Выщелачивание (извлечение путём перевода в раствор) марганца по сернокислотной технологии осуществляется отработанным электролитом с добавкой концентрированной серной кислоты и сульфата аммония. Возможно, в два этапа: нейтральное выщелачивание отработанным электролитом, затем кислотное выщелачивание при повышенной температуре. Для очистки электролита от примесей, в первую очередь железа и фосфора, используется аммиачная вода (возможно применение других окислителей: карбонатной руды, 20 % известкового молока, известняка, др.).

Щелочной раствор содержит примеси железа, мышьяка, меди, цинка, свинца, никеля, кобальта и молибдена, которые должны быть удалены перед электролизом. Удаление их осуществляется путем обработки раствора сероводородным газом или сульфидом аммония с последующей фильтрацией раствора для удаления сульфидов.

Особенности производства: очень большой расход воды, электрической энергии, образование крупнотоннажных сернокислых шламов (кеков), осадков гидроокисей, др. соединений металлов (железа, кальция, магния, цинка, др.), большое количество сточных вод.

1.В атмосферный воздух выделяются пары серной кислоты, аммиака (при использовании аммиачной воды), рудная пыль.

2. Сточные воды образуются от мытья оборудования, в результате случайных проливов, в отделениях нейтрализации, от ливневого смыва с поверхностей, в шламохранилищах. Загрязнены серной кислотой, солями металлов.

3. Твёрдые отходы в виде шламов, кеков содержат практически все металлы рудного концентрата (железо, кальций, магний, медь, цинк, кобальт, никель, алюминий, титан, свинец, хром, натрий, калий, неиспользованный марганец), фосфор.

Основное негативное влияние на окружающую среду связано с загрязнением атмосферы выбросами паров серной кислоты и пыли, содержащей металлические соединения, многие из которых токсичны (окислы алюминия, соединения хрома, железа, свинца,..), загрязнением территорий, почв, сооружений, растительности оседающими из воздуха загрязняющими веществами, загрязнением водных объектов и горизонтов подземных вод сточными водами предприятия (бессточных предприятий, использующих воду не бывает), фильтратами шламонакопителей, ливневыми стоками с загрязнённых территорий и поверхностей.

Отделение электролитического осаждения металлического марганца

– наименее экологически опасно из совокупности технологических переделов предприятия. Вытяжной вентиляцией в воздух будут выбрасываться пары электролита. Для осаждения марганца используют раствор, содержащий сульфат марганца, сульфат аммония, до 30 г/л свободной серной кислоты, антиоксидант (например, сульфат гидроксиламина). Образуются сточные воды от промывки анодного осадка – двуокиси марганца, который используется; промывки оборудования; от случайных проливов; аварийных разливов химических растворов.

Плавильное отделение

Электролитический марганец хрупкий газонаполненный (водородом) металл, содержит углерод, серу, фосфор, железо. Для получения товарного продукта переплавляется в индукционной печи. Процесс сопровождается выделением газовых окислов (СО, СО₂, SО₂), пыли возгона металлов (при нагревании марганец легко испаряется даже из сплавов), образованием отходов шлака и плавильного флюса.

Влияние планируемого завода на окружающую среду

Хозяйственная деятельность планируемого к строительству завода электролитического металлического марганца приведёт к неизбежному загрязнению всех компонентов окружающей среды: воздуха, почв, наземных водных объектов и подземных вод, растительности, территорий, в том числе территории населённого пункта. Высокое водопотребление предприятия может изменить гидрологические режимы источников его водоснабжения (снижение уровня поверхностных водотоков, горизонтов подземных вод, используемых в качестве источника природного ресурса).

Очень серьёзную угрозу загрязнения окружающей среды будут представлять шламохранилища (хранилище сернокислого кека после выщелачивания руды, осадков отделений очистки и нейтрализации и, в случае создания сернокислотного производства, отвалы пиритного огарка).

Выбросы от источников предприятия в атмосферный воздух приведут к загрязнению воздуха в пределах зоны влияния предприятия, химическому загрязнению поверхностных и подземных вод, в первую очередь аэрозолями соединений тяжёлых металлов от всех технологических переделов предприятия, загрязнению почв, растительного покрова, зданий и сооружений. Интенсивное водопользование – к изменению гидрологических характеристик водных объектов.

Зона влияния металлургических заводов достигает десятков километров (от 15 – 30 до 50 – 100 км, как например, в случае САЗа) в зависимости от их производственной мощности и направления преобладающих ветров.

В атмосферный воздух будут выбрасываться:

- от отделения производства серной кислоты: SO₂ и пиритная пыль, содержащая пустую породу (кремнезём), железо, медь, цинк, свинец; аэрозоль серной кислоты (кислотный туман);

-от обжиговых печей: окислы углерода (угарный и углекислый газы), окислы серы, рудная пыль, содержащая практически все металлы рудного концентрата (марганец, железо, кальций, магний, медь, цинк, кобальт, никель, алюминий, титан, свинец, хром, натрий, калий), фосфор..,;

- от отделения выщелачивания: пары серной кислоты, аммиака (при использовании аммиачной воды), рудная пыль.

- от плавильного отделения: газовые окислы (СО, СО₂, SО₂), пыли возгона марганца и плавильного шлака.

Содержащиеся в воздухе аэрозоли загрязняющих веществ будут оседать на поверхность территории, водных объектов, поступать вследствие инфильтрации в горизонты подземных вод, необратимо загрязнять почвы, загрязнять и угнетать растительность.

Почвы являются эффективным поглотителем всех веществ, выбрасываемых в атмосферу. Соединения тяжелых металлов накапливаются в верхнем плодородном слое, глубина которого не превышает 20 см. Но при обильном загрязнении они способны проникать на глубину до 160 см и накапливаться в грунтовых водах.

Специфической особенностью загрязнения тяжелыми металлами является очень низкая скорость самоочищения почв. Пороговая концентрация марганца в почвах (валовое содержание) лимитируется общесанитарным показателем (пороговая концентрация химического вещества по общесанитарному показателю вредности — это та концентрация, при которой наблюдаются достоверные изменения биохи­мических показателей) и составляет 1500 мг/кг почвы.

В отношении растений токсичность марганца проявляется чрезмерно высоким поглощении его растением. Токсичный марганец накапливается в виде минеральных соединений в листьях и стеблях, при этом на них появляются фиолетовые, черные и коричневые пятна, а также черные и черно-бурые точки. Марганец вызывает активацию окислительных процессов, что приводит к нарушению углеводного обмена и снижению продуктивности растительности, её угнетению.

Аспекты антропогенного влияния планируемой деятельности

1. Характеристика вредных загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду от предприятия по производству электролитического марганца

Основные составляющие марганцевой руды и её пыли: окислы марганца (MnO, MnO2), карбонаты марганца (родохрозит MnCO₃, олигонит (Mn, Fe)CO₃, манганокальцит (Ca, Mn)CO₃₎. Окислы марганца нерастворимы в воде, растворяются в разбавленных кислотах (например, в желудочном соке при вдыхании содержащих их аэрозолей с воздухом). Карбонаты марганца, преимущественно родохрозит, растворимы плохо: 0, 00011 г в 100 граммах воды при температуре18°С.

Соединения марганца оказывают токсическое действие на организм человека и животных. Мигрирует марганец в основном в форме взвеси. Пыль марганцевых соединений по степени воздействия на человека относится ко второму классу опасности по ГОСТ 12.1.007. ПДК пыли марганцевых соединений в атмосферном воздухе 0, 001мг/м³, в воздухе рабочей зоны 0, 3 мг/м³. в пересчёте на MnO_2.

Аэрозоль конденсации марганца, поступающая в атмосферный воздух от индукционных плавильных печей относится к первому классу опасности, её ПДК составляет 0, 05 мг/ м³.

ПДК марганца для питьевой воды - 0, 1 мг/дм³.

Длительное воздействие марганца вызывает в центральной нервной системе органические изменения. Вдыхание пыли марганецсодержащих материалов, помимо общетоксического воздействия может способствовать развитию особой формы пневмокониоза –манганоканиоза. Поступая в организм главным образом через дыхательные пути, марганец накапливается в паренхиматозных органах (печень, селезенка), костях и мышцах и выводится медленно, в течение многих лет. При выраженных отравлениях наблюдается поражение нервной системы с характерным синдромом марганцевого паркинсонизма.

В руде присутствуют и примеси металлов и неметаллов: железо, кальций, магний, медь, цинк, кобальт, никель, алюминий, титан, свинец, хром, натрий, калий), фосфор. Соединения тяжёлых металлов, свинца, кобальта, хрома, никеля, титана токсичны для человека, так же токсичны и окислы алюминия.

Газовые окислы (СО, СО₂, SO₂), аэрозоль серной кислоты являются вредными веществами, вызывающими при определённых условиях (постоянное воздействие, высокое содержание в воздухе) острые, хронические расстройства функций живых организмов, вплоть до летальных исходов.

Углекислый газ СО₂ оказывает наркотическое действие., угнетает вегетативные центры головного мозга. Острые отравления заканчиваются летально.

Угарный газ СО придлительном находении в атмосфере, содержащей этот газ ызывает отравления, развиваются общемозговые нарушения, нервно-психические нарушения функции внешнего дыхания, нарушения функции сердечно-сосудистой системы. При острых отравлениях наступает летальный исход.

Сернистый газ SO₂, аэрозоль серной кислоты вызываютраздражение и некротические изменения слизистых оболочек. Хронические отравления проявляются в виде атрофических воспалений слизистой носа, глотки, трахеи, бронхов, угнетается функция щитовидной железы. Сернистый газ в присутствии бенз(а)пирена (продукта горения угля и вскрышных отвалов) является канцерогеном.

2. Анализ экологических рисков планируемой деятельности для населения

Категории риска для населения от загрязнения окружающей среды – возможность возникновения нежелательных последствий для здоровья (заболеваемость, смертность); материальные, физические, нравственные убытки.

Загрязнение компонентов окружающей среды токсичными и вредными веществами является реальной угрозой здоровью населения в районе размещения планируемого завода. Степень её определяется как характером загрязнения воздуха, воды, почвы, растений, так и количественными характеристиками содержания загрязняющих веществ в компонентах среды, временем существования хронического или экстремального загрязнения.

Существует два способа оценки экологического риска от загрязнения: анализ изменения здоровья населения с помощью системы критериев медико-экологических наблюдений и использование пороговых концентраций загрязняющих веществ в объектах окружающей среды, вызывающих эффект токсического действия.

Реальность зависимости состояния здоровья населения от уровня загрязнения окружающей среды подтверждается данными ежегодных отчётов медицинских учреждений Хакасии. Например, заболеваемость жителей Белого Яра, в восьми километрах от которого находится Изыхский угольный разрез, больше, чем на порядок выше, чем в любом населённом пункте этого района без промышленных предприятий.

Динамика общей заболеваемости населения Алтайского района за 2009 г.

Заключение

В настоящее время на этапе, предшествующем проектированию, следует принять все возможные меры для достоверной оценки будущего негативного влияния планируемого производства на окружающую среду, здоровье населения, изменений социальных условий жителей пос.Туим и для их предупреждения.

Необходимо:

- добиться абсолютной прозрачности процессов принятия управленческих решений органов исполнительной власти РХ в отношении планируемой деятельности в с. Туим,

- добиться публикации конкретной и достоверной информации о принимаемых инвесторами строительства решениях, решениях исполнительной власти республики и Ширинского района на официальных сайтах органов исполнительной власти республики;

- организовать систему общественного участия на всех стадиях проектирования, относящихся к аспектам оценки, защиты, восстановления и безопасности окружающей среды;

- обязать заказчика строительства провести оценку рисков для населения в составе проектной документации;

- обязать заказчика строительства совместно с администрацией Ширинского района провести процедуру общественной экологической экспертизы до передачи проектной документации на согласование в Главгосэкспертизу (фактически ведомственную, подотчётную министерству строительства РФ);

- добиться представительства общественности на процедуре экологической экспертизы.

-В случае соблюдения всех требований и процедур, добиться беспрепятственного общественного контроля за процессом строительства и эксплуатации завода без ограничений действующим законом о зашите прав юридических лиц.