Головна » Статті » Конференція_2016_03_24-25 » Секція_1_Екологія_і_природокористування

О КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ПОРОДНЫХ ОТВАЛОВ ШАХТ

Мнухин Анатолий

д.т.н., професор

Мнухина Нина

к.т.н., доцент

Запорожская государственная инженерная академия

г. Запорожье

 

 О КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ПОРОДНЫХ ОТВАЛОВ ШАХТ

 

В настоящее время внимание промышленности, как в дальнем, так и в ближнем зарубе­жье вновь обращается к породным отвалам угольных шахт.

Угольные предприятия значительно загрязняют окружающую среду. При этом вред экологии наносится не только непосредственно в процессе добычи, но и в последствии много лет после ее прекращения. Источником такого загряз-нения являются породные отвалы или терриконы. Вредное воздействие терриконов на окружающую среду сопряжено также с тем, что породным отвалам присуще самовозгорание с выделением в атмосферу вредных газов и пыли, вплоть до взрыва терриконов.

В среднем из одного горящего отвала за сутки выделяется около 10 т окиси углерода, 1.5 т сернистого ангидрида и значительное количество примесей других газов. Породные отвалы оказывают токсическое воздействие на весь живой организм - содержащиеся в них цинк, медь, свинец, кадмий, никель отрицатель-но влияют на ЦНС человека, нарушают работу почек, печени, изменяют фор-мулу крови и очень часто вызывают онкологические заболевания. Степень опасности зависит от валового содержания соответствующих токсичных компонентов и нахождения их в предельно допустимых для почв и геохимического фона нормах. Таким образом, главной задачей в национальном масштабе сего-дня должно стать снижение вреда, который причиняет окружающей среде горная промышленность, то есть уменьшение влияния терриконов на экологическую ситуацию в стране.

Однако просто рекультивировать горные отвалы весьма дорого, и как, следствие нецелесообразно, ведь терриконы являются богатыми источниками ценного сырья и топлива для многих технологических процессов. Широкий спектр различных химических соединений и элементов, включающих германий и редкоземельные, а также глинозём для производства бокситов, железная руда и непосредственно уголь при высокой доступности, низкой цене и практически неограниченных объёмах исходного сырья - по­роды, делает перспективным указанное техническое направление. Выполненные целенаправленно в специализированных лабораториях исследования хи­мического состава ряда породных отвалов шахт (см. таблицу 1) дают представления о химическом составе объекта предполагаемой разработки [1].

Таблица 1

Результаты анализа проб породы и угля

 

Наименование показаний

Порода

Уголь

Проба 1

Проба 2

Проба 3

Проба 4

Проба 5

1

Массовая доля золы, %

72,0

65,0

54,1

72,5

21,7

2

Выход летучих веществ, %

21,5

18,4

17,1

21,2

69,9

3

Массовая доля серы, %

1,09

0,67

1,75

2,07

2,3

4

Содержание германия (Ge), г/т

40,0

20,0

30,0

55,0

5,0

5

Массовая доля окислов в золе:

SiO2

Fe2O3

Al2O3

CaO

MnO

MgO

P2O5

FeO

 

47,00

20,65

14,90

3,40

0,14

1,45

0,28

0,32

 

47,00

20,65

14,90

3,40

0,14

1,45

0,28

0,32

 

47,00

20,65

14,90

3,40

0,14

1,45

0,28

0,32

 

47,00

20,65

14,90

3,40

0,14

1,45

0,28

0,32

 

42,20

19,96

18,30

4,15

0,13

2,06

0,86

0,32

 

     Таким образом, предлагаемый к разработке материал содержит повышенное количество угля - от 28 до 46%, а также сырьё для производства алюминия - Al2O3 (до 15%) и германия (до 55 г/т). Основную массу составляют оксиды кремния и железа (SiO2 - 47%, Fe2O3 - 20%), щелочные же компоненты - CaO и MgO не превышают 5%.

Базируясь на указанных исходных данных, можно наметить следующие направления разработки породных отвалов:

- производство бокситов и алюминиевых сплавов;

- отделение магнитных железосодержащих соединений;     

- выделение германия;

- выделение редкоземельных элементов.

Предлагается, например, на базе закрывающихся шахт построить мини-заводы по комплексной стопроцентной переработке накопленной породной массы. Проектом предусматривается извлечение из терриконов стратегически важных для страны алюминия, германия, скандия, галлия, иттрия, а также циркония. Разделение сырья на фракции планируется проводить электростатическим методом, что в десятки раз дешевле и экологичнее, чем применение традиционных технологий с использованием стандартного оборудования. Для измельчения горной массы предлагается использовать так называемый электро-взрыв. Экскаватор будет нагружать породу на ленточный конвейер, доставлять в производственное помещение к дробилке и далее к магнитному сепаратору. Таким образом, сначала отделяется железо и его соединения. Затем извлекается сплав алюминия с кремнием, а далее редкоземельные элементы и германий, оставшаяся порода будет использоваться, как сырье для выпуска стройматериалов. В итоге на месте террикона появится облагороженная территория, которая может быть использована для хозяйственных целей. А перерабатывающий комплекс в составе нескольких мобильных блоков сможет перемещаться  на новое место. Наличие на шахтах железнодорожных и автомобильных подъездных путей, помещений промышленного и бытового назначения, энергетического ком-плекса позволяет значительно сократить расходы и сроки введения в работу та-кого мини-завода. Помимо этого, создание подобных предприятий обеспечит работой жителей заброшенных шахтных поселков. По предварительной оценке, на оснащение мини-завода всем необходимым оборудованием (транспортный комплекс, системы управления и контроля, электромагнитные сепараторы и электрогидравлические дробилки) и закупку химреактивов нужно $9.5 млн. Стоимость продукции, полученной из одного террикона среднего объема, составляет около $100 млн. Кроме того, после ликвидации очередного террикона, появляются возможности эффективно реализовать квоты на выбросы парниковых газов в соответствии с Киотским протоколом и использовать освободившуюся территорию для нужд сельского хозяйства [1].

Несмотря на трудности и риски, связанные с внедрением новых технологий, перспективность данного направления очевидна, т.к. утилизация отвалов позволяет решать одновременно целый ряд экологических, экономических и социальных проблем.

 

Литература

1.  Мнухин А.Г.  Технологии ХХI века: Том II. Новые технологии в горной  и других отраслях промышленности [Текст]/ А. Г. Мнухин, А. М. Брюханов, И.В. Иорданов, А. И. Панишко, В. А. Мнухин – Макеевка-Донецк: ВИК, 2014.– 275с.

Категорія: Секція_1_Екологія_і_природокористування | Додав: Admin (23.03.2016)
Переглядів: 1137
Всього коментарів: 0