Исследование способов обезвреживания и использования твердых отходов в качестве строительных материалов

 

Источник: Тимофеев Ю. И., Берещук С. Г. Проект отработки отвалов скальных пород месторождения «50 лет Октября» с целью получения щебня в Хромтауском районе Актюбинской области /Актобе. – 2004. – 104 с.

 

 

Таблица 6. Химический состав готовых продуктов

 

Наименование пробы	фракции, мм	Содержание компонентов, %									Потери после прокаливания п. п. п.	реакционная способность моль/л
		SiO2	А12О3	Fе2Оз	Ti2O	СаО	МgО	К2О	N2О	SО3
№1т	0-5	50,10	15,30	12,10	1,15	6,75	6,10	0,60	2,60	2,65	4,35	19,80
	5-10	50,50	15,50	11,90	1,10	6,40	6,60	0,50	2,80	2,50	3,80	28,60
	10-20	50,70	15,60	12,00	1,15	5,85	6,75	0,50	2,80	2,43	3,60	13,65
	20-40	51,60	15,20	11,50	0,95	6,10	6,45	0,50	2,80	2,50	3,50	28,60
	40-70	50,45	15,80	12,10	1,15	6,95	6,55	0,50	2,80	1,85	3,50	17,00
№2т	0-5	61,20	13,45	8,00	0,60	4,80	2,35	1,50	4,00	0,60	2,70	6,00
	5-10	62,10	13,50	8,00	0,65	4,60	2,40	1,45	4,15	0,75	2,35	6,70
	10-20	63,50	13,25	7,40	0,65	4,50	2,50	1,50	4,15	0,40	2,00	4,80
	20-40	63,50	13,75	7,10	0,65	4,20	2,60	1,56	4,50	0,20	1,95	4,30
	40-70	61,70	13,35	8,50	0,60	4,10	2,40	1,50	4,50	2,00	2,10	7,50
№3т	0-5	62,20	11,55	8,30	0,50	2,60	3,30	0,95	2,25	7,30	4,90	18,00
	5-10	65,00	12,10	7,60	0,50	2,05	3,60	0,95	2,60	4,80	3,75	10,50
	10-20	64,80	11,95	8,30	0,50	2,35	3,40	0,95	2,60	4,70	3,80	9,70
	20-40	64,80	11,75	8,00	0,50	2,30	3,10	0,90	3,45	5,75	4,00	10,00
	40-70	64,70	11,80	8,20	0,50	2,20	3,45	0,85	2,40	4,70	3,80	7,00

 

Источник: Тимофеев Ю. И., Берещук С. Г. Проект отработки отвалов скальных пород месторождения «50 лет Октября» с целью получения щебня в Хромтауском районе Актюбинской области /Актобе. – 2004. – 104 с. 

Заключение

 

В ходе написания дипломной  работы были поставлены вопросы о  повышении социально-экономической эффективности недропользования, комплексном, экологически безопасном освоении месторождений минерального сырья, поиске рентабельных и эффективных технологий обезвреживания и переработки твердых промышленных отходов.

Доказана актуальность проблемы переработки и полного использования промышленных отходов именно в качестве строительных материалов.

Твердые отходы были определены как твердые вещества, признанные непригодными для дальнейшего использования в рамках имеющихся технологий или после бытового использования продукции. При этом предметом исследования были выбраны твердые отходы медного производства, а именно вскрышные породы и сульфидные хвосты обогащения меди.

Было выявлено, что на территории Казахстана в целом и в частности на территории Хромтауского района Актюбинской области накоплено некоторое количество отходов, образующихся при добыче и переработке медно-колчеданных руд: отвалы вскрышных пород, хвосты обогащения, отходы обогатительного производства. При этом в них продолжает оставаться большое количество не использующихся полезных компонентов, таких как сера, железо и так далее. Таким образом, пока в регионе это производство находится на стадии развития, и значительных объемов отходов пока не образовалось, вопрос утилизации сульфидных хвостов переработки медных руд актуален, и его своевременное решение предотвратит создание проблем уже имеющихся в развитых горнорудных районах Казахстана.

Было сделано предположение о том, обезвреживание и переработка отходов медного производства в строительные материалы позволила бы решить своевременную и актуальную задачу повышения полноты использования техногенных отходов и изыскать при этом дополнительные материальные ресурсы, способствующие экономическом росту региона.

Вскрышным породам и сульфидным хвостам обогащения меди были присвоены классификационные коды: N3111// Q11// S4+S17+S18// C01+C10+C14+C15+C17+C18+C18+C34+C37+C41+C43// H12// D1// A214// GG070 и N 5120// Q11// S8// C10+C75// H13// D1+ E.2// A214// GG080 соответственно.

Из анализа литературы по теме исследования были сделаны  следующие выводы:

- экологическая угроза  отвалов хвостов обогащения состоит  в опасности выщелачивания активных  металлов и заражения ими окружающей  среды через проникновение в  сточные воды и атмосферу;

- хвостохранилища занимают неоправданно большие земельные территории;

- чем дольше промышленные отходы находятся в отвалах, тем сложнее они в дальнейшем поддаются переработке и повторному использованию, в связи с этим проблема не отсроченной переработки пиритных хвостов медного обогащения встает особенно остро;

- в настоящее время  учеными ведется активный поиск  метода эффективной и рентабельной  переработки сульфидных хвостов  обогащения;

- на сегодняшний день учеными предложено несколько способов полезного использования хвостов обогащения меди, среди которых комплексное выщелачивание из них полезных, в том числе ценных металлов, производство минеральных удобрений путем вымывания из хвостов минеральных веществ, и другие, но ни один из них не решает проблему отвалов полностью;

- в современной горнодобывающей промышленности не практикуется переработка сульфидных хвостов медного обогащения в стройматериалы, то есть поиск рентабельного и эффективного способа такой переработки является актуальным в принципе и основополагающим для данной работы;

- основная экологическая угроза отвалов вскрышных пород заключается в пылении, которое чревато запылением прилегающих территорий, в том числе пахотных земель, ухудшением здоровья работников и жителей близлежащих населенных пунктов, распространением респираторных заболеваний у людей и животных;

- для обезвреживания вскрышных пород в основном применяются методы периодического орошения и озеленения отвалов;

- с целью повышения эффективности попутного добыче меди производства, а так же освобождения дополнительных земельных отводов и снижения нагрузки на экологию, вскрыша, а именно скальные породы, входящие в ее состав, может быть вовлечена в полезное производство;

- использование скальных вскрышных пород в качестве строительных материалов практиковалось меднодобывающими предприятиями еще во времена СССР и продолжает оставаться эффективным сегодня;

- традиционно вскрыша используется для производства щебня различных характеристик и свойств.

Практическое исследование проводилось на базе месторождения  «50 лет Октября», которое расположено в Хромтауском районе Актюбинской области Республики Казахстан. Ближайшим населенным пунктом (на расстоянии 1,2 км) является поселок Коктау. Ближайшим крупным населенным пунктом является город Хромтау, находящийся в 70 км к юго-западу. Областной центр город Актобе находится в 155 км к западу. В 40 км к северу проходит государственная граница Россия-Казахстан.

В ходе исследования были изучены  и приведены географические, экономические  и климатические характеристики района расположения предприятия.

В соответствии с технической  документацией базы исследования:

- руды месторождения относятся к классу сульфидных и по текстурным особенностям отчетливо подразделяются на три группы: сплошные сульфидные руды, вкрапленные сульфидные руды и прожилково-вкрапленные сульфидные руды;

- получение из медных руд кондиционного концентрата КМ-5 с извлечением меди 84 % происходит с применением схемы прямой селективной флотации;

- в колчеданных рудах месторождения содержится более 12 элементов с относительно высоким содержанием. Основными полезными компонентами руд являются медь, попутными – золото и серебро. Остальные элементы – кадмий, кобальт, селен, теллур и другие имеют в основном выше кларкового содержания и практически полностью «уходят» в пиритные «хвосты». Вредная примесь мышьяк с содержанием 0,09-0,1 % также переходит в «хвосты»;

- вскрышные скальные породы месторождения заскладированы в отвале скальной вскрыши и представлены доллеритами, диабазами, андезитовыми порфиритами, гранодиоритами, гранитами, гранодиоритами плотными, липаритами, фельзитовыми порфирами;

- вскрышные породы, добываемые на месторождении можно условно разделить на три группы в соответствии с перспективами их дальнейшего использования: скальные породы не пригодные для производства щебня; рыхлые породы; скальные породы пригодные для производства щебня. Последние были утверждены в 1983 году в пределах горного отвода медно-колчеданного месторождения. Породы оценены в соответствии с требованиями ГОСТа 23845-79, пригодны для производства щебня марок «600» – «1400».

В ходе исследования был  прослежен и описан процесс получения  щебня из скальных вскрышных пород, проведен анализ характеристик и  химического состава продукта, а  так же исследованы применяемые  методы снижения вредного воздействия  на экологию отвалов вскрышных пород  и складов готовой продукции. Так же были исследованы перспективы  применения готового продукта, рассчитана экономическая рентабельность и  эффективность данного производства.

В данной работе был рассмотрен способ полезного использования пиритных хвостов медного обогащения месторождения, а именно извлечение сульфида железа с попутным получением серной кислоты, а затем переработка пиритных огарков в стройматериалы. Такой способ является практически безотходным и, как было доказано, рентабельным на данном этапе развития для нашего региона.

Был изучен и предложен  для внедрения в производство процесс переработки пиритных хвостов в оксид железа и серную кислоту. Он происходит в три стадии: обжиг пиритных хвостов, окисление SO₂ в SO₃ кислородом, поглощение SO₃ серной кислотой. В результате образуется олеум, который затем сливают в металлические резервуары и отправляют на склад, откуда отправляют потребителю.

Кроме того, в работе исследованы  и описаны очистные мероприятия  по минимизации экологического ущерба от данного способа переработки  хвостов обогащения.

Образовавшийся в ходе производства оксид железа Fe₂O₃ или пиритные огарки могут быть переработаны в полезные материалы, а именно металл железо и его сплавы с углеродом - сталь (2 % углерода в сплаве) и чугун (4 % углерода в сплаве); а так же использованы в соответствии с инновационными исследованиями в этой сфере для приготовления качественных минеральных порошков, пригодных для получения различных видов асфальтобетонных композиций. Таким образом, производство является безотходным, что соответствует нормам передовых природоохранных технологий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Постановление Правительства Республики Казахстан «Об утверждении технического регламента «Безопасность строительных материалов, изделий и конструкций» от 4 февраля 2008 года № 96.

2. Классификатор отходов, утвержденный приказом Министра охраны окружающей среды Республики Казахстан от 31 мая 2007 года № 169-п.

3. ГОСТ 17.5.1.01-1983 г. Охрана природы. Рекультивация земель. Термины и определения.

4. ГОСТ 26633-1991 г. Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия.

5. ГОСТ 23254-1978 г. Щебень для строительных работ из попутно добываемых пород и отходов горно-обогатительного предприятия.

6. Дорофеев В.К. Проект (корректировка) «Горно-обогатительный комплекс «50 лет Октября» (горное производство). – Усть-Каменогорск: Институт «Казгипроцветмет», 2005. – Т.1. Кн.1. – 34 с.

7. Дорофеев В.К. Проект (корректировка) «Горно-обогатительный комплекс «50 лет Октября» (горное производство). – Усть-Каменогорск: Институт «Казгипроцветмет», 2005. – Т.2. Кн.2. – 63 с.

8. Тимофеев Ю.И., Берещук С.Г. Проект отработки отвалов скальных пород месторождения «50 лет Октября» с целью получения щебня в Хромтауском районе Актюбинской области /Актобе. – 2004. – 104 с.

9. Хвостовое хозяйство обогатительной фабрики // Проект (корректировка) «Горно-обогатительный комплекс «50 лет Октября» (горное производство). – Алматы: ДГП ГНПОПЭ «Казмеханобр». – Т.5, Кн. 1,2,3. – 2005.