Исследование способов обезвреживания и использования твердых отходов в качестве строительных материалов

Дробильно-сортировочная  установка предназначена для дробления скальных пород на щебень фракции 0-5 мм, 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм.

Вскрышные породы с отвала будут доставляться автосамосвалами на дробильно-сортировочную установку.

Дробление породы производится по схеме, указанной на рисунке 150.

Порода крупностью 0-500 мм из породных отвалов рудника подаётся автотранспортом в приёмные бункеры, встроенные в пластинчатые питатели (ёмкость каждого бункера 20 м³). С питателей порода поступает на крупное дробление и дробится до крупности 0-180 мм.

Между стадиями крупного и  среднего дробления на двухситных грохотах производится разделение крупнодробленой породы на три класса: 0-40 мм, 40-70 мм и 70-180 мм. Продукт 70-180 мм поступает на среднее дробление, дробится до крупности 0-70 мм и возвращается обратно на грохот. Продукт 40-70 мм конвейерами подаётся в конические штабели, как готовая товарная продукция.

Порода 0-40 мм подаётся на трехситные грохоты, где происходит разделение на щебень классов: 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм и отсев 0-5 мм. Указанные продукты с помощью конвейеров подаются в конические штабели товарной продукции. Откуда и происходит отгрузка потребителям.

Площади для складирования  готовой продукции обеспечивают объём: для щебня 5-10 мм – 4 тыс. м³, 10-20 мм – 5 тыс. м³. 20-40 мм – 8 тыс. м³, 40-70 мм – 16 тыс. м³, для отсева 0-5 мм – 4 тыс. м³. Готовая продукция на складах грузится погрузчиком в автомашины и транспортируется на прирельсовый склад щебня. На транспортировке заняты автосамосвалы марки КрАЗ-6510.

Как известно, открытая разработка месторождений полезных ископаемых характеризуется интенсивным загрязнением атмосферы. Количество газопылевых загрязнителей, поступающих при разработке месторождений, в атмосферу, зависит от многих факторов.

Геологические, географические, технологические и организационные  особенности производства горных работ  существенно влияют на интенсивность  загрязнения воздуха.

Согласно проекту отработки отвалов скальных пород месторождения [8] источниками загрязнения атмосферного воздуха при отработке отвалов являются рабочие механизмы: автопогрузчик, бульдозер, дробильно-сортировочная установка, автосамосвалы и экскаватор.

При производстве горных работ  в воздушную среду поступает  значительное количество пыли в процессе погрузки, транспортировки, выгрузки, дроблении разрушения дорожного  полотна при движении по нему автомашин, эрозии поверхностного отвала и откосов уступов карьера.

Практически всем производственным операциям горных работ, выполняемых  непосредственно в карьере и  за его пределами на транспортных коммуникациях и отвалах, сопутствует  пылеобразование.

Снижение интенсивности  пылеобразования при производстве горных работ на отвалах достигается  за счет увлажнения пород, пылеподавления и пылеулавливания.

Интенсивность пылеподавления при погрузке пород из забоя, погрузка на автосамосвалы, снижается с помощью  увлажнения породы, орошения с применением  растворов поверхностно-активных веществ.

Мероприятия по снижению запыления  карьерного воздуха при транспортировке  пород сводятся к снижению интенсивности  пыления с перевозимых пород  и пылеобразования при движении автотранспорта на карьерных дорогах. Для уменьшения пылеобразования при транспортировке вскрышных пород в кузове автосамосвала, предусматривается движение транспорта с пониженной скоростью. В этом варианте преследуются две цели: снижается сдув пыли встречным потоком воздуха при движении и уменьшении потерь при транспортировке.

Наиболее целесообразным считается способ снижения пылевыделения  за счет связывания фракций, продуктов  износа дорожных покрытий, вяжущими веществами с образованием эластичного коврика  из этих компонентов, для этого используется сульфатно-спиртовая барда, которая  снижает интенсивность пылевыделения  при щебеночном покрытии дорог на 80-90 %.

Отвал вскрышных пород

 

Автосамосвалы

 

Приёмный бункер с питателем, V-20м³

^{крупность породы 0-500мм}

 

 

Крупное дробление

^{крупность породы 0-180мм}

 

 

 

Двухситный грохот

 

 

 

Товарная продукция

Среднее дробление

крупность породы 0-70

0-40мм

40-70мм

70-180мм

 

 

 

 

 

Трехситный грохот

 

Отсев

0-5мм

5-10мм

10-20мм

20-40мм

 

Склад товарной продукции

Склад товарной продукции

 

Склад товарной продукции

 

 

 

Рисунок 6. Технологическая схема производства щебня

Мероприятия, предотвращающие  взметание пыли, осевшей на поверхности уступов и траншей карьера, сводятся к периодическому орошению этих поверхностей.

Важной задачей является также снижение загрязнения атмосферы  карьера газообразными продуктами.

Эксплуатация транспортных и технических машин с двигателями  внутреннего сгорания неизбежно  проводит к загрязнению воздушной  среды выхлопными газообразными  продуктами. В выхлопных газах  дизельных двигателей содержится значительное количество сажи и дыма. Используемое в карьерах автомобили с бензиновыми двигателями загрязняют воздушную среду не только выхлопными газами, а также свинцом, хлором и другими вредными веществами. При эксплуатации в карьерах транспортных и технологических машин с двигателями внутреннего сгорания, выхлопные газы нейтрализуются до выхода их в воздушную среду путем каталитического окисления вредных компонентов. В каталитических нейтрализаторах осуществляются окислительно-восстановительные реакции токсичных компонентов, что позволяет уменьшить концентрацию окиси углерода, углеводородов и окислов азота в отработавших газах. В качестве катализаторов используют окислы металлов (алюминия, бария) и их комбинации.

Установка на выходе из ДВС  каталитических нейтрализаторов –  наиболее эффективный способ уменьшить  концентрации окиси углерода, углеводорода и окислов азота в отработавших газах ДВС. Кроме, того снижение вредных  выбросов обеспечивается в результате нормализации режимов работы двигателей, достигаемой при улучшений качества транспортных трасс.

Мероприятия по защите от вредного влияния шума реализуются в первую очередь при создании безопасных комфортных условий труда работающих.

Для пылеподавления на складах  готовой продукции предусматривается  гидрообеспыливание пылящих поверхностей. Также для понижения пыления при сортировке и транспортировке предусмотрено герметичное укрытие грохотов брезентом и установка на транспортерах в продольном направлении оцинкованных гнутых профилей выполненных в виде полукруга. При укрытии грохота брезентом пыль оседает, проходит через сито и отгружается вместе с фракцией 0-5 мм. У грохотов устанавливается циклон скруббер Вентури.

Вскрышные породы, не пригодные  для производства щебня, и отвалы рыхлых пород будут обрабатываться полимерными растворами, удобряться органикой и засеяны житняком. Впоследствии после отработки карьера  вскрышные породы будут использованы для засыпки участка добычи.

Таким образом, главная экологическая  проблема, связанная с отвалами вскрышных  пород заключается в их пылении. Данная проблема решается комплексно и включает в себя переработку  части вскрышных пород в щебень марок «600»-«1400» и ряд мероприятий по пылеподавлению, а именно орошение, озеленение отвалов, а так же герметичное укрывание при транспортировке вскрыши. После полно отработки карьера, вскрышные породы, неиспользуемые для производства щебня, будут использованы для его засыпки.

Итак, получаемый в результате переработки вскрышных пород щебень марок «600»-«1400» имеет очень высокие технические характеристики, позволяющие использовать его практически во всех видах строительных работ. Физико-механические свойства щебня и химический состав готовых продуктов указаны в таблицах 5 и 6 соответственно.

Щебень делится на несколько фракций:

• Отсев или фракция 0-5 мм – эта мелкая фракция применяется в качестве декоративного материала при отделке помещений, зданий или отсыпании дорог и дорожек, спортивных и детских площадок. Может также использоваться в качестве антигололедного средства. Популярен в садово-парковом хозяйстве и ландшафтном дизайне загородных домов или приусадебных участков. Но в нашем случае он будет использоваться в «закладочных» смесях при забутовке пустот образовавшихся при подземной добычи руды.
• Мелкая фракция (5-20 мм) наиболее широко используема, потому как используется преимущественно для производства бетона и бетонных конструкций, деталей и изделий [4]; при заливке фундамента, дорожного, железнодорожного полотна и других поверхностей; для производства горячих и теплых асфальтобетонных смесей для верхнего, нижнего слоев покрытия и оснований дорог I – IV категорий, а так же при подсыпке под фундамент, асфальтированные площадки и автостоянки.
• Средняя фракция щебня – 20-40 мм – чаще всего применяется в создании железобетонных и бетонных конструкций, железных и автодорог, при строительстве массивных производственных зданий или сооружений, а также производстве самого бетона

Из-за высокого содержания сульфидов (более 0,5 %) щебень, полученный из вскрышных пород добычи меди, непригоден в качестве заполнитель бетонов гидротехнических и транспортных сооружений.

Приведенные в таблицах 5 и 6 физико-механические свойства и химический состав получаемого щебня позволяют говорить об абсолютной инертности получаемого продукта к любым воздействиям окружающей среды и о достижении поставленной цели в направлении использования вскрышных пород.

Таким образом, можем сказать, что производство щебня из части  вскрышных пород, образуемых в ходе добычи медно-колчеданных руд месторождения, является эффективным и рентабельным методом переработки твердых промышленных отходов. Кроме того получаемые на выходе строительные материалы в связи с масштабными объемами производства и высокими техническими характеристиками являются существенным вкладом в строительную индустрию региона. 

Таблица 5. Физико-механические свойства щебня.

 

№ пробы	Фракции мм.	Плотность г/см3	Средняя плотность г/см3	Насыпная плотность кг/куб, м.	Водопоглощение %	Пустотность%	Пористость %	Содержание лещадных и игловатых зерен %	Отмучиваемые частицы %	Наличие органических примесей	Дробимость в цилиндре				Истираемость в полочном барабане		Сопротивление удару на копре-«пм»
											В насыщенном водой состоянии		В воздушно-сухом  состоянии
											потери в весе, %	марка	потери в весе, %	марка	потери в весе, %	марка
1т	5-10	2,84	2,31	13,80	0,70	50,89	1,06	44,9	1,1	отс.	6,64	1400	5,51	1400	10,75	И-l
	10-20	2,85	2,83	13,90	0,50	50,89	0,70	30,3	0,12	отс.	6,94	1400	5,25	1400	9,69	И-l
	20-40	2,87	2,84	15,20	0,42	46,48	1,05	15,3	0,30	—	9,20	1200	7,25	1400	9,94	И-l	У-75
	40-70	2,91	2,88	15,00	0,37	47,92	1,03	14,3	0,40	—	8,12	1400	7,22	1400	—	—
2т	5-10	2,73	2,68	13,70	0,80	48,88	1,83	43,8	0,50	отс.	14,13	1200	10,89	1400	17,95	И-l
	10-20	2,74	2,71	13,90	0,55	48,71	1,09	27,4	0,28	отс.	12,80	1200	8,63	1400	17,05	И-l
	20-40	2,75	2,72	14,80	0,52	45,59	1,09	19,5	0,22	—	9,35	1400	9,21	1400	15,88	И-l	У-75
	40-70	2,76	2,73	14,50	0,24	46,89	1,09	10,6	0,03		12,20	1200	9,52	1400	13,59	И-1
Зт	5-10	2,74	2,71	13,40	0,60	50,55	1,09	43,5	1,0	отс.	8,17	1400	7,22	1400	13,7	И-l
	10-20	2,75	2,72	14,10	0,55	48,16	1,09	28,8	1,08	отс.	8,92	1400	7,27	1400	14,95	И-l
	20-40	2,75	2,72	14,70	0,46	45,96	1,09	15,5	0,20		11,63	1200	9,70	1200	13,11	И-l	У-75
	40-70	2,76	2,73	14,70	0,39	46,15	1,09	12,4	0,07		9,85	1200	9,67	1200	12,44	И-l