авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

РАЗВИТИЕ Методов оценки и управления ЭКОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ системами пРИ рудной и россыпной золотодобыче И ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ В ДАЛЬНЕВОСТОЧНОМ

-- [ Страница 2 ] --

Глава 2 посвящена раскрытию состава и структуры эколого-технологической системы, а также обоснованию комплекса методик экспериментальных исследований: оптимальной пробоподготовки; рентгенофлуоресцентной спектрометрии; атомно-абсорбционную спектрометрию; рентгеновской и терморентгеновской дифракции, растровой электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа. Использовались методы количественной масс-спектроскопии с индуктивно связанной плазмой для определения содержания тяжелых металлов. Для анализа гранулометрических характеристик и удельной поверхности частиц применялся лазерный дифракционный анализатор частиц «Анализетте 22». При проведении исследований использовались также минералогический и петрографический анализы. Экспериментальные данные анализировались с привлечением методов математической статистики. Для обработки данных по кинетике измельчения и при анализе диффузионно - адсорбционных процессов использовались авторские программы в среде MatСad. Для разработки алгоритмов управления использовались статистические методы управления качеством, диаграммы Парето, Исикавы.

В главе 3 изложены усовершенствованные методы и критерии оценки и управления эколого-технологическими системами при рудной и россыпной золотодобыче и использовании отходов, на основе комплекса оценочных показателей, включая интегральный критерий экологической индикации технологий, позволяющих прогнозировать изменения окружающей природной среды. Приведен расчет геоэкологической нагрузки коэффициентов напряженности экологической ситуации по каждому ингредиенту выброса, сброса, отходов для ГОК «Тас-Юрях», ЗИФ «Многовершинное» и Уссурийского картонного комбината.

Глава 4 посвящена установлению влияния эколого-технологических систем при рудной золотодобыче и разработке технологических методов снижения этого влияния; определены кинетические и энергетические параметры процесса измельчения руд. В данной главе обоснованы пути повышения эффективности процессов переработки мышьякосодержащих минералов на примере руды Албазинского месторождения; уточнены физико-химические основы и обоснованы технологические методы интенсификации процессов выщелачивания золота в цианистых растворах; приведены результаты экспериментальных исследований процессов выщелачивания руд Многовершинного и Албазинского месторождений; выполнена оценка экологичности технологий при рудной золотодобыче как совокупности взаимосвязанных химических, физико-химических и минералогических свойств. Разработана эколого-технологическая классификация золотосодержащих руд и определены рациональные пути экологизации технологических процессов.

В главе 5 изложены выявленные закономерности влияния эколого-технологических систем при россыпной золотодобыче на окружающую среду; уточнены закономерности седиментации золотокварцевых сростков и расчета коэффициента формы золотин.

Разработаны методы интенсификации процессов переработки золотосодержащих песков россыпей с целью ресурсосбережения путем использования: обоснованных методов адсорбционной флотации; методов повышения гидрофобизации на стадии доводки золотосодержащих концентратов.

Глава 6 посвящена развитию концепции управления отходами и разработке методологии ее реализации на примере переработки отходов золотодобычи и вторичных волокнистых отходов. В данной главе обосновываются: разработанные технологические схемы переработки отходов рудной и россыпной золотодобычи; комплекс технологических решений переработки вторичного волокнистого сырья, при которых достигается максимальное качество целевого продукта и снижается нагрузка на окружающую среду.

В приложении представлены акты о промышленном внедрении результатов работ, расчеты экологического и экономического эффектов.

Основные научные положения, выносимые на защиту, и их обоснование.

Первое защищаемое положение - совокупность методов количественной оценки и управления эколого-технологическими системами при рудной и россыпной золотодобыче и использовании отходов, разработанных на основе комплекса оценочных показателей, включая интегральный критерий экологической индикации технологий, позволяющих прогнозировать изменения окружающей природной среды.

Под экологичностью горнопромышленных производств при освоении месторождений твердых (преимущественно рудных) полезных ископаемых принимаем определенный экологический уровень производства, при котором минимизируется или ослабляется техногенное воздействие на природную среду и ослабляются процессы техногенеза.

Концептуальный подход к оценке и управлению качеством ЭТС приведен на рис. 1.

 Концептуальный подход к оценке и управлению ЭТС: у – отходы; х – ценный-0

Рис. 1. Концептуальный подход к оценке и управлению ЭТС:

у – отходы; х – ценный компонент; КГИТ – комплексный геоэкологический индикатор технологий; ГЭИ – геоэкологические индикаторы; ТИ – технологические индикаторы.

Ресурсный потенциал образующихся на предприятии отходов задействуется как в процессе вовлечения отходов в технологический процесс самого предприятия, так и при передаче отходов другим организациям на обезвреживание и их дальнейшую переработку. Это приводит к частичному сокращению используемого сырья, за счет рекуперации отходов, и к снижению объемов размещения отходов на предприятии. Экологический аспект представляет отходы как потенциально опасный фактор негативного воздействия на ОПС, нейтрализовать который можно за счет безопасного их размещения и внедрения малоотходных технологий. В сравнении различных вариантов производственных процессов целесообразно пользоваться показателями вовлекаемости ресурсов на единицу продукции: О1=Р и П= Р, где О1 – часть отходов, содержащих определенную долю ресурсов; – доля отходов, использованных в качестве восстановленного ресурса; – выход продукции из восстановленного ресурса.

С учетом баланса ресурса и отходов получим общий объем продукции:

,

где: П – продукция; Р – вовлекаемые ресурсы.

Показатель ресурсоемкости:

. (1)

Следовательно, для каждого компонента вводимого ресурса можно определить глубину его использования для производства продукции. При этом величина – оценивает возможную экологичность вторичного ресурса, а величина – полезность материала.

Для первичного ресурса Ру зависит от содержания ценного компонента и степени его извлечения:

, (2)

где –содержание ценного компонента, г/т; – извлечение ценного компонента по данной технологии.

Связь ресурсоемкости с извлечением ценного компонента приведена на рис. 2.

Определим экологическую характеристику технологии ЭХТ как сумму трех слагаемых, характеризующих ресурсоемкость, энергоемкость трудоемкость технологического процесса:

, (3)

где Эп – характеризует полезный расход электроэнергии; Эф – фактический расход электроэнергии; Тп – необходимое время технологического цикла; Тп – фактическое время технологического цикла.

 Зависимость ресурсоемкости от содержания ценного компонента и его извлечения-6 Рис. 2. Зависимость ресурсоемкости от содержания ценного компонента и его извлечения по данной технологии

Каждое слагаемое имеет свои особенности с позиций управления их количественным значением. Первое слагаемое характеризует ресурсоемкость и материалоемкость продукции и зависит от качественных характеристик сырья и от потерь сырья и готового продукта. Второе слагаемое характеризует уровень организации производства, третье – характеризует общий уровень технической культуры производства. Чем выше ЭХТ (максимальное значение 3), тем ниже экологический ущерб и выше уровень технологичности.

При выработке продукции из первичного сырья выражение для расчета ЭХТ с учетом (2) примет вид:

(4)

При выработке продукции из вторичного сырья выражение для расчета ЭХТ с учетом (1) примет вид:

. (5)

Становится методически оправданным рассмотрение возможности и целесообразности кооперации предприятий по ресурсообеспечению: группы производств, которые могут относится к одной или нескольким отраслям, к одной или нескольким близким производственным единицам; территориально-производственные сочетания, в том числе территориально-производственные комплексы.

Принципиальная схема разработанных технологических решений снижения нагрузки на окружающую природную среду производств золотодобывающего и лесоперерабатывающего комплексов, обеспечивающих оптимизацию материальных потоков, направленную на максимальную замкнутость антропогенного цикла отходов представлена на рис. 3.

 Принципиальная схема разработанных технических решений снижения нагрузки на-9

Рис. 3. Принципиальная схема разработанных технических решений снижения нагрузки на окружающую природную среду производств золотодобывающего и лесоперерабатывающего комплексов

Материальные потоки отходов и ценного компонента связаны с нагрузкой на ОПС по модифицированной функции потерь Тагути.

Основные свойства минеральных отходов золотодобычи характеризуются модулем основности, силикатным модулем и коэффициентом качества; и, предлагаемыми, нами показателями «вмещающей матрицы» и удельной золотоемкости, которые позволяют оценить их ресурсный потенциал.

Комплексный геоэкологический индикатор технологий (КГИТ) предложено рассчитывать как интегральный показатель нагрузки на компоненты природной среды. Для экспрессной оценки КГИТ рассчитывается по формуле

КГИТ= , (6)

где Mi – масса i-того компонента, т; – коэффициент нагрузки на атмосферу, гидросферу и почвенный покров для i-того компонента; k = 1/S; S – площадь воздействия. Показатель А j-того вещества характеризует степень его агрессивности относительно агрессивности вещества, принятого в качестве эталонного для рассматриваемой среды. При оценки агрессивности веществ принимались показатели, используемые для санитарной оценки воздушной среды (,,), воды водоемов (, ,), химических соединений в почве (, ). Для оценки влияния новых технологических решений рассчитывался КГИТв как разница индикаторов до и после применения новых технических решений. По предложенной методике произведена оценка воздействия на окружающую среду горно-обогатительного комплекса Тас-Юрях, золотоизвлекательной фабрики ЗАО «Многовершинное» и Уссурийского картонного комбината. Графическая интерпретация геоиндикации для УКК приведена на рисунке 4.

Рис. 4. Комплексный геоэкологический индикатор:

1 – нагрузка на гидросферу, 2 – нагрузка на атмосферу, 3 – нагрузка на литосферу:

а) существующее положение б) после внедрения разработанных мероприятий

КГИТ для существующей технологии составляет 41,95k - предприятие оказывает достаточно сильное влияние на окружающую среду, для предлагаемой технологии составляет 30,64k - предприятие оказывает умеренное влияние на окружающую среду.

Разработанная база данных отходов, которая реализована программно, позволяет оперативно оценить нагрузку на экосистемы с учетом технологических особенностей процесса.

Второе защищаемое положение - методы и средства эффективного управления эколого-технологическими системами при рудной золотодобыче, в основу которых положены установленные кинетические, энергетические, физико-химические закономерности процессов на стадиях технологической трансформации минерального сырья, позволяющие повысить экологическую безопасность золотодобычи в регионе при снижении ресурсоемкости.

Процессы извлечения металлов из руды можно представить последовательностью, отражающей основные этапы трансформации и выделения ценного компонента в товарный продукт: - этап рудоподготовки к последующему извлечению ценного компонента; - этап механического обогащения, - этап химико-металлургической переработки, позволяющей изменить кристаллическую структуру, состав, свойства ценного компонента и выделить его в черновой металл или товарный продукт; этап аффинажа или рафинирования для очистки черновых металлов от примесей и получение продуктов, удовлетворяющих требованиям рынка. Исходя из доминирующей роли гидрометаллургического передела, а именно выщелачивания, все подготовительные процессы необходимо нацеливать на получение наиболее высоких показателей именно в цикле цианирования.

На основании большого объема эмпирических данных по измельчению золотосодержащих руд, в том числе, и при изменении ионного состава пульпы, проведено кинетическое исследование (анализ первичных кинетических зависимостей, установление порядка процесса путем последовательной линеаризации в координатах различных порядков, моделирование в условиях интегрального реактора), установлены закономерности измельчения, позволяющие определять оптимальное время процесса.

Уравнения кинетики измельчения имеют вид:

dR/dt = kR2 (мокрое измельчение);

dR/dt = kR0,5 (сухое измельчение),

dR/dt = kR0,5с0,5 (в присутствии щелочи),

dR/dt = - kRс11,5 (в присутствии борнилацетата), (7)

где с – концентрация щелочи; с1 –концентрация борнилацетата.

Для интегральной оценки, процесс измельчения рассматривался через кинетическую задачу типа односторонней последовательной реакции методом ее решения через Лаплас-трасформацию средствами MatCad. Проведено математическое моделирование процесса измельчения для различных видов руд и условий ведения процесса. Разработанный комплекс программ позволяет определить динамику раскрытия трудных зерен. Показано, что в щелочной среде ускоряется процесс раскрытия «трудных» зерен (максимум кривой Св в 2 раза ниже, чем при сухом измельчении).

Разработан способ определения удельной поверхностной энергии, включающий процесс измельчения в лабораторной мельнице и измерение удельной поверхности частиц до и после измельчения. Удельную энергию физического воздействия, потраченного на измельчение минеральных зерен, определяем расчетно-эмпирическим путем из соотношения:

, (8)

где Е – энергия, затраченная на измельчение; – изменение площади межфазной поверхности дезинтегрированных частиц минералов: , где So – начальная величина удельной поверхности дезинтегрированных частиц, м-1; - значение удельной поверхности дезинтегрированных частиц после физико-химического воздействия, м-1; V – объем дисперсной фазы системы частиц, м3. Удельную поверхность определяли на лазерном дифракционном анализаторе частиц.

На рис. 5 приведены коэффициенты поверхностного натяжения руд некоторых месторождений Дальневосточного региона.

 Полуэмпирический коэффициент поверхностного натяжения руд месторождений-27

Рис. 5. Полуэмпирический коэффициент поверхностного натяжения руд месторождений Дальневосточного региона:

1 - Многовершинное; 2 - Боргуликанское мест. зона Иканская 1; 3 - Боргуликанское мест. зона Иканская 2; 4 - Боргуликанское мест. зона Иканская 3; 5 - Боргуликанское мест. зона Иканская 4; 6 - Куранахское мест. зона 4; 7- Куранахское мест. зона 5; 8 - Куранахское мест. зона 6.

Исследована возможность использования эффекта механической активации для повышения реакционной способности различных руд (рис. 6).

 Динамика изменения энергии активации для различных классов (мест. Албазино): -28

Рис.6. Динамика изменения энергии активации для различных классов (мест. Албазино):

Измельчение по классам: ряд 1- 0,63 + 0,4 мм; ряд 2 –0,4 + 0,315 мм; ряд 3 –0,315 + 02 мм; ряд 4 - -0,2 + 0,1 мм; ряд 5 – 0,1 мм.

Разработаны методы повышения эффективности процессов переработки мышьякосодержащих минералов на примере руды Албазинского месторождения. Исследования проведены по нескольким направлениям. На первом этапе изучены основные технологические свойства пробы, на основании которых были получены данные, подтверждающие чрезвычайно-трудную обогатимость материала пробы. На втором этапе работы проведены углубленные исследования по вскрытию золотонесущих сульфидов и арсенидов.

Установлено, что руда чрезвычайно упорная, по «базовой» технологии – «сорбционное цианирование» - можно извлечь не более 34 % золота, при условии интенсивного воздействия на пленки и покрытия при рудоподготовке до 38,4 %, Ф = 0,66, где Ф – фактор упорности.

Для вовлечения резерва и снижения фактора упорности по отношению к цианистому процессу, определены пути интенсификации процесса извлечения: - интенсификация рудоподготовки, путем направленного изменения свойств минералов и руд (применение химических реагентов на стадии измельчения); - повышение эффективности процесса флотации путем подготовки поверхности минералов к сорбции традиционных и разработанных реагентов-собирателей.

С использованием интегрированной среды MathCad оценены показатели эффективности процесса измельчения Vi - относительный эффект добавок, %/мин; Wi - логарифмический показатель или коэффициент измельчения.

В таблице 1 приведены экспериментальные показатели – коэффициента, учитывающего влияние химических добавок.

Таблица 1.

Эмпирические коэффициенты уравнения кинетики процесса измельчения руд

№ группы веществ 1 комплексные добавки 2 щелочные добавки 3 ПАВ 4 отходы производства 5 галогены и их комплексы
1,04 1,016 1,009 1,029 1,033


Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.