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:   || 2 |

Утилизация отходов обогащния алмазоносной руды месторождения имени м.в. ломоносова

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ОБЛИЦОВ Антон Юрьевич

УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ ОБОГАЩНИЯ АЛМАЗОНОСНОЙ РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИя ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА

Специальность 25.00.36 Геоэкология (в горно-перерабатывающей промышленности)

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург

2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном университете.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Пашкевич Мария Анатольевна

Официальные оппоненты:

Холодняков Генрих Александрович, доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный горный университет, профессор кафедры разработки месторождения полезных ископаемых

Ивко Вячеслав Ростиславович, кандидат технических наук, доцент, Северный Федеральный Арктический Университет, заведующий кафедрой открытых горных работ

Ведущая организация ЗАО «Питергорпроект».

Защита диссертации состоится 28 мая 2012 г. в 13:15 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 при Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу: 199106, г. Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, (boguslEI@yandex.ru) ауд. 1166.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного университета.

Автореферат разослан 27 апреля 2012 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор Э.И. БОГУСЛАВСКИЙ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ.

В районах расположения горнодобывающих и горноперерабатывающих предприятий одним из основных источников нарушения и загрязнения различных компонентов природной среды являются хранилища твердых минеральных отходов. До настоящего времени доминирующим методом обращения с отходами минерально-сырьевого комплекса, является наземное складирование, что ведёт к возникновению на территориях площадью более 4 млн.га неблагоприятных экологических ситуаций, проявляющихся в ухудшении санитарно-гигиенической обстановки, нарушении и видоизменении естественных ландшафтов, а также утрате природных ресурсов.

Примером образования техногенной нагрузки на компоненты природной среды являются отходы обогащения алмазных руд, складируемые на территории ОАО «Североалмаз». Отходы представлены разбухающими глинистыми породами, что приводит к увеличению размеров хранилища и, соответственно, зоны воздействия. Ежегодно на территории хвостового хозяйства ОАО «Североалмаз» складируется до 1,7 млн. тонн отходов обогащения. Северные экосистемы под действием техногенных источников легко разрушаются, так как имеют низкий потенциал самоочищения и самовосстановления, а антропогенная нагрузка на природные ландшафты в этом районе ежегодно увеличиваются.

Значительный вклад в развитие технологий утилизации отходов и рационального природопользования внесли российские учёные: Сочава В.Б, Гальперин М.В., Авессаломова И.А, Кутепов В.М., Осипов В.И., Дашко Р.Э., Холодняков Г.А. Проблемы утилизации отходов обогащения месторождения имени М.В.Ломоносова нашли отражение в трудах таких ученых как (Осипов ВИ., Вержак В.В.,Веричев Е.М., Гаранин В.К. Головин Н.Н., Кудрявцева Г.П)

Однако, несмотря на экологическую опасность отходов, большую площадь территорий, занятых под их складирование до сих пор не разработаны технологические решения, позволяющие с высокой эффективностью и минимальным техногенным воздействием утилизировать отходы.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Повышение эффективности разработки Ломоносовского месторождения алмазов путем внедрения рациональной технологии утилизации отходов обогащения с целью снижения техногенной нагрузки на окружающую среду.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

  • анализ экологической обстановки в зоне влияния хвостохранилища ОАО «Севералмаз»,
  • исследование химического, минерального, фазового состава отходов обогащения,
  • обоснование применения метода утилизации хвостов,
  • разработка технического решения для промышленной утилизации отходов обогащения,
  • эколого-экономическая оценка технологии утилизации отходов обогащения.

ИДЕЯ РАБОТЫ: основным методом утилизации отходов обогащения алмазоносной породы является обжиг формованных отходов при различных температурных режимах с получением керамики и цементного клинкера.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ:

  • установлена зависимость качества продукции, полученной из отходов, от их химического, минерального, гранулометрического состава;
  • установлена зависимость между распределением отходов по различным зонам хвостохранилища и их химическим, минеральным, гранулометрическим составом, позволяющая установить расположение в хвостохранилище наиболее пригодных для переработки отходов.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1. В условиях ОАО «Севералмаз» для утилизации отходов следует использовать технологию обжига сгущенных хвостов обогащения с получением на выходе керамического кирпича и цементного клинкера различного качества в зависимости от температурных режимов, минерального и химического состава отходов и добавок, а также времени обжига.

2. Эффективная защита окружающей среды от воздействия отходов обогащения алмазодобывающих предприятий достигается их утилизацией по предлагаемой технологии с получением продуктов, удовлетворяющих санитарным нормам по содержанию токсичных элементов.

3. Оценка негативного воздействия на компоненты природной среды хвостохранилища ОАО «Севералмаз» определяет эколого-экономический эффект от утилизации отходов, выражающийся суммарной величиной снижения экологических платежей, величин предотвращенных ущербов воздействия на окружающую среду и прибыли от реализации продукции, полученной в ходе утилизации.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

В качестве основных методов исследований применялись:

  • обзор и анализ используемых методов утилизации отходов,
  • экспериментальные, аналитические, геохимические работы в лабораторных и полевых условиях,
  • методы математической статистики, аналогового и численного моделирования,
  • экспериментальные исследования и опытно–промышленные испытания технологии обжига отходов.
  • экспериментальные исследования технологии использования переработанных отходов в качестве раскислителей и мелиорантов для почвы, а также в виде компонента бурового раствора.

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ обеспечена использованием большого объема исходных материалов и применением современных методов анализа. Полученные результаты подтверждены комплексом лабораторных и натурных экспериментов. Приведенные в работе аналитические и экспериментальные результаты согласуются и дополняют новейшие данные, опубликованными другими авторами.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ:

  • выполнена оценка техногенной нагрузки на компоненты природной среды в районах складирования хвостов обогащения ОАО «Севералмаз»,
  • определены оптимальные параметры технологии обжига отходов обогащения.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА.

  • постановка цели и задач,
  • проведение эколого-экономического обоснования обжигового метода утилизации отходов,
  • разработка технологических решений по минимизации воздействия на природную задач и разработку методики исследований,
  • разработка методики проведения лабораторных исследований хвостов обогащения,
  • эколого-экономический анализ влияния хвостохранилища и отстойников на природную среду,
  • полевые исследования в зоне влияния хвостохранилища и отстойников,
  • лабораторные исследования состава и свойств отходов,
  • разработка оптимальной технологии обжига отходов обогащения.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ:

  • разработанные технические предложения по утилизации отходов обогащения приняты за основу задания на проектирование технологии обезвреживания отходов ОАО «Севералмаз»,
  • научные и практические результаты работы используются в учебном процессе при подготовке специалистов горно-геологического профиля в СПГГУ, в частности, при проведении занятий по дисциплине «Экология».

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Основные положения работы докладывались, обсуждались и были одобрены на международных, российских и иного уровня научных, научно-технических конференциях, совещаниях, симпозиумах, в т.ч. на международной молодежной научной конференции во Фрайбергской горной академии в 2011, Международной научной конференции «Неделя горняка-2011» в МГГУ, на ежегодных конференциях молодых ученых и студентов СПГГУ «Полезные ископаемые России и их освоение» (СПб, 2009-2011г.г.).

ПУБЛИКАЦИИ.

По теме работы опубликовано 8 печатных трудов, в том числе 3 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки России. По теме диссертации подана заявка №2010139102 на патент, по которой принято положительное решение.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и библиографического списка. Содержит 160 страниц машинописного текста, 52 рисунка, 22 таблицы и список литературы из 64 наимено-ваний, 3 приложения со схемами хвостохранилища ОАО «Севералмаз» и мест отбора отходов, актом заседания НТС ОАО «Севералмаз».

Автор искренне благодарен проф. М.А.Пашкевич за научное руководство работой и проф. Р.Э.Дашко за ценные научные консультации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Рациональной технологией утилизации отходов ОАО «Севералмаз» является технология обжига сгущенных хвостов обогащения с получением на выходе керамического кирпича, цементного клинкера в зависимости от температурных режимов, минерального и химического состава отходов и добавок, а также времени обжига.

ОАО «Севералмаз» ведет разработку алмазоносных руд трубки Архангельской одноименной алмазоносной провинции. Ежегодно горно-обогатительный комбинат (ГОК) перерабатывает около 1 млн. тонн руды. Основными промышленными отходами предприятия являются хвосты обогащения.

К 2011г. в хвостохранилище обогатительной фабрики складировалось более 6 млн. т отходов. С предполагаемым вводом в строй конце 2012- начале 2013 новой фабрики годовой объем отходов может составить до 10 млн. т. В таблице 1. представлен график заполнения хвостохранилища до 2011 г.

Таблица 1

Складирование отходов по 2011 год.

Год Выход хвостов, млн. т/год Объем уклад. хвостов, млн. м3 Поступление воды в пруд, млн. м3/год Требуемый объем на конец года, млн. м3 Отметка уровня воды в пруде на конец года, м Требуемая отметка гребня дамбы конец года, м
2008 1,0 0,34 0,29 4,00 115,90 116,90
2009 1,1 0,41 0,29 4,70 116,80 117,80
2010 1,3 0,48 0,29 5,47 117,50 118,50
2011 1,7 0,63 0,29 6,39 118,40 119,40

Значительное увеличение объемов хвостов, связанное с разбуханием глинистых минералов, приводит к увеличению размеров хвостохранилища, выражающемуся как в наращивании дамбы, так и к занятию новых площадей.

Так складирование хвостов в течение первых трех лет эксплуатации с 2005 по 2007 год осуществлялось в хвостохранилище с пионерной дамбой с отметкой гребня 116,0 м. В декабре 2007 года введена в эксплуатацию 2-я очередь дамбы с отметкой гребня 120,0 м, обеспечивающая работу хвостохранилища до 2011 года. Параллельно росту отметок дамбы рос и объем хвостов, укладываемых в хвостохранилище.

Выбор метода утилизации отходов и технологии на его основе обусловливается совокупностью физико-химических параметров отходов, возможностями применяемого метода, экономическими показателями существующих технологий утилизации хвостов, а также имеющимся в мировой практике опытом утилизации отходов подобного рода. Проведенный анализ показал, что при утилизации влажных хвостов обогащения месторождения им. Ломоносова наиболее рациональным является применение сушки с последующим обжигом отходов обогащения и основанной на нем технологии с получением строительных материалов.

Отходы обогащения алмазных руд месторождения им. Ломоносова представлены в основной своей массе минералами группы смектитов - монтмориллонитом и сапонитом. Данные минералы, являясь глинистым магнезиальным сырьем, успешно применяются в производстве таких строительных материалов как керамический кирпич, прессованные стройматериалы, цемент и пр.

Для определения совокупности физико-химических параметров отходов с целью подтверждения их пригодности к использованию в качестве строительных материалов после утилизации, был проведен комплекс лабораторных исследований, включавший:

• химический анализ хвостов;

• физико-механический анализ хвостов;

• рентгенофазовый анализ алмазоносной породы и отходов обогащения;

• термографический анализ хвостов с определением потерь при прокаливании;

• обжиг образцов в муфельной печи.

Из данных рентгенофазового анализа (рис.1) можно заключить, что глинистые минералы трубки отходов обогащения классифицируются как минералы группы смектитов с преобладанием ди- и триоктаэдрического монтмориллонита, особенностью глины является незавершенное строение кристаллической решетки, вызывающее повышенное водонасыщение породы. Рентгенофазовый анализ выполнялся на дифрактометре XRD-7000 фирмы “SHIMADZU”.

 - Дифрактограмма исходного (нижняя кривая) и насыщенного образца (верхняя). На-0

Рис.1. - Дифрактограмма исходного (нижняя кривая) и насыщенного образца (верхняя).

На дифрактограмме на рис.1 четко видны пики двух образцов исходной и насыщенной этиленгликолем проб отмученной глинистой фазы хвостохранилища, отобранных с пляжа. На кривых видно, что образцы в своей основе представляет собой практически биминеральную смесь монтмориллонита и талька с примесями кварца и пирофиллита. Химический состав отходов обогащения является характерным для магнезиальных силикатов и представлен в таблице 2. Определение содержания породообразующих элементов выполнено методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии на спектрометре ХRF-1800 для 4 проб методом с двукратной повторяемостью опыта. Для контроля правильности анализа использовались стандартные образцы состава глины и дунита. Результаты анализа представлены в таблице 2:

Таблица 2

Химический состав отходов обогащения

Обра-зец Содержание химических соединений,%
SiO2 Al2O3 MgO Fe2O3 CaO K2O TiO2 MnO Na2O P2O5
1 46,86 6,44 23,78 5,05 4,12 0,86 0,55 0,072 0,37 0,31
2. 45,24 6,75 24,63 5,08 3,60 0,81 0,63 0,074 0,59 0,30
3. 46,14 6,09 24,03 5,40 4,00 0,83 0,53 0,068 0,37 0,31
Сусп 45,37 7,16 25,18 6,58 3,64 0,99 0,78 0,084 0,4 0,43


Pages:   || 2 |
 





 
© 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.