Портал магистров ДонНТУ

ДонНТУ

Папуна Наталья Валериевна

Тема выпускной работы:

«Переработка терриконов методом агломерации»

E-mail: Natalya_Papuna@mail.ru

Электронная библиотека

ПЕРЕРАБОТКА ТЕРРИКОНОВ МЕТОДОМ АГЛОМЕРАЦИИ

Економіка для екології/Збірка доповідей XIII Міжнародної студентської конференції 3-7 травня 2007 р. – Суми, 2007. – с.82-83.

Наталья Папуна

Донецкий национальный технический университет, Украина

Многие виды отходов недостаточно изучены, для них не разработаны рациональные способы утилизации, не определены потенциальные потребители. К таким отходам можно отнести терриконики угольных шахт Донбасса.

На территории Донбасса насчитывается более 1,5 тыс. отвалов угольных шахт, в каждом из них в среднем 1144 м ³ породы. Терриконы разбросаны по всей территории Донецка на площади 800 га.

Общепризнанно, что максимальное воздействие на окружающую среду и, прежде всего, на состав атмосферы, угольные отвалы оказывают в период пламенного горения, который длится до 30 лет. Из 111 отвалов Донбасса горят более чем 60, загрязняя воздух выбросами пыли, окисью углерода, сероводорода и сернистым газом.

Выполненные исследования химического состава ряда породных отвалов шахт Донецкого региона дают представления о химическом составе терриконов. Выяснилось, что в терриконах содержатся не только токсические, но и потенциально ценные химические элементы. Порода содержит повышенное количество угля – от 23 до 46%, а также сырье для производства алюминия – Al₂0₃ (до 15 %) и германия (до 55 г/т). Основную массу составляют оксиды кремния и железа (SiO₂ – 47 %, Fe₂O₃ – 20 %), щелочные же компоненты – СаО и МgО не превышает 5 %. По этим данным можно наметить следующие направления разработки породных отвалов:

1.Производство бокситов и алюминиевых сплавов.

Имеется техническая возможность выделения бокситов, из негорелых отвалов с одновременным повышением их концентрации с 14,9 до 40 – 50 % и последующей передачей на алюминиевый комбинат, получающий бокситы из дальнего зарубежья. Однако более перспективным является путь непосредственного производства из фнетрадиционных ресурсов (содержание бокситов 15-20%) алюминиевых сплавов. В этом случае осуществляется выплавка непосредственно силуминов в рамках маломасштабного производства и сниженных энергетическо-стоимостных затратах. Так, например, при одновременном уменьшении экологической опасности производства, производительность труда на таких мини-заводах в 2-3 раза выше, а удельные капвложения в 3-4 раза ниже, чем на предприятиях традиционного типа. Оценки показывают, что оборудование в этом случае является типовым и малогабаритным, что позволяет разместить технологический комплекс с годовой производительностью 20-25 тыс. т, готовых изделий в лёгком сооружении площадью до 2000 м² .

2.Отделение магнитных железосодержащих соединений из породных отвалов.

Исходное сырьё содержит свыше 20% окислов железа в различных соединениях. Исходное выделение их наиболее просто производить с помощью магнитных сепараторов, например, типа ПС160М, напряжённость магнитного поля которого достигает 3958 эрстед.

С целью практической проверки возможности электромагнитной сепарации, производилось разделение исходного сырья при напряжённости поля порядка 900 эрстед. При этом из 20,97% окислов железа было сразу изъято 14,4% или всего 68,5% от всех имеющихся. Размеры извлекаемых кусков достигали 31,4 мм, а масса – 19 г. Одновременно наблюдалось так же повышение концентрации германия в исходном продукте. Таким образом, имея ещё запас по напряжённости поля в 3,9 раза, можно считать, что в производстве указанная задача каких-либо проблем не составит.

3.Выделение германия из породных отвалов.

Извлечение германия из содержащего его сырья может осуществляться одним из трёх способов. Первый, наиболее простой, состоит в переводе сырья в раствор с последующим использованием дубового концентрата (танинового комплекса). Однако проверка указанного способа, выполненная на коксохимическом заводе, имеющем многолетний опыт подобной технологии, применительно к данному сырью, не позволила получить повышения концентрации германия в обрабатываемом продукте. Вторым способом, обеспечивающим одновременно выделение, кроме германия, других редкоземельных элементов, является применение электростатической сепарации. Общее количество извлекаемых таким способом редких элементов составляет не менее шести.

4.Выделение редкоземельных элементов из породных отвалов.

Судя по результатам анализа углей, которым сопутствует рассматриваемая порода, в данном массиве будут в достаточном для извлечения количестве галлий (Gа), как сопутствующий германию элемент, иттрий (I), цирконий (Zг) и скандий (Sс). Причем галлий ожидается в количестве примерно 100 г/т, (извлечение целесообразно с 10 г/т), скандий ожидается в количествах примерно 10-20 г/т (извлечение целесообразно начиная с 10 г/т). Общее количество в породе редкоземельных элементов составляет примерно 230-260 г/т).

5. Получение аглопорита из породных отвалов.

Еще одним способом утилизации отходов угледобычи является утилизация их в агломерационном производстве. В результате спекания мы получаем пористое вещество – аглопорит. Которое в дальнейшем может быть использовано при строительстве дамб и платин, производстве цемента, шлакоблоков, железобетонных изделий, бетона, при строительстве автомобильных и железных дорог, при монолитном домостроении.

Таким образом, предлагаемая технологическая цепочка позволит получить из породных отвалов следующие материалы и компоненты: железосодержащую руду, дюралевые сплавы (силумины) и изделия из них, германий, редкоземельные элементы, уголь, силикатные материалы для строительных целей.

При среднем объёме одного террикона 1,18•106 м³ и его массе 2,1•106 т, в нём содержаться 0,43•105 железной руды, до 1,1•1,5 кг окиси германия, редкоземельных элементов общей массой 5,2•105 кг.

Использование предлагаемой комплексной технологии переработки породных отвалов, помимо экономического эффекта, позволит решить важную экологическую проблему уничтожения породных отвалов и рекультивации освободившейся земли, а так же обеспечит создание нескольких десятков рабочих мест для работников шахт, предлагаемых на реструктуризацию.

Таким образом, можно избавиться от терриконов, если взяться за их переработку. Природное богатство лежит у нас, как говорится, под носом, лишь протяни руку и бери. Можно не только стереть их с лица земли, но и получить экономическую выгоду.