Таким образом, в свете рассмотренного воздействия золоотвалов на ОС, совершенно очевидна необходимость проведения исследований по утилизации техногенных отходов, накапливающихся в золоотвалах топливно-энергетического комплекса России. В решении этой проблемы заинтересован и топливно-энергетический комплекс, выплачивающий многие сотни миллионов рублей в год за загрязнение ОС, складирование отходов, изъятия земель.
3.2. ТМ угольной подотрасли
При добыче и обработке ископаемых углей возникает большое количество отходов, содержащих кроме пустой породы значительное количество угля.
Первую группу этих отходов составляют углесодержащие вскрышные (при открытой добыче угля) и шахтные породы, т.е. ТМ горнодобывающей промышленности, возникающие при добыче полезных ископаемых (см. классификацию ТМ). К настоящему времени нет достаточных сведений о ежегодных масштабах образования и складирования в отвалах подобных отходов. Наиболее изучены они в Кузнецком бассейне, где, по ориентировочным расчётам, ежегодно получают 12-15 млн.т вскрышных пород со средней зольностью 72-86%.
Вторую группу представляют отходы углеобогатительных фабрик, где они составляют 5-40% от перерабатываемой массы добытого сырья и превышают 1 млн.т/год на каждой фабрике. В зависимости от способов обогащения угля образуются кусковые и мелкодисперсные отходы соответственно при гравитационном и флотационном методах обогащения. Выход кусковых углеотходов обогатительных фабрик Кузнецкого бассейна составил в 1987 году около 11,5 млн.т, а Уральских – 4,8 млн.т.
Крупность зёрен при флотационном обогащении менее 1 мм. Представление о крупности кусковых отходов даёт таблица 4.
Таблица 4.
Гранулометрический состав отходов гравитационного обогащения.
|
Фракция, мм |
0 - 1 |
1 - 6 |
6 - 113 |
13 - 25 |
25 – 50 |
>50 |
|
Содержание, % |
1,5 |
2 |
3 |
14,8 |
50,6 |
28,1 |
|
Зольность, % |
72,4 |
82,3 |
86,2 |
80,3 |
78,8 |
85 |
Содержание мелкой фракции (<13 мм) не превышает 6,5%, а зольность почти не зависит от размера кускового материала.
Представление о химическом составе отходов обогатительных фабрик можно получить, проанализировав данные таблицы 5.
Таблица 5.
Характеристика углеотходов.
|
Угольный бассейн |
Зольность |
Химический состав, % |
||||||
|
C |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
S |
||
|
Кузнецкий |
64 – 90 |
4 – 22 |
57 – 70 |
14 – 26 |
3 – 10 |
1 – 7 |
0,3 – 3 |
0,1-1,4 |
|
Челябинский |
66 – 80 |
9 - 25 |
53 – 56 |
22 – 24 |
11 – 18 |
2 – 5 |
3 – 4 |
0-0,8 |
|
Кизеловский |
60 – 68 |
17 – 23 |
53 – 58 |
12 – 22 |
16 – 22 |
0,8 – 2 |
0,8 – 2 |
7 – 10 |
Преобладающей горной породой в углеотходах уральских месторождений является аргиллит, в небольших количествах присутствуют алевролиты, песчаники, карбонаты и сульфиды.
Основные минералы представлены каолинитом (20-40%), гидрослюдами (5-25%) и кварцем (30-40%). Кизеловские отходы имеют повышенное содержание сульфидов железа, следствием чего является более высокое содержание в них серы.
Содержание углерода зависит от качества обогащения.
Углеотходы представляют интерес для цементной промышленности, которая может утилизировать значительный их объём. Например, в Польше ежегодно используют 40 000 т отходов углеобогащения, применяя их в качестве компонента исходного сырья цемента в количестве 8-18%. На Днепродзержинском цементном заводе в сырьевую смесь вводят 8-9% углеотходов. На Одесском цементном заводе используют углемоечные отходы коксохимического производства для частичной замены глины и снижения расходов топлива на обжиг клинкера (около 11%).
Воздействие отходов обогащения углей на ОС аналогично, по-видимому, воздействию золоотвалов ТЭС, рассмотренному выше.
3.3. ТМ цветных и редких металлов
ТМ этой группы объединяют ТМ, возникающие при добыче, обогащении и переработке продуктов обогащения руд цветных (Cu, Zn, Pb, Al и Mg) и редких (Ni, Sn, Mo, W, Bi, V, Co, As, Sb и Hg) металлов. Как правило, ТМ этой группы относятся к месторождениям смешанного типа, т.е. пригодны как для доизвлечения металла, так и получения стройматериалов.
ТМ, сложенные вскрышными и вмещающими породами и некондиционными рудами, представлены рыхлыми, полускальными и скальными горными породами и рудами различного вещественного состава, слагающими коренные месторождения. В этом типе месторождений обычно не наблюдается закономерностей в распределении наиболее богатых металлом участков.
ТМ, возникающие при обогащении руд, представлены хвостохранилищами, сложенными измельчённым материалом с водонасыщением до 20-50%, плотностью от 1,5 до 2,5 т/м3 и содержанием глинистых частиц до 50%.
При флотационном обогащении основная масса хвостохранилищ представлена пылевидным материалом, а при гравитационном – мелкозернистым. В пылевидном материале частиц с диаметром менее 0,1 мм свыше 25%, а в мелкозернистом – частиц с диаметром меньше 0,1 мм менее 25%.
Полезные компоненты распределены в хвостохранилищах неравномерно. Возникновение участков с повышенной концентрацией металла зависит не только от изменения показателей технологии обогащения, но и от ряда других факторов, таких как
§ временной режим и место сброса пульпы, которые не являются постоянными;
§ рельеф дна хвостохранилища;
§ окислительные и восстановительные процессы в приповерхностной зоне (см. выше).
Металлоносные участки представлены системой разобщённых пластообразных, линзообразных, изометрических и неправильной формы тел.
В хвостохранилищах помимо цветных и редких металлов наблюдаются повышенные содержания благородных металлов (Ag, Au, Pt) и редкоземельных и рассеянных металлов (Ge, Se, Te и др.).
Шлаки металлургического производства имеют две разновидности:
§ литые, поступающие в шлакоотвалы в горячем состоянии;
§ гранулированные – исходные шлаки после предварительной грануляции.
Распределение полезных компонент в шлаках зависит от изменения состава исходного сырья и показателей извлечения различных компонент, входящих в состав перерабатываемых концентратов, а так же от интенсивности процессов вторичного перераспределения металлов в них, которые для литых шлаков проявляются лишь в приповерхностной части, а для гранулированных – на большую глубину и более интенсивно.
Особенно велики потери металлов при добыче и обогащении руд, а, следовательно, весьма значительны их запасы в ТМ горнодобывающей промышленности. Оценим эти запасы на примере крупнейшего комбината нашей страны – Тырныаузского (Предкавказье), осуществляющего добычу и переработку вольфрамовых руд.
Кондиционными считаются руды с содержанием триоксида вольфрама CWO3 >0,1%. В хвостах флотации содержание CWO3 <0,04%. В процессе подготовительных горных работ эксплуатационный блок расчленяется на кондиционные и некондиционные руды, выемка которых из недр осуществляется раздельно: кондиционные руды отгружаются на обогатительную фабрику, а некондиционные направляются в отвал.
Технологическая схема и показатели добычи и переработки руд показаны на рис. 2, из которого следует, что на долю кондиционных руд приходится всего 13,5% от всей добытой
Рис. 2. Схема отработки и обогащения руд Тырныаузского месторождения с технологичес-кими показателями по отдельным этапам.
a, b, q - содержание CWO3 в исходной горной массе, обогащённом и отвальном продуктах соответственно, %;
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
