Підвищення екологічної безпеки територій впливу залізорудних гірничо-збагачувальних комбінатів на основі зменшення пиловиділення шламосховищ

Abstract

У дисертації вирішена актуальна наукова задача, що полягає у встановленні зв’язку між рівнем екологічної безпеки та інтенсивністю пиління шламосховищ гірничо-збагачувальних комбінатів з розробкою способу зменшення їх впливу на довкілля. Досліджено процеси утворення пилових викидів зі шламосховищ на основі вивчення властивостей шламів збагачення залізорудної гірничої маси та закономірності розповсюдження екологічно небезпечного пилу на прилеглих територіях. Обґрунтована доцільність використання водної композиції, що містить бентонітову глину і закріплюючі добавки, як захисного покриття сухих ділянок шламосховищ для підвищення екологічної безпеки. Ступінь екологічної небезпеки при впровадженні запропонованого способу зниження пиловиділення змінився з ,,дуже небезпечного” на ,,слабо небезпечний”.

В диссертации решена актуальная научная задача, направленная на определение связи между уровнем экологической безопасности и интенсивностью пыления шламохранилищ горно-обогатительных комбинатов с разработкой способа снижения их влияния окружающую среду. Проанализировано состояние экологической безопасности при хранении отходов обогащения железной руды, которое сопровождается интенсивным пылевыделением, а концентрации пыли в атмосфере над шламохранилищами и близлежащими территориями превышают допустимые уровни. Образованная шламовая пыль, достигая жилых районов, отрицательно влияет на экологическое состояние территорий, ухудшает здоровье взрослого и особенно детского населения, которое постоянно живет в зоне пылевого влияния ГОКов (заболеваемость детей в 4 раза выше). Исследованы процессы образования пылевых выбросов из шламохранилищ на основе изучения закономерностей распространения экологически опасной пыли на прилегающих территориях. Предложены многофакторные зависимости концентрации пыли от основных факторов атмосферного воздуха, с помощью которых возможно прогнозировать уровни угрозы по кратности превышения расчетных значений допустимых. В результате изучения свойств шламов обогащения как объекта пылеобразования, определено отсутствие сцепления между частицами, что является предпосылкой их пыления. При этом содержание частиц размером меньше 50 мкм, что в аэрозольном состоянии при значительном содержимом SiО2 является опасными по заболеваниям органов дыхания, достигает 68%. Отсутствие сцепления подтверждается равенством углов внутреннего трения между частицами. Установлена обратная зависимость между насыпной и минералогической плотностью шламов обогащения и пористостью их залегания, которая использована для воспроизводства залежи шламов в кювете при лабораторном определении качественных характеристик покрытий для обеспыливания поверхности шламов. Проведенный анализ средств и способов обеспыливания пылящих поверхностей свидетельствует о том, что в настоящее время для связывания пыли используется преимущественно вода, так как применение более эффективных средств сдерживается экономическими факторами. Однако смачивание поверхности шламов водой обеспечивает только краткосрочный эффект связывания пыли, что усложняет использование этого способа в условиях сухого и жаркого периода года, когда интенсивность пылевыделения максимальная. В качестве средства обеспыливания предложена бентонитовая глина, свойства которой обеспечивают высокую степень защиты (81,3% при массовой концентрации бентонита 6–7% в суспензии, приготовленной на технической воде, и затратах на единицу поверхности исследованных образцов 3,5–4,5 л/м2). Для придания глинистым покрытиям устойчивости и эластичности в суспензию рекомендуется добавлять стабилизаторы. Наилучшие результаты показали образцы ,,бентонитовая глина доменный шлак”, эффективность закрепления – 88,4% при механической прочности покрытия 3,0 кг/см2. Исследование покрытия шламов бентонитовой композицией при определении фильтрационных свойств показали, что глубина проникновения составляющих композиции достигает 30–40 мм. Расслоение бентонитовой суспензии на осадок и жидкость влияет на связывание шламовых поверхностей, с этой целью проведена оценка времени, на протяжении которого композиция сохраняет в допустимых пределах необходимые свойства. В результате выявлен характер изменения высоты осадка во времени; показан порядок графического определения срока полного расслоения композиции; выявлено соотношения высоты образованного осадка от концентраций частиц в осадке и жидкости; установлена связь горизонтального смещения частички и ее относительной высоты в канале. Разработана технологическая схема приготовления бентонитовой композиции и нанесение ее на поверхность шламохранилища с помощью специализированного поливочного автомобиля с аэрогидродинамической установкой. При этом предлагается введение барботирования смеси в резервуаре для обеспечения технологических параметров глинистого раствора и исключения его расслоение при транспортировке и нанесении на поверхность шламов. Производительность аэрогидродинамической установки при затратах бентонитовой композиции 2–3 л/м2, составила – 12–9 га/смену. Внедрение предложенной технологической схемы позволит снизить уровень экологической безопасности с ,,очень опасной” на ,,слабо опасную”.

Urgent scientific task devoted to contacting between ecological safety level and slime pit dust level of ore-dressing plants with development of their influence on environment reducing method is solved in thesis. The processes of forming dust emissions by slim pits on the basis of studying properties of enriched iron ore slimes as well as the main regularities of spreading ecologically dangerous dust on the area adjoining them have been investigated. Using water composition containing bentonite clay and fixing additions in the capacity of protecting the surface of slime pits dry plots for improving ecological safety have been also justified. Ecological danger level at introducing proposed method of dust extraction reducing has changed from ,,very dangerous” to ,,slightly dangerous”.