Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Научные основы вовлечения в оборот неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий Гегуев Станислав Магометович

Научные основы вовлечения в оборот неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий
<
Научные основы вовлечения в оборот неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий Научные основы вовлечения в оборот неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий Научные основы вовлечения в оборот неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий Научные основы вовлечения в оборот неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий Научные основы вовлечения в оборот неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий Научные основы вовлечения в оборот неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий Научные основы вовлечения в оборот неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий Научные основы вовлечения в оборот неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий Научные основы вовлечения в оборот неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Гегуев Станислав Магометович. Научные основы вовлечения в оборот неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий : Дис. ... канд. техн. наук : 25.00.36 : Владикавказ, 2004 139 c. РГБ ОД, 61:04-5/3561

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Ресурсы региона и окружающая среда, цель и методы исследований 7

1.1. Анализ проблемы охраны окружающей среды 7

1.2.Анализ условий формирования техногенных ресурсов 12

1.3. Анализ теории и практики управления ресурсами региона 22

1.4. Цель, задачи и методика исследований 33

Глава 2. Исследование состояния земельных ресурсов 37

2.1 . Исследование экологических параметров землепользования 37

2.2. Исследование влияния промышленного производства 43

2.3. Исследование влияния сельскохозяйственного производства 49

2.4.Методика моделирования показателей использования земли 58

Выводы по главе 2 66

Глава 3. Исследование экологических аспектов утилизации отходов 67

3.1. Исследование условий высвобождения земель 67

3 ,2. Исследование технологий утилизации отходов в строительстве 71

3.3. Исследование природоохранных аспектов утилизации отходов ...84

3.4. Методика выбора технологий утилизации отходов 91

Выводы по главе 3 96

Глава 4. Эколого-экономическая эффективность управления ресурсами региона 97

4.1. Экологическая эффективность утилизации отходов 97

4.2. Эколого-математическая модель управления ресурсами 101

4.3.Ресурсосберегающие технологии утилизации отходов производства 104

4.4. Моделирование параметров эффективности ресурсосбережения 114

Выводы по главе 4 126

Заключение 127

Литература 129

Введение к работе

Экологические показатели горнопромышленного региона могут быть улучшены за счет рационального использования деградирующих земель в пределах отводов промышленных предприятий. Для вовлечения таких земель в биологический оборот необходимы природоохранные приемы и методы санации возвращаемых земель, критерии выбора которых в настоящее время разработаны недостаточно. Обоснование эффективности восстановления потенциала санируемых земель в пределах отводов предприятий после освобождения их от отходов производства уменьшает ущерб экосистемам окружающей среды, повышает полноту использования природных ресурсов и улучшает комплексные показатели природопользования, поэтому является актуальной экологической проблемой современности.

Цель работы - восстановление качества экосистем региона за счет вовлечения в хозяйственный оборот биологически нарушенных земель в пределах отводов предприятий путем освобождения их от отходов производства.

Для достижения поставленной цели решаются задачи:

- критический анализ использования земельных фондов региона;

- оптимизация технологий утилизации отходов производства;

- эколого-экономическое обоснование условий окупаемости рекреационных работ при санации возвращаемых земель.

Идея работы заключается в том, что после санации неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий состояние экосистем региона восстанавливается.

Методы исследований: Анализ теории и практики санации деградированных земель, построение функциональных зависимостей между агротехнологиче-скими и экономическими показателями, физическое и экономико-математическое моделирование, применение методов математической статистики для обработки данных, расчеты эколого-экономической обоснованности и апробация принимаемых решений на практике.

Научные положения, представляемые к защите: 1.Более 50% земельных ресурсов в пределах отводов предприятий промышленного региона не используются, выведены из биологического оборота и являются активными источниками негативного воздействия на экосистемы окружающей среды.

2. Возвращение земель в биологический оборот после их санации с утилизацией отходов промышленного производства радикально улучшает качество экосистем окружающей среды.

З. Эколого-экономическая эффективность управления земельными ресурсами региона определяется с использованием математической модели, отличающейся комплексным учетом ущерба экосистемам окружающей среды с критерием в виде дисконтированной прибыли.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

-представительностью объема выборки статистических данных; - использованием моделей и методов математической статистики; -положительными результатами практической реализации некоторых технологических решений.

Научная новизна работы заключается в том, что в развитие известных представлений для Северо-Кавказского региона уточнены научно-методические основы и критерии эффективности возвращения деградированных земель в биологический оборот с целью оптимального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды, в том числе:

-определение природоохранных принципов использования ресурсного потенциала при получении продукции из омертвленных отходов; -интегральная оценка эффективности комплексного использования природных ресурсов с учетом эффекта высвобождения земель в пределах земельных отводов, улучшения их качества и получении продукции из отходов; -обоснование эффективных вариантов технологий санации, исходя из соответствия их совокупности природным и техногенным факторам функционирования окружающей среды;

-разработка модели логической последовательности принятия решений с критерием в виде дисконтированной прибыли, что позволяет обосновать эколого- экономическую эффективность управления природными и техногенными ресурсами, в том числе в условиях рынка.

Практическое значение работы: -методики пригодны для оптимизации управления земельными ресурсами на стадиях принятия решений, проектирования землеустроительных работ и разработки технологий освоения и санации земель;

-рекомендации могут быть использованы при переоценке запасов природных и техногенных ресурсов с учетом требований рынка.

Реализация работы. Исследования проводились в рамках комплексной программы «Экологически чистое горное производство». На основе предложенных методик в регионе решен ряд задач по оптимизации землепользования и обоснованы условия эффективного применения технологий утилизации отходов. Рекомендации по переработке отходов приняты для использования на рудниках Садонского СЦК. Материалы исследований используются в учебном процессе и при дипломном и курсовом проектировании в Северо-Кавказском горнометаллургическом институте (ГТУ).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно- технической конференции «Неделя горняка 2000 (Москва, МГТУ)», на научно- технической конференции ЮРГТУ (Новочеркасск, 2004 г.), на технических советах Садонского СЦК (2003 г.) и Тырныаузского ВМК (2002 г.), на совете Северо - Кавказского горно-металлургического института, на научно-производственном совете института «Кавказцветметпроект» (2003 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 16 статьях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы из 113 наименований. Работа изложена на 139 стр. машинописного текста, включает 26 рисунков и 73 таблицы.  

Анализ проблемы охраны окружающей среды

Актуальность охраны окружающей среды связана с ухудшением состояния окружающей среды в результате активно растущего антропогенного воздействия. Это обусловлено демографическим взрывом, ускоряющейся урбанизацией, развитием горных разработок и коммуникаций, загрязнением окружающей среды различными отходами, чрезмерной нагрузкой на пахотные, пастбищные и лесные земли с отвлечением их от сельскохозяйственного оборота [39, 63].

Сдвижение горных пород на подрабатываемых территориях, оседание поверхности, снос породы с отвалов и рассеивание загрязняющих веществ оказывает разрушающее влияние на состояние земельных ресурсов.

Развитие глобальной социоприродной системы обостряет конфликтную ситуацию. Тенденция окружающей природной среды к самовосстановлению отрицает результаты деятельности человека. Человек, усиливая антропогенное давление на природную среду, отрицает ее естественное состояние. В результате этой диалектической зависимости степень социальности человека все более зависит от того, насколько удается ему поддерживать искусственные изменения окружающей среды. Наряду с этим, даже локальные нарушения системы биогеоценозов влекут за собой распространение отрицательных последствий на состояние глобальной социоприродной системы, активизируя эволюционно сложившиеся механизмы саморегуляции.

Сумма результатов антропогенного воздействия на окружающую среду, накопившихся за столетия, велика и требует активного, научно s обоснованного вмешательства человека для преодоления негативного развития событий. Инструментами этого вмешательства являются методы охраны, мониторинга и оценки состояния природной среды и ее слагающих - природных ресурсов, базирующиеся на современных высоких технологиях [59].

Современное состояние окружающей природной среды, тенденции и динамика его развития подтверждают, что общество и природа являются диалектическими противоположностями, связанными друг с другом как части единой социоприроднои системы. Развитие этой системы происходит в постоянном конфликте, так как природа отрицает деятельность человека, стремясь вернуться к естественному состоянию, а человек отрицает естественное состояние природы, преобразуя ее. В результате степень социальности человека зависит от того, насколько тщательно ему удается поддерживать искусственные изменения окружающей среды. Чем,больше проходит времени, тем существеннее эти усилия, поскольку последствия хозяйственной деятельности приобретают глобальный масштаб. Сбалансированность в окружающей среде между естественным и социальным предполагает сознательное ограничение активных изменений природной среды, которые в дальнейшем необходимо поддерживать.

Взаимосвязь процессов развития глобальной социоприроднои системы способствует распространению отрицательных последствий локальных экологических бедствий, формируя базис экологической катастрофы планетарного масштаба. Именно поэтому для предотвращения локальных катастроф требуются действия, основанные на глобальном анализе.

По определению В.И.Данилова-Данильяна экологический императив есть ничто иное как глобальный экологический критерий формулируемый следующим образом: "допустимо только то, что с учетом всех косвенных и сопряженных эффектов не вызывает нагрузки на биосферу, превышающей в расчете на единицу результата фиксированного допустимого уровня" [23]. В этой системе одну из ведущих ролей играют отходы производства-неиспользуемые продукты добычи и переработки сырья. Отходы горного производства имеются в любой отрасли: в угольной, черной и цветной металлургии, горной химии, в промышленности стройматериалов, ядерной энергетике. Классификация отходов минерального производства производится по фазовому составу и производственным циклам (табл.1.1). Относительный выход отходов зависит от производственного цикла, характера сырья и содержания извлекаемых компонентов в исходном продукте.

Отходы всегда сопровождали горнодобывающую и перерабатывающую промышленность. Однако почти до середины 20 века они не представляли особой проблемы. С ростом добычи полезных ископаемых количество отходов резко увеличилось, причем значительно быстрее, чем выход продукции, т.к. одновременно уменьшалось содержание полезных компонентов в рудах, увеличивалась зольность углей, усложнялись условия разработки месторождений и увеличивался выход отвальных и вскрышных пород. Общее количество добываемого в мире минерального сырья оценивается приблизительно в 100 млрд. тонн в год и растет с периодом удвоения в каждые 10-12 лет [52].

Проблема отходов производства существует в различных аспектах. С экологической точки зрения наибольшую тревогу вызывает хранение отходов. В среднем под отвалы отводится 0,1 га площади земли на каждые 1000 т сырья, и они занимают сотни млн. гектаров в ряде случаев вполне пригодной для сельского хозяйства земли. Рекреационная способность природы уже не справляется с возрастающим количеством отходов горного производства, что приводит к необратимому загрязнению среды обитания.

Отходы горного и других производств представляют собой ресурсный потенциал, образуя техногенные месторождения. Извлечение золота, урана, редких металлов из старых отвалов ведется с 60-х г.г. Отвалы служат дополнительным источником производства меди, угля и т.п. Например, из нефелиновых хвостов флотации апатита получают алюминий, галлий, поташ, соду, цемент. Прогнозируется использование 30-40 % твердых отходов горного производства в качестве стройматериалов, 20-30 % - для закладки выработанного пространства в шахтах и карьерах. Выщелачивание позволит извлекать из хвостов обогащения тяжелые цветные металлы. Разрабатываются комбинированные схемы обогащения шлаков, шламов, кеков и др. отходов металлургии.

Исследование экологических параметров землепользования

Попытка оценки любого природного ресурса связана с землей. Земли являются относительно невосполнимым природным ресурсом, учитывая длительный временной интервал их формирования за счет почвообразующих процессов. Характерные тому примеры - истощение тучных черноземов юга России за период последних 100 лет и парадоксальная ситуация на горных сенокосах и пастбищах Северной Осетии, нагрузка на которые сократилась, но они продолжают терять полезные свойства.

На динамику состояния земель влияет биотический фактор экосистемы. С одной стороны отдельно взятый участок земли как ресурс, подверженный истощению, может быть оценен с помощью текущей стоимости, с другой - необходим учет его экологического состояния в зависимости от степени загрязнения.

Концепция экологического императива предопределяет установление приоритетов не только между отдельными земельными участками или видами природных ресурсов, но и внутри каждого из участков. Анализом установлено, что в Республике Северная Осетия-Алания имеются почвы 70 подтипов, располагающихся на площади в 800 000 га в различных высотных зонах.

При изучении состояния земельных ресурсов использованы результаты лабораторных исследований, анализ отчетов о землепользовании, мониторинга загрязнения почв тяжелыми металлами и мониторинга плодородия почв[24-26].

Состояние земель оценивается по трем направлениям: содержание гумуса, морфологические изменения, загрязнение почв химическими веществами. Третье направление включает выявление содержания продуктов выщелачивания минералов в почвах, что приводит к деградации земель. Наиболее опасными токсикантами являются радионуклиды и тяже лые металлы, обладающие канцерогенной и мутагенной активностью. Проведение эколого-аналитического мониторинга обеспечивается методами: оптическая спектроскопия и люминесценция, газовая хроматография, хрома-то-масс-спектрометрия, высокоэффективная жидкостная хроматография, вольтамперометрия, ферментативные и иммунохимические методы, радиоизотопный анализ.

Традиционная бонитировка почв учитывает фактор использования оцениваемой почвы в сельскохозяйственном производстве под пашню, пастбища или сенокосы, что является лишь частью работы и затрудняет объективную оценку состояния почв как компонента экосистемы.

Собраны исходные материалы, характеризующие обследуемый район: экономические и физико-географические характеристики, сведения по источникам загрязнения, карта землепользования хозяйства, почвенные карты. Для заключения о степени деградации земель оценивались до 40 показателей. Определение уровней загрязнения земель подразделяется на два этапа: рекогносцировочный и детальный. Целью первого этапа является выявление загрязненных земель, уточнение их расположения, отбор проб для качественной характеристики загрязнителей. На втором этапе разрабатываются карты загрязнения почвы, анализируется содержание загрязнителя, выявленного на первом этапе и наносятся изолинии загрязненных земель.

При анализе проб почвы использованы стандартные методики химического анализа с показателями уровня загрязнения земель химическими веществами от допустимого ( ПДК) до очень высокого (превышение ПДК на много порядков).

При оценке результатов использованы методы интерполяции данных-Метод сглаживания усредняет значение концентрации в нескольких соседних экспериментальных точках вокруг заданной, после чего экспериментальное значение в этой точке заменяется средним. Б результате уменьшается разброс между получаемыми значениями и упрощается проведение изолиний.

Метод аппроксимации заключается в том, что экспериментальные данные по всей территории описывают функцией Z = fpC,Y), где X,Y - пространственные координаты, a Z - концентрация. После этого находят точки с заданной концентрацией и соединяют их изолинией. В результате происходит сглаживание экспериментальных данных. Метод линейной интерпретации заключается в том, что опытные точки, соединяются между собой прямыми, и на этих прямых пропорциональным делением находят точки с заданной концентрацией, после чего соединяют точки в изолинию.

Примененный в работе метод кригинга отличается тем, что значение концентрации в промежуточных точках рассчитывается с наименьшей ошибкой с оптимизацией весов заданного числа ближайших точек.

Современные достижения технологии дали расцвет производству новейших соединений и органики. За счет выбросов или сбросов предприятий эти вещества поступают в почвы. Так, в гальваническом производстве используется менее 50 % исходных полиметаллов и в водоемы России сбрасывается около 700 тонн никеля и 120 тонн кадмия. Этого количества тяжелых металлов достаточно для загрязнения 500 км3 воды, что составляет годовой сток всех рек России.

В горкой части Республики почти 200 лет интенсивно разрабатываются рудники, обеспечивающие сырьем цветную металлургию. Это обусловило загрязнение тяжелыми металлами прежде всего г. Владикавказа. По содержанию тяжелых металлов контур суммарного "опасного" загрязнения зани-мает площадь в 70 км (III зона), "высоко опасного" - 15 км (II зона) и "очень высокого и чрезвычайно опасного" - 5 км (І зона), а в радиусе 10-12 км от города постепенно снижается до минимальных уровней содержания.

По данным СИГЭК и А Минприроды РСО-Алания содержание в почве всех 3-х зон некоторых металлов изменилось незначительно, в частности, таких как стронций (содержание в пределах от 150 до 300 мг/кг при ОДК-160 мг/кг), железо (от 8000 до 20000 мг/кг), хром (от 60 до 300 мг/кг, в пределах 1-2 ПДК).

Исследование условий высвобождения земель

Основной объем отходов приходится на хвосты добывающего и перерабатывающего производства, шлаки и золы, поэтому исследования выполняются с приоритетом этих ресурсов.

На садонских месторождениях применяют технологии с открытым выработанным пространством и обрушением, что увеличивает количество отходов при переработке руд. В аналогичных условиях в подавляющем большинстве случаев применяют технологии с закладкой пустот твердеющими смесями, в том числе из отходов добычи и переработки руд. В каждом случае определение такой возможности и подбор составов является индивидуальной задачей, поэтому для отходов исследуется возможность использования в качестве закладочного материала в горном производстве и строительстве, а также экологические последствия этих технических решений.

Целью таких исследований является определение теоретической и возможности утилизации отходов с подготовкой по известным технологиям как начальный этап восстановления деградированных земель.

Область применения хвостов переработки руд в строительстве ограничивается наличием в них металлов и сернистых соединений в количестве от 0,04 до 0,06%, что в перерасчете на будущее полное окисление сульфидов составляет 1,1-1,7% [14].

Для извлечения металлов и серы из хвостов обогащения, металлургии, гальваники и др. производств наиболее перспективны способы с выщелачиванием.

Однако одно только выщелачивание не всегда обеспечивает надежности процесса, т.к. для проникновения реагентов в глубь минеральной частицы необходимо продолжительное время. Поэтому исследуются технологии, сочетающие возможности химического обогащения и активаторов для ускорения процессов извлечения. Такие технологии достаточно хорошо освоены в мировой и Российской практике [15,38,68,78].

В каждом конкретном случае при решении вопросов утилизации отходов проверяется известное теоретическое положение о том, что активация в скоростных мельницах и дезинтеграторах обеспечивает измельчение крупности частиц и повышение активности мелких [45]. Эффект приращения активности достигает 40%. Тонкое измельчение на многих предприятиях создает аналоги вяжущих веществ за счет прироста активной поверхности от 40 до 150%, снижая расход цементов [14].

Из анализа аналогов следует, что для условий РСО-Алания целесообразно исследовать смеси из цемента и отходов Мизурской обогатительной фабрики, включающие варианты вяжущих материалов: - цемент и хвосты без подготовки; - цемент и хвосты с подготовкой в шаровой мельнице; - цемент и хвосты с подготовкой в дезинтеграторе;

Критерием эффективности активации в таких случаях является прочность контрольных кубов при сжатии. Как правило, хвосты измельчают в мельнице и лишь затем активируют в дезинтеграторе. Из подготовленных хвостов изготавливают по стандартной методике кубы размерами 10x10x10 см, хранят положенное время и испытывают под прессом с фиксацией результатов. В качестве заполнителя в строительстве используют высевки хвостов размерами более 20 мм.

Для определения показателей активации доломитов исследуют твердеющие смеси из доломитовых вяжущих и хвостов обогащения в вариантах: - доломит и хвосты без подготовки; - доломит с подготовкой в мельнице и хвосты обогащения; - доломит с подготовкой в дезинтеграторе и хвосты;

Топливные золы и шлаки менее активны, чем шлаки металлургического производства. Они используются в качестве вяжущего для получения закладки прочностью до 4,0-5,0 МПа с добавками цемента по данным исследователей от 5 до 25 %.

Перед использованием шлаки дробят в дробилках с зазором щек 5 мм, а затем перемалывают в мельнице до состояния, соответственно, 55 и 75 % выхода активных фракций (критерий - проход через сито +0,08 мм). При мокром помоле обеспечивается соотношение Т: Ж = 1,0 : 0,5 и плотность пульпы 1,69. Время помола шлака до тонкости 55 % составляет 1 ч 10 мин и до 75 % - 3 ч 40 мин при сухом помоле. При мокром перемалывании шлаков время сокращается на 10 мин. Максимальная величина предельного напряжения сдвига твердеющих смесей -180 Па, водоотделение через 15 мин - 0,5-1,5 % весовых, погружение конуса строй ЦНИЛа - 11 см и растекаемость по Суттарду - 16,0 см.

Твердеющие смеси более высокой прочности при одинаковом расходе шлака (обычно 300 кг/м3) получают за счет увеличения тонкости помола. Топливные шлаки имеют жесткость, соответствующую жесткости крупного песка. В состав золы ТЭЦ входят компоненты, определяющие их гидравлические свойства, %: Si02 - 34-75, А1203 - 2-34, Fe203 - 1,5-18,5, СаО- 2-14,5%.

Зола ТЭЦ сухого удаления пригодна в качестве вяжущего и может заменить до 50% цемента. В аналогичных условиях используют смесь в расчете на 1 м3, кг: песок - 1200; молотый шлак - 200; зола ТЭЦ - 200; вода - 400-450. Такая смесь обладает прочностью до" 8,0 МПа и пластичностью- 80-100 Па. Золу мокрого удаления и лежалую используют как пластификатор. Гранулометрический состав золы: класс + 0,074 мм 4-11%, класс - 0,074 мм - 96-89%, в том числе класс -0,047 мм - 50%. С увеличением расхода золы на 1 м3 при одинаковом расходе цемента прочность закладки увеличивается.

Экологическая эффективность утилизации отходов

За счет вовлечения в переработку отходов промышленного и сельскохозяйственного производства создается финансовый резерв для вложения денежных средств в улучшение инфраструктур предприятий. Появляется возможность рекультивации действующих хвостохранилищ Садонского СЦК, за счет отказа от строительства новых хвостохранилищ с экологическим эффектом для региона. Происходит реструктуризация хозяйства на экологической основе (рис.4.1).

Так, строительство хвостохранилища на 1 млн. м3 хвостов обогащения обходится от 400 до 600 тыс. $ США, для второй очереди Садонского СЦК емкость хранилища должна быть не менее 3 млн. м3 [27].

Из хвостов, которые при базовой технологии представляют прямую угрозу экосистемам региона, могут быть получены товарные продукты: -промпродукты цинка и свинца с содержанием металлов от 3 до 10%; -концентраты цинка и свинца с содержанием металлов более 20%; -пиритный концентрат с содержанием серы более 30 %; -титаномагниевый концентрат с содержанием оксидов титана более 30 %; -железомарганцевый концентрат с содержанием марганца более 20 %; -кварцевый флюс для медеплавильных заводов с содержанием меди до 2,0 %; -калиброванный кварцевый песок многоцелевого назначения; -кварцево- полевошпатный песок для изготовления изделий из стекла; -мелкая (до 40 микрон) иловая фракция для изготовления паст, изделий из керамики и для буровых работ [102].

Извлечение цинка в товарные продукты составит 70 %, свинца — 75 %, меди — 60%, титана и марганца - 65%, серы - 80% и серебра — 75%. Их получение их отходов освобождает от необходимости нарушения экосистем при добыче из новых месторождений. Высвобожденные земли вовлекаются в землепользование с экологическим и экономическим эффектом. Экологический эффект достигается изменением качества поверх ност-ньгх водотоков. Хвосты загрязняют и засоряют водотоки и с их помощью транспортируются на почвы региона. Под загрязнением понимают насыщение вод вредными веществами в количествах или сочетаниях, превышающих ассимиляционные способности экосистем. Под засорением понимается поступление в водную среду нерастворимых примесей, не изменяющих химический состав воды.

Загрязнители же в виде солей тяжелых металлов, хлоридов, неорганических кислот подавляет жизнедеятельность экосистем и не ассимилируется ими. Размеры зоны загрязнения экосистем определяется концентрацией химических веществ. Поэтому единственным средством защиты экосистем окружающей среды может быть только утилизация отходов без хранения их на землях.

Лучшие показатели при извлечении металлов из хвостов получены электрохимическим обогащением металлосодержащих растворов (рис. 4.3). При этом используют эффект селективности мембран, т.е. пропускание ка-тионитовыми мембранами положительно заряженных ионов, а анионитовы-ми - отрицательно заряженных. В камеры обессоливания поступают растворы, а в камеры кислот и щелочей - вода. Под действием электрического поля из камер обессоливания ионы Na и SO 4 - поступают в камеры щелочи и кислоты, где соединяются с генерируемыми биополярной мембраной ионами ОН" и ІҐ, образуя щелочь и кислоту. Анолит с рН = 2 и окислительно-восстановительным потенциалом 1100-1200 м3 аналогичен растворам кислот, а католит с рН =11,4 - растворам щелочей. Продуктом процесса являются металлы, осажденные католитом.

Для Садона рекомендовано комбинирование процессов механической активации с электрохимическими (рис.4.4).

Рекомендуемые для условий Садона процессы утилизации отходов в строительной индустрии отличается от известных комплексом активаторов механо- , вибро- и электрохимического или иных типов (рис. 4 .5 ).

В качестве основного активатора рекомендуются дезинтеграторы (табл. 4.2). Хвосты проходит сито с отверстиями 20 мм. Продукты измельчения поступают в бункер - успокоитель, где разделяются и направляются в расходный бункер, расфасовку или в цепь приготовления бетона. При мокрой схеме измельчения вода или анолит также подается в дезинтегратор, а продукты активации в цепь в виде пульпы.

В вибрационной мельнице рекомендуется измельчать хвосты и доломиты с выходом активной фракции - 0,074 мм до 60-70%. Объем помещения для установки вибро - мельницы МВВ-01 около 50 м\ что меньше объема для других аппаратов активаторов при получении такого же качества измельчения.

Рекомендуемая для утилизации мелкодисперсных увлажненных хвостов технология имеет отличительные особенности: -установка вибро - возбудителей для обеспечения движения смеси; -ввод в технологическую цепь дезинтеграторов и вибро - мельниц для повышения выхода активной фракции с 40% в шаровых мельницах до 50% после дезинтеграторов и 60% после вибро - мельниц.

Дезинтеграторы рекомендуется комбинировать с вибро- мельницами как альтернативу шаровым мельницам. Уменьшение крупности частиц в активируемых хвостах с 40 мм до 5-7 мм повышает производительность смесителя не менее чем в 2 раза, что увеличивает производительность бетонного комплекса примерно на такую же величину (до 100 м /ч смеси).

Рекомендуемые для утилизации хвостов элементы активаторов, например, электродиализаторы ЭД-25-ОК и ЭДШ и электролизеры блоки-модули с ионообменными мембранами МАК-1 (рис.4.6), выпускаются промышленностью. Технология позволяет производить профилактичекую очиску шахтных стоков с извлечением металлов до того, как они попадают в окружающую среду.

Рекомендуемая схема экологически чистой безотходной переработки отходов твердой и жидкой фаз предусматривает комбинирование технологических процессов в рамках системы (рис. 4.7). Так, продукты электрохимии анолит и католит могут широко использоваться при силосовании кормов.

Похожие диссертации на Научные основы вовлечения в оборот неиспользуемых земель в пределах отводов предприятий