Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Условия размещения техогенных образований и их влияние на геоэкологическую безопасность 9
1.1 Геологические особенности района размещения колчеданных месторождений Куль-Юрт-Тау и Гайское 9
1.2 Влияние ТМО на геоэкологическую обстановку региона 17
1.2.1 Атмогенное воздействие 19
1.2.2 Гидрогенное влияние 22
1.2.3 Рассеивание тяжелых металлов в почвах 28 Выводы 29
ГЛАВА 2. Свойства пирофиллитсодержащих тмо в качестве сырья для производства БПЦ 31
2.1 Ограничивающие требования промышленности БПЦ к сырьевой базе 31
2.2 Характеристика пирофиллитсодержащего минерального сырья 34
2.2.1 Структура минерала пирофиллита определяющая его технологи- ческие свойства 35
2.2.2 Особенности ПГП техногенных месторождений 42
Выводы 55
ГЛАВА 3. Обоснование использования пирофиллитсодержа- щих отходов в энергоэффективном производстве БПЦ 56
3.1 Особенности состава клинкера БПЦ и взаимодействия компонентов сырьевой смеси 56
3.2 Термодинамические расчеты реакций взаимодействия карбоната кальция с пирофиллитом 65
3.3 Оптимизация модульных характеристик клинкера из пирофиллитсодер-жащего сырья 71
Выводы 81
Глава 4. Природоохранная технология утилизации пирофиллитсодержащих и сульфатсодержащих отходов 83
4.1 Особенности производства БПЦ на техногенной сырьевой базе 83
4.2 Подбор технологических параметров производства БПЦ с пирофиллит-содержащим сырьем 88
4.2.1 Выбор способа помола сырья для ускорения процессов синтеза клинкера 90
4.2.2 Интенсифицирующее действие сульфатсодержащих отходов в реакциях образования клинкерных минералов 94
4.2.3 Технологическая схема производства БПЦ и строительные свойства опытно-промышленной партии 97
4.3 Энергоэффективность технологии 103
4.4 Экономическое обоснование ресурсосберегающей технологии и ожи даемый экологический эффект 104
Выводы 106
Заключение 108
Нормативные ссылки 110
Перечень условных обозначений и сокращений 112
Список работ, опубликованных по теме диссертации
- Влияние ТМО на геоэкологическую обстановку региона
- Структура минерала пирофиллита определяющая его технологи- ческие свойства
- Термодинамические расчеты реакций взаимодействия карбоната кальция с пирофиллитом
- Выбор способа помола сырья для ускорения процессов синтеза клинкера
Влияние ТМО на геоэкологическую обстановку региона
Колчеданные месторождения – залежи сернистых (сульфидных) соединений металлов в недрах Земли, имеющие промышленное значение. Разделяются на серно-колчеданные, медно-колчеданные и полиметаллически-колчеданные месторождения. B рудах серно-колчеданных месторождений преобладают сульфиды железа – пирит, пирротин, марказит. B рудах медно-колчеданных месторождений, кроме того, присутствуют минералы меди – халькопирит, борнит, халькозин.
Колчеданные месторождения формируют залежи сплошных или массивных, а также вкрапленных руд. Эти залежи имеют форму пластов, линз, штоков и жил длиной до 5000 м, мощностью до 250 м, глубиной распространения до 2000 м. По условиям образования и нахождения колчеданные месторождения тесно связаны с основными вулканическими породами, излившимися на дне древних морей и формирующими протяженные офиолитовые пояса, характерные для ранней стадии геосинклинального развития. Колчеданные месторождения входят в состав таких вулканических поясов, образуя прерывистые цепи длиной до нескольких тысяч км. Формирование данного типа месторождения обусловлено вулканическими процессами. Они возникают на поздней стадии вулканических циклов, после смены излияния основной магмы щелочными и кислыми лавами, сопровождающимися бурным выделением вулканических газов и жидких растворов. Такие растворы выносят большое количество металлов, которые соединяются с сернистыми возгонами и отлагаются в виде сульфидов.
На Урале проявления базальтоидного вулканизма и рудоносные формации установлены в трех эвгеосинклинальных зонах автономного развития (Тагило-Медногорской, Западно-Магнитогорской и Восточно-Магнитогорской), соответствующих среднеордовикско-венлокскому, верхнесилурийско-среднедевонскому и верхнесилурийско-франскому вулканическим циклам. Рудовмещающие разрезы указанных зон имеют как общие черты, так и существенные различия. Однако оруденение во всех зонах многоярусное [45, 69, 98].
Месторождение Куль-Юрт-Тау совместно с уже отработанными полиметаллическими месторождениями Графское, Троицкое, Новотроицкое образует единое рудное поле размером 23 км [5, 44]. Большая часть его территории закрыта аллювиальными и делювиальными отложениями. Рудное поле находится в северной части Баймак-Бурибайской вулканической зоны. Его меридиональные границы определяются площадью развития одноименного колчеданоносного комплекса, имеющего, по данным В. А. Маслова [69], эйфельский возраст. Строение рудного поля осложнено Западно-Ирендыкским разломом, имеющим протяженность около 70 км и крутое восточное падение (60-90). Разлом является долгоживущей структурой, поскольку он заложился в среднем девоне, определяя границу Бай-мак-Бурибайской и Ирендыкской вулканических зон, наиболее значительные перемещения происходили в карбоне [44, 69]. Зона разлома имеет ширину от 200 до 1800 метров и представлена серией субмеридиональных зон рассланцевания и дробления [41]. Зафиксированы отдельные разрывы субширотного и северовосточного простирания, по которым смещены отдельные отрезки зоны.
Важными элементами структуры рудного поля являются две зоны интенсивно рассланцованных и гидротермально измененных пород [42]. В восточной зоне серицит-хлорит-кварцевых метасоматитов, прослеживающейся на 2500 м при ширине 50-100 м, располагались небольшие линзо- и жилообразные залежи золотосодержащих медно-цинковых руд. Падение зоны восточное под углом 60– 70. Тектоническое воздействие проявилось в слабом рассланцевании серицит-кварцевых метасамотитов и в формировании сланцевых текстур пирофиллитсо-держащих разновидностей. В западной зоне пирофиллит-кварцевых сланцев и кварцитов располагается серноколчеданная линза месторождения Куль-Юрт-Тау (рисунок 1.1). Данная зона имеет ширину 100-250 м и протяженность около 4 км; залегание ее субвертикальное. Наряду с серноколчеданной минерализацией в пределах зоны зафиксирована вкрапленность и прожилки молибденита.
Месторождение Куль-Юрт-Тау открыто в 1914 г. Южно-Уральским Горным Акционерным обществом, хотя золотоносные бурые железняки зоны окисления месторождения эпизодически разрабатывались еще в конце XIX в. Зона окисления месторождения, представленная золотосодержащими бурыми железняками, отрабатывалась с 1932 г. подземным, а в 1945-1958 гг. открытым способом. В 1936-1941 гг. переработка руды осуществлялась амальгамационной фабрикой; хвосты амальгамации подвергались цианированию. В 1942-1961 гг. на месторождении работал перколяционный завод производительностью 1,6 тыс.т руды в месяц. Извлечение золота достигало 70 %. В последние годы существования завода проводилась повторная переработка хвостов собственного производства прошлых лет [2].
В последующие годы (1973–1976 гг., 1984–1986 гг.) комбинат добывал на месторождении высококачественные серноколчеданные руды для поставок на экспорт и никелевые предприятия СССР. За время разработки месторождения добыто 867 тыс. т серноколчеданной руды. Руды, не соответствующие требованиям кондиций, складировались в отвалы отдельно от вскрышных пород [2, 42].
Структура минерала пирофиллита определяющая его технологи- ческие свойства
Горнодобывающая промышленность существенно влияет на состояние окружающей среды. Наиболее сильное воздействие оказывается за счет истощения минеральных ресурсов и зачастую катастрофическое загрязнение окружающей среды отходами добычи и переработки руд. Данные Роскомстата России свидетельствуют: на долю горного производства приходится более 40 % всех нарушенных земель, более 30 % вредных выбросов в атмосферу и 10 % объема сточных вод [40, 92, 95, 114]. Особенностью горного производства является крупномас-штабность образования отходов, объемы которых только на стадии разработки месторождения в 4-5 раз превышают объемы добычи. Оренбургская область, республика Башкортостан и территория Урала в целом относятся к старейшим горнозаводским регионам страны, что определяет экологической ситуацией как проблемную. Уральский регион является горнопромышленной территорией с развитой инфраструктурой. Горными работами существенно нарушен и продолжает нарушаться ландшафт местности, создавая дефицит земельных ресурсов [1, 93].
Нагружение поверхности недр вскрышными породами, которые совместно с техногенными пустотами создают момент относительно поверхности литосферы, что способно вызвать землетрясение (например, в Кемеровской области в 2013 г.). В связи с этим, прогнозируется возможность землетрясений, причиной которых может служить техногенная нагрузка на регион [37, 58].
Наибольшее воздействие оказывает разработка полезных ископаемых открытым способом, которое заключается в нарушении ландшафта, уничтожении почвенного и растительного покровов на значительных площадях отчужденных земель, загрязнении атмосферы, подземных и поверхностных вод, что характеризуется массовыми неконтролируемыми выбросами вредных веществ, оказывающих катастрофическое воздействие на окружающую среду и нарушающих процесс саморегулирования экосистемы. Разработка карьеров сопровождается извлечением из недр миллионов кубометров вскрышных пород и складированием их вокруг карьера, при этом образуются огромные техногенные пустоты, что приводит к негативным последствиям не только для окружающей среды. Ежегодно в мире добывается и перерабатывается свыше 1000 млрд. т минерального сырья и при этом извлекается на поверхность Земли 15-18 млрд. м3 вскрышных и некондиционных пород [62, 74, 92].
Экологические последствия открытых разработок полезных ископаемых: уничтожение почвенного и растительного покровов на территории карьеров и под отвалами хвостов обогащения, вскрышных и некондиционных руд; нарушение ландшафта образованием чаши карьера и отвалов по бортам; отчуждение земель из сельскохозяйственного оборота; загрязнение атмосферы при воздушном переносе тонкодисперсной взвеси образующейся при взрывных работах и с отвалов отходов добычи и обогащения колчеданных руд; загрязнение поверхностных вод при инфильтрации атмосферных осадков через отвалы; загрязнение подземных вод при проникновении подотвальных вод с высокой концентрацией тяжелых металлов; нарушение гидродинамического режима грунтовых вод.
В процессе разработки месторождений возникают горно-промышленные узлы, образующие трансформированные потоки вещества и энергии, формирующие новые минеральные и гидрохимические ресурсы [67, 68]. В верхней части почвы образуются аномальные территории с экстремальными содержаниями потенциально токсичных элементов, за счет миграции металлоносных рассолов подотвальных вод и карьерных озерах. Десятки квадратных километров прилегающих к месторождениям в таких горнопромышленных узлах представлены техногенными пустошами [1, 5, 11, 18]. Воздействие колчеданных месторождений Южного Урала накладываются на существующие антропогенные аномалии.
Изучаемые ТМО месторождений Куль-Юрт-Тау и Гайское загрязняют атмосферу за счет пылеуноса с поверхности отвалов, который способствует распределению твердых частиц взвеси на больших площадях даже при малых скоростях ветра. Интенсивность атмогенных потоков рассеяния, формирующихся под влиянием пирофиллитсодержащих вскрышных ТМО зависит от объема мобилизующейся пыли [13, 93].
Интенсивность атмогенного воздействия ТМО на окружающую среду определяется рядом внешних и внутренних факторов. К постоянно действующим внешним относятся климатические и географические условия: количество и интенсивность осадков, направление и интенсивность воздушных потоков [40, 92]. Внутренние факторы характеризуют само техногенное образование: химический и минеральный составы слагающих пород, дисперсность, пористость и водопроницаемость. В результате взаимодействия внешних и внутренних факторов происходит формирование потоков атмогенного рассеивания загрязняющих веществ в окружающей среде. Таким образом, интенсивность рассеяния зависит от воздействия внешних факторов и определяется внутренними характеристиками.
Территория расположения месторождения Куль-Юрт-Тау относится к континентальному климатическому типу, степной зоне. Зима суровая и продолжительная (с ноября по март) с редкими оттепелями. Среднемесячная температура января -17 С (минимальная -45 С). Средняя высота снежного покрова составляет 40-60 см. Лето короткое и теплое. Среднемесячная температура июля +16 С (максимум до +34 С). Дожди обильные, часто в виде грозовых ливней (до 9 дней в месяц с грозой). Среднегодовой уровень атмосферных осадков 410 мм. Ветры в течение года преобладают западные и юго-западные, порывистые со средней скоростью 3,5-4,5 м/с [13].
Площадь карьера месторождения Куль-Юрт-Тау составляет 6,0 га, нижняя его часть залита водой. Площадь зеркала озера составляет 2,18 га. Площадь, занятая отвалами, составляет 24,0 га, из них 3,1 га приходится на откосы отвалов. Пи-рофиллитсодержащие вскрышные породы занимают площадь 12,3 га [42, 94].
Месторождение Гайское расположено в континентальном климате, с жарким, сопровождающимся суховеями летом и холодной зимой с устойчивым снежным покровом. Абсолютная амплитуда колебаний между крайними значениями температур велика и достигает 85С. Зима холодная с редкими непродолжительными оттепелями. Среднемесячная температура января -12 С днем и -27 ночью (минимальная до -40 С). Средняя высота снежного покрова составляет 20-30 см. Лето жаркое и сухое. Дожди очень редкие, часто бывают засухи. Среднегодовой уровень атмосферных осадков 290 мм. Ветры в течение года преобладают западные и юго-западные, порывистые со средней скоростью 4,0-5,0 м/с [52].
Площадь и глубина карьеров месторождения Гайское составляет: карьера № 1 – 49,6 га и 260 м, карьера № 2 – 14,2 га и 92 м, карьера № 3 – 70,6 га и 234 м. Общая площадь, занятая отвалами вскрышных пород, составляет примерно 89,0 га, из них на долю пирофиллитсодержащих приходится 6,4 га.
Источниками газопылевых выбросов в зоне расположения месторождения Гайское и промышленной территории Гайского ГОКа, являются: открытые горные разработки, отвалы вскрышных пород и обогатительная фабрика.
При проведении работ в марте 2012 г. по оценке экологической нагрузки месторождения Гайское на прилегающие территории установлено, что в снежном покрове западной окраины п. Калиновка содержится твердых частиц до 35 мг/л. Учитывая, что зимние осадки составляют 35 % от годовых, расчетами определено количество пыли, выпадающее ежегодно на 1 гектар поверхности, которое достигает 8 000 кг. Во время проведения аналогичных работ на расстоянии 1 км к западу от месторождения Куль-Юрт-Тау определено содержание частиц пыли в снежном покрове на уровне 29 мг/л. При условии, что зимой выпадает 27 % от среднегодового уровня осадков, определено, что на 1 га почвы ежегодно выпадает 6 440 кг техногенной пыли.
Термодинамические расчеты реакций взаимодействия карбоната кальция с пирофиллитом
Расчет состава сырьевой смеси для изготовления БПЦ состоящей их трех компонентов производится на заданных двух модулях (КН и п), для двухкомпо-нентной - на одном модуле (п или чаще всего КН).
При расчете смеси следует исходить не только из желания получить нужный минералогический состав клинкера, но также учитывать химический состав сырьевых компонентов и производственные возможности при обжиге назначаемой шихты. Так, например, чрезмерно высокое отношение в шихте С3S : C2S (т.е. высокое значение КН) может привести к неполному прохождению реакций образования клинкерных минералов. Увеличение п приводит к повышению температуры обжига и к резкому снижению производительности производственной обжиговой установки. Модульные характеристики должны быть заданы такими, чтобы они обеспечивали одновременно и высокое качество продукта и оптимальные энергозатраты.
Для обоснования использования пирофиллитсодержащих отходов в производстве БПЦ необходимо определить максимально возможные качественные показатели экспериментальных клинкеров и необходимое соотношение сырьевых компонентов (модульных характеристик). Для этих целей были рассчитаны составы шихт из трех компонентов: известняк, ПГП месторождения Куль-Юрт-Тау 1-го и 2-го типов. При этом КН варьировался от 0,82 до 0,98, n - от 3,0 до 5,0. Расчеты производились на специально разработанной программе «Цемент+», результаты приведены в таблице 3.4.
Программа позволяет сразу определять содержание всех оксидов в клинкере (в том числе и оксида железа) и его минеральный состав, а также удельный расход тепла на обжиг клинкера и расход сырья для получения 1 тонны клинкера.
Содержание С3А в клинкере БПЦ не должно превышать 15 % для обеспечения необходимой морозостойкости цементов [48]. Все экспериментальные составы содержат FeO не более 0,5 % и по этому показателю удовлетворяют требованиям ГОСТ 965-89. Таблица 3.4 – Составы клинкеров на основе ПГП Куль-Юрт-Тау
Для составления сырьевых смесей исходные материалы (известняк и ПГП) измельчали в лабораторной фарфоровой мельнице (по методике описанной в п.2.2.2) до тонкости помола по остатку на сите № 008 равном 10 %. Затем материалы дозировали в необходимом количестве и брикетировали в цилиндрические формы диаметром и высотой 15 мм. Лабораторные экспериментальные шихты обжигали в корундовых тиглях в силитовых электропечах с карбидокремниевыми нагревателями. Температурный режим обжига следующий: в течение 4,5 часов подъем до температуры обжига 1450 С, выдержка при пиковой температуре 20 минут и затем резкое охлаждение на воздухе. Такая методика проведения эксперимента максимально близко моделирует процесс обжига клинкера в промышленных условиях на цементных заводах [48].
Основными параметрами качества клинкера БПЦ являются его КДО и содержание оксида кальция не связанного в химические соединения – свободной извести (СаОсв), которое показывает насколько полно прошли реакции образования клинкерных минералов. По ГОСТ 965-89 БПЦ подразделяется на 3 сорта в соответствии с его КДО: для 1-го сорта КДО должно быть не менее 80 %, для 2-го – не менее 75 %, для 3-го – не менее 70 %. По результатам определения КДО (таблица 3.5) и СаОсв (таблица 3.6) можно определить оптимальные модульные характеристики клинкера, позволяющие достигнуть наибольших показателей качества.
Содержание свободной извести напрямую связано с необходимым расходом тепла на обжиг клинкера, и увеличение последнего приводит к росту СаОсв при прочих равных условиях. В промышленности при значениях СаОсв более 2 % увеличивают температуру обжига клинкера или его изотермическую выдержку при пиковой температуре, что напрямую увеличивает удельные энергозатраты предприятия. Таблица 3.5 – Определение КДО клинкеров переменных составов, %
Экспериментально установлено, что при повышение КН от 0,82 до 0,98 увеличивает КДО примерно на 10 % в зависимости от n, а повышение n от 3 до 5 – на 8 %. Данный эффект можно объяснить тем, что оксид железа наиболее активно образует твердые растворы с C2S, а КН изменяет соотношение C3S (без примесей железа) и C2S (слабо окрашенного оксидом железа). Наибольшее скачкообразное увеличение белизны наблюдается при повышении кремнеземистого модуля с 3 до 3,5, что связано с граничным содержанием C3A после которого в клинкере преобладают силикаты кальция [32, 36].
На основании полученных данных построили графическую зависимость КДО клинкеров в зависимости от модульных характеристик (рисунок 3.6). По ней можно определить какие модульные характеристики обеспечивают получение клинкера определенного сорта и установить значения КН и n (и соответственно состав сырьевой смеси) для получения наивысшего значения КДО. При значении КН равном 0,94 и n равном 4,5 клинкер БПЦ будет обладать наибольшим КДО = 90,2 %.
Таким образом, использование пирофиллитсодержащих пород ТМО обеспечивает возможность получения клинкера БПЦ с требуемой белизной за счет его оптимального минерального состава. Рисунок 3.6 – Модель КДО клинкера в зависимости от его состава
Содержание СаОсв в экспериментальных клинкерах определяли по методике окислительно-восстановительного титрования (таблица 3.6), основанной на селективной растворимости данного соединения в спиртово-сахарном растворе с образованием сахаратов кальция [21]. Оксид кальция не связанный в соединения свидетельствует о неполном прохождении реакций его взаимодействия C2S с образованием C3S. Результаты исследования демонстрируют низкое содержание несвязанной извести во всех клинкерах, полученных при обжиге шихт с ПГП. По количеству СаОсв можно определить степень завершенности реакций образования клинкерных минералов, определяемую как процентное отношение образованного C3S к максимально возможному в данном клинкере [48], которое определено в таблице 3.7. В клинкере с оптимальными модульными характеристиками процессы образования алита прошли практически на 90 %, что согласуется с результатами термодинамических расчетов.
Выбор способа помола сырья для ускорения процессов синтеза клинкера
В современных рыночных условиях промышленное производство любого вида продукции, а тем более энергоемкого портландцемента должно быть не только стабильным и технологичным, но и ресурсо- и энергоемким. В соответствии с этим в разработанной технологии учтены новейшие научные знания, современные разработки оборудования и требования по защите окружающей среды.
На каждом этапе разработанной технологии производства БПЦ на техногенной сырьевой базе имеются ряд новаций, позволяющих дополнительно экономить энергоресурсы.
1. Дробление кальцийсодержащего сырьевого компонентов обычно осуществляется на щековых дробилках, а глиноземистого – на валковых мельницах. Использование одной дробилки для ПГП и известняка сократит затраты на электроэнергию за счет исключения оборудования с низким КПД. При этом ориентировочно экономия затрат электроэнергии составит 15 %. Удельные затраты электроэнергии на дробление сырья составляющие 10 кВтч/т клинкера сократятся до 8,5 кВтч/т клинкера.
2. Тонкий помол сырьевых компонентов является второй по объему энергозатрат стадией производства портландцемента, которые составляют в среднем 30 кВтч/т клинкера. Шихта с ПГП уральских ТМО измельчается в 2 раза легче традиционной шихты, а использование валковой вертикальной мельницы позволяется производить одновременную сушку материалов отходящими из печи газами. Таким образом, затраты электроэнергии сокращаются до 15 кВтч/т клинкера, а затраты тепла с 12 м3 природного газа до 0.
3. Энергозатраты на обжиг клинкера БПЦ разработанного состава состав ляют 3942 МДж/т клинкера. Для исключения присадки золы к клинкеру исполь зуется природный газ с усредненной теплотой сгорания 33,4 МДж/м3. Снижение температуры обжига клинкера с 1450 до 1400 С позволяется сэкономить 7 % теп ла, а внедрение в технологию циклонных теплообменников с реактором декарбонизатором еще дополнительно на 24 %. Таким образом, энергозатраты со 103 кращаются до уровня 2720 МДж/т клинкера или до 81,4 м3 газа для обжига 1 т клинкера.
5. С целью исключения присадки железа к БПЦ при помоле в шаровых мельницах используют уралитовые мелющие тела и кремнистую футеровку, что сокращает производительность мельницы. При этом увеличиваются затраты электроэнергии на 12 % и составляют 45 кВтч/т клинкера.
6. Затраты электроэнергии на остальные технологические операции по сравнению с традиционной технологией изменятся незначительно, что можно просчитать только в реальных производственных условиях после работы предприятия в течение продолжительного времени (более года). В данных исследованиях их решено оставить неизменными на уровне 40 кВтч/т клинкера.
Таким образом, из приведенных технико-экономических расчетов установлено, что себестоимость 1 тонны БПЦ изготовленного по разработанной технологии составляет 1754, 44 руб. С учетом рыночной стоимости БПЦ на уровне 6200 руб./т ежегодная прибыль компании при объеме производства 1 000 000 тонн в год превысит 4 млрд. рублей.
Кроме того, рациональное использование ПГП в производстве БПЦ будет иметь экологический эффект за счет: – уменьшение потребления электроэнергии и теплоносителей снизит образование парниковых газов; – нагрузка на территорию размещения ТМО снизится за счет уменьшения отвалов вскрышных пород следующим образом: высвобождение занимаемых ТМО земель составит до 0,3 га в год, выбросы пылевидных частиц с отвалов за 10 лет сократятся на 20 % и на столько же уменьшится вынос тяжелых металлов по-дотвальными водами.
1. Экспериментально подтверждена возможность утилизации сульфатсо держащих техногенных отходов в качестве минерализатора при обжиге клинкера БПЦ.
2. Разработана и подобраны оптимальные параметры ресурсосберегающей технологии промышленного производства БПЦ, с комплексным использовании техногенных отходов пирофиллитсодержащих вскрышных пород и сульфатсо-держащих техногенных отходов и описаны ее основные положения.
Составлена укрупненная смета затрат на производство БПЦ по разработанной технологии, сделан вывод об ее экономической эффективности и ожидаемой прибыли.
Определен экологический эффект, достигаемый путем вовлечения техногенной сырьевой базы в промышленное производство.
По разработанной технологии в ООО «НордСтэбРаша» получена опытно-промышленная партия клинкера, при помоле которого получили БПЦ первого сорта: Портландцемент белый I–500–Д0 – ГОСТ 965-89 (Приложение Б).
В процессе изучения разработаны принципы улучшения экологических условий районов нахождения месторождений путем рационального использования ТМО в технологии производства БПЦ. Данное применение позволит сокращать отвалы на 200 тыс.т ежегодно и уменьшать их воздействие на окружающую среду, которая в настоящее время загрязняется кислыми подотвальными водами и сдуваемой с отвалов пылью (4360 т кремнеземсодержащей взвеси на месторождении Куль-Юрт-Тау и 3320 т – на Гайском).
Содержание примесей-хромофоров в пирофиллитсодержащих ТМО незначительно и удовлетворяют требованиям ОАО «НИИЦемент», предъявляемым к алюмосодержащему компоненту для производства клинкера БПЦ, что подтверждается химическими, петрографическими, рентгеноструктурными и деривато-графическими исследованиями. Основными породообразующими минералами в них являются пирофиллит (от 46 до 87 %) и кварц (от 3 до 52 %), находящийся в мелкодисперсном состоянии, распределенном по всему объему горной породы.
Методами термодинамики установлены и подтверждены физико химическими анализами особенности взаимодействия пирофиллита с кальцийсо держащим компонентом сырьевой смеси, в результате которого происходит обра зование клинкера БПЦ с уменьшением температуры обжига до 1400 С и энерго затрат до 2720 кДж/кг клинкера.
Разработана ресурсосберегающая природоохранная технология промышленного производства БПЦ, обладающая низкими потребностями в энергозатратах и оказывающая положительное воздействие на окружающую среду за счет утилизации техногенных отходов: пирофиллитсодержащих вскрышных ТМО месторождений Куль-Юрт-Тау и Гайское, и сульфатсодержащих отходов химической промышленности (фторангидрит и фосфогипс). Проведенные технико-экономические расчеты показали получение ежегодной прибыли превышающей 4 млрд рублей при объеме производства 1 000 000 т/год.
Разработанная технология апробирована в производственных условиях в 2012 году в ООО «НордСтэбРаша» и показала экономическую эффективность. В результате была получена опытно-промышленная партия клинкера, при помоле которого получен БПЦ первого сорта по ГОСТ 965-89: Портландцемент белый I– 500–Д0. По результатам проведенных экспериментов по изготовлению опытно-промышленных партии БПЦ были разработаны рекомендации для промышленного производства на цементных заводах Уральского региона.
