Введение к работе
Актуальность работы. Решение актуальной горнотехнической задачи повышения эффективности и безопасности горных работ при разработке месторождений полезных ископаемых Забайкалья, имеющей важное народно-хозяйственное и социальное значение, неразрывно связано с совершенствованием способов закрепления пылящих поверхностей на объектах горнодобывающего комплекса.
Наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха выбросами пыли при разработке полезных ископаемых вносят неорганизованные открытые источники пылевыделения, основными из которых являются пылящие поверхности хвостохранилщ, рудных и породных отвалов, автомобильные дороги.
В хвостах обогащения руд содержатся высокие концентрации ряда металлов ( мышьяк, свинец, кадмий,цинк,молибден), являющихся токсичными веществами. При этом, учитывая высокое содержание в хвостах основных и попутных компонентов, они являются техногенными месторождениями. В связи с чем остро стоит проблема разработки и внедрения эффективных способов закрепления пылящих поверхностей хвостохранилщ, позволяющих надежно консервировать техногенные минеральные образования с возможностью дальнейшего их использования.
Особенности климата Забайкалья ( преобладание испарения над увлажнением, инверсионного распределения температуры воздуха, наличие многолетней мерзлоты, особого ветрового и радиационного режима) приводят к высоким значениям запыленности воздуха и загрязнению земель тяжелыми компонентами руд в районах проведения горных работ.
В настоящее время для условии Забайкалья практически отсутствуют способы, обеспечивающие надежное и длительное закрепление пылящих поверхностей открытых источников пылевыденения.
Следовательно работа по повышению эффективности закрепления пылящих поверхностей полиминеральных систем горнопромышленных предприятий с учетом особенностей природно- климатических условий Забайкалья является весьма актуальной.
Представленная работа выполнена в соответствии с Комплексной
програшой ГК ЕО РФ " Рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов" ( 87.35.02), программой "Экологически чистое производство" .
Основная идея работы заключается в том, что повышение эффективности закрепления пылящих поверхностей в условшх Забайкалья достигается на основе применения комплексных методов обеспыливания с использованием многокомпонентных растворов и полимерминералъных материалов.
Целью работы является физическо-химическое обоснование способов повышения эффективности закрепления пылящих поверхностей полиминеральных систем в суровых условиях Забайкалья на основе использования поли-акриламида и простых электролитов, а также композиций порошкового полимера с минеральным наполнителем.
В соответствии с поставленной целью потребовалось решить следующие основные задачи:
определить природно-климатические факторы, влияющие на интенсивность пылеобразования и эффективность пылеподавления нз горно-промышленных предприятиях Забайкалья;
исследовать запыленность воздуха в районе горно-промышленных предприятий;
разработать классификацию средств закрепления пылящих поверхностей;
обосновать эффективность закрепления пылящих поверхностей с использованием многокомпонентных растворов и полимерминералъных материалов;
разработать методику подбора составов для закрепления пылящих поверхностей и обосновать основные технологические параметры обработки.
Методы исследований. Работа выполнялась с использованием комплекса методов исследований, включающего патентно- информационный анализ; гранулометрический, микроскопический анализы; фотометрический метод; физико-механическую оценку свойств получаемого покрытия; методы математического и физического моделирования. Использовались методы математической статистики и программные средства расчетов на ЭВМ.
Защищаемые научные положения:
-
Загрязнение атмосферы выбросами пыли на горно-промышленных предприятиях Забайкалья происходит значительно интенсивнее, чем в районах с умеренным климатом, что связано с особыми природно-климатическими условиями региона (преобладанием испарения над увлажнением, инверсионным распределением температуры воздуха, наличием многолетней мерзлоты, особого ветрового и радиационного режима).
-
Повышение эффективности закрепления пылящих поверхностей полиминеральных систем в условиях Забайкалья достигается путем получения заданных свойств покрытий в результате их обработки многокомпонентными растворами, содержащими полиакриламид, ортофосфорную кислоту и хлорид кальция.
-
Долговременная консервация хвостохранилищ осуществляется на основе использования композиций порошкообразного полимера поливинилбу-тираля (ПВБ) с минеральным наполнителем, создающих на пылящей поверхности стекловидное надежное покрытие требуемой прочности.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается большим объемом аналитических, лабораторных и экспериментальных исследований; применением апробированных методов и приборов, позволяющих провести эксперименты с допустимой погрешностью.
Научная новизна работы :
обоснованы способы закрепления пылящих поверхностей полиминеральных систем путем их обработки многокомпонентными растворами, содержащими полиакриламид, ортофосфорную кислоту и хлорид кальря;
разработан способ закрепления пылящих поверхностей полиминеральных систем, состоящий в нанесении полимерминерального материала на основе ПВБ на пылящую поверхность;
подобраны составы и концентрации многокомпонентных растворов и полимерминеральных материалов на основе ПВБ;
разработаны и обоснованы технологические схемы и параметры обработки пылящих поверхностей полишшеральных систем.
Практическая ценность работы:
- предложена классификация веществ, применяемых для закрепления
:;ыля2кх поверхностей по их физико-химическому состоянию, позволяюпр научно- обоснованно подойти к выбору пшеподавляющих средств;
разработана методика выбора эффективных концентраций пылесвя-зыващих растворов электролитов по их удельной электропроводности;
обосновано применение многокомпонентных растворов для закрепления пылящих поверхностей полиминеральных систем в условиях Забайкалья;
разработаны основные технологические схемы и параметры обработки пылящих поверхностей хвостохранилищ на длительный срок полимермине-ралъными материалами на осноеє ПВБ.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на IV Региональной конференции по проблемам комплексного развития производительных сил Читинской области, Чита, 1989г.; на региональной конференции " Проблемы рациональкога природопользования и охрана окружащеі среды е Забайкалье", Чита, 1983г.; на Межрегиональной конференцш "Проблемы непрерывного экологического образования", Чита, 1998г.; Не Международной научной конференции им. акад. М.А.Усова "Проблемы геологии и освоения недр", Томск, 1998г.; на I, II, III научно-технически конференциях Горного института (Чита, 1998, 1999,2000 .гг.), на региональной конференции "Проблемы освоения и рационального использование природных ресурсов Забайкалья", Чита, 2000г.
Публикации, Основные положения диссертации опубликованы в 15 работах, в том числе: 4 научных статьи, 10 тезисов докладов на науч: но-практических конференциях, отчет о НИР. Получено положительное решение на изобретение по заявке N 98110222/03(011215) "Способ закрепления пылящих поверхностей" от 18.08.1999г.
Структура диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы 112 наименований и включает 119 страниц машинописного текста, 25 табл., 18 рисунков.
Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю проф.,д.т.н. Ушакову В.В., проф., д.т.н. Мязину В.П. у проф.,д.т.н. Воронову ЕЛ. Выражаю благодарность к.т.н., доц. Федоровой Е.А. и инженеру Вишневскому А.В. за помощь в подготовке и проведении экспериментов.