Введение к работе
Актуальность работы Охрана окружающей среды в настоящее время -одна из важнейших задач человечества. В условиях научно-технической революции проблема взаимодействия человеческого общества с природой, сохранения, восстановления и улучшения окружающей человека среды, приобрело наибольшую остроту и актуальность.
Неотъемлемой частью единой системы охраны окружающей среды должны стать новые іфинципьі и методы управления качеством воздушного бассейна в крупных городах и промьттттиенных комплексах Наиболее гармонические сочетания экономики и экологии может быть достигнуто, на наш взгляд, путем широкого внедрения автоматизированных систем контроля (АСК ЗВ) и управления интенсивностью загрязнения воздушного бассейна (АСУ и ЗВБ).
Индустриальная деятельность человека с каждым годом делает проблему охраны окружающей среды. Гри разработке средств контроля за состоянием окружающей среды особое внимание уделяется методам бесконтактного определения параметров среды, обеспечивающим возможность получения необходимых данных с высокой оперативностью и в значительных іігххяранственньїх масштабах
Благодаря созданию таких источников излучения, как лазеры, появилась возможность разработки лазерных (лидарных) систем обнаружения загрязненности атмосферы Перспективно использование таких систем в следующих целях
— контроль источников загрязнений - быстрое измерение выбросов загрязнений;
—измерение переноса загрязнений - контроль в приземном слое и на высоте над обширными географическими районами;
— контроль за концентрацией загрязнений в окружающей
среде- пространственное разрешение приемлемое для модельных прогнозов.
Интерес мирового ссюбщесгваквседейспвию ионизирующих излучений на живую природу существует уже несколько десятилетий. Однако всплеск внимания к этой проблеме возник сравнительно недавно и в большей степени обязан трагическим Чернобыльским событиям, а также нарастающему количеству все новых рассекречиваемых материалов о загрязненности радионуклидами огромных территорий Семипалатинского полигона Сегодня имеются все основания говорить о тревожном гедциоэкологическом состоянии окружающей среды в республике.
Разработка новых способов уменьшения выбросов вредных веществ с помощью физических моделей, с одной стороны связана с большими затратами на физический эксперимент, с другой стороны, такая разработка может дать только предложения для решения частичных проблем,'так как физическое моделирование всех параллельно протекаюгдих процессов в камере сгорания и в дымоходах на уменьшенных по масштабу установках невозможно. Решение этой проблемы возможно только на основе системного анализа, математического и имитационного моделирования.
Рассмотренные нами примеры применения ионизирующего излучения как положительного технологического фактора, составляют лишь небольшую часть процессов, используемых в настоящее время при обогащении руды и его переработке. Стличительной особенностью радиационного воздействия на вещество является возможность дозированного выведения среды из равновесия путем генерации возбуждений в электронной и решеточной подсистемах Целенаправленно изменяя физическое н химическое свойства руды можно повысить его реакционную способность и в других технологических процессах
Все вышесказанное свидетельствует о перспективности промышленной реализации радиационных процессов. Для этого могут быть использованы принципы отбора радиационных процессов для промышленной реализации.
Несмотря на кажущуюся парадоксальность и несовместимость двух понятий - радиация и экология, вынесенных рядом в содержании диссертации, исследования в области применения ионизирующих излучений в качестве положительного технологического фактора свидетельствуют о том, что использование радиации действительно стало одним из эффективных способов совершенствования техношгий переработки отходов - твердых, жидких и газообразных, а также направленного модифицирования технологических свойств природного сырья.
Целью настоящей работы является разработка экологически чистых, ресурсосберегающих безотходной технологии и эффективных радиационно-стямулированных методов извлечения металлов из руд, минералов, концентратов на примере урана, золота и серебра,а также исследование кинетики и механизма радіюционного-спімулированіїя процесса выщелачивания оксидов и минералов урана, золотосодержагщгх концентратов, определение топологической значимости эффекта радиационного ускорения выщелачивания.
Научная новизна состоит:
— разработка радиационной установки для обработки сточных вод (СВ)
и золотосодержащих пульп золотоизвлекательньк фабрик (ЗИФ)
—разработке и создании макета индикатора для дистанционного контроля за уровнем загрязненности атмосферы производственной зоны химических заводов и города, методом комбинационного рассеяния.
— разработка математической модели экологического состояния города
Тараза, созданную на основе экспериментальных данных по определению за
грязнения атмосферного воздуха с применением лазерного излучения.
исследовании механизма радиационного стимулирования выщелачивания урана, золота и серебра из его природных соединений действием карбонатного раствора и серной кислоты Впервые установлена зависимость скорости выщелачивания с радиационно-химическими выходами продуктов радао-лиза жидкой фазы и мощности дозы it ее математические выражение lg Sj = const + lgOn + l/SlgJ.
разработке технологии получения катодного золота из кислотно-солевых растворов с использованием метода цементации благородных металлов с помощью цинковой стружки.
Личный вклад автора заключается в создании научной основы концепции в области радиационной технологии и научного направления, связанного с разработкой те >ретических основ при извлечение из руд it минералов урана, золо та и серебр:., обеспечения мониторинга воздушного бассейна, научном руководстве при шсіановке -задач, анализе и обобщении результатов лабораторных її опышо-цромыщленньк испытаний, внедрение новых научных разработок в производстве.
Практическая значимость работы Применение радиационного метода по сравнению с другими методами имеет следующие преимущества а) скорость технологического процесса ускоряется в 2 раза; б) исключаются все виды каталшаторов и окислителей; в) снижается до 40 % химические реагенты; г) сокращается количество обслуживающего персонала; д) уменьшается себестоимость получения готового продукта в 2 раза
Особо следует отметить, что данный метод не требует изменения существующей технологии выщелачивания рудного материала и улучшает технико-экономические показатели протводсгоа, которые являются немаловажіьм фактором, Экономический эффект от применения данного метода составляют более 3 млн. тенге.
Разработан технологический регламент на создание олытно-
проммпленной установки электронно-лучевой технологии комплексной переработки минерального сырья и утилизация побочных продуктов с применением промышленного ускорителя.
Эффективное применение электронно-лучевой обработки для безреагент-ной очистки производственных сточных вод (очистка цианистых стоков золо-тоизвлекательных фабрик, стоков производства каучука от бионеразлагаемых поверхностно - активных веществ) с экономическим эффектом 2,6 млн. долл..
Основные защищаемые положения
-
Механизм радиационного стимулирования сернокислотного и карбонатного выщелачивания природных минералов урана В первые установленную зависимость скорости выщелачивания урана от величины раднационно-химических выходов продуктов радколиза жидкой фазы и от мощности дозы и ее математическое выражение:
-
Результаты сопоставительного анализа ускоряющей способности радиации различных окислителей (Fe3+, МпОъ НгЮз, bkOi)- Еывод о возможности полной и эффективной замены вышеназванных окислителей воздействием ионизіїрующих излучении.
-
Установленную корреляционную зависимость параметров процесса выщелачивания оксидов урана и минералов в сернокислых растворах: (константа скорости, порядок реакции растворения, энергий активации, температурный коэффициент растворения) от параметров ионизирующих излучений: доза (Д) и мощности дозы (ОДД).
-
Установленные особенности терморадиационного эффекта стимулирования процесса выщелачивания заключающиеся в понижении величины эффекта радиационного ускорения с повышением температуры процесса выщелачивания.
-
Разработанную радиационную установки для обработки СВ it золотосодержащих пульп ЗИФ, которые позволяют.
утилизовать цианиды не менее чем 65 % от исходной концетрации при остаточной концентрации [CN] = 5 мг/л;
разлагать роданиды и стойкие комплексные цианиды цветных металлов;
утилизовать радиолтический озон, устраняющий загрязнения воздуха;
—создать полный оборотный цикл водоснабжения;
— обрабатывать золотосодержащие цианистые пульпы с целью конда-
цианирования, сгредвсрнтельной регенерацией цианидов.
-
Результаты радиационного стимулирования процесса выщелачивания золотосодержащих упорных руд и концентратов позволяющие повысить эффективность вскрьпия минералов, извлечешіе металлов, снизить потери золота при снижении расхода химических реагентов, упростить технолопмескую схему.
-
Разработанную математическую модель экологического состояния города Тараз созданную на основе экспериментальных данных по определению загрязнения атмосферного воздуха методом комбинационного рассеяния.
Связь темы с планами научных работ . Данная работа была выполнена совместно с институтом физической химии АН СССР (Москва), Всесоюзным научно-исследовательским инсппутом радиационной техники (Москва), Институтом Оптики атмосферы Сибирского отделения Ан СССР (Томск), Институтом физических исследовании Армянской ССР (Аштарак), Целинным горнохимическим комбинатом (Степногорск) Каз.ССР, по заказу Министерства Среднего Машиностроения СССР, с тематическими планами АН СССР, координируемой ГКНТ и Госкомитетом Атомной энергии СССР.
Часть работы, связанная с проблемой экологии, выполнялась совместно с іфоітодсявенньми объединениями АО «Химпром», АО «НОДФОС» (Жам-был), Казахским научно-исследовательским инсппутом Гипропроект-фосфор,
координируемой Союзфосфором и Министерством химической
пгюмышленности СССР.
Апробация работы Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзном коордшгаїшонном совещании по радиационной фігаже и химии, (1973, Обнинск); на Всесоюзном совещании «Воздействие понтирующего излучения на гетерогенные системы» (1976, Москва); на Республиканской конференции «Теплофизика и радиационная физика» (1977, Алма-Ата), на Всесоюзном совещании «Воздействие ионизирующего излучения и света на гетерогенные системы» (1979, Кемерово); на Всесоюзном совещании «Новые высокоэффективные способы переработки золотосодержащих руд» (1980, Ереван); на Ресзтубликанской конференции «Офана окружающей среды и ее проблемы» (1982, Актюбинск); на Всесоюзном совещании «Воздействие ионизіфующего излучения и света на гетерогенные системы» (1983, Алма-Ата); на Республиканской конференции «Офана окружающей среды и ее проблемы» (1984, Алма-Ата); на Всесоюзной научно практической конференции «Шучно-технический прогресс и проблемы социально-экономического развития Ферганской долины Узбекистана» (1988, Андижан); на Республиканской конференции «Проблемы экологии и воспитания молодежи» (1990, Петропавловск), Каз. ССР.
Публикации. ГЬ материалам диссертации опубликовано 32 работы, в том числе одна монография «Радиационное выщелачивание окислов урана». Изд. «Наука» Алма-Ата, 1986 (объем 8 п.я)
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключение и основные выводы, а также практические приложения. Объем диссертации состоит z 7j страницы, включает so рисунков, чэ таблиц, список литературы id 2.2г наименовании.