Введение к работе
Актуальность работы. Вопросы обеспечения экологической безопасности в районах разработки месторождении полезных ископаемых от пылеобразующей способности накопителей горных пород (отвалов) и хво-стохранилищ имеют большое значение. Достаточно отметить,'что концентрация пыли; переносимой с распределенных источников накопителей значителі.но превышает предельно допустимые нормативы на значительное расстояния. На интенсивность пылеобразования, пылевыделения и запыленности атмосферы существенное влияние оказывают физико-химические свойства пород накопителей, климатические условия района, сезонность, время суток и другие.
Традиционно используемые способы уменьшения пылеобразования за счет внешних воздействий на поверхность накопителей с использованием орошения водой, подавление пыли пеной, пневмогидроорошение и др. малоэффективны и поэтому не получили широкого распространения.
Одним из возможных способов снижения пылеобразующей способности накопителей горных пород и хвостохранилищ может служить обработка их поверхностей синтетическими веществами на основе использования растворов мочевино-формальдегидных смол, способных изменять фазовое состояние в широком диапазоне метеорологических условий.
В связи с изложенным разработка новых эффективных редств пылеподавления с использованием мочевино-формальдегидных смол и создание на этой основе рабочих растворов и технологий пылеподавления предполагает возможность уменьшить пылеобразование, улучшить экологическую обстановку, сократить потери полезных ископаемых и, поэтому, данное решение.является актуальной научной задачей.
Цель работы: разработать состав растворов мочевино-формальдегидных смол для закрепления пылящих поверхностей хвостохранилищ в целях повышения экологической безопасности в районе действия горного производства.
Идея работы: заключается в способности раствора (эмульсии) моче-вино-форм тьдегидной смолы, нанесенной на поверхность карт хвостохранилищ., изменять свое фазовое состояние в зависимости от свойств пород и метеорологических условий.
Задачи исследований.
выполнить анализ литературных источников по выбору состава для закрепления пылящих поверхностей породных отвалов и хвостохранилищ;
выполнить физико-химическое обоснование составов закрепления пылящих поверхностей раствором мочевино-формальдегидной смолы;
разработать методику проведения натурных исследований по снижению пылеобразующей способности хвостохранилищ;
- разработать рекомендации по* использованию составов в промышленности.
Научные положения, выносимые на защиту:
возможность изменения фазового состояния раствора мочевино-
' формальдегидной смолы и эффективность закрепления поверхностного
слоя отвалов зависят от процентного содержания крепителя, температуры
окружающей среды, скорости ветра, влажности и находятся в пределах ТС
от 2 до 40С, W% от 78 до 92 %;
запыленность территорий вокруг участков хвостохранилищ, обработанных раствором мочевино-формальдегидной смолы определяются конкретными метеорологическими условиями (ТС; W%; V) с учетом парного и совокупного влияния этих факторов в зависимости от их численных значений;
экологическая безопасность воздействия раствором мочевино-формальдегидной смолы базируется на предотвращении пылеобразующей способности поверхности отвалов пугем создания водонерастворимой
пленки, проникающей способности раствора на глубину до 10-20 см за счет
адгезионных свойств пород и пористости отвала.
Методы исследований и достоверность результатов: в работе использован метод графоаналитического анализа с использованием математического способа планирования эксьериментов, статистическая обработка по критериям надежности и достоверности результатов, способ натурного эксперимента.
Научная новизна работы: снижение запыленности территорий, прилегающих к зонам хвостохранилищ, обработанных раствором мочевино-формальдегидной смолы с концентрацией 20-50 % и отвердителем на основе сульфитно-спиртовой барды подчиняется закону убывающей экспоненты, при эффективности снижения запыленности на 60-70 % с учетом изменения скорости ветра от 5 до 15 м/с, температуры .воздуха от +2 дс +2бС и влажности от 78 до 92 %;
период запаздывания снижения запыленности атмосферного воздух* не превышает 3 суток.(2,4 и 1,8) соответственно при ручной и механизированной обработки пылящей поверхности хвостохранилища рабочим рас твором. Константа скорости (М) снижения запыленности не превышает значения 0,191 1/сут.;'
разработано, регрессионное уравнение первого порядка для оценки і расчета запыленности атмосферного воздуха в пределах санитарно-защитноі зоны обработанных учасгков в зависимости от метеорологических факте ров (V, Т, W). При этом установлено, что при повышении скорости ветр (V) запыленность увеличивается, а температуры и влажности к ее сниже hrw, парное и совокупное сочетание этих факторов при определенных чис ленных значениях увеличивает запыленность;
прочностные свойства отвердевшего раствора подчиняются апериодической функции первого порядка, что определяет срок службы закрепления поверхности отвала в течение 5-6 лет;
запыленность атмосферы в районе действия теродного отвала, обработанного раствором мочевино-формальдегидной смолы снижается на 80-95 % в диапазоне действия климатических факторов от -20С до +30С, и имеет коэффициент влажности от 40 до 90 %.
Практическая значимость: разработаны технологии приготовления рабочего раствора мочевино-формальдегидной смолы,-режимы нанесения раствора на поверхность отвала ручным и механизированными с учетом применения вертолета, методика обработки поверхности отвалов рабочим раствором, которая принята Полтавским горно-обогатительным комбинатом для промышленного использования (ПГОК).
Апробация результатов исследований. Основные научные положения работы докладывались на I и II межвузовских конференциях "Актуальные проблемы экологии"// "Актуальные .проблемы экологии". I Межвузовская конференция Москва, 23-26 мая 1995г. Тез. докл. - М.: Изд-во РУДН. 1995.-С.25.
/ГАктуальные проблемы экологии". II Межвузовская конференция Москва, 27-28 мая 1996г. Труды. - М.: Изд-во РУДН.-1996. - С. 75-76.
научной конференции РУДН по пробррмам охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов в октябре 1994 года и декабре 1995 года.
Публикации: по результатам научных исследований опубликовано три печатных работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 116 страниц, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов, списка литературы из 35 наименовании. Работа содержит Ютабли и 17 рисунков.