автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Физико-химическое обоснование способов повышения эффективности закрепления пылящих поверхностей на объектах горнодобывающего комплекса Забайкалья

На правах рукописи

РГБ ОД

Браунер Елена Николаевна

- 3 ш Ш

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ ПОВШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ШЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА ОБЪЕКТАХ ГОРНОДОБЫВАЩЕГО КОМПЛЕКСА ЗАБАЙКАЛЬЯ

Специальность 05.15.11 - "Физические процессы горного

производства"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Чита 2000

Работа выполнена в Читинском государственном техническом университете.

Научный руководитель: д.т.н., профессор Ушаков В.В.

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор Рашкин A.B. ( ЧитГТУ),

к.т.н., доцент Кирик Л.В. (ЗабГПУ).

Ведущее предприятие: Забайкальский комплексный научно-исследовательский институт ("ЗабНЖ").

Защита состоится 21 июня 2000 г. в 1000 часов на заседании совета Д 064. 80. 01 при Читинском государственном техническом университете (г.Чита, ул.Горького, 28, корп. ГЕО, ауд.9).

Ваш отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 672039, г.Чита, ул. Александро-Заводская, 30 , ученому секретарю Совета. ФАКС (3022) 26-14-59.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Читинского государственного технического университета.

Автореферат разослан "_ " мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.г.-м.н., профессор

В.С.Салихов

Я//¿7 9.--1 О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 вадад 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 условий 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

прогрзммой 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 условиях 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 композиции 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:

1. 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).

2. 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 каяьция.

3. 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 положении, 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 кальция;

- разработан способ закрепления пылящих поверхностей полиминеральных систем, состоящий в нанесении полимерминерального материала на основе ПВБ на пыляшую поверхность;

- подобраны составы и концентрации многокомпонентных растворов и полимерминеральных материалов на основе ПВБ;

- разработаны и обоснованы технологические схемы и параметры обработки пылящих поверхностей полиминераиных систем.

Практическая ценность работы:

- предложена классификация веществ, применяемых для закрепления

:;ыля2к>: ловерхноетей по их физико-химическому состоянию, позволяюпр научно- обоснованно подойти к выбору пылеподавляющих средств;

- разработана методика выбора эффективных концентраций пылесвя-зываюЕЩ 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-ральными материалами на основе ПВБ.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на IV Региональной конференции по проблемам комплексного развития производительных сил Читинской области, Чита, 1989г.; на региональной конференции " Проблемы рационального природопользования и охрана окружающеу среды е Забайкалье", Чита, 1983г.; на Межрегиональной конференцш "Проблемы непрерывного экологического образования", Чита, 1998г.; н; 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 использованш 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 включав! 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 Е.Т. Выражаю благодарность к.т.н., доц. Федоровой Е.А. и инженеру Вишневскому A.B. за помощь в подготовке и проведении экспериментов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен краткий анализ природно-климатических факторов, определяющих уровень загрязнения атмосферы пылью от горнодобывающих предприятий Забайкалья. Основными факторами, определяющими своеобразие климата Забайкалья, являются характер общей циркуляции атмосферы и физико-географические условия территории. Для резкоконтинентального климата региона характерны: холодная и малоснежная зима, выпадение основного количества осадков в конце летнего периода, значительные колебания сезонных и суточных температур, наличие глубокого промерзания грунтов, особый радиационный режим, дефицит атмосферной влаги.

Предрасположенность атмосферного воздуха к загрязнению характеризуется потенциалом загрязнения атмосферы (ША). По территории России ПЗА изменяется в довольно широких пределах - 2,1...4,0. В Забайкалье наблюдается наиболее высокий IBA на территории России .

Интенсивное пылеобразование при ведении горных работ в суровых условиях Забайкалья объясняется следующими процессами. Выпадающее количество естественных осадков не компенсирует потребности влаги на испарение. За счет дефицита испарения слои почвы с апреля по ноябрь интенсивно теряют влагу, что уменьшает естественную влажность разрушаемых горных пород. С понижением температуры воздуха возрастает вымораживание естественной влаги пород, что интенсифицирует процесс пылеоб-разования.

Незначительная ветровая активность с ноября по март при высокой (50%) повторяемости штилей в условиях повышенного выделения пыли приводит к Еозрастаюро уровней запыленности, так как образующаяся пыль из-за приземной инверсии не рассеивается, а накапливается. В весенние месяцы (апрель-май) в результате существенного возрастания скорости ветра >3 м/с наблюдаются явления взметывания пыли с отвалов, хвостох-ранилищ. При этом, количество осадков остается небольшим, но резко возрастает приток тепла к почве, что обусловливает интенсивное испарение влаги, особенно из верхнего пылящего слоя.

В условиях Забайкалья горные работы более 50% времени ведутся при низких отрицательных температурах воздуха, незначительной влажности воздуха и почвы, что в условиях малого количества осадков и отсутствия устойчивого снежного покрова приводит к повышенному пылеобразованию и в зимний период.

Таким образом, климат Забайкалья имеет ряд специфических особенностей, комплексный учет которых необходим при разработке способов закрепления пылящих поверхностей на объектах горнопромышленных предприятий.

На горнодобывающих предприятиях Забайкалья практически не применяются химические способы закрепления пылящих поверхностей, так как отсутствуют эффективные технологии пылеподавления, приемлемые для суровых природно-климатических условий региона.

На основе исследований запыленности воздуха в районах карьеров Орловского и Забайкальского ГОКов, Приаргунского горно-химического комбината установлено, что при отсутствии средств пылеподавления уровни запыленности воздуха в районах горнодобывающих предприятий значительно превышают предель но-допустимые значения.

По результатам расчетов максимальных концентраций пыли в приземном слое атмосферного воздуха составлена карта-схема ореола рассеивания пыли от промышленных объектов Орловского ГОКа ( рисунок 1).

Максимальная приземная концентрация пыли достигает 100 ПДК в районе карьеров (источники N46 и N47). При этом, значительная часть выбросов пыли в карьерах( до 65Х) приходится на транспортировку по карьерным дорогам. Максимальная приземная концентрация пыли от хвостохра-нилища ОФ N1 (источник N44) достигает 20 ЩК, от хвостохранилищз ОФ N2 (источник N45) - 10 ПДК. Поселки Орловский и Новоорловск расположены в зоне, где превышение запыленности достигает значений от 20 до 50 ПДК.

Закрепление пылящих поверхностей на горнодобывающих предприятиях Забайкалья - одна из самых серьезных проблем, которая требует неотложного решения.

Основы научных исследований в области борьбы с пылью были заложены в 50-е годы под руководством академика A.A. Скочинского. Эти исследования были продолжены и развиты Н.З.Битколовым, П.В. Бересневич,

Рисунок 1

Карта-схема рассеивания и полей концентраций неорганической пыли от промышленных объектов Орловского ГОКа

I

ю

I

B.Б.Комаровым, К.В.Кочневым, А.И.Ксенофонтовой, А.И.Лободой, В.А.Михайловым, В.С.Никитиным, М.Т.Осодоевым, М.Е.Певэнер, К.З. Ушаковым,

C.С. Филатовым, П.Ч.Чулаковым и др.

Исследованиями закономерностей пшеподавления, разработкой способов закрепления пылящих поверхностей и пьшеподавляющих составов дт условий Забайкалья занимались Е.Т.Воронов, К.И.Карасев, М.В.Костромин, В.П.Мязин,В.Ф.0фицеров, А.В.Рашкин, В.В.Ушаков и другие исследователи,

Совершенствование существующих и разработку новых способов закрепления пылящих поверхностей объектов горнодобывающего комплекса необходимо выполнять с максимальным учетом особенностей природно-климатических условий Забайкалья.

Во второй главе проведено теоретическое обоснование основных направлений повышения эффективности закрепления пылящих поверхностей на горнодобывающих предприятиях Забайкалья.

Разработана классификация средств закрепления пылящих поверхностей по их физико-химическому состоянию (таблица 1). Данная классификация может быть использована при выборе химических средств с целью разработки оптимальных составов для эффективного пылеподавления.

Дана характеристика имеющихся методов и способов закрепления пылящих поверхностей. Приведены данные о применяемых на карьерных автомобильных дорогах пьшеподавляющих веществах, их потребном расходе, сроках обеспыливающего действия и способах обработки в зависимости от типа покрытия дороги и условий применения.

Невозможность использования многих химических веществ при отрицательных температурах, сложность технологии приготовления, высокая стоимость, коррозия оборудования, вторичное загрязнение окружающей среды, вымываемость осадкам не позволяет эффективно применять существующие химические средства и способы закрепления пылящих поверхностей в условиях резкоконтинентального сурового климата Забайкалья.

Химический метод создания искусственного покрытия на пылящей поверхности является одним из перспективных в условиях Забайкалья.

В ходе исследований разработан комплексный метод закрепления пылящих поверхностей полиминеральных систем заключающийся в следующем.

Для временного закрепления пылящих поверхностей находящихся в

Таблица 1

Классификация веществ, применяемых для закрепления пылящих поверхностей

Группа Класс Тип Вид

I-I 0 P г а н и ч е с к и е в е Ч е с т в а А Полимеры коагуля-ционного твердения A-I Водонерастворимые жидковязные дисперсные 1 Коллоидные растворы,эмульсии, шламы, пасты( латексы, дегти, гудрон, нефть,универсин,битум;

A-I Водорастворимые жидковязные а виде растворов 1 Синтетические полиэлектролиты

а неионные(полиоксиэтилен)

б анионные(П4А,К-4,гипан)

Б катионные (ПЭИ)

2 Природного происхождения(крахмал, лигносульфоновые кислоты и их соли,ВД,фенальные смолы карбамидные смолы,ЛТД,ЛСТ,СЩ)

Б Полимеры поликонденсационного твердения Б-1 Водонерастворимые конденсированные 1 Синтетические смолы холодного отверждения(акриловые,эпоксидные, полиэфирные)

2 Термопласты (ШБ)

II-II H е 0 Р г а н и ч е с к и е А Связки-клеи A-I Водные растворы 1 Ортофосфорная кислота

Б Неоргани ческие полимеры Б-1 Жидковязные 1 Активированная кремниевая кислота, жидкое стекло

В Гигроско пические соли B-I Твердое состояние 1 Карналлит,хлористый кальций

B-I Водные растворы 1 Хлористый кальций,хлористый натрий,бишофит,соль сильвини-товых отвалов,естественные рассолы

эксплуатации объектов горнодобывающих предприятий обоснован спосо( закрепления с использованием многокомпонентных растворов электролита с добавками полиэлектролита.

Для долговременного закрепления пылящих поверхностей хвостов обогащения руд, содержащих токсичные и радиоактивные вещества, с целы предотвращения дефляции хвостов и разносу опасной пыли на большие площади предложены полимерминеральные смеси с использованием порошковш полимеров.

Важным фактором эффективного снижения пылеобразования на карьерных автомобильных дорогах является создание связной структуры в верхнем слое покрытия, которая обеспечивает повышенные прочностные свойства.

С этой целью использованы следующие способы воздействия на пылящую поверхность полиминеральных систем : комплексное введение органических и неорганических веществ; введение веществ, образующих с коллоидной частью дисперсной породы нерастворимые соединения; добавка гид-рофобизирующих веществ. Такое воздействие может быть осуществлено I результате обработки пылящих поверхностей полиминеральных систем многокомпонентными растворами, включающими ортофосфорную кислоту, хлористый кальций и полиакриламид.

При смешении минеральных материалов верхнего пылящего слоя с обеспыливающей композицией происходит сложный процесс взаимодействия, который сопровождается рядом явлений: образованием фосфатов из реагентов ( САз(Р04)2; СаНР04; Са(НгР04)г ) и образованием основных хлоридга кальция, магния, железа и т.д., которые плохорастворимы и обладают цементирующими свойствами; образованием фосфатов при взаимодействии окислов, содержащихся в породной пыли, с избытком ортофосфорной кислоты ( МгНР04, А1(Н2Р04)э и др.); гидрофобизацией поверхности полиакриламид ом.

Поскольку при обработке пылящих поверхностей полиминеральных систем многокомпонентными растворами в образовании сложных комплексов ор-гано-минеральных соединений участвуют и минеральные частицы обрабатываемой поверхности ( в основном окислы магния, железа, алюминия), тс для достижения эффективного закрепления существенное значение имеет

химический состав закрепляемой пыли. Установлено, что физико-химическая активность пыли зависит от ее дисперсного, минералогического и химического состава.

Путем оценки дисперсного, минералогического и химического состава образцов пыли, отобранных на карьерных автомобильных дорогах Забайкальского ГОКа установлено, что пыль имеет сложный минералогический и химический состав. На карьерных дорогах преобладают весьма мелкие фракции, их медианное значение составляет 0,51-0,75 мкм. Наибольший удельный вес в пробах пыли занимает двуокись кремния, содержание ее составляет около 48%. Зафиксировано присутствие алюминия -4,6%, кальция -1,217., железа- 2,8% , натрия- 1,4%, магния -1,22 % и некоторых других элементов.

Нами выполнен химический анализ хвостов Орловского и Забайкальского ГОКов, который показал, что хвосты флотационного обогащения содержат от 65% до 79% двуокиси кремния. По гранулометрической характеристике отходы флотации являются мелкодисперсным материалом. Гранулометрический состав отходов флотации Забайкальского ГОКа приведен в таблице 2.

Таблица 2

Гранулометрический состав отходов флотации

I-1

| Полные остатки на ситах, % |

1 1 1 | 1,25 | 0,63 | 1 1 1 1 0,315 | 1 0,14 0,071 1 1 | менее 0,071 | 1 |

1 1 1 1 0,5 | 2,1 | 1 1 1 1 6,4 | 1 87,9 95,2 1 1 | 100 | 1 1

Оценка химического состава образцов пыли, отобранных с хвостохра-нилищ Забайкальского ГОКа показала, что рассматриваемые хвосты флотационного обогащения отличаются высоким содержанием двуокиси кремния. Поэтому обработка хвостохранилищ многокомпонентными растворами не позволяет создать структурированное покрытие. Для долговременного закрепления пыляпщх поверхностей хвостохранилищ использование других химических растворов также малоэффективно, так как особенностью большинс-

тва противоэрозионных материалов является их применение в водных растворах с концентрациями от 0,2 до 20% и при положительных температурах воздуха. Получаемые при такой обработке покрытия характеризуются малым временем обеспыливания из-за недостаточной прочности образуемой пленки.

Защитный слой хвостохраншшщ должен обладать достаточной прочностью, ветро- и водоэрозионной устойчивостью, температуроустойчи-востью, долговечностью, простотой устройства. Использование полимерми-неральных материалов на основе порошкообразных полимеров позволяет создать на пылящих поверхностях стекловидное покрытие, отвечающее поставленным требованиям.

В третьей главе приведены результаты выбора эффективных концентраций реагентов, методика и результаты исследований физико-технических свойств закрепленных покрытий.

Значительная часть химических веществ, применяемых для закрепления пылящих поверхностей, относится к электролитам. Нами разработана методика выбора эффективных концентраций реагентов в пьшесвязывающем растворе, основаная на измерении удельной электропроводности растворов электролитов с использованием специального измерительного комплекса.

При обработке пылящих покрытий растворами электролитов возникают сложные комплексы органо-минераяьных соединений. Образование таких соединений идет преимущественно за счет ионных связей. Так как степень диссоциации водных растворов электролитов связана с ионной силой раствора, то возможно определение концентрации реагента, соответствующей максимуму удельной электропроводности, т.е. наибольшей активности ионов в растворе. Согласно теории сильных электролитов, при повышении концентрации раствора подвижность ионов уменьшается под влиянием их электростатического взаимодействия. В результате исследовании определена концентрация хлорида кальция (16,25 %), соответствующая максимальной активной концентрации ионов ( рисунок 2).

Для установления эффективных рецептур многокомпонентных растворов проведена серия опытов, в которых варьпровались концентрации полиакри-ламида (ПАА) от 0,05%, до 0,4%,ортофосфорной кислоты ( Н3РО4) от 27* до 30 %, хлористого кальция (Сайг) от 10% до 20%.

к

0,25 0,2 0,15 •0,1 0,05

5 10 16,25 20 С, 1

Рисунок 2- Зависимость удельной электропроводности (Д) растворов хлорида кальция от концентрации (С)

Определено влияние соотношения реагентов в растворах на качество получаемого защитного покрытия. При соотношении Н3РО4 и СаСЬ 1:4 (при минимальной концентрации кислоты 5 I) получается влажное пластичное покрытие. При соотношении этих компонентов 1,25:1 ( при минимальной концентрации кислоты 157.) образуется влажное покрытие, обладающее повышенными прочностными свойствами после испарения влаги.

Адгезионные свойства пылеподавляющих растворов оценивали по ре»

зультатам исследований удельной сдуваемости пылевых проб, обработанных растворами различных составов. В результате математической обработки экспериментальных данных установлены следующие регрессионные зависимости :

Yl = 0,5*е0,35х; коэффициент корреляции R=0,96;

погрешность аппроксимации 6=0,04;

У2 =1,13 - 0,63х + 0,03xz; R=0,98; 6=0,12 ;

Y3 =0,18 - 0,07х + 0,01xz ; R=0,96; 6=0,12.

Сдуваемость необработанной пшш (Yi) экспоненрапьно возрастает с увеличением скорости воздушного потока . Сдуваемость пыли с дорожек, обработанных 10 % раствором СаС1г и раствором 0,4£ ПАА+ 16% СаС1г почти такая же, что и сдуваемость необработанной пыли. С образцов, обработанных растворами составов 0,05ША+10% НзР04+10ХСа&2 (Y2);

/ом*см

| \

i \

1 I \

5£Н3Р04; 0,4%ПАА+10% H3P0^16%CaCl2 (Y3) ; 0,05% ПАА+6% Н3Р04+23%СаС12 , 0.2ША+2Х НзР04+20%М^С12 ; IO7.H3PO4 при скорости движения воздуха до 5-6 м/с вынос пыли незначительный, а при скорости свыше 6-7 м/с интенсивность сдувания пыли возрастает по параболической зависимости.

Результаты замеров показали, что сдувания пыли с образцов,обработанных составами 0,47Л1АА+16%СА&2+15ЕНзР04; 0,4%Ш+20%НзР04-И6%СаС12; 0,2ША+20ХНзР04+1б£СаС12; 0,4ША+ЖНзР04+16%Сг£12; 0,1%ПАА+30%Н3Р04 +ШСаС1г не происходит даже при скорости ветра 15 м/с.

Водоэрозионную устойчивость проверяли путем исследования состояния закрепленной поверхности после воздействия на нее воды в виде дождя интенсивностью, соответствующей среднемаксимальной интенсивности проливного дождя- 120 мм за два часа. После высушивания до постоянного массы образцы помещали в аэродинамический стенд для продувания воздушным потоком со скоростью 15 м/с. Интенсивность сдувания с образцов, обработанных раствором 0,2ША+ЖСАС12+20%НэР04 очень незначительна.

Кроме того, этот состав находится в жидком состоянии до температуры -25 °С и может быть использован для закрепления пылящих поверхностей в условиях отрицательных температур.

Механические свойства закрепленных образцов пыли определяли по сопротивлению срезу (рисунок 3).

ОД 0,2 0,3 0,4 0,5 Б (МПа) Рисунок 3- Зависимость сопротивления породы срезу (тПр)

от нормальных напряжении (Б) где 1- необработанная пыль; 0=0,052 МПа; У=29° 2- пыль, обработанная раствором 0,4%ПАА+16ХСАС12+ЮХНзР04; С=0,053 МПа; У=3б°; расход растворов 2,5 л/м2;

3- гаш, обработанная раствором 0,4%ПАА+16ХСАС12+15%НзР04; С=0,103 МПа; Y=38°;

4- пыль, обработанная раствором 0,2%ПАА+1б%СА&2+20%НзР04; удельное сцепление С=0,308 МПа; угол внутреннего трения Y=38°.

Таким образом, по результатам этих испытании рекомендован раствор 0,2ШАА+20%НзР04+16%СаС12 , позволяющий создавать после испарения влаги прочную корку на пылящей поверхности. Удельное сцепление породы после обработки этим раствором с расходом 2,5л/м2 увеличилось по сравнению с необработанной с 0,052 МПа до 0,308 МПа.

Для долговременного закрепления пылящих поверхностей хвостохранилищ в условиях Забайкалья разработан новый способ закрепления пылящих поверхностей, основанный на применении порошкообразного полимера поли-винилбутираля (ПВБ). Состав для закрепления пылящих поверхностей полиминеральных систем содержит высокомолекулярное соединение ПВБ в смеси с песком хвостохранилищ.

Определены температурно-временные условия составляющих процессов при формировании покрытия. Проведены лабораторные исследования для определения физико-механических характеристик защитных полимерминераль-ных покрытий. Оценено влияние технологических параметров нанесения покрытий. В качестве основных факторов были приняты температура и продолжительность нагревания, степень наполнения полимера в композиции и толщина слоя.

При проведении экспериментов варьировали содержание ПВБ в смеси от 50% до 28 %, время нагрева от 1,5 до 12 мин., температуру нагревания от 180 °С до 275 °С, толщину наносимого слоя от 4 до 12 мм. После получения покрытия измеряли выдерживаемую им нагрузку.

• Получены регрессионные зависимости прочности покрытия от толщины наносимого слоя (а), времени нагревания (t), содержания ПВБ в смеси (С) соответственно:

Ya =-2,74 +2,36х - 0,09xz; R=0,95; 6=0,2 ;

Yt =-22,33 +9,10х - 0,57xz; R=l; 6=0 ;

Ye = " 0,27 + 0,03x ; R=0,95; 6=0,13.

На основе лабораторных исследований определены рекомендуемые технологические параметры обработки поверхности хвостохранилищ полимерми-

неральными материалами на основе ПЕВ. При содержании ПВБ в смеси 28 I; от общей массы, при температуре нагрева 180°С, толщине слоя 7мм, сопротивление продавливают получаемого покрытия составляет 12 МПа.

Полученное стекловидное покрытие является атмосфероустойчивым, не разрушается под воздействием ветра, осадков, низких(-50 0 С) и высоких ( +50° С) температур и надежно предотвращает пыление хвостов.

В четвертой главе

Разработаны основные технологические схемы и параметры обработки покрытий карьерных дорог многокомпонентными растворами и поверхностей хвостохранилищ полимерминеральннш материалами.

Разработаны два варианта обеспыливания поверхности карьерных автомобильных дорог многокомпонентным раствором, приготовлении на прит-рзссовой базе.

Первый вариант обеспыливания: очистка поверхности покрытия; сплошная кирковка на глубину 5-10 см; розлив многокомпонентного раствора с нормой расхода 5 л/м2; перемешивание и выравнивание вскиркован-ного материала автогрейдерами, уплотнение катками. В процессе уплотнения дополнительно поливают раствором с расходом 201 от основной корт.

Второй вариант обеспыливания: планирование поверхности покрытия; добавление нового материала 15-23 м3 на 1000м2; полив раствором в количестве 80 % нормы; перемешивание, разравнивание и профилирование автогрейдером ; уплотнение самоходными катками за 8-10 проходов по каждому следу. Затем разливают остальной раствор в количестве 20 % нормы. Норму увеличивают в зависимости от толщины обрабатываемого слоя.

Экономический эффект при обработке покрытий карьерных автомобильных дорог многокомпонентными растворами по сравнению с обеспыливанием водой составляет 2,1 тыс.руб., по сравнению с обеспыливанием 307» раствором хлористого кальция - 1,02 тыс. руб. на 1 км дороги за сезон ( е ценах до 1990г.). Родовой экологический эффект от пыле подавления многокомпонентными растворами на карьерных дорогах Орловского ГОКа составил 92,03 тыс.руб.( в ценах до 1990г.).

Для долговременного закрепления поверхности хвостохранилищ по результатам экспериментов определены основные технологические параметрь (таблица 3) и технологическая схема (рисунок 4) обработки пылящей по-

верхности полимерминеральными материалами на основе ПВБ.

Таблица 3 - Основные технологические параметры обработки хвостохранилищ полимерминеральными материалами на основе ПВБ

[Расход вяжуще-1Расход задолго (ПВБ), кг/м2|нителя, кг/м2

Температура|Толщина|Время нагре-нагрева,°С |слоя,мм|вания,мин

О,'

1,8

180-220 | 7-10 | 3- Ю

Приготовление смеси

п--1

(песок хвостохранилища | I 72% по массе I

I

ПВБ

I

| 28% по массе

Нанесение полимерминеральной смеси | на поверхность хвостохранилища | толщиной 7-10 мм, каргами 1,0*0,5 м |

| Нагрев покрытия до 180-220 °С| I в течение 8-10 мин |

I_I

Рисунок 4 - Технологическая' схема обработки хвостохранилищ полимерминеральными материалами на основе ПВБ.

Предотвращенный экологический годовой ущерб при закреплении пылящей поверхности хвостохранилищ Орловского ГОКа полимерминеральными материалами на основе ПВБ составил 82,83 тыс.руб. ( в ценах до 1990г.).

ЗАКЛКЗЧЕНИЕ

В диссертационной работе выполнен комплекс научных исследований, осуществлены теоретическое обобщение и технологические разработки, обеспечивающие решение важной народно-хозяйственной задачи повышения эффективности закрепления пылящих поверхностей на горнодобывающих предприятиях в условиях Забайкалья.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Установлено, что загрязнение атмосферы выбросами пыли при открытых горных работах в Забайкалье происходит значительно интенсивнее, чем в районах с умеренным климатом, что связано с особыми природно-климатическими условиями рассматриваемого региона : преобладанием испарения над увлажнением, инверсионного распределения температуры воздуха, наличием многолетней мерзлоты, особого ветрового и радиационного режима.

2. Разработана классификация средств закрепления пылящих поверхностей по их физико-химическому состоянию. Классификация может быть использована для подбора химических веществ с целью эффективного пыле-подавления. Определены основные требования к пылеподавляющим средствам для эффективного закрепления пылящих поверхностей на горнопромышленных предприятиях Забайкалья.

3. Разработана методика подбора составов пылесвязывающих растворов электролитов , основанная на измерении их удельной электропроводности с использованием специального измерительного комплекса. Установлена возможность использования для эффективного пылеподавления на карьерных автомобильных дорогах Забайкалья многокомпонентного раствора состава 0,2%ПАА+20%НзР04+15%СаС12.

4. Для долговременного закрепления пылящих поверхностей хвостов обогащения руд, содержащих токсичные и радиоактивные вещества, создан новый способ закрепления пылящих поверхностей хвостохранилищ, основанный на применении порошкообразного полимера поливинилбутираля. Использование полимерминеральных материалов на основе ПВБ позволяет создать стекловидное покрытие требуемой прочности . Получено положительное ре-

зение о выдаче патента по заявке на иэобретние N 98110222/03(011215) 'Способ закрепления пылящих поверхностей".

5. Разработаны основные технологические схемы и параметры обработки покрытий карьерных дорог многокомпонентными ра:творами и поверх-юстей хвостохранилищ полимерминеральными материалами на основе ПВБ. Экономический эффект при обработке покрытий карьерных автомобильных \opov трехкомпонентными растворами по сравнению с обеспыливанием еодой вставляет 2,1 тыс.руб., по сравнению с обеспыливанием 30% раствором слористого кальция - 1,02 тыс.руб. на 1 км дороги за сезон ( в ценах 10 1990г.). Годовой экологический эффект от пылеподавления трехкомпо-кнтными растворами на карьерных дорогах Орловского ГОКа составил )2,03 тыс.руб. Предотвращенный экологический годовой ущерб при закреп-книи поверхности хвостохранилищ Орловского ГОКа полимерминеральными втериалами на основе ПББ - 82,83 тыс.руб. ( в ценах до 1990г.).

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЩ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Козлов В.А., Браунер E.H. Совершенствование методики расчета сбросов пыли с хвостохранилищ // Материалы 1Y региональной конферен-даи комплексного развития производительных сил Читинской области. ,Чи-■а,1989г..с.17.

2. Козлов В.А., Браунер E.H. Меры по проблемам снижения пылеобра-ювания на карьерах Орловского ГОКа // Материалы региональной конференции " Проблемы ращонального природопользования и охрана окружающей реды в Забайкалье", Чита, 1989г.,с.23.

3. Козлов В.А., Браунер E.H. Направления работ по снижению пыле-:ия с отвалов на поселок Орловский // Материалы региональной конференции " Проблемы рационального природопользования и охрана окружающей реды в Забайкалье" 4Чита,1989г.,с.36.

4. Козлов В.А., Браунер E.H. Влияние выбросов Орловского ГОКа на кологию поселков // Материалы конференции " Проблемы рационального риродопользования и охрана окружающей среды в Забайкалье",Чита, 1989г.

5. Козлов В.А., Браунер E.H.Нормативы предельно допустимых выбро-ов в атмосферу от производств Орловского ГОКа // Отчет о НИР,

Гос.,регистрации 01880007516," ЧитПИ, Чита,1990г., 86с.

6. Ушаков В.В.; Браунер E.H. Закрепление пылящих поверхност« хвостохранилщ горнообогатительных предприятий Забайкалья./ Материа. Международной научной конференции им. акад. М.А.Усова "Проблемы геол< гии и освоения недр", Томск,1998г.,с. 72-73.

7. Ушаков В.В., Браунер E.H. Влияние климатических условий Забаз калья на экологическую обстановку региона./ Материалы межрегиональн* конференции "Проблемы непрерывного экологического образования", Чит< 1998г.,с.174-176.

8. Ушаков В.В., Браунер E.H. Повышение экологической безопасное: открытых горных работ./ Материалы первой научно-технической конфере] ции,посвященной открытию Горного института, Чита,1998г.,с.58-61.

9. Ушаков В.В., Браунер E.H. Влияние природно-климатических усл< вий Забайкалья на пылевое загрязнение районов горно-добывающих пред! риятий. / Вестник Читинской организации научно-технического общест] строителей. Сборник научных статей.Вып.2.-Чита:ЧитГТУ,1998г.с.111-11'

10. Браунер E.H. Повышение эффективности пылеподавления на кар ерных автомобильных дорогах в условиях Забайкалья./ Вестник Читинск! организации научнотехнического общества строителей. Вып.2.- Чит; ЧитГТУ,1998г.,с.182-186.

11. Ушаков В.В., Браунер E.H. Оценка запыленности на автомобил] ных дорогах горно-промышленных предприятий Забайкалья. / Вестник Чз тинской организации научно-технического общества строителе] Вып.3.-Чита: ЧитГТУ, 1999г.,с.168-171.

12. Ушаков В.В., Браунер E.H. Исследование запыленности на кар] ерных автодорогах Забайкалья./ Материалы второй научно-техничесга конференции, посвященной 25-летию Горного института, Чит; 1999г.,с.130-132.

13. Ушаков В.В., Браунер E.H. Повышение эффективности пылеподаз ления на карьерных автомобильных дорогах Забайкалья. / С.-Пете! бург-Чита: МАНЭБ, 1999г.,с.85-87.

14. Ушаков В.В., Браунер E.H. Технология закрепления пылящих га верхностей хвостохранилищ полимерминеральными материалами на осно] ПВБ./ Материалы третьей научно-технической конференции Горного инстз тута, Чита, 2000г.,с.128-130.

15. Ушаков В.В., Браунер E.H. Мероприятия по снижению пылеобразо-вания на карьерных автомобильных дорогах Забайкалья./ Материалы региональной конференции "Проблемы освоения и рационального использования природных ресурсов Забайкалья ", Чита,2000г.,с.62-65.

16. Положительное решение о выдаче патента, МПК7 Е 21 F 5/16. Способ закрепления пылящих поверхностей. / Ушаков В.В., Браунер Е.Н.-Заявл. 18.08.1999., N98110222/03 (011215).

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ основных природно-климатических факторов, определяющих интенсивность пылеобразо-вания на объектах горнодобывающего комплекса Забайкалья.

1.2. Экологическое состояние районов горнопромышленных предприятий Забайкалья.

1.3. Основные методы закрепления пылящих поверхностей.

1.4. Цель и задачи исследований.

Глава 11. ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ЗАКРЕПЛЕНИЯ ПЫЛЯЩИХ'"ПОВЕРХНОСТЕЙ В УСЛОВИЯХ ЗАБАЙКАЛЬЯ.

2.1. Классификация средств закрепления пылящих поверхностей и характеристика способов пыле-подавления. ..

2.2. Основные направления повышения эффективности закрепления пылящих поверхностей на объектах горнодобывающего комплекса Забайкалья.

2.3. Процессы воздействия многокомпонентных растворов на пылящие поверхности карьерных автомобильных дорог.

2.4. Структурообразование тонкослойного полимерми-нерального покрытия при закреплении пылящих поверхностей хвостохранилищ.

Выводы.

Глава III. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-ТЕХГОИЕСШ СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ, .ОБРАБОТАННЫХ ПЫЛЕСВЯЗЫ-ВАЮПЩМИ СОСТАВАМИ.

3.1. Определение составов многокомпонентных растворов для пылеподавления на карьерных автомобильных дорогах. —.

3.2. Исследование прочностных характеристик покрытий пылящих поверхностей, обработанных многокомпонентными растворами.

3.3. Подбор составов полимерминераяьных материалов для закрепления пылящих поверхностей хвосто-хранилшц.

3.4. Определение прочностных характеристик тонкослойных покрытий из полимерминераяьных материалов на основе ШБ.

ВЫВиДЫ,*Il»*í»**3»Síi»ii¿iíX»«*i*A*S**S*»*íí**»*A5 ЮU

Глава IV. ТЕХНОЛОГИЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ПЫЛЯЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИ ПРИМЕНЕНИЙ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ РАСТВОРОВ И ШЛИМЕРШШЕРАЛЬНЫХ СМЕСЕЙ. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Технология обработки карьерных автомобильных дорог многокомпонентными растворами.

4.2. Основные технологические параметры обработки хвостохранилищ полимерминеральными материалами на основе ПЕЕ.

4.3. Экономическая эффективность результатов исследований.

4.4. Экологическая оценка результатов исследований

Выводы.

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 пьшящих 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 хвостохранилищ, 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 хвостохранилищ, 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 горны?: работ.

В настоящее время для условий Забайкалья практически отсутствуют способы, обеспечивающие надежное и длительное закрепление пылящих поверхностей открытых источников пылевыделения.

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 программой ГК ВО 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 условиях Забайкалья достигается на основе применения комплексных методов обеспыливания с использованием многокомпонентных растворов и полимермине-рапьных материалов.

Целью работы является физическо-химическое обоснование способов повышения эффективности закрепления пылящих поверхностей полиминеральных систем в суровых условиях Забайкалья на основе использования полиакриламида 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 на 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 полимерминеральных 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:

1. Загрязнение атмосферы выбросали 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).

2. Повышение эффективности закрепления пылящих поверхностей полиминеральных систем в условиях Забайкалья достигается путем получения заданных свойств покрытий в результате их обработки многокомпонентными растворами, содержащими полиакриламид, орто-фосфорную кислоту и хлорид кальция.

3. Долговременная консервация хвостохранилищ осуществляется на основе использования композиций порошкообразного полимера по-ливинилбутираля (ДВЕ) 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 кальция;

- 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 полиминеральных систем.

Практическая ценность работы:

- предложена классификация веществ, применяет для закрепления пылящих поверхностей по их физико-химическому состоянию, позволяющая научно- обоснованно подойти к выбору пылеподавляющих средств;

- разработана методика выбора эффективных концентраций пы-лесвязывающих 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 полимерминеральными материалами на основе ПВБ.

Реализация результатов исследований:

Материалы исследований использованы при разработке нормативов предельно-допустимых выбросов в атмосферу от производств Орловского ГОКа.

Технология закрепления пылящих поверхностей карьерных автомобильных дорог многокомпонентными растворами испытана в условиях карьеров АО "Турмалхан".

Результаты исследований широко используются в учебном процессе в ЧитГТУ при подготовке инженеров по специальности "Открытые горные работы".

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на IV Региональной конференции по проблемам комплексного развития производительных сил Читинской области, Чита, 1989г. ; на региональной конференции " Проблемы рационального природопользования и охрана окружающей среды в Забайкалье", Чита, 1989г. ; на Межрегиональной конференции "Проблемы непрерывного экологического образования", Чита, 1998г.; на Международной научной конференции им. акад. М.А.Усова "Проблемы геологии и освоения недр", Томск, 1998г.; на I, il, III научно-технических конференциях Горного института (Чита, 1998, 1999,2000 гг.), на региональной конференции "Проблемы освоения и рационального использования природных ресурсов Забайкалья", Чита, 2000г.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 15 работах, в том числе: 4 научных статьи, 10 тезисов докладов на научно-практических конференциях, отчет о НИР. Получено положительное решение на изобретение по заявке Ы 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 125 страниц машинописного текста, 26 табл., 20 рисунков.

Выводы

1. Разработаны основные технологические схемы обработки карьерных автомобильных дорог многокомпонентными.растворами методом смешения на дороге материалов покрытия с обеспыливающими растворами. Установлены два варианта технологической схемы обеспыливания карьерных дорог многокомпонентным раствором при приготовлении рэ:твора на притрассовой базе.

2.Определены основные технологические параметры обработки хвостохранилищ полимерминеральными материалами на основе ПВБ. Установлен оптимальный состав полимерминерального материала, требуемая толщина покрытия, время и температурный режим обработки поверхности хвостохранилищ. Выбраны рациональные механизмы для обработки поверхности хвостохранилищ. Установлены размеры карт.

3.Произведен расчет сравнительной экономической эффективности обеспыливающих обработок поверхностей покрытий карьерных автодорог по трем вариантам. При обработке поверхности покрытия карьерной дороги многокомпонентным раствором экономический эффект составляет по сравнению с обеспыливанием водой - 2,1 тыс.руб., по сравнению с обеспыливанием 30% раствором хлористого кальция

- 114

1,02 тыс.руб. на 1 км дороги за сезон ( в ценах до 1990г.).

4.Годовой экологический эффект от пылеподавления многокомпонентным раствором на карьерных дорогах для Орловского ГОКа ■ 92,03 тыс.руб.

Предотвращенный годовой ущерб при закреплении пляжей хвое-тохраншшщ Орловского ГОКа полимерминеральным материалом на основе ПБЕ - 82,83 тыс.руб. ( в ценах до 1990г.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе выполнен комплекс научных исследований, осуществлены теоретическое обобщение и технологические разработки, обеспечивающие решение важной народно-хозяйственной задачи повышения эффективности закрепления пылящих поверхностей на горнодобывающих предприятиях в условиях Забайкалья.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Установлено, что загрязнение атмосферы выбросами пыли при открытых горных работах в Забайкалье происходит значительно интенсивнее, чем в районах с умеренным климатом, что связано с особыми природно-климатическими условиями рассматриваемого региона : преобладанием испарения над увлажнением, инверсионного распределения температуры воздуха, наличием многолетней мерзлоты, особого ветрового и радиационного режима.

2. Разработана классификация средств закрепления пылящих поверхностей по их физико-химическому состоянию. Классификация может быть использована для подбора химических веществ с целью эффективного пылеподавления. Определены основные требования к пыле-подавляющим средствам для эффективного закрепления пылящих поверхностей на горнопромышленных предприятиях Забайкалья.

3. Разработана методика подбора составов пылесвязывающих растворов электролитов , основанная на измерении их удельной электропроводности с использованием специального измерительного комплекса. Установлена возможность использования для эффективного пылеподавления на карьерных автомобильных дорогах Забайкалья многокомпонентного раствора состава 0,2%ПАА+20%НзР04+16%0аС12.

4. Для долговременного закрепления пылящих поверхностей хвостов обогащения руд, содержащих токсичные и радиоактивные вещества, создан ноеый способ закрепления пылящих поверхностей хвостохранилищ, основанный на применении порошкообразного полимера поливинилбутираля. Использование полимерминераяьных материалов

- 116 на основе ПББ позволяет создать стекловидное покрытие требуемой прочности . Получено положительное решение о выдаче патента по заявке на изобретние N 98110222/03(011215) "Способ закрепления пылящих поверхностей".

5. Разработаны основные технологические схемы и параметры обработки покрытий карьерных дорог многокомпонентными растворами и поверхностей хвостохранилищ полимерминерапьными материалами на основе ПВБ. Экономический эффект при обработке покрытий карьерных автомобильных дорог трехкомпонентными растворами по сравнению с обеспыливанием водой составляет 2,1 тыс.руб., по сравнению с обеспыливанием 30% раствором хлористого кальция - 1,02 тыс. руб. на 1 км дороги за сезон ( в ценах до 1990г.). Годовой экологический эффект от пылеподавления трехкомпонентными растворами на карьерных дорогах Орловского ГОКа составил 92,03 тыс.руб. Предотвращенный экологический годовой ущерб при закреплении поверхности хвостохранилищ Орловского ГОКа полимерминеральными материалами на основе ПВБ - 82,83 тыс.руб. ( в ценах до 1990г.).

1. Автомобильные дороги. СНиП 2.05.02-85.- М. :ЦЙПТ Госстроя СССР, 1987. -51 с.

2. Автомобильные дороги. СНиП 3.05.03-85.- М.:ЦИПТ Госстроя СССР, 1986. -112 с.

3. Агроклиматические ресурсы Читинской области.//Гид ромете-оиздат. Л.: 1973. - 162 с.

4. Абрамзон A.A. Поверхностно-активные вещества. Свойства и применение. Л.: Химия, 1975. -248 с.

5. Адушкин В.В. Основные факторы воздействия открытых горных работ на окружающую среду // Горный журнал.- 1996.-N4, с.49-55.

6. Балезин С.А., Ерофеев Б.В., Подобаев Н.И. Основы физической и коллоидной химии. Учебник для вузов. М.: Просвещение, 1975. - 398 с.

7. Еаклашов И.В., Картозия Б.А. Механика горных пород.- М.: Недра. 1975.

8. Батюк В.П. Применение полимеров и поверхностно-активных веществ в почвах. М.: Наука, 1978. - 242 с.

9. Безуглая З.Ю. Метеорологический потенциал и климатические особенности загрязнения воздуха городов. Л. : Гидрометеоиздат, 1980. - 232 с.

10. Безрук В.М. Укрепление грунтов. М.:Транспорт, 1965. -340 с. - 150 с.

11. Бересневич П.В., Михайлов В.А. Снижение запыленности и загазованности воздуха на открытых горных работах.- Киев : Техника, 1975. -187 с.

12. Битколов Н.З. Учет метеорологических факторов при выборе методов и средств борьбы с пылью в карьерах.- В кн.: Борьба с силикозом. М.: Наука, 1974, т.9, с.126-129.

13. Битколов Н.З., Иванов И.И. Эффективность пылеподавления на карьерных автодорогах .при использовании передвижного и стационарного генераторов снега.- В кн.: Борьба с силикозом, М.: Наука, 1986, т.12, с.135-141.

14. Битколов H.S., Иванов ИЛ. Подавление пыли в карьерах при отрицательных температурах воздуха. В кн.: Борьба с силикозом. М.: Наука, 1982, т.11, с.87-91.

15. Болотов Ä.M., Савельева И.И., Волков Н.П. Исследования свойств смачиваемости пыли Сарылахского месторождения.// ЦНЙИПП оздоровления условий труда на горнообогатительных предприятиях цветной металлургии. -1974, вып.10, с.24-26.

16. Бредихин A.A.,Федоров В.И. Эксплуатация технологического автотранспорта на карьере // Горный журнал . -1992. -N2.C.25-26. 17. Васильев М.В. Транспортные процессы и оборудование на карьерах. М.: Недра, 1986. - 240 с.

17. Васильев М.В., Оироткин З.Л., Смирнов В.П. Автомобильный транспорт карьеров. М.: Недра, 1973. - 280 с.

18. Васильев А.П. ,Баловнев В.И., Корсунский М.Б. Ремонт и содержание автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1989. - 288 с.

19. Возмилов А. М. Отходы горнорудного производства Читинской области /7 Вестник. С.- Петербург- Чита.: МАНЭБ, 1999, -с.¿5—28 >

20. Вовк Н.Е., Грицина А.Е. Использование отходов горнодобывающей промышленности // Горный журнал .- 198S.-N 2. с.58-59.

21. Воробьев A.A., Тонконогов М.П., Бекслер Ю.А. Теоретические вопросы физики горных пород. М.: Недра, 1972. - 234 с.

22. Воронов Е.Т. Борьба с пылью при разведке месторождений в условиях вечной мерзлоты.- М.: Недра, 1977.- 93 с.

23. Временная типовая методика оценки эффективности природоохранных мероприятий и экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. М.: Экономика, 1986. - 92 с.

24. Давыдов В.В., Белоусов Ю.И. Химический способ укрепления горных пород. М.: Недра, 1977. - 226 с.

25. Доклад о состоянии окружающей природной среды в Читинской области за 1998 г. -/ Под ред. А.М.Возмилова, А.М. Котельйико-ва и др. Чита : Читагоскомэкология, 1999. - 171 с.

26. Доклад о состоянии окружающей природной среды и природоохранной деятельности в Читинской области в 1995 г. / Под ред. Ворошилова A.M., Котельникова A.M. и др. Чита : Читакомприроды, 1996. - 193 с.

27. Евгеньев И.Е., Савин В.В. Защита природной среды при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1989.- 124 с.

28. Евгеньев И.Е. Экологическая безопасность автомобильной дороги // Автомобильные дороги .- 1996.-N5. с.22-24.

29. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справ.изд.: Б 2-х ч. Ч. 2. Пер с англ. / Под ред. Калверта С., йнглунда Г.М. М.-: Металлургия, 1988. 712 с.

30. Забелин В.В., Зырянов И.В., Еремеев В.И., Шурыгин В.В. Строительство и эксплуатация технологических автодорог на кимбер-литовых карьерах Якутии // Колыма. 1994. - N6. - С. 29-33.

31. Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Л.: Химия, 1987. - 208 с.

32. Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание. М.: Химия, 1974.

33. Ивашкин B.C. Борьба с пылью и газами на угольных разрезах. М.: Недра, 1980. - 153 с.

34. Карасев К. И. Коллоиднохимические основы применения полиэлектролитов при разработке золотосодержащих месторождений. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М., 1992. - 32 с.

35. Кавтарадзе Д.Н. Экологические принципы оценки воздействия автодорог на окружающую среду // Наука и техника в дорожной отрасли .- 1997.- N 2. с.8-10.

36. Котенко Е.А.,Мосинец В.Н. Радиационно- экологические проблемы добычи и переработки урановых руд // Горный журнал .-1995.- N7 с.32-36.

37. Конорев М.М., Росляков С.М., Киенко A.A., Бредихин A.A. Опыт применения нетрадиционного метода снижения токсичности выбросов в атмосферу карьеров технологическим автотранспортом // Горный журнал. 1992. - N3. - с. 15-19.

38. Конорев М.М.,Росляков С.М., Страшников О.Г., Зайцев В.Ф. Система вентиляции и всесезонного пылегазоподавления// Горный журнал.-1990.- N7 с.47-49.

39. Красноштанов Р.Ф., Зырянов И.В. Технологический транспорт на карьерах // Горный журнал. 1994. - N9. - С. 30-33.

40. Купин А.Н.,3агидуллин P.P., Зиновьев А.П.,Сафонов А.П.Пылесвязыващие средства для борьбы с пылью на автодорогах разрезов в зимний период.- В кн.: Борьба с силикозом. М.: Наука ,1986,т.12,с.141-147.

41. Куницин В.В., Чечеткин B.C., Виноградов A.C. Минерально-сырьевая база севера Читинской области и перспективы ее комплексного освоения //Физико-технические проблемы севера Забайкалья. Новосибирск : Наука, 1987. - С. 3-5.

42. Клименко А.П. Методы и приборы для измерения концентрации пыли. М.: Химия, 1978. - 208 с.

43. Лобода А. И., Ребристый Б.Н., Тыщу к В.Ю. Борьба с пылью на открытых горных работах. Киев:- Техника, 1989.- 64с.

44. Любимов Н.И., Носенко Л.И. Справочник по физико-механическим параметрам горных пород рудных районов. М.: Недра, 1978. - 294 с.

45. Малкин А. Я. Методы измерения механических свойств полимеров. -м.: Химия, 1978.- 178 с.

46. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам., 4-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1982. - 414 с.

47. Михайлов В.А., Бересневич П.В., ' Борисов В.Г., Лобода АЛ. Борьба с пылью в рудных карьерах.- М.: Недра, 1981. 262 с.

48. Михайлов A.M. Охрана окружающей среды на карьерах.- Киев : Высшая школа , 1990.- 186 с.

49. Митропольский А. К. Техника статистических вычислений. -М.: Наука, 1871. 576 с.

50. Мосинец В.Н., Лукьянов А.Н., Аверкин Л.А., Конорев М.М. Проблемы нормализации атмосферы на открытых горных работах отрасли // Горный журнал.- 1991.- N1. с. 48-52.

51. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных примесей. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 92 с.

52. Межов В. Н. Минерально-сырьевая база Забайкалья // Недра Востока. 1993. - С.9 - 14.

53. Менковский М.А., РавичБ.М., Окладников В.П. Связующие вещества в процессах окускования горных пород. М.: Недра, 1977.- 182 с.

54. Никитин B.C., Битколов Н.З. Проектирование вентиляции в карьерах. М.: Недра, 1980. - 170 с.

55. Никитин B.C. Методика определения интенсивности пылевы-деления различных источников непрерывного действия в карьерах. -М.: ЙГД им.А.А.Скочинского, 1964. 28 с.

56. Осодоев М.Т. Борьба с пылью на угольных разрезах Якутии.- Якутск : изд.® СО АН СССР , 1987. 116 с.

57. Панов Г.Е. Пути снижения пылеобразования в шахтах и на карьерах. М.: Недра, 1976. - 166 с.

58. Парахонский З.В. Способы и средства нормализации атмосферы карьеров // Горный журнал.- 1993.- N6.с.51-53.

59. Папичев В.И.,Номеров Г.Б. Экологические проблемы развития открытых горных работ //Горный журнал. 1992.- N9. с.49-52.

60. Першин М.Н., Платонов А.П., Марков Л.А.,Розов Ю.Н. Обеспыливание автомобильных дорог и аэродромов.- М.: Транспорт, 1993.- 145 с.

61. Певзнер М.Е., Костовецкий В.П. Экология горного производства." М.: Недра , 1990. 189 с.

62. Певзнер М.Е.Беленький П.Г. Метод укрепления карьерных дорог с помощью синтетического полотна // Горный журнал .-1984.-N10. с.39-41.

63. Потатуева Т.В., Базавлук В.А. Конструкции дорожных одежд на карьерных дорогах в условиях вечной мерзлоты//' Эффективность и качество дорожного строительства: Сб. научн. тр. / МАДИ. 1983.- С.101-105.

64. Пупынин Н.М., Максимович B.C. Разработка и создание спецавтотранспорта для горнорудных предприятий //Горный журнал .-1992.-N5. с.47-48.

65. Промышленный транспорт. СНиП 2.05.07-91. М.: ЦИПТ Госстроя СССР, 1991. -88 с.

66. Производительные силы Читинской области // Записки Забайкальского филиала Географического общества СССР. Чита, 1986.- Вып. 119. 312 с.

67. Ребиндер П.А., Серб-Сербина К.И. ,Кордюкова С. А. Повышение пылеулавливающей способности воды посредством добавок смачивателей. В кн.: Борьба с силикозом. М.: Изд-во АН СССР, 1953,т.1, с.57-69.

68. Ребиндер П.А. Физика-химическая механика. М.: Знание,1958.

69. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Часть 1. Производственные процессы : Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1985. - 509 с.

70. Ржевский В.В. Физико-технические параметры горных пород.- М.: Наука, 1975. 240 с.

71. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра , 1984. - 359 с.

72. Ржаницын Б.А. Химическое закрепление грунтов в строительстве. М.: Стройиздат, 1986. - 264 с.

73. Ревут И.Б., Масленкова Г.Л.,. Романов И.А. Химические способы воздействия на испарение и эрозию почвы. Л.: Гидромет-е-оиздат, 1973.

74. Рашкин А.В., Карасев К.И. Исследование физико-химического способа предотвращения пылеобразования на золоотвалах тепловых электростанций //Электрические станции.- 1978.- N8. с. 12-15.

75. Оытенков В. Н., Филиппов С.А. О механизме образования внутрикарьерных инверсий // Горный журнал. 1992.- N 2.с. 17-18.

76. Сытенков В.Н. Решение экологических проблем карьера Му-рунтау. // Горный журнал. -1991.-N7.с.56-57.

77. Справочник по климату СССР: Вып. 23. Температура воздуха и почвы. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 317 с.

78. Справочник по климату СССР: Вып. 24. Солнечная радиация. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 61 с.

79. Справочник по климату СССР: Вып. 25. Облачность, атмосферные явления. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. - 295 с.

80. Сиденко В.М., Михович С.И. Эксплуатация автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1976. - 288 с.

81. Смирнов В.П., Торов B.C. Строительствао и эксплуатация технологических автодорог на Михайловском ГОКе// Горный журнал.-1989.- N9. С. 23 - 25.

82. Силаев В.В. Проблемы аэрологии карьеров.// Горный журнал. 1994. - N8. - С. 52 - 54.

83. Справочник ( кадастр ) физических свойств горных пород / Под ред. Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского, М.М. Протодьяконова. -М.: Недра, 1975. 230 с.

84. Справочник по борьбе с пылью в горнодобывающей промышленности./ Под ред. А.С.Кузьмича.- М.: Недра, "1982. 240 с.

85. Степанова Л.Е., Шестаков А.Н.}Шмаков А.А. Комплексное решение вопросов обеспыливания производственной атмосферы на Зы-ряновском карьере// ЦНИИМПП оздоровления условий труда на горнообогатительных предприятиях цветной металлургии.-1972.- Вып.7.с. 51-54.

86. Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог. ВСН 24- 88. Минавтодор РСФСР. М.: Транспорт, 1989. - 132 с.

87. Таужнянская З.А. Стабилизация и рекультивация хвостохра-нилищ обогатительных фабрик за рубежом. -М.: Цветметинформация, 1978.

88. Ушаков В.В. Повышение эффективности проектирования и строительства автомобильных дорог горнопромышленных предприятий.-Чита: Забтране, 1999.- 164 с.

89. Ушаков К.З., Михайлов В.А. Аэрология карьеров.-М.: Недра, 1975.- 248 с.

90. Филатов С.С., Михайлов В.А., Вершинин А.А. Борьба с пылью и газами на карьерах.- М.: Недра, 1973.- 144 с.

91. Филатов С.С. Вентиляция карьеров.- М.: Недра, 1981.- 206с.

92. Хохлов В.В. Атлз: спектральных линий для дифракционного спектрографа СТЗ-1.-Л.: Недра, 1968, 18 с.

93. Чулаков П.Ч. Теория и практика обеспыливания атмосферы карьеров. М.: Недра, 1973. - 160 с.

94. Щербакова Е.Я. Климат СССР: Вып.5. Восточная Сибирь. -Л.: Гидрометеоиздат, 1961. 300 с.

95. Экономика строительства: Справочник / И.Г.Галкин, В.А.Балакин, Ю.Г.Болтянский и др.; под ред.И.Г.Галкина.- М.: Стройиздат,1989.- 719с.

96. Энциклопедия полимеров /' Под ред. В.А.Каргина.-М.: Советская энциклопедия , 1972. 457с.

97. Яковлев А. Д. Порошковые полимерные материалы и покрытия на их основе.- Л.: Химия, 1979. 256 с.

98. Нормативы предельно-допустимых выбросов в атмосферу от производств Орловского ГОКа: Отчет о НИР ( закшоч.) / БНТИЦЕНТР; Рук. В.А. Козлов.- N ГР 01880007516.- Чита, 1990.- 187с.

99. Белый В.А.,Довгяло В.А., Юркевич 0.Р.Полимерные покрытия." Минск: Наука и техника, 1976.- 416 с.

100. Генель С. В. и др. Применение полимерных материалов в качестве покрытий.-М.: Химия, 1968. 286с.

101. Joffe I.I. Conductivity of soil-water extract as an index of soil structure. -Plant and Soil, 1955, v. 18, Ml, p. 17.

102. Cooper, D.W., Sullivan, J. S., Quinn, M., Antonelli, and Scpneider, M., Setting Priorities for Control of Fugitive Particulate Emissions from Open Sources, Harvard School of Public Health, EPA-600/ 7-79-186 ( NTIS PB 80 -108962), August, 1979.

103. Vekeny X., Tenside als hielfsmittel der Straubbekamp-fung irri Mescseker Kohlenbergbau.Bergbau, 1984, 35, v. 5, p. 210 -£>l£>.

104. Blackwood, I.E.,0halekode, P.K., and Wachter, R.A., Source Assessment : Crushed Stone, Monsanto Research Corporation, EPA-600/2-78- 0041 ( NTIS PB 284029), May, 1978.

105. Bohn, R.,Cuscino, Т., and Cowherd,C., Fugitive Emissions from Integrated Iron and Steel Plants, Midwest Research Institute, EPA-600/2-78-050 ( NTIS PB 281322 ) March, 1978.

106. Harrol D.R., Surfactants v.8.DUST- Do they wopk 7- Coal age , 1979, vot. 84. N6.p. 102-105.

107. Чертов А.Г. Единицы физических величин. Учебн. пособие для вузов.-М.: Высшая школа, 1977.-286с.

108. А.с. 928034 СССР, М.Кл3. Е 21 F 5/02 Состав для закрепления пылящих поверхностей/Мязин В. П., СармановаЕ. В., СтепановаГ. И.

109. Глинка H.JI. Обща! химия. Учебное пособие для вузов.-Л.: Химия, 1979.-720 с.