электронная
180
печатная A5
392
12+
Адаптация технологий сухой переработки горнопромышленных отходов

Бесплатный фрагмент - Адаптация технологий сухой переработки горнопромышленных отходов

Объем:
50 стр.
Возрастное ограничение:
12+
ISBN:
978-5-4493-9220-6
электронная
от 180
печатная A5
от 392

ВВЕДЕНИЕ

В данной работе предложены результаты теоретических и экспериментальных исследований по адаптации методов обогащения и разработке ресурсосберегающих технологий переработки вторичного металлсодержащего сырья на горных предприятиях.

Обоснованы технологические схемы переработки труднообогатимого некондиционного сырья техногенного происхождения с использованием адаптированных подготовительных процессов для расширение минерально-сырьевой базы без нарушения недр и земель, производства дополнительной продукции и строительных материалов, решения экологических проблем, роста товарного и рыночного потенциалов региона. Разработана технологическая схема переработки ванадиевого шлака с использованием энергосберегающего ударно-инерционного разрушения и сухой магнитной сепарации с достижением качественно-количественных показателей готовой продукции. Обоснованы оптимальные параметры и режимы технологии селективной дезинтеграции сложных минеральных комплексов.

Рассмотрены вопросы интеграции центробежно-ударного дробления и измельчения в схемы сухого обогащения минерального сырья. Представлены разработанные технологические схемы переработки ванадиевых конвертерных шлаков, марганецсодержащих хвостов обогащения, плавленого периклаза с использованием центробежно-ударной техники — дробилок ДЦ и измельчительных комплексов КИ и сухой магнитной сепарации. Показано, что использование дробилок и измельчителей, реализующих разрушение свободным ударом, в случае последующего применении сухого обогащения, является наиболее целесообразным.

Выявлены минералогические критерии пригодности для доизвлечения металлов, а также по оценке форм нахождения экологически опасных веществ в окружающей среде горных предприятий и антропогенного воздействия компонентов горнопромышленных отходов на среду обитания были получены следующие важнейшие результаты.

Сформирован подход к минералого-аналитическим исследованиям техногенных минеральных объектов как для прогнозной оценки их качества, так и при экологической оценке объектов и выявлении минералогических критериев их техногенного воздействия на среду обитания, на природные экосистемы.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ (№16-05-00818 А)

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ НАКОПЛЕНИЯ КАДМИЯ В ПОЧВАХ И ВОДАХ В ПАРАГЕНЕЗИСЕ С ЦИНКОМ

Кадмий является редким, рассеянным элементом. Распределение кадмия в земной коре в основных чертах повторяет закономерности распределения цинка. Преимущественно кадмий содержится в медноколчеданных, полиметаллических, свинцово-цинковых рудах. Рассмотрено содержание кадмия в рудах разрабатываемых месторождений цветных металлов и установлено, что среди медноколчеданных руд наибольшее содержания кадмия в месторождениях Александринское и Талганское (Челябинская область) — около 0,019%. Среди полиметаллических и свинцово/цинковых месторождений выделяются Южное (Приморский край) — 0,0848%, Рубцовское и Корбалихинское (Алтайский край) — около 0,05%.

К горнодобывающим предприятиям России, добывающим кадмий в руде, относятся ОАО «Учалинский ГОК», ОАО «Горевский ГОК», ООО «Башкирская медь», ОАО «ГМК Дальполиметалл», ОАО «Сибирь Полиметаллы», ОАО «Бурибаевский ГОК», ОАО «Башкирский МСК». Таким образом, ежегодно в добываемых рудах содержится около 170 тыс. т кадмия.

Нахождение кадмия в технологическом процессе переработки цинковых концентратов было проанализировано на примере одного из крупнейших цинковых заводов России — ОАО «Электроцинк» (рисунок 1).

Основной объем кадмия в загрузке сосредоточен в цинковых концентратах, меньшая часть — во вторичном цинковом сырье. При этом кадмий извлекается в основную товарную продукцию (чушковой металлический кадмий), часть — в полупродукты (кеки и клинкер), около 5% — относится к потерям (угар, газы и пр.).

В последние годы извлечение кадмия в чушковой кадмий выросло до 86,87%, что связано с совершенствованием технологического процесса. Часть кадмия в процессе обогащения сосредотачивается в медных концентратах.

Рисунок 1 — Распределение кадмия при переработке цинковых концентратов (на примере ОАО «Электроцинк», 2014 г.)
Рисунок 2 — Распределение кадмия при переработке медного сырья (на примере ОАО «СУМЗ», 2014 г.)

В частности, в медеплавильное производство ОАО «Среднеуральский медеплавильный завод» (СУМЗ) ежегодно поступает на переработку свыше 100 т кадмия в медных концентратах. В технологическом процессе СУМЗа кадмий переходит во все твердые продукты обжига и плавки (рисунок 2) — в черновую медь, шлаки и свинцовый продукт (свыше 82%). Свинцовый продукт предприятие экспортирует, шлаки используются как строительный материал.

Авторами были проанализированы источники поступления кадмия в почву и гидросферу. Установлено, что в районе функционирования горнорудных предприятий значительную опасность представляют содержащие кадмий почвы.

Таблица 1 — Территории с опасной категорией загрязнения почв кадмием

Горные предприятие оказывают сильное воздействие на зоны кислых подзолистых и дерново-подзолистых почв. Эти почвы являются низкобуферными, ненасыщенны основаниями и малогумусные с преобладанием агрессивных органических соединений, накопление поллютантов в таких почвах значительно выше. В почвах тяжелые металлы присутствуют в водорастворимой, ионообменной и непрочно адсорбированной формах. При высокой кислотности тяжелые металлы более подвижны и проникают в нижележащие слои, в грунтовые воды и выходят за пределы техногенного ландшафта. Кадмий способен накапливаться в растениях и живых организмах и далее распространяется по пищевым цепочкам.

В Свердловской области наблюдается серьезное загрязнение окружающей среды кадмием, что непосредственно влияет на здоровье населения. Средние значения показателя загрязнения почв кадмием в таких городах как Кировоград, Ревда, Реж составляют 6—28 мг/кг, что соответствует 3,14 ОДК (ориентировочно допустимая концентрация кадмия в почвах 0,5—2 мг/кг) (таблица 1).

Рисунок 3 — Заболеваемость населения Свердловской области по 3 индикаторным категориям

Показана заболеваемость населения Свердловской области по 3 индикаторным категориям болезней, вызываемых больших количеством кадмия (рисунок 3). Отсюда следует, что особое внимание нужно уделять отходам производства, содержащим этот высокотоксичный тяжелый металл, ограничивая распространение кадмия за пределы горно-перерабатывающих, а также металлургических предприятий.

Было изучено антропогенное воздействие кадмия на гидросферу при разработке колчеданных месторождений. На примере рек Карагайлы и Худолаз (Республика Башкортостан) показано загрязнение их вод за счет поступления тяжелых металлов со сточными водами Сибайского филиала УГОКа, Сибайского подземного рудника, Камаганского карьера. В юго-восточной части Сибайского карьера участок р. Карагайлы попадает под отвалы. Установлено, что река Худолаз загрязняется за счет вод ее притока р. Карагайлы и дренажа из хвостохранилищ-накопителей и выщелачивания отвальных пород. Качество воды р. Худолаз стабильно соответствует 7 классу качества — «чрезвычайно грязная» (таблица 2).

Отмечается высокий градиент сезонной изменчивости показателя pH и качественно-количественного состава вод в связи с климатическими факторами (рисунок 4).

Таблица 2 — А. Кратность превышение ПДК в реке Карагайлы

Рисунок 4 — Изменение pH в реке Карагайлы по месяцам года

Существенное влияние на содержание кадмия воде оказывают pH среды и сорбционные процессы. В водных растворах кадмий находится в двухвалентном состоянии. Высокое содержание цинка и кадмия в воде р. Карагайлы предопределяют её опасность для гидробионтов. Извлечение и нейтрализация кадмия в воде является приоритетной экологической задачей в районах функционирования горно-перерабатывающих производств. Мероприятия по очистке сточных вод горных предприятий от кадмия ограничат попадание этого токсичного вещества и его соединений в поверхностные воды, что существенно повлияет на экосистемы регионов, находящихся в непосредственно близости от предприятий, уменьшая антропогенную нагрузку на почву, растения и конечного реципиента человека.

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ВАНАДИЕВОГО ШЛАКА

К сложным многотоннажным техногенным минеральным объектам, негативно влияющим на экосистемы уральского региона, можно отнести шлаки металлургического производства. В последнее время металлургические шлаки рассматриваются как скопление полезных ископаемых техногенного происхождения, пригодное для переработки, что позволяет снизить экологическую напряженность в металлургических провинциях путем утилизации накопленных шлаковых отвалов. Вместе с тем существуют специализированные процессы металлургического производства, в которых получаемые шлаки являются не отходами производства, а товарной продукцией. К таким шлакам относятся ванадиевые конвертерные шлаки Нижнетагильского металлургического комбината (ЕВРАЗ НТМК). При переработке железованадиевых концентратов Качканарского горно-обогатительного комбината (ЕВРАЗ КГОК) (62—63% Fe, 0,6—0,7% V2O5) на Нижнетагильском металлургическом комбинате по специальным технологиям получают в доменном переделе ванадиевый чугун (0,55—0,6% V2O5), а в конвертерном переделе при деванадации чугуна — ванадиевый шлак и первородную конвертерную сталь, природно-легированную ванадием. Таким образом, получаемый конвертерный шлак, содержащий 14—24% V2O5, является сырьём для получения ванадия в России на предприятии ЕВРАЗ Ванадий Тула по сложной гидрометаллургической технологии с получением пентаоксида ванадия и феррованадия.

Конвертерный ванадиевый шлак НТМК представляет собой многокомпонентную оксидную систему. Установлено, что кусковой товарный ванадиевый шлак, прошедший стадию первичного дробления до крупности 200 мм, имеет следующий химический состав, %: V2O5 24,3, CaO 1,8, MnO 13,8, SiO2 12,8, TiO2 8,4, Cr2O3 4,1, MgO 1,8, P 0,019, металловключения 15–30. Выполнен минералогический анализ аншлифов и визуально выделены две основные фазы ванадиевого шлака металлическая и силикатная шлаковая. Зерна металловключений имеют преимущественный размер от 0,5 до 10 мм. Массовая доля металловключений в испытуемая проба шлака 35,8%.

Для изучения вещественного состава шлака, выявления структурных особенностей строения и характера взаимоотношения компонентов силикатной части было произведено изучение материала методом электронной микроскопии на растровом электронном микроскопе. Установлено, что основными фазами шлака являются рудная, в которой находится большая часть ванадия в виде ванадиевого шпинелида, силикатная и металлическая. Силикатная часть представлена орто- и метасиликатами и диоксидом кремния (рисунок 5).

В результате кристаллизации шпинелиды имеют характерную особенность микроструктуры размер зерен шпинели 0,005–0,05 мм.

При определении физико-механических свойств основных фаз ванадиевого шлака было установлено, что рудная и силикатная фазы имеют значительные различия в микротвердости: рудная фаза имеет микротвердость 6500 МПа, а силикатная фаза 4500 МПа. Металлическая фаза шлака имеет микротвердость 2500 МПа. Микротвердость фаз шлака была определена по методу Виккерса.

Бесплатный фрагмент закончился.
Купите книгу, чтобы продолжить чтение.
электронная
от 180
печатная A5
от 392