CC BY
47
тжш№&£у$
• • :• •.
В.В.ПРОПП Московский государственный горный университет
Технологические схемы отработки обводненных сапропелевых месторождений
Сапропель применяется в народном хозяйстве: в сельском хозяйстве в качестве удобрений и минеральной подкормки бедных почв, в ветеринарии и животноводстве, в медицине и в производстве строительных материалов, также имеется опыт применения сапропелевых илов в химической промышленности. В данной статье предлагаются к рассмотрению методы и технологические комплексы применяемые при разработке сапропелевых отложений, а также положительные и отрицательные стороны каждого комплекса в отдельности.
Как правило, отработка сапропелевых залежей может осуществляться с помощью экскаваторов, шнековых насосов, грейферных плавкранов, землесосных снарядов и гидроэжекторных установок. Транспортировка может осуществляться автосамосвалами, баржами или средствами гидромеханизации.
Рис.1. Классификация технологических комплексов при разработке месторождений сапропеля.
Обработка сапропелей для удобрений включает в себя следующие основные производственные процессы: складирование, обезвоживание, брикетирование или гранулирование и отгрузка в транспортные средства для вывоза потребителям. Технологический процесс по отработке обводненных месторождений сапропеля может быть представлен следующей классификацией (рис.1).
Чаще всего отработка сапропеля осуществляется средствами гидромеханизации, а именно выемка залежи производится с помощью землесосных или гидроэжекторных снарядов, а ее транспортировка к береговым отстойникам или на карты намыва осуществляется по напорным пульпопроводам. В этом случае для добычи сапропелей применяют землесосные снаряды с производительностью от 25 до 500 куб.м/час, которые позволяют транспортировать сапропелевую гидросмесь по трубам на расстояние до нескольких километров. Общая схема отработки сапропелевых илов представлена на рис.2. Положительные стороны применения средств гидромеханизации при разработке подводных грунтов заключаются в следующем:
• простоте забора грунтов;
• возможности подачи гидросмеси на большие расстояния по напорным трубопроводам или по открытым лоткам (безнапорным транспортом) с относительно малыми трудовыми и денежными затратами;
• максимальном использовании рабочего времени, отсутствии цикличности (при работе экскаватор-но-автомобильного комплекса).
Рж_2_ Схема отработки сапропеля гидромеханиэированным способом с использованием землесосных
снарядов: 1 — понтон, 2 — багермейстерская рубкас и машинное отделение (грунтовый насос, двигатели хода и лебедки), 3 — грунто прием ник со всасывающим наконечником, 4 — трос лебедки подьемэ и опускания всасывающего устройства, 5 — стрела, 6 — лебедка подьема и опускания всасывающего устройства, 7 — сваи для удержания земснаряда в заданном положении и для его перемещения в забое, 8 — пантон плавучего пульпопровода, 9 — плавучий пульпопровод,
10 — магистральный пульпопровод (береговой),
11 — сапропель, 12 — подстилающие грунты.
В то же время при применении средств гидромеханизации имеются и отрицательные стороны:
• потребность в больших площадях под отстойник или карты намыва;
• сложность забора грунтов с водной растительностью, что приводит к забиванию растительной массой рыхлителя, всасывающего наконечника, плавучего и берегового пульпопроводов, вследствии чего необходимо останавливать двигатель землесоса и удалять сор.
Также существует технология добычи сапропеля самоотвозными скреперными земснарядами катамаранного типа. Впервые такой земснаряд был разработан финской компанией «Каймани». Принцип работы такого земснаряда заключется в том, что перед забором сапропеля грунтовой трюм наклоняют вниз, после чего с помощью телескопического скреперного ножа производят его наполнение. При транспортировке сапропеля трюм устанавливают в горизонтальное положение. Выгрузка осуществляется с помощью того же скрепера в обратной последовательности. Максимальная глубина грунтозабора составляет 10 м, производительность без учета времени на транспортировку составляет 100-400
куб.м/час. при этом имеют место следующие отрицательное стороны:
• цикличность работы земснаряда, что уменьшает его производительность;
• высокий процент замутнения во время погрузо-разгрузочных работ, следствием чего является гибель флоры и фауны водоема.
Шнековые плавучие установки позволяют разрабатывать ил естественной концентрации и транспортировать его на берег. На одном из понтонов размещается энергетическая установка, которая приводит в действие шнековый насос: расположенный на раме, которая опускается на глубину до 5 м. На втором понтоне размещается приемный бункер, куда по трубопроводу поступает сапропель. После наполнения бункера понтон буксируется на берег, где и разгружается. Возможна замена накопительного бункера на пульпопровод, тогда сапропель будет непосредственно поступать в отстойник или на карты намыва.
В 1979 г. в проектно-сметном бюро НИИСХ Северного Зауралья при участии кафедры механизации животноводства Свердловского сельско-хозяйственного института была изготовлена установка, позволяющая добывать сапропель в зимнее время со льда. Установка навешивается сзади на трактор МТЗ-50 и работает от вала отбора мощности. Она состоит из опорной рамы, шнекового насоса, ледоруба, подъемной стрелы, двух гидроцилиндров и механизма передачи от вала отбора мощности к насосу. После разбуривания лунки ледоруб снимается и в лунку опускается шнековый насос. При вращении спирали сапропель засасывается через направляющий конус в насос и по трубе попадает в жиже-разбрасыватель.
Также для добычи сапропелей применялась грейферная технология, представляющая собой следующее. С понтонов грейфер экскаватора захватывает сапропель под водой, извелекаег его на поверхность и погружает в баржу, которую катер, оборудованный толкачем, буксирует к берегу, где из нее экскаватором или насосом
сапропель перегружают в транспортные средства и отвозят на площадки складирования, затем сапропель супит посредством рыхления и укладывают в штабель.
Грейферная технология позволяет добывать сапропель в рекордно короткие сроки по сравнению с экскаваторно-автомобильной технологией с предварительным осушением, но и здесь встречается ряд неблагоприятных сторон:
• высокий показатель замутнения воды, что приводит к гибели флоры и фауны водоема;
• впитывание сапропелем вредных компонентов отработанного топлива экскаваторов, автотранспорта и бульдозеров на протяжении всего рабочего цикла, что приводит к непригодности сапропелей в медицине, ветиринарии, животноводстве и сельском хозяйстве.
Разработка сапропелевых месторождений экскаваторами осуществляется с предварительным осушением озер. Спуск воды из озера может быть произведен по водосбросным каналам до водоприемников. Поперечные размеры и уклон водосбросных каналов должны быть достаточными для сброса воды в определенные сроки. Обычно полный сброс воды из озера заканчивается за 1-2 года, тогда сапропель обезвоживается и проседает. Далее за год или два до начала промышленной разработки сапропелей на территории обезвоженного водоема строят осушительную сеть. И только после этого производят добычу сапропеля экскаваторам с погрузкой в автотранспорт. У данного технологического комплекса при разработке сапропелей выявляются новые отрицательные качества, не проявившие себя до этого на открытых горных работах при добыче других полезных ископаемых:
• высокая адсорбционная способность сапропелей, позволяющая применять их в медицине и ветеринарии, будет играть отрицательную роль, т.к. сапропеля будут впитывать в сбея как губка СО, С02 и все другие вредные компоненты, выде-
ляемые при работе экскаваторов и автотранспорта, что приведет к непригодности сапропелей в ряде отраслей народного хозяйства (медицине, животноводстве, ветеринарии, птицеводстве и сельском хозяйстве) ;
• повреждение и ликвидация нерестилищ, зимовальных ям, нагульных площадей рыбы и ее гибель, а также гибель зоо- и фитопланктона и прочей водной растительности при «сухой» добыче сапропелей;
• загрязнение осушенной площади водоема отходами технических средств производящих разработку месторождения, что не позволит дальнейшее использование данного водоема для разведения рыб;
• заболачивание значительных территорий при «сухой» разработке сапропелевого месторождения;
• размыв участков береговой линии, приводящий к потере продуктивных сельскохозяйственных угодий.
Добыча сапропелей одновременно является и очисткой ложа водоемов и добычей дешевого органо-минерального сырья для различных отраслей народного хозяйства. Разработка сапропелевых месторождений приводит к увеличению естественных глубин водоемов, их осветлению, насыщению кислородом, улучшению качества воды и общей экологической ситуации. Однако, следует также помнить, что при выше описанных технологических схемах процесс разработки сапропелевых месторождений на водоемах, имеющих важное народнохозяйственное значение, может оказать непоправимые нарушения экологического равновесия (на долгие годы) не только самих водоемов, но и примыкающих к ним участков суши. Ущерб окружающей среде может выражаться в следующем:
• повреждение и уничтожение нерестилищ, нагульных площадей рыбы и ее самой, а также гибель зоо- и фитопланктона и прочей флоры и фауны водоемов в результате повышения сверх нормы концентрации
взвешенных в воде пылеватых, глинистых и сапропелевых частиц, остатков биологического происхождения, поднятых со дна водоема в процессе разработки месторожде-ния;
нарушение режима работы водозабора, связанное с повышенной мутностью воды;
возможное повреждение подводных коммуникаций (линии связи, трубопроводы, линии электропередачи), мостов, причалов и других сооружений;
размыв участков береговой линии, приводящий к потере продуктивных сельскохозяйственных угодий; понижение уровня подземных вод на прилегающей к водоему территории, что приводит к негативному влиянию на сельскохозяйственное производство и экологический баланс региона водоема в целом; заболачивание значительных территорий при «сухой» (экскаваторами с предварительным осушением водоема) добыче сапропелей; загрязнение водоема отходами технических средств, производящих разработку месторождения (под-сланевые воды, отработанные горюче-смазочные материалы, бытовые отходы и прочие экологически вредные отходы работы технических средств), что приводит к невозможности использования воды в сельскохозяйственных целях и для нужд населения, гибели флоры и фауны водоема и привлечению дополнительных денежных фондов и ресурсов для осветления и очистки водоема от промышленных загрязнителей;
высокая адсорбционная способность сапропелей, позволяющая применять их в народном хозяйстве (медицине, ветеринарии, животноводстве, птицеводстве и в сельском хозяйстве), будет играть отрицательную роль, т.к. сапропели будут впитывать в себя все вредные ком-
поненты, выделяемые при работке в выше перечисленных отраслях народного хозяйства.
Необходимо также отметить и о себестоимости сапропелей, т.к. в ряде техногенных комплексов добычи, складирования и переработки сапропеля его себестоимость может подняться до колоссальных размеров, приводящих к экономически невыгодному использованию сапропелевого сырья в народном хозяйстве страны.
Как видно из анализа существующих технологических схем открытой разработки сапропелевых месторождений существует проблема выполнения требований экологии, что вызывает необходимость новых технологических решений.
Автором данной статьи предлагается к рассмотрению один из вариантов решения данной проблемы. Предлагается использовать в качестве добычного органа — скреперно-землесосный снаряд, сущность работы которого заключается в следующем. Специальный катер, оснащенный лебедкой со стопором, буксирует скреперный нож с приемным бункером на заданное расстояние, затем на берег, подрезая слой сапропеля, который попадает в приемный бункер скрепера. Когда скрепер подходит к береговой линии, происходит разгрузка приемного бункера скрепера в бункер-накопитель, смонтированный возле берега, из которого сапропель всасывается грунтовым насосом или шнеком и по пульпопроводу подается на карты намыва или поступает в сушильный агрега (сушильный пресс и т.п.).
Предлагаемая технологий добычи сапропелей с помощью скреперно-землесосных снарядов позовляет решить возникшие проблемы при освоении сапропелевых обводненных месторождений:
• не нанесение ущерба экологии данного водоема и окружающих земель; сравнительно низкие капитальные затраты;
• простота конструкции, легкость эксплуатации и мобильность;
• обеспечение добычи практически не разжиженного сапропеля;
• обеспечение постепенного естественного заполнения водоема водой; низкие показатели себестоимости сапропелевого сырья;
• низкие показатели ПДК (предельно допустимые концентрации вредных веществ) в сапропеле.
Но следует отметить, что всякая техно-логическая схема разработки сапропелевых месторождений пригодна для использования ее в определенных климатических и экологических условиях нахождения водоема.
Рис.3. Технология добычи сапропелем скреперно-землесосными снарядами: 1 — скреперный нож с приемником. 2 — мотозавоэиик, 3 — тяговая лебедка скрепера, 4 — энергетическая установка лебедки, 5 — грунтовый насос или шнековый земснаряд, 6 — всасывающее устройство, 7 — береговой приемный бункер, 8 — трассы лебедки и мотоэавозник, 9 — сапропель, 10— подстилающие породы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сапропель — ресурсы, области применения, технология добычи и переработки. Гипроречтранс, М., 1991.
2. Рекомендации по технологии промышленной добычи сапропелей из открытых водоемов для удобрений. Лопотко М.З., Лецко А.П., Дубинин С.К. Минск, 1981.
© &.в.Пропп
