CC BY
24
© Х.М. Касымканова, А.Ш. Бек, 2012
УДК 504.05
Х.М. Касымканова, А.Ш. Бек
НОВЫЕ СПОСОБЫ УКРЕПЛЕНИЯ ПРИБОРТОВЫХ МАССИВОВ И УПРОЧНЕНИЯ ПЫЛЯЩИХСЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТВАЛОВ
Приведены составы растворов, предназначенных для укрепления прибортовых массивов и закрепления пылящих поверхностей отвалов горных пород, хвостов обогатительных фабрик с целью предотвращения осыпей и подавления пылеоб-разования.
Ключевые слова: хвостохранилища, закрепление пылящих поверхностей.
Как известно, горно-обогатительное производство относится к наиболее отходообразуюшим видам деятельности. Только из каждой тонны руды на стадии производства концентрата в хвосты обогаше-ния уходит более 78 %, не считая отходов от горного производства и со-путствуюших работ. Все это создает огромные проблемы: где и как складировать отходы, как уменьшить их количество, снизить отрицательное влияние на окружаюшую среду?
Строительство хвостохранилиш и организация отвалов горных пород осушествлялось в период, когда учитывалось не влияние подобных объектов на окружаюшую среду, а экономия на транспортировке отходов, известно что, отходы обогатительных фабрик являются обшей бедой для всех горно-обогатительных предприятий мира. При ветреной погоде происходит унос мелких частиц с поверхности низового откоса дамбы и пляжа хвостохранилиша с переходом в аэрозольное состояние. В зависимости от скорости ветра пыль перемешается на расстояние от первых сотен метров до нескольких десятков километров. А отвалы, расположен-
ные внутри карьера создают дополнительную нагрузку на уступ, что вызывает снижение устойчивости откосов, а иногда в сочетании с другими факторами является одной из причин их деформаций. Кроме того, осыпаюшие в карьер породы могут засыпать транспортные бермы, что связано с выполнением дополнительных объёмов работ по их очистке.
Для безопасной отработки месторождения на нижележаших горизонтах, с целью предотврашения осыпей, а также для подавления пылеобразо-вания отвалов научный коллектив кафедры «Маркшейдерское дело и геодезия» КазНТУ, совместно с лабораторией «ЦелСИМ» разработали изолируюший раствор, состав которого приводится ниже.
Известен состав для закрепления пыляших поверхностей отвалов и других объектов, приведенный в описании к патенту Российской Федерации № 2148720, МПК Б21Р 5/06, публ. 10.05.2000 г. Он содержит пластификатор адипиновый шелоч-ной (отход производства капролакта-ма), келовейскую порошкообразную глину, извлекаемую попутно с железной рудой, и воду при следуюшем со-
отношении этих компонентов, мас.%: пластификатор адипиновый щелочной 10—15; келовейская порошкообразная глина 15—20; вода остальное. Покрыгтие, полученное из известного состава, имеет недостаточную прочность и долговечность.
Известен состав для закрепления пылящих поверхностей хвостохрани-лищ и других объектов, приведенный в патенте Российской Федерации № 2151301, МПК Б21Р 5/16, публ. 25.08. 1998 г. Он содержит, мас. %: поливинилбутираль 50—70; хвосты обогащения остальное.
Смесь ровным слоем распределяют на покрываемом участке и с помощью газовых горелок нагревают до температуры плавления поливинилбутираля 250—300 °С. Прочность покрытия составляет 10,3 МПа. Недостатком этого состава является недостаточная прочность и долговечность получаемого покрытия, а также трудоёмкость его нанесения.
Известен так же состав для закрепления пылящих поверхностей хвосто-хранилищ и других объектов, выбранный в качестве ближайшего аналога. Он приведен в описании к авторскому свидетельству СССР № 1138517, МПК Е21Р 5/06, публ. 07.02.1985 г. Состав содержит глину, хвосты обогащения, солому или камыш и воду при следующем их соотношении, мас. %: глина 70—78; хвосты обогащения 2—7; солома или камыш 1,6—2; вода остальное. Из этого состава изготавливают окатыши и укладывают на пылящую поверхность разбрасывателем органических удобрений. Недостатком известного состава является недостаточные прочность и атмосфероустой-чивость получаемого покрытия, а также трудоемкость его нанесения.
В основу предлагаемого нами состава положена задача создания состава для закрепления пылящих по-
верхностей отвалов и других объектов, содержащего отходы производства, и покрытие из которого обладает высокой прочностью и атмосферо-устойчивостью.
Для достижения указанного результата получен состав для закрепления пылящих поверхностей отвалов и других объектов, содержащий хвосты обогащения и воду, дополнительно содержит цемент и дивинилсти-рольный латекс при следующем соотношении компонентов, мас. %: хвосты обогатительных фабрик 35—40; цемент 20—25; дивинилстирольный латекс 5—6; вода остальное.
Вышеприведенное соотношение компонентов получено экспериментально и является оптимальным, с одной стороны, для достижения необходимой текучести раствора, чтобы его было несложно наносить на пылящие поверхности, и адгезии к пылящей поверхности, а, с другой стороны, для получения покрытия необходимой прочности после схватывания его с пылевидными частицами и атмосфероустойчивого.
Увеличение количества хвостов обогащения более 40 % снижает текучесть раствора и его адгезию с частицами пылящей поверхности при небольшом повышении прочности. А уменьшение их количества менее 35 % повышает себестоимость покрытия.
Увеличение количества цемента более 25 % увеличивает себестоимость покрытия и снижает его агрономические свойства, а уменьшение менее 20 % ведет к снижению адгезии состава с пылящей поверхностью и снижению прочности материала покрытия. Увеличение количества латекса более 6 % увеличивает себестоимость покрытия, а уменьшение менее 5 % ведет к снижению адгезии состава с пылящей поверхностью и снижению прочности материала покрытия.
Рис. 1. Рентгенографический анализ хвостов ЗГОК
Таблица 1
Грануляционный состав хвостов обогащения ЗГОК
Размеры сит, мм 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 Менее 0,14 Модуль крупности
Полные остатки, % 0,1 0,3 1,1 5,6 26,8 7 53 0,33
Таблица 2 Состав раствора
Компоненты, мас.% Пример 1 Пример 2 Пример 3
Цемент 20 22,5 25
Хвосты обогащения 40 37,5 35
Дивинилстирольный латекс 6 5,5 5
Вода 34 34,5 35
Таблица 3 Физико-механические свойства образцов
Показатели Пример 1 Пример 2 Пример 3
Предел прочности на сжатие, МПа 22,5 25,6 27,2
Морозостойкость, циклы 10 12 15
Для получения композиции используют следующие сырьевые материалы: портландцемент М 400 Карагандинского цементного завода; хвосты обогащения Зыряновского горно-обогатительного комбината (далее ЗГОК); дивинилстирольный латекс жидкий, производство России.
Хвосты обогащения ЗГОК имеют следующее содержание окислов: БЮг - 63,2; СаО-6,7; РеОз-12,1; А^Оз +
Т1Оз - 6,8; МдО - 1,4; К2О - 1,7; ^О - 0,80; БОз - 2,8; ппп - 4,4.
На рентгенограмме хвостов обогащения ЗГОК (рис. 1.) представлены в основном три составляющие с дифракционными линиями 4,23; 3,338 2,455; 2,28; 2,237; 2,127; 1,977 1,817;1,669; 1,658; 1,541; 1,454 1,388; 1,373 А, соответствующими кварцу. Содержание кварца в пробах от 54,5 до 69 %.
В табл. 1 приведен грануляционный состав хвостов обогащения.
После дозирования компонентов цемент, хвосты обогащения и латекс загружают в бетономешалку и тщательно перемешивают. Затем добавляют воду и перемешивают. Примеры составов приведены в табл. 2. Раствор доставляют к местам пылящихся поверхностей и наносят его распылителем.
Для определения прочности и морозостойкости из полученных составов формовали образцы 2х2х2 см. Через сутки образцы извлекали
1. Наблюдение за устойчивостью внутреннего отвала, проведение инструментальных наблюдений бортов карьера «Центральным» Акжалского месторождения: отчёт № 3.781.06 / КазНТУ имени К. Сатпаева. —-Алматы, 2007. — 24 с.
из форм и хранили во влажных условиях 28 суток. А затем поводили физико-механические испытания, результаты которых представлены в табл. 3.
И так, используемые в составе хвосты обогащения являются отходами производства обогатительных фабрик, а дивинилстирольный латекс — отходом производства каучука. Применение в составе цемента позволяет получить покрытие, имеющее высокую прочность и более высокую адгезию к частицам пылящей поверхности.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Предпатент №19861 от 25.05.2008 Состав для закрепления пымящихся поверхностей хвостохранилищ и других объектов. / Касымканова Х.М., Бек А.Ш. и др выщан Комитетом по правам интеллектуальной собственности Министерство юстиции РК. ИДИ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Касымканова Хайни - Камаль Михайловна — доктор технических наук, доцент кафедры «Маркшейдерское дело и геодезия» Казахского национального технического университета имени К. Сатпаева.
Бек Аскар Шарипович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Маркшейдерское дело и геодезия» Казахского национального технического университета имени К. Сатпаева. е-шаИ: khaini_kamal@mail.ru
д
РЕТРОДАЙДЖЕСТ -
1 января 1834 г. в составе Министерства финансов Российской империи был образован военизированный Корпус горных инженеров со штатным офицерским составом в 320 человек. Специальные наименования горных чинов заменялись военными. Министр финансов получил звание главноначальствующего этим корпусом, и при нем учреждена должность начальника штаба Корпуса Горнык инженеров; учрежден был и Горный аудиториат.
