CC BY
55
ивается также применение автоматической системы аварийного закрытия перс-сигналу датчика, устанавливаемого на почве выработки и срабатывающего при увели-воды до определенного предела.
от датчика одновременно поступает на диспетчерский пункт. Параллельно должен гн ручной запуск системы закрытия ВНП с пульта, установленного нспосредст-выработке. Поднятие «падающего» затвора перемычки будет производиться с по-ие*тричсской лебедки.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДАХ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНБ1Х ИСКОПАЕМЫХ
КРАВЧЕНКО А. П. Уральская государственная горно-геологическая академия
Мюголетняя эксплуатация месторождений золота привела к истощению сырьевой базы и горно-технических условий его разработки. В связи с ухудшением качества мине-сырья, главным образом со снижением содержания металла в рудах и песках, в настоя-энергстически более выгодно перерабатывать его не традиционными методами обога-I методами гидрометаллургии. Эти методы базируются, прежде всего, на растворении по-компонента активными агентами при контакте с выщелачивающими растворами, и при их и главная доля энергии не тратится на отбивку вмещающих пород от полезного иско-
Водобная технология получила развитие в физико-химических гсотехнологиях, не исполь-в процессе обогащения измельчение руд. В некоторых случаях даже производится извле-аолезного компонента на месте его залегания. Таким образом, с применением физико-х геотехнологичсских методов при переработке золотосодержащего сырья отладет на-в сооружении цеховых зданий золотоизвлскатсльных фабрик и, в конечном счете, в ка-затратах на их строительство и последующее содержание, результате золото можно рентабельно получать методами физико-химической геотехно-- кучным и подземным выщелачиванием даже из убогого минерального сырья. Так. в мироне золото из убогих и забалансовых руд с содержанием 1,2 - 0,6 г/т, а также из отходов и обогатительного производства с содержанием металла 0,6 - 0,3 г/т извлекаете« в основ--дами кучного выщелачивания с использованием реагентов преимущественно циннидного
При всех своих достоинствах геотехнологические методы требуют более пристального вни-к вопросам обеспечения промышленной безопасности предприятий, применяющих эти ме-На предприятиях кучного и подземнего выщелачивания отмечаются физические к химиче-фвкторы, влияющие на человека.
К физическим опасным и вредным факторам относятся движущиеся машины и механизмы, ые части оборудования, повышенный уровень шума и вибрации, термические и электри-воздействия.
К химическим опасным и вредным факторам относятся применяемые в технологическом вредные вещества, в том числе общетоксичсскис (цианистые соединения) и раздражаю-»хлор), относящиеся ко 2-му (высокоопасныс) классу. Утечка этих веществ приведет к чрез-ситуации экологического характера и нанесению значительного ущерба окружающей и населению. Предприятия, применяющие геотехнологические методы добычи ПИ, относят-категории опасных производственных объектов Наиболее опасными являются цианистые соединения в связи с тем, что цианиды, реагируя с ином, блокируют перенос кислорода кровью. Для растений эти растворители являются м удобрением. При попадании в почву и другие природные комплексы цианиды усваива-растениями, микроорганизмами и микроводорослями в качестве питательных веществ (см. )•
Предусматривается также применение автоматической системы аварийного закрытия пере-гю сигналу датчика, устанавливаемого на почве выработки и срабатывающего при увели-I дебита воды до определенного предела.
Сигнал от датчика одновременно поступает на диспетчерский пункт. Параллельно должен предусмотрен ручной запуск системы закрытия ВНП с пульта, установленного непосредст-• самой выработке. Поднятие «падающего» затвора перемычки будет производиться с по-> электрической лебедки.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДАХ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНБ1Х ИСКОПАЕМЫХ
КРАВЧЕНКО Л. П. Уральская государственная горно-геологическая академия
Многолетняя эксплуатация мссторожцсний золота привела к истощению сырьевой базы и <ию горно-технических условий его разработки. В связи с ухудшением качества мине-сырья, главным образом со снижением содержания металла в рудах и песках, в настоя-®ремя энергетически более выгодно перерабатывать его не традиционными методами обога-I. а методами гидрометаллургии. Эти методы базируются, прежде всего, на растворении по-компонента активными агентами при контакте с выщелачивающими растворами, и при их -'НИИ главная доля энергии не тратится на отбивку вмещающих пород от полезного иско-
Подобная технология получила развитие в физико-химических геотехнологиях, не исполь-■пиих в процессе обогащения измельчение руд. В некоторых случаях даже производится извле-мк полезного компонента на месте его залегания. Таким образом, с применением физико-■шческих геотсхнологических методов при переработке золотосодержащего сырья отпадет на-биость в сооружении цеховых зданий золотоизвлекательных фабрик и, в конечном счете, в ка-пльных здтратах на их строительство и последующее содержание.
В результате золото можно рентабельно получать методами физико-химической геотехно-- кучным и подземным выщелачиванием даже из убогого минерального сырья. Так, в миро-Л практике золото из убогих и забалансовых руд с содержанием 1,2 - 0,6 г/т, а также из отходов рного и обогатительного производства с содержанием металла 0,6 - 0,3 г/т извлекается в основ-методами кучного выщелачивания с использованием реагентов преимущественно цианидного
При всех своих достоинствах геотехнологические методы требуют более пристального вни-I к вопросам обеспечения промышленной безопасности предприятий, применяющих эти ме-I. На предприятиях кучного и подземного выщелачивания отмечаются физические и химиче-факгоры, влияющие на человека.
К физическим опасным и вредным факторам относятся движу щиеся машины и механизмы, ижные части оборудования, повышенный уровень шума и вибрации, термические и элсктри-воздействия.
К химическим опасным и вредным факторам огносятся применяемые в технологическом ■роиессе вредные вещества, в том числе обшетоксические (цнанистые соединения) и раздражаю-(хлор), относящиеся ко 2-му (высокоопасные) классу. Утечка этих веществ приведет к чрезвычайной ситуации экологического характера и нанесению значительного ущерба окружающей ¿реде и населению. Предприятия, применяющие геотехнологические методы добычи ПИ. относятся к категории опасных производственных объектов
Наиболее опасными являются цианистые соединения в связи с тем, что цианиды, реагируя с тчоглобином, блокируют перенос кислорода кровью. Для растений эти растворители являются оотным удобрением. При попадании в почву и другие природные комплексы цианиды усваиваются растениями, микроорганизмами и микроводорослями в качестве питательных веществ (см. вблицу).
Причинами отравления цианистыми соединениями могут быть вдыхание паров синилы кислоты, попадание цианистых соединений в организм через порезы или вместе с пищей и воде Симптомами отравления в легких случаях служат раздражение глаз и верхних дыхателы путей, слюнотечение, головная боль, рвота, учащенное сердцебиение, отдышка. При тяжелых равлениях, кроме того, наблюдается онемение рта, помутнение и потеря сознания, судороги, у щенный пульс, расширение зрачков, бледность, появление пены и остановка дыхания.
Цианистые соединения
Формула Молекулярная масса а. е. м Валентность металла Относитслмая растворяющая способность (KCN- 100%) Относительное кол-во для получения одинаковой концентрации раствора 11орядок устойчивости раствора
NaCN 49 132.6 49 2
KCN 65 1 100 65 1
Ca(CN)2 132 2 141,3 46 3
Циане плав - ----- 40 140 4
Синильная кислота, выделяемая при гидролизе цианида натрия, также является токсичньЛ веществом. Вследствие низкой температуры кипения она частично улетучивается в атмосфер> ■ загрязняет се. На открытом воздухе синильная кислота достаточно быстро разрушается под ваш действием солнечного света и озона, содержащегося в атмосфере, однако он легко накапливается« помещениях с плохой вентиляцией при выщелачивании растворов с открытой поверхности при ра не меньше 10. Снижение щелочности рабочих растворов (при нарушении технологии, сбросе ш слотных вод в технологический раствор, поглощении атмосферного углекислого газа и друпн происшествий) сопровождается выделением синильной кислоты.
В течение длительного времени ведутся исследования по применению малотоксичных и м! токсичных реагентов: тиомочевины в смеси с другими реагентами, растворов сульфидов сермм стой кислоты и се натриевых солей, диотионита и тиосульфата натрия, органических сульфоокс«-! дов нефтяного происхождения с хлоридом 2-валентной меди, бактерий и продуктов их метабЛ лизма.
Указанные растворители применяются значительно реже, в основном из-за новышеннкв требований к аппаратному оформлению при их использовании. Сохраняется более высокая рента! бельность цианидного выщелачивания, что обусловливает применение этого метода в будущее! Кроме того, под воздействием кислорода воздуха разлагаются в течение 1-2 месяцев. Тем не мене природоохранные факторы и требования обсспсчсни» безопасности при циан идиом получени полезных ископаемых, в том числе и золота (особенно при подземном выщелачивании), заставл ют вести поиск новых химических растворителей, обладающих щадящим воздействием на окру жающую среду.
Технологические процессы кучного и подземного выщелачивания должны вестись с учета требований действующих Правил по технике безопасности, производственной санитарии и охраны труда, а также Правил хранения сильнодействующих ядовитых веществ на предприятиях цветной металлургии. К основным мероприятиям по обеспечению безопасных условий труда промышленной безопасности относятся:
- устройство санпропускника СДЯВ;
- раздельное хранение и приготовление реагентов;
- герметизация оборудования;
- применение 100 % водооборота;
- расположенно технологическою оборудования с учетом обеспечения необходимых проходов, монтажных и ремонтных зазоров, проемов, площадок;
- применение оборудования в исполнении, соответствующем рабочей среде и технологическим требованиям;
- ограждение всех обслуживающих площадок, движущихся частей механизмов и ямных емкостей;
- приточно-вытяжная вентиляция в помещениях приготовления выщелачивающих растворов;
замыканий на землю в электрических сетях до 1000 В и более; ¡заземление и контроль целостности сети заземления передвижных машин;
сигнализация на ПДК СДЯВ в воздухе помещения приготовления выщелачи->в;
охранной сигнализации дьерей и ворот в помещении приготовления выщелачи->в;
i спецодежды и средств индивидуальной защиты обслуживающему персоналу; i оборудования и трубопроводов в цвета, соответствующие ГОСТам; •»гтруктаж обслуживающего персонала по порядку выполнения работ на установке и правил техники безопасности.
гия по предотвращению чрезвычайных ситуаций при геотехнологических методах ПИ заключаются в следующем: ^аькюр технологических параметров, при соблюдении которых воздейсгвие вредных и >в на окружающую среду будет сведено к минимуму; |чие противофильтрационных зкранов в основании выщелачиваемого штабеля при кчнвании или по периметру отрабатываемого участка при подземном (скважннном) «ии;
ыьзование технологических, промывных и обезвреживающих растворов в локальном | водоснабжении;
-сопереживание отработанных пород и технологических растворов до ПДК водоемов Cairo назначения;
контроль за расходом и химическим составом промышленной и питьевой воды.
«ие противофильтрационных экранов и расгворонепроницаемых оснований для пло-выщелачивания является одним из основных действий по предотвращению утечек :ких растворов. Обычно основанием для площадок служит слой гравия, дробленой глин и шламовой фракции ЗИФ. бентонитовых глин и других материалов. Для обсс-I сбора растворов площадка планируется с уклоном 2 - 7° в направлении сборников рас-Мечцность слоя основания от 100 - 450 до 600 м. На основание укладывается раствороне-покрытие. Дтя площадок многоразового применения предложены следующие типы
спланированный участок укладывается слой бетонных плит (толщиной 0,1 - 0,2 м), по-слосм кислотоустойчивого битумного асфальта (толщиной 0,1 - 0,2 м). Поверх укла-IX)душка из пссчано-галечной смеси, в которой размещают дренажные трубы; руднике "Ьлюберд"(США) на поверхности предварительно спланированной площадки :я слой бетона толщиной 0,1 м. На бетон укладываются пластиковые дренажные трубы ;й и засыпаются буферным слоем гравия; предприятиях штата Аризона (США) на очищенную площадку отсыпается слой песка 0,25 м, который покрывают полиэтиленовой пленкой. Поверх пленки отсыпается еще песка толщиной 0,3 м и укладываются асбоцементные трубы с перфорированной по-(диаметр отверстий 13 мм) для сбора продуктивных растворов. Трубы сверху закры-I деревянными щитами.
руднике "Агнью-Лейк" (Канада) площадку покрывают полиэтиленовой пленкой, поверх I отсыпается слой песка и гравия толщиной 0,45 м. Нашло применение асфальтовое, иногда двухслойное (фирма Толд Филдс Майнин") - два асэальта (180 мм) с резиновой прокладкой посредине или один слой гидравлического ас-t(51 мм).
На площадках одноразового применения используются глинистые (толщина 130 - 460 мм) иагтиковые (из сваренных полос кисло~оустойчивой полимерной пленки) покрытия. На гли-или пластиковый слой, для предохранения его от механических повреждений, отсыпается I экран толщиной 50 - 100 мм. В ряде случаев ниже экрана сооружается контрольный гра-:чаный слой толщиной от 150 до ЗАО мм, который служит для индикации протечек осно-I -ри цианидной схеме выщелачивания.
<ак наиболее эффективная рекомендовалась следующая конструкция водонепроницаемого с на спланированную площадку укладывается слой глины толщиной 500 мм, поверх ко-| вкладывается пленочное покрытие из сваренных полос пленки толщиной 0,5 мм. На пленку :я слой отмытого песка толщиной 150 мм (отсыпка ведется вручную). На песок насыпа-ищитно-дренажный слой из песчано-гравийного материала (крупность частиц более 0,5 мм.
без глинистых фракций) толщиной 70D мм. Площадку огораживают бетонной перемычкой, на ¡ стоянии 3 -5 м от которой устраивают канаву (траншею) для отвода ливневых вод.
В целом к растворонспроницаемому основанию под штабель выщелачивания предъявл« следующие требования. Они должны:
- располагаться на участке, не подверженном внезапным затоплениям поверхностными дами, что исключит вынос технологических растворов за контуры рабочих площадок;
- иметь достаточную механическую прочность, позволяющую перевозить и плаиирое нем отрабатываемый материал с помощью транспорта на колесном ходу;
- иметь надежную гидроизоляцию, исключающую утечки технологических растворов;
- обеспечивать сбор технологических растворов;
- иметь ограждения, препятствующие утечке технологических растворов и дождевых пределы площадки.
Ограничение зоны растекания при подземном (скважинном) выщелачивании может достигнуто при применении искусственных противофильтрационных завес - гидрэдинам^ или механических
Необходимо предусматривать обезвреживание отработанных руд. В сточных водах, зующихся при выщелачивании золота цианидами, могут присутствовать так называемые nf растворимые, ядовитые цианиды - NaCN и KCN. Предельно допустимая концентрация циан» водах 0,05 мг/л. Наиболее надежным и приемлемым в условиях выщелачивания методом оч> сточных вод являются окисление цианидов гипохлоритами [гипохлориты - соли серноват кислоты, наиболее широко распространен гипохлорит Са(СЮ)г]. Для простых ядовитых:
для комплексных ядовитых (надеимер для цианидов цинка):
CNO" +2Н,0~ ->СО,2" +NH4+;
CN" +ОСГ -+CNO" +СГ;
[Zn(CN)< У2 - 40СГ + 20Н" 4CNO" +4СГ + Zn(OH)2 4-.
Реакция наиболее полно протекает при рН = 9 - 10. Образующиеся цианит-ионы [CNO] степенно гидролизуются в воде:
либо могут быть окислены добавочным введением гипохлорит-иона:
В данном случае нет необходимости поддерживать рН = 10, наоборот, для окисления цш дов лучше довести до рН = 6,5 (то есть добавить кислогы):
2CNO" +ЗОСГ +2Н+ 2С02 Т +3CI" + N2 í+Н20;
Аналогичным i ипохлориту окислителем цианидов является жидкий хлор. При его при* нии возможны следующие реакции:
CN~+CI2 —> CICN + С1~;
CN' +20Н" + С12 CNO- + 2С1 ~ + 2Н 20.
Более безопасно проводить рабэту жидким хлором: приготовив известковое молоко, обработать его жидким хлором, то есть получить раствор гипохлорита кальция, и уже его дозироваты циансолержащие сточные воды, подвергаемые очистке:
2Са(ОН)+2С12 -> Са(ОС1)2 +СаС12 + Н20;
2CNO" +40Н" +ЗС12 ->2С02 t+бСГ +N2 Т+2Н20.
При оценке воздействия выделяющихся в атмосферу вредных веществ необходимо, в первую очередь, учитывать, что концентрация их не должна оказывать вредного воздействия на человеческий организм, то есть должна удовлетворять предельно допустимой концентрации вреди! веществ в атмосферном воздухе (для цианидов не более 0,3 мг/м ). Отборы проб должны проводиться непосредственно у площадки переработки руд, у емкостей технологических растворов. > емкости обезвреженных растворов и в помещении приготовления реагентов. Частота отбора проб при установившемся режиме работы 1 раз в месяц. В случае, если концентрация вредных веществ
150
тельной к малейшим колебаниям воздуха нитью, помещенной на аэродинамически обте» стальной ручке, для определения скорости был использован термоанемометр «ТЕ8ТО-425».
В ходе проведения эксперимента было установлено:
• воздух поступает в подкасочное пространство через кольцевой зазор в области вис части головы и выхолит в затылочной области;
• в области лба под козырьке м отсутствует какое-либо движение воздуха (зона «застоя»):
• при уменьшении сечения кольцевого зазора зона «застоя» воздуха увеличивается;
• в верхней, боковых и затылочной частях подкасочного пространства зафиксировано жение воздуха с разными по величине скоростями. В верхней части головы скорость потока ( ставляет 0.5 м/с, сбоку - 3 - 4 м/с при скорости набегающего потока 4,9 м/с (рис. 1).
Зона
ПОНМЖГЮ!
скоростей
0,5 и/с
Зона
высоких скоростей
Э-4 м/с
Зоиа тол вндуха
высоких скоростей
Э-4 м/с
Направление избегакмцего ветрового потока
4,9 м/с
Рис. 1. Зоны проветривания подкасочного пространства и распределение скоростей воздушного потока
Математическое моделирование стационарного распределения температуры в подкасо1 пространстве с учетом экспериментальных данных о внешних тепловых потоках позволяет полно исследовать тепловой режим под каской и оценить степень необходимой проветриваем« подкасочного пространства.
Накопление тепла в подкасочном пространстве происходит за счет теплового излучения стороны головы. При этом часть тепла отводится из-под каски с вентилирующим потоком возду ха, а другая часть - вместе с теплое ым излучением самой каски.
Тепловой баланс при установившейся температуре выражается равенством
Чг$г = ПЛСк ~ 1в)+"ЩРвСв(1к - /,).
(I)
где дг • поверхностная плотностэ потока тепла со стороны головы; Я, • плещадь поверхности головы; 1К - установившаяся температура под каской; /в - температура окружающей среды; Щ - объем подкасочного пространства, п - количество объемов подкасочного пространства, проходящее в единицу времени; рв ,Св - плотность и удельная теплоемкость вентиляционного воздуха;
площадь поверхности каски; Т]к - коэффициент теплопередачи материала каски: 1 , где ак чав - коэффициенты тепловосприятия и теплоотдачи соответственно
1 1
— + —
6 + —
<*к <** К
на внутренней и внешней поверхностях каски; 3 - толщина каски; Ак - коэффициент теплопроводности материала каски.
Неизвестная величина <7г поверхностной плотности теплового потока со стороны головы определяется путем моделирования стационарного распределения температуры в подкасочном пространстве в виде распределения температуры в сферическом слое /?, <а г £ где Я, - радиус сферической поверхности головы; - радиус внутренней сферической поверхности каски.
Стационарное распределение температуры в сферическом слое, симметричное относительно угловых координат, описывается уравнением Лапласа
г* ¿Г\ (¡ГУ
т^В.Э) - распределение температуры в сферическом слое; /.. - температура кожного покро-1К - температура на внутренней поверхности каски.
распределения температуры в сферическом слое подкасочного пространства при за-ном режиме на границах имеет вид
Я, \
Г..г моСгь теплового потока определяется законом Фурье
(3)
.(¡и (Иг
= Я
(4)
- условный коэффициент теплопроводности воздушного прослойка, включающий перенос
троводностью, конвекцией и излучением. I>четом выражения (4) уравнение теплового баланса (I) имеет вид:
к^-Х
кгач иг "/,)« кшс (1К - 1в ) + квеит(1к - /„ ),
Яг с; |
(5)
^(Яг - Я.)
квент = п\Укресв
ог, а, л,
^кас >^вент ' коэффициенты теплопередачи соответственно головой, каской и венти-1М потоком.
Из уравнения (5) определяется стационарная температура, установившаяся под каской, в за-от параметров тепловых потоков:
+ . . (О-о-
к + к + к Ллм кас ' "-вги/п
Результаты расчетов установившейся под каской температуры в зависимости ог объемного вентиляционного воздуха приведены на рис. 2. Расчет проводился для заданной темпера-головы /г ■ 32 С° и при температурах воздушной среды /в = 20, 23 и 26 °С.
?Ркс. 2. Температура г. в подкасочном юостранстве защитной каски в зависимости 28
тт объемного потока вентиляционного ■ядуха и температуры окружающей среды при температуре головы 32 °С: I - температура окружающей среды 20 °С; 2-23 °С; 3 - 26 °С
У
3' —-
/К.
5
Из расчетов следует, что при отсутствии вентиляционного потока под каской даже при от-льно низкой температуре окружающей среды 20 °С пол каской устанавливается высокая, с зрения гигиенических требований, температура - до 28,5 °С. С ростом температуры окру-
жающсй среды температура под каской заметно повышается и составляет около 30 °С при ратуре головы 32 °С и внешней температу ре 26 °С.
Вентиляционные потоки понижают установившуюся под каской температуру. При снижение температуры под каской существенно зависит от температуры окружающей сг скорости вентиляционного потока в подкасочном просгранстве. Расчеты показывают, что объемной скорости вентиляционного потока под каской 3,0 м3/ч при температу ре воздуха 26. 20 °С только за счет вентиляции уменьшение темпсрагуры под каской составило 2,4, 3,4 и 4,1 Уменьшение температуры окружающего воздуха даег возможность достигнуть необходимой пературы в подкасочном пространстве с гораздо меньшей объемной скоростью вентиля ни потока под каской. Так, для достижения под каской тсупсратуры 25 °С при температуре ~ 20 °С в подкасочном пространстве необходим вентиляционный поток со скоросгью 2 м3/ч, а температуре воздуха 23 °С - 4 м3/ч.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Абдулов Р. Ф.. Данюшевскик Б Ю.. Ртаев Т. //. Методика экспериментального определения чины воздухообмена в подкасочном пространстве защитных касок при аэродинамическом испытан образцов / Всесоюз. нефт. науч.-исслед. ин-т по техн. безопасн. (ВНИИТБ). Баку. 1975.
2. Каспаров А. А.. Гигиена труда и промышленная санитария. М.: Медицина, 1977.
3. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1972.
