CC BY
105
Т.Н. Ильина,
БелГТАСМ
С.Д. Михайлова,
БелГТАСМ
А.Ф. Лисеев,
ЛГОК
Способы закрепления пляжей хвостохранилищ Лебединского ГОКа
Одним из основных технологических процессов железорудного производства является обогащение. При этом от 30 до 40 % сырья горнообогатительных комбинатов уходит в отходы обогащения - хвосты. Они могут служить техногенным источником полезных ископаемых. В связи с этим целесообразны их организованная укладка и хранение. При любых известных схемах и способах складирования на действующих хвостохранилищах формируются эрозионно-опасные поверхности, которые становятся источником загрязнения окружающей среды.
Для защиты воздушного бассейна разработаны мероприятия, предотвращающие, либо ограничивающие их до допустимых уровней. Предлагаются различные методы, которые могут быть объединены в группы в зависимости от способа пылеподавления. Наиболее полной представляется классификация методов, разработанная Бересневичем П.В. для гидроотвалов и хвостохранилищ. Согласно этой классификации различают технологические, механические, физико-химические методы и рекультивацию.
К технологическим методам относятся: изменение способов
складирования; изменение состава и состояния продуктов складирования; безотходная и малоотходная технологии обогащения; утилизация.
Механические методы включают в себя: создание заграждений, предотвращающих распространение пыли; сплошное покрытие поверхности непылящим материалом.
Физико-химические методы заключаются в закреплении пылящих поверхностей химическими веществами или изменении физических свойств поверхности.
К биологическим методам относится создание защитного слоя из низших растений (нанесение на закрепляемую поверхность низших пленкообразователей), выращивание высших растений.
Рекультивация подразделяется на горнотехнические мероприятия (нанесение плодородных пород и почв) и биологические (проведение комплекса мероприятий для возобновления флоры и фауны). [1]
Последние десятилетия борьбе с пылением хвостохранилищ уделялось огромное внимание. Разработкой мероприятий по улучшению экологической обстановки в регионе КМА занимались научноисследовательские институты г. Белгорода.
Так, институтом “Механобр-чермет” (г. Белгород) предложено частичное решение экологических проблем, состоящее в изменении конструкции ограждающих дамб. Так как рекультивация низового откоса до завершения эксплуатации хвостохранилищ недопустима, ее поверхность является постоянным источником пыления. Применение каменно-набросной дамбы, повысит уровень воды в хво-стохранилище и позволит уменьшить площадь пляжей хвостохра-нилища. На низовом откосе, сложенном скальной породой, пыле-выделение уменьшится по сравнению с песчаным в 6 раз. [2]
К технологическим методам можно отнести способ, предусматривающий закрепление за счет перераспределения частиц по крупности и формирования поверхностного слоя из крупных непылящих частиц.
Особое внимание на комбинате уделяется рекультивации. Вначале на спланированную поверхность наносится слой мела ( геохимический барьер), затем слой суглинка и первый слой чернозема с последующим перепахиванием.
После чего наносится второй слой чернозема и тщательно планируется. После завершения технического этапа рекультивации откосы и бермы озеленяют.
На ЛГОКе разработана классификация пригодности пород вскрыши и хвостов обогащения к биологическому освоению. В настоящее время рекультивации подверглось 1950 га. отработанных площадей отвалов хвостохра-нилищ. [3]
Некоторые участки хвостохра-нилищ не требуют закрепления на длительный период времени. Поэтому, стабилизация низового и верхового откосов дамб, а также пляжных зон, прилегающих к откосам дамб целесообразно проводить с помощью физикохимических методов. В зависимости от преобладающего содержания основного компонента, физико-химические методы могут быть объединены в следующие группы:
1. Гидрообеспыливание. Включает в себя устройство систем дождевания или аэрозольной гидрозавесы по периметру хвосто-хранилища.
2. Создание защитного слоя с помощью пены. Для экранирующего пылеподавления должны применяться самые стойкие пены в статике и динамике, с использованием ПАВ с удлиненным и разветвленным углеводородным радикалом.
3. Стабилизация пылящей поверхности растворами неорганических веществ. К ним относятся растворы хлорида кальция, жидкого стекла , гидрооксида кальция, растворы кислот и т.п.
4. Стабилизация пылящей поверхности органическими веществами. К веществам данного класса можно отнести эмульсии на основе нефтепродуктов, керозин, смолы, универсин, глицериновый гуд-
б
рон, лигно-сульфонаты технические и др.
5. Стабилизация пылящей поверхности полимерами. Закрепление растворами полиэлектролитов является наиболее распространенным. Это полиакриламид, полимеры группы К, вяжущие на основе лигнина и т.д.
6. Стабилизация пылящей поверхности комбинированными средствами. К данному классу можно отнести составы включающие глинистые суспензии с добавками полимеров или битумные эмульсии с добавками полимеров.
7. Изменение физических свойств пылящих поверхностей: электризация верхнего слоя; намагничивание; термическая обработка.
НИИ "Виогем" (г.Белгород) проводил для Лебединского ГОКа сравнительный анализ и подбор наиболее оптимальных композиций пылесвязующих составов. Исследования показали, что устойчивое закрепление сухих хвостов достигается путем обработки раствором жидкого стекла с добавлением хлористого натрия. Возможно применение поливинилацетат-ной эмульсии с добавками FeCL2 или 2п^2. Целесообразно на длительное время закрепление растворами на основе сульфиднодрожжевой бражки (СДБ). В качестве отвердителя для СДБ применялись: бихромат калия; перманганат калия с добавлением кислот, щелочей и солей тяжелых металлов; смесь хлорного железа с перекисью водорода; хлорный калий и натрий; двуокись марганца. [4].
На хвостохранилищах ЛГОКа проводилось закрепление с помощью связующих материалов на основе цемента, извести, ПАА, тяжелых глин, а также комбинации этих материалов. Результаты показали, что наибольшую твердость обеспечивает цемент в сочетании с другими компонентами. Закрепление пылящих поверхностей связующими составами следует проводить дифференцированно: пляжные участки целесообразно закрепить глинистыми растворами с предварительной пропиткой раствором ПАА с периодичностью 2-3 раза в год; поверхность дамб и ее откосов целесообразно закреплять цементом с расходом от 2 до 6 т/га поверхности.
В Белгородской государственной технологической академии строительных материалов на кафедре «Машин и оборудования промышленной экологии» ведутся разработки композиций для стабилизации пылящих поверхностей дисперсных материалов. В частности, разработаны составы для закрепления поверхности фосфо-гипса, открыто складируемого на территории АО "Осколцемент", каменного угля при его открытой перевозке речным транспортом.
В настоящее время проводится подбор пылезакрепляющего состава для хвостов магнитной сепарации АО "Лебединский ГОК".
В качестве основного компонента композиций используются лигно-сульфонаты технические (ЛСТ), являющиеся отходами переработки древесины на целлюлознобумажных комбинатах. ЛСТ содержит натриевые, аллюминивые
© Т.Н. Ильина,
и кальцевые соли лигносульфоно-вых кислот с примесью редуцирующих и минеральных веществ. Лигносульфонаты технические являются дешевым продуктом, обладающим высокими вяжущими свойствами. В качестве добавок к ЛСТ предлагается использовать небольшое количество полиэлектролитов типа полиакриламид (QAA), а также добавки латексов. Латексы представляют собой полимеры в коллоидном состоянии. В их состав входят частицы каучука (дисперсная фаза) и сыворотка ( дисперсионная среда). Латек-сы как и ПAA растворяются в воде, характеризуются низкой токсичностью, обладают высокой склеивающей способностью.
Опытно-промышленная проверка качества закрепления пляжей хвостохранилищ ЛГОКа разработанными композициями планируется в летнее время.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бересневич П.В. Охрана окружающей среды при эксплуатации хво-стохранилищ.-М.Недра, 1993.
2. Коваленко A.K Повышение экологической безопасности хвосто-хранилищ большой емкости. - Отчет о НИР.-ТОО “Научно-внедренческий центр RMA”.- г. Белгород
3. Бабец A.M. Вопросы рационального природопользования.- Горный журнал. - 1997г.- N5-6.
4. Разработка рекомендаций по заполнению хвостохранилищ ЛебГО-Ка.- Отчет о НИР.- НИИ “Виогем”. -г. Белгород, - 1980г.
С.Д. Михайлова, А.Ф. Лисеев
193
