Библиографическое описание:

Свалова К. В. Механический способ очистки сточных вод горных предприятий с помощью фильтров на основе волокнистых полимерных материалов // Молодой ученый. — 2013. — №1. — С. 56-58.

Постоянно-развивающаяся горнодобывающая промышленность является основой экономического благосостояния нашей страны. Её успешное развитие предопределяется высокой эффективностью открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых. На сегодняшний день этим способом добывается около 90 % железных руд, до 60 % руд цветных металлов и угля, около 75 % руд цветных металлов, более 80 % химического сырья и почти весь объем строительных горных пород. Но, как и любые другие промышленные предприятия, горно-обогатительные комбинаты являются мощными источниками негативного воздействия на окружающую среду. Главным образом, это касается воды, которая в больших количествах используется в технологическом процессе при добыче и обогащении полезных ископаемых. При этом извлекаются и перерабатываются огромные массы горных пород, из которых используется лишь небольшая часть, а все остальное накапливается в виде сбросов и отходов и загрязняет окружающую среду [6, с.5].

В таблице 1 представлена классификация существующих методов очистки сточных вод.

Таблица 1

Методы очистки сточных вод (по Ю. В. Михайлову [4])

Название методов

Способы обработки

Механические

Отстаивание, очистка в гидроциклонах, процеживание, центрифугирование, фильтрация

Химические

Окисление (хлорирование, озонирование), восстановление, нейтрализация, реакция осаждения, комплексообразование

Физико-химические

Коагуляция, флокуляция, флотация, сорбция, ионообмен, экстракция, дистилляция, электрокоагуляция, вымораживание, электродиализ, гиперфильтрация, обратный осмос

Физические

Магнитная обработка, ультразвуковая обработка, электроимпульсная обработка, плазменная обработка, ионизирующее облучение

Биологические и биохимические

Поля фильтрации, биологические пруды, аэротенки, реакторы восходящего потока с активным илом, биофильтры, окислительные каналы


Биологические, физические, химические, биохимические способы очистки сточных и оборотных вод горных предприятий применяются очень редко.

А гравитационные (механические), физико-химические способы очистки промышленных стоков горных предприятий от взвешенных веществ, тяжелых металлов, нефтепродуктов не обеспечивают чистоту воды до норм предельно-допустимой концентрации. Поэтому совершенствование механического способа очистки с использованием многослойных фильтров из полимерных волокнистых материалов не только является актуальной задачей науки, но и позволяет повышать качество осветления воды до требуемых норм.

Фильтрованием называют процессы разделения неоднородных систем или суспензий при помощи пористых перегородок, которые задерживают одни фазы этих систем и пропускают другие. Фильтрование является гидродинамическим процессом, скорость которого прямо пропорциональна разности давления, создаваемой по обеим сторонам фильтровального материала, и обратно пропорциональна сопротивлению, испытываемому жидкостью при ее движении через поры перегородки и слой образовавшегося осадка [3, с. 22]. Здесь в качестве суспензий выступают сточные воды горных предприятий, в качестве пористых перегородок — волокнистый полимерный материал, полученный иглопробивным способом. Необходимая отличительная особенность всякой фильтровальной перегородки — наличие в ней сквозных пор, способных пропускать жидкость, но задерживать твердые частицы суспензии. Средний размер и форма пор фильтровальных перегородок определяются размерами и формой элементов, из которых они изготовлены.

Фильтровальный материал для очистки сточных и оборотных вод должен удовлетворять следующим требованиям: высокая фильтрующая и задерживающая способность, высокая эффективность осветления, прочность структуры материала, экономичность, технологичность и долговечность.

Для фильтрования суспензий в горном деле используют хлопчатобумажные, шерстяные и синтетические ткани [5, с. 33].

Хлопчатобумажные фильтроткани имеют малый срок службы, они быстро засоряются и разрушаются. Шерстяные ткани более устойчивы, но имеют высокую стоимость. Поэтому в настоящее время получили распространение именно синтетические материалы. Они превосходят хлопчатобумажные и шерстяные полотна по водопроницаемости и фильтрующей способности, а также обладают высокой износостойкостью, прочностью и устойчивы против засорения [1, с.8].

Синтетические волокнистые материалы, полученные иглопробивным способом, имеющие объемную плотность 50–200 кг/м3, пористость 80–90 %, ширину до 2,5 м, длину до 100 м более просты в изготовлении и имеют в 2…3 раза меньшую стоимость по сравнению с тканными фильтровальными материалами [7, с.33]. В качестве сырья для производства используются полиамидные, полиэфирные и полипропиленовые синтетические волокна. Они имеют высокую прочность на растяжение от 70 до 600 н/см2, высокий коэффициент фильтрации от 40 до 50 м/сут, незначительный удельный вес и толщину. Синтетические волокна диаметром 10–30 мкм и длиной 50–100 мм в процессе изготовления образуют пористую структуру полимерного материала с размерами пор 40–150 мкм в одном слое. При этом в среднем у разных материалов количество слоев колеблется от 3 до 5, при толщине материала от 2 до 6 мм. Поэтому, при фильтровании струя жидкости при проходе через волокнистый слой разбивается на более мелкие, которые движутся по многократно меняющим направление траекториям, что ведет к отложению твердой фазы промышленных стоков как внутри материала, так и на его поверхности [2, с. 47].

Вид материала под микроскопом изображен на рисунке 1.

Рис. 1 Вид иглопробивного синтетического материала под микроскопом


В качестве сырья для производства используются полиамидные, полиэфирные и полипропиленовые синтетические волокна. Они имеют высокую прочность на растяжение от 70 до 600 н/см2, высокий коэффициент фильтрации от 40 до 50 м/сут, незначительный удельный вес и толщину. Синтетические волокна диаметром 10–30 мкм и длиной 50–100 мм в процессе изготовления образуют пористую структуру полимерного материала с размерами пор 40–150 мкм в одном слое. При этом в среднем у разных материалов количество слоев колеблется от 3 до 5, при толщине материала от 2 до 6 мм. Поэтому, при фильтровании струя жидкости при проходе через волокнистый слой разбивается на более мелкие, которые движутся по многократно меняющим направление траекториям, что ведет к отложению твердой фазы промышленных стоков как внутри материала, так и на его поверхности [2, с. 47].

Волокнистые полимерные материалы, полученные иглопробивным способом, зарекомендовали себя как доброкачественный материал с хорошими свойствами в горном деле, дорожном и железнодорожном строительстве, энергетике, металлургии и др. В горно-добывающей промышленности волокнистые среды нашли применение не только в качестве фильтровальных материалов с хорошей водопроницаемостью и высокой осаждаемостью твердой фазы, но и в качестве дренажей, а также армирующих и разделяющих прослоек.

Исследования по расширению применения волокнистых полимерных материалов в различных технологических процессах продолжаются, вместе с тем исследуются свойства данных материалов с целью расширения их функциональных возможностей, появляются новые виды синтетических полотен. Разработка и использование фильтров с применением волокнистых полимерных материалов в комбинации с фильтрами другой природы может обеспечить очистку промышленных стоков горных предприятий до требуемых норм, тем самым сохраняя чистоту водоемов и окружающую нас природную среду.


Литература:

  1. Герасимов В. М. Волокнистые и пленочные материалы в технологиях горного производства / В. М. Герасимов, А. В. Рашкин — Чита: ЧитГУ, 1998. — 91 с.

  2. Герасимов В. М. Волокнистые полимерные материалы в геотехнологии: монография / В. М. Герасимов. — Чита: ЧитГУ, 2010. — 207 с.

  3. Жужиков В. Л. Фильтрование. Теория и практика разделения суспензий / В. Л. Жужиков. — М.: Химия, 1971. — 440 с.

  4. Михайлов Ю. В. Горнопромышленная экология: учебное пособие / Ю. В. Михайлов, В. В. Коворова, В. Н. Морозов; под ред. Ю. В. Михайлова. — М.: Изд. центр «Академия», 2011. — 336 с.

  5. Скобеев И.К Фильтрующие материалы / И. К. Скобеев. — М.: Недра, 1978. — 200 с.

  6. Субботин Ю. В. Процессы открытых горных работ: учебное пособие / Ю. В. Субботин, Ю. М. Овешников, А. В. Авдеев. — Чита: ЧитГУ, 2009. — 334 с.

  7. Субботин Ю. В. Применение геотекстильных материалов в технологии очистки сточных вод. Вестник ЧитГУ: сб. науч. тр. — Чита, 2004. — С. 32–42


Основные термины (генерируются автоматически): очистки сточных вод, горных предприятий, волокнистых полимерных материалов, промышленных стоков, структуру полимерного материала, стоков горных предприятий, промышленных стоков горных, горизонтальных горных выработок, проходке горизонтальных горных, иглопробивным способом, фазы промышленных стоков, незначительный удельный вес, Волокнистые полимерные материалы, отложению твердой фазы, полипропиленовые синтетические волокна, Синтетические волокна диаметром, расчета паспорта буровзрывных, твердой фазы промышленных, парков нефтеперерабатывающих предприятий, пористую структуру полимерного.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle