Учет и разработка техногенных месторождений | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Геология

Опубликовано в Молодой учёный №10 (69) июль-1 2014 г.

Дата публикации: 30.06.2014

Статья просмотрена: 115 раз

Библиографическое описание:

Кошко А. А. Учет и разработка техногенных месторождений // Молодой ученый. — 2014. — №10. — С. 106-111. — URL https://moluch.ru/archive/69/11843/ (дата обращения: 22.07.2018).

Рассмотрены задачи по разработке технологии извлечения, обработки и дальнейшего промышленного использования техногенных месторождений рек и водоемов, а так же вопрос об определении, учете и использовании земель, которые относятся к современным техногенным месторождениям.

Ключевые слова:Металлургия, повторное использование ресурсов, техногенные месторождения.

В настоящее время промышленное производство занимает очень важную роль в жизни общества. С каждым годом появляются новые предприятия, происходит перераспределение спроса и предложения на различные виды продукции. В то же самое время предприятия оказывают огромное влияние на окружающую среду. Происходит выработка природных ресурсов, образование, складирование или утилизация производственных отходов. Сегодня в мире все больше внимания уделяют вопросам рационального природопользования.

Данное направление имеет ряд острых проблем. Во-первых, необходимо внедрять новые технологии при добыче производственного сырья. Во-вторых, нужно реально оценивать уровень воздействия предприятий на биосферу. В-третьих, существует проблема по разработке и способам внедрения новых технологий в производство, которые могут сократить негативное влияние на окружающую среду.

Развитие повторного использования материалов в значительной степени сокращает расходы предприятий на сырье. Для отрасли металлургии, в связи с огромными объёмами производства, вопрос о повторной переработке отходов особенно актуален. В настоящее время накопления загрязненных илов в донных отложениях представляет собой техногенные месторождения.

Особое внимание необходимо уделить вопросу разработки извлечения и промышленного использования донных отложений рек и водоемов, участвующих в процессе функционирования металлургических предприятий. Водная среда создает особые условия при отложении отходов, а именно:

-        Значительная аккумуляция отложений.

-        Относительно небольшой размер частиц отходов.

-        Особые условия при увеличении глубины залегания.

-        Неравномерность распределения илистых отложений в продольном и поперечном профиле поверхностных водотоков.

Вопрос о промышленном использовании донных отложений промышленных водоемов актуален по ряду причин:

-        большое количество загрязненных территорий;

-        степень выгоды для предприятий при разработке методов извлечения сырья из донных отложений

-        улучшение экологического состояния окружающей среды

-        повышение рекреационного потенциала водоемов

Возникает вопрос об определении, учете и оценке земель, которые можно отнести к современным техногенным месторождениям.

Статья 87 п.3 ЗК РФ дает определение особым зонам, входящим в состав земель промышленности и иного специального использования:

В состав земель промышленности и иного специального назначения в целях обеспечения безопасности населения и создания необходимых условий для эксплуатации объектов промышленности, энергетики, особо радиационно опасных и ядерно-опасных объектов, пунктов хранения ядерных материалов и радиоактивных веществ, транспортных и иных объектов могут включаться охранные, санитарно-защитные и иные зоны с особыми условиями использования земель. [5]

Земельные участки, которые включены в состав таких зон, у собственников земельных участков, землепользователей, землевладельцев и арендаторов земельных участков не изымаются, но в их границах может быть введен особый режим их использования, ограничивающий или запрещающий те виды деятельности, которые несовместимы с целями установления зон. [5]

Определение зон с особым режимом использования описано так же и в статье 89 п.1 — п.2 ЗК РФ:

1.        Землями промышленности признаются земли, которые используются или предназначены для обеспечения деятельности организаций и (или) эксплуатации объектов промышленности и права на которые возникли у участников земельных отношений по основаниям, предусмотренным настоящим Кодексом, федеральными законами и законами субъектов Российской Федерации. [5]

2.        В целях обеспечения деятельности организаций и (или) эксплуатации объектов промышленности могут предоставляться земельные участки для размещения производственных и административных зданий, строений, сооружений и обслуживающих их объектов, а также устанавливаться санитарно-защитные и иные зоны с особыми условиями использования. [5]

Исходя из вышесказанного, актуальной является разработка технологии извлечения, обработки и дальнейшего промышленного использования техногенных месторождений рек и водоемов Тульской области.

Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

-        определить среди земель промышленности и иного специального назначения земли, занятые техногенными месторождениями;

-        обеспечить учет земель, занятых техногенными месторождениями;

-        произвести комплексную экономическую оценку земель, занятых техногенными месторождениями, с учетом ресурсного потенциала техногенного месторождения.

-        провести анализ особенностей накопления донных отложений, его гранулометрического и химического состава;

-        разработать методы добычи, механической и химической обработки, временного хранения, транспортировки донных отложений и готового сырья предприятиям;

-        построить модель очистного предприятия, способного выполнять функции и поставленные задачи в максимально короткие и финансово выгодные сроки;

-        по разработанным методам и схемам построить очистное предприятие;

-        реализовать добычу полезного сырья из донных отложений промышленных водоемов Тульской области;

-        реализовать качественную, экономически выгодную, недолговременную обработку донных отложений;

-        распространить разработанную технологию по другим регионам России.

Реализация данного проекта приведет к следующим результатам:

-        обеспечение металлургических предприятий качественным дешевым сырьём;

-        уменьшение транспортных расходов предприятий на доставку руды;

-        улучшение экологического состояния как промышленных водоемов, так и региона в целом;

-        повышение рекреационного потенциала региона;

План реализации проекта состоит из следующих частей:

-        анализ особенностей накопления донных отложений, их гранулометрического и химического состава;

-        сбор и транспортировка донных отложений;

-        очистка, сортировка, переработка донных отложений;

-        извлечение полезных ресурсов;

-        транспортировка очищенного ила к месту первоначального его сбора;

Забор донных отложений происходит со дна водоемов, наиболее подверженных воздействию металлургического производства.

С помощью земснаряда, оснащенного специальной аппаратурой, донные отложения взмучиваются и собираются в транспортировочный отсек баржи, после чего перевозятся к очистному сооружению. Далее собранная смесь сбрасывается в очистной коллектор, где происходит её последовательная очистка и сортировка.

Крупный плавающий мусор (бумага, пластик, стекло, остатки пищи, полиэтилен, перо, резина) необходимо извлекать из воды в первую очередь, так как он пагубно влияет на трубы, каналы, насосы, затрудняет обработку осадка. Для освобождения от крупного мусора применяются разнообразные типы механизмов, основными из которых являются:

-         стержневые решетки с ручной и механизированной очисткой прутьев

-         ступенчатые решетки, ротационные диски

-         ротационные барабаны, центрифуги.

Ротационные барабаны и диски, центрифуги используются не только для тщательного удаления крупного мусора, но и для удаления минеральных взвесей, песка, частично органических загрязняющих веществ, поэтому для переработки донных отложений в нашем случае эти механизмы не подходят. [1]

Описание: блок песколовок.png

Рис. 1. Схема обработки донных отложений

Для удаления крупного мусора необходимо использовать многоступенчатые решетки.

Принцип работы ступенчатых решеток состоит в процеживании сточных вод через пакеты ступенчатых пластин: неподвижных, закрепленных на раме решетки, и подвижных, совершающих плоскопараллельное вращение относительно неподвижных пластин (рис. 2) при помощи кривошипно-шатунного привода, установленного в верхней части решетки. Прозоры между пакетами неподвижных и подвижных пластин фиксируются при помощи специальных накладок. Благодаря круговым движениям подвижных пластин, задержанные отбросы поднимаются с одной ступени на другую, в верхнюю часть решетки, откуда поступают на сброс и дальнейшую транспортировку. Крюкообразная форма стержней ступеней предотвращает обратное попадание отбросов в поток сточных вод. Производительность такой решетки от 650 до 5000 м3/ч, что подходит для поставленной нами задачи. [1]

Описание: C:\Users\Fixer_1140\Desktop\решетки.png

Рис. 2. Схема работы многоступенчатых решеток

Работа многоступенчатой решетки осуществляется, как правило, в циклическом режиме, но возможен и непрерывный режим работы. На рис. 2 показаны последовательные стадии движения решетки и вращения подвижных пластин. [1]

Для очистки засоров в решетке используется специальная щетка из капроновых прутков. Щетка вращается при помощи того же электродвигателя, который приводит в движение решетку. Эластичные прутки эффективно очищают засоры. [1]

Вода и донные отложения, освобожденные от крупного мусора, поступают в песколовки, назначение которых собрать частицы песка и крупных примесей размером 0,09–0,5 мм и более. Песколовки собирают частицы гравия, песка, шлака, бетона и т. п.

Так как большая часть обработки должна быть сконцентрирована на данной стадии очистки, то необходимо использовать целую систему тангенциальных песколовок. В песколовках с циркулирующими потоками воды (к таким относятся тангенциальные) органические примеси поддерживаются во взвешенном состоянии и в осадок не выпадают. Благодаря создаваемым эффектам водоворотов в таких песколовках удается выделить из воды практически чистый песок мелких фракций (включая 0,15 мм) с влажностью осадка из песколовок не более 20 %, и высокой зольностью (не менее 95 %). В тангенциальных песколовках мелкие фракции песка отделяются от воды и осаждаются более эффективно. При этом песчинки всех размеров освобождаются от связанных с ними органических частиц. Количество частиц, собираемых такими песколовками, доходит до 92 % от общего количества частиц в воде. [1]

В тангенциальных песколовках вода подается и движется по касательной (рис. 3). Скорость течения в тангенциальной песколовке от 0,6 до 0,8 м/с, время нахождения в ней сточных вод 30–50 с. При удовлетворительной работе песколовок удаляется песок разных фракций: 0,4–0,3 мм на 95 %, 0,24 мм на 85 % и 0,15 мм на 65 %.

Описание: C:\Users\Fixer_1140\Desktop\песколовки.png

Рис. 3. Схема движения воды по системе песколовок

При использовании песколовок без вихревых потоков, непромытый песок может содержать до 50 % органических веществ, что приводит при его хранении к загниванию и сопровождается неприятным запахом. Кроме того, органические вещества, агломерированные с песком, являются необходимым питательным субстратом ила и удаление их с песком нерационально, особенно на сооружениях, недогруженных по содержанию органики в сточных водах. Поэтому на сооружениях с неэффективно функционирующими песколовками необходима интенсификация их работы. [1]

Каждые 20–30 минут необходимо извлекать гравитационно отфильтрованные частицы со дна песколовок через специальные закрывающиеся отверстия и подвергать их просушке и дальнейшей обработке (рис. 1.5).

Описание: C:\Users\Fixer_1140\Desktop\песколовка.png

Рис 4. Схема выхода песка из песколовки

После сортировки песколовками донные отложения необходимо осушить и отделить из получившейся смеси полезные частицы железа, цинка, меди, никеля. Для этих целей необходимо использовать комбинацию из электроосмотического осушения, термической обработки и механической фильтрации.

Электроосмотическое осушение является одним из самых эффективных методов для осушения мягких водонасыщенных глинистых пород — глин, суглинков, супесей, мелко- и тонкозернистых песков, т. е. пород водонепроницаемых или слабоводопроницаемых в обычных условиях, практически не обладающих водоотдачей. Сущность его состоит в следующем. Если два электрода погрузить в глинистую породу и пропускать через нее постоянный электрический ток, то начнется движение воды к катоду, так как молекулы воды большей частью имеют положительный заряд. Это явление получило название электроосмоса благодаря тому, что одностороннее движение воды через пористую среду происходит под влиянием разности потенциалов электрического тока. [2]

При электроосмосе из породы отделяется не только свободная иммобилизованная и капиллярная вода, но частично и физически связанная. В связи с этим увеличивается эффективная пористость породы и как следствие этого повышается водопроницаемость в суглинках в 10–12 раз, а в глинах до 100 раз. Откачивая скапливающуюся воду, добиваются уменьшения влажности. Наблюдения показывают, что при электроосмосе развиваются явления электрофореза, т. е. движение отрицательно заряженных глинистых и коллоидных частиц к аноду, и другие физико-химические процессы. Так, например, при перемещении воды от анода к катоду переносятся и растворенные в ней ионы в том числе обменные ионы поверхностных слоев физически связанной воды. В результате этого в анодной зоне наблюдаются выделение и накопление ионов, содержащихся в воде, к которым относятся ионы меди, железа, никеля.

По мере накопления необходимо производить сбор металлов с поверхности проводящих элементов и с площади около них. [2]

Описание: C:\Users\Fixer_1140\Desktop\осмос.png

Рис. 5. Установка для электроосмоса

Для расчета расхода воды, отделяющейся при электроосмосе, используют уравнение Гельмгольца [2]:

где Q — количество воды, переносимое электроосмосом в единицу времени, см3/с;

s — суммарная площадь поперечного сечения капилляров, см2;

ξ— электрокинетический потенциал:

D — диэлектрическая постоянная воды;

η — коэффициент вязкости воды, м2/с;

Е — разность потенциалов между электродами;

L — расстояние между электродами.

При электроосмотическом осушении это уравнение преобразуют и представляют в следующем виде [2]:

где Q — количество электроосмотически выделившейся воды за время t;

А — количество электричества за то же время, Кл;

Кэ — коэффициент электроосмоса, равный ξDe/(4πη), где е — удельное электрическое сопротивление породы, Ом/см.

Метод электроосмотического осушения и в известной мере закрепления глинистых пород очень широко распространен в строительной практике.

Электроосмос необходимо комбинировать с термической и механической обработкой, а именно подсушивать и отделять мелкие глинистые и органические частицы.

Просушенный донный осадок дробится на мелкие частицы и проходит через механизм магнитной, механической и химической обработки.

На пути к следующему блоку обработки глинистые и мелкие пылеватые частицы просеиваются через мелкую решетку, расположенную внизу пропускного коллектора.

После прохождения всех степеней очистки донные отложения направляются в отстойник для дополнительной гравитационной фильтрации, после чего направляются в место их первоначального местонахождения.

Литература:

1.                 Жмур Н. С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками — М.: АКВАРОС, 2003г. -512с.

2.                 Ломтадзе В. Д. Инженерная геология. Инженерная петрология: учебник для вузов. — 2-е изд.,перераб. и дополн. — Л.: Недра, 1984. — 511 с: ил.

3.                 «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» — 6-я Международная конференция по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики. Материалы конференции: ТулГУ, Тула, 2010, Т2, стр. 366– 382.

4.                 «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» — 8-я Международная конференция по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики. Материалы конференции: ТулГУ, Тула, 2012, Т2, стр. 404–414.

5.                 Земельный кодекс РФ (ЗК РФ) от 25.10.2001 N 136-ФЗ

Основные термины (генерируются автоматически): отложение, крупный мусор, электроосмотическое осушение, вод, частица, решетка, песколовка, окружающая среда, Тульская область, дальнейшее промышленное использование.


Похожие статьи

Пример расчета экономического эффекта земель...

- относительно небольшой размер частиц отходов

Вопрос о промышленном использовании донных отложений промышленных водоемов актуален по ряду причин

- улучшение экологического состояния окружающей среды

Проблема загрязнения водной среды и пути ее решения

В течение как минимум двух тысячелетий качество воды постоянно ухудшается и достигает таких уровней загрязнения, когда использование воды в разных целях сильно ограничено или вода может быть вредна для человека.

Характер воздействия проектируемого объекта (полигона ТБО...)

Этим реакциям способствует увлажнение отходов при впитывании талых и дождевых вод, нарушение режима снеготаяния, которое в условиях разогрева отходов в среднем до 400С практически не зависит от температуры окружающей среды.

Модернизация технологии очистки отходящих газов от очистных...

После решеток стоки пропускают через песколовки.

Так же в сооружениях предусмотрена газовая «подушка», предохраняющая окружающую среду от запахов и вредных выбросов.

Исследование адсорбционной очистки сточных вод промышленных предприятий...

Комплекс мероприятий по сокращению сброса загрязненных вод...

Развитие использования водных ресурсов на орошение и промышленные нужды приводят к дефициту пресной воды и ухудшения мелиоративного состояния

- сокращения отборов воды из реки на орошение, за счет использования коллекторно-дренажных вод на орошение.

Изменение качества подземных вод и особенности накопления...

Кроме непосредственно промышленной зоны Змиевской ТЭС, влияние на окружающую среду оказывает золоотвал Змиевской ТЭС.

В области воздействия пруда-охладителя отмечается ухудшение качества подземных вод по общей минерализации, жесткости, содержания...

Отходы — глобальная экологическая проблема. Современные...

Основные термины (генерируются автоматически): отход, окружающая среда, Вещество, бытовой мусор, продукт, мусор, материал, завод, дальнейшее использование, способ утилизации.

Экологическая оценка влияния медицинских отходов на окружающую среду.

Влияние сточных вод теплоэнергетики на окружающую среду

Существует неразрывная взаимосвязь и взаимозависимость условий обеспечения теплоэнергопотребления и загрязнения окружающей среды. Взаимодействие этих двух факторов жизнедеятельности человека и развитие производственных сил привлекает...

Система работы Курьяновских очистных сооружений

Далее, после песколовок, вода поступает на первичные отстойники, в которых оседают взвешенные в воде частицы.

Система управления в сфере природопользования и охраны окружающей среды. Опыт Томской области.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Пример расчета экономического эффекта земель...

- относительно небольшой размер частиц отходов

Вопрос о промышленном использовании донных отложений промышленных водоемов актуален по ряду причин

- улучшение экологического состояния окружающей среды

Проблема загрязнения водной среды и пути ее решения

В течение как минимум двух тысячелетий качество воды постоянно ухудшается и достигает таких уровней загрязнения, когда использование воды в разных целях сильно ограничено или вода может быть вредна для человека.

Характер воздействия проектируемого объекта (полигона ТБО...)

Этим реакциям способствует увлажнение отходов при впитывании талых и дождевых вод, нарушение режима снеготаяния, которое в условиях разогрева отходов в среднем до 400С практически не зависит от температуры окружающей среды.

Модернизация технологии очистки отходящих газов от очистных...

После решеток стоки пропускают через песколовки.

Так же в сооружениях предусмотрена газовая «подушка», предохраняющая окружающую среду от запахов и вредных выбросов.

Исследование адсорбционной очистки сточных вод промышленных предприятий...

Комплекс мероприятий по сокращению сброса загрязненных вод...

Развитие использования водных ресурсов на орошение и промышленные нужды приводят к дефициту пресной воды и ухудшения мелиоративного состояния

- сокращения отборов воды из реки на орошение, за счет использования коллекторно-дренажных вод на орошение.

Изменение качества подземных вод и особенности накопления...

Кроме непосредственно промышленной зоны Змиевской ТЭС, влияние на окружающую среду оказывает золоотвал Змиевской ТЭС.

В области воздействия пруда-охладителя отмечается ухудшение качества подземных вод по общей минерализации, жесткости, содержания...

Отходы — глобальная экологическая проблема. Современные...

Основные термины (генерируются автоматически): отход, окружающая среда, Вещество, бытовой мусор, продукт, мусор, материал, завод, дальнейшее использование, способ утилизации.

Экологическая оценка влияния медицинских отходов на окружающую среду.

Влияние сточных вод теплоэнергетики на окружающую среду

Существует неразрывная взаимосвязь и взаимозависимость условий обеспечения теплоэнергопотребления и загрязнения окружающей среды. Взаимодействие этих двух факторов жизнедеятельности человека и развитие производственных сил привлекает...

Система работы Курьяновских очистных сооружений

Далее, после песколовок, вода поступает на первичные отстойники, в которых оседают взвешенные в воде частицы.

Система управления в сфере природопользования и охраны окружающей среды. Опыт Томской области.

Задать вопрос