ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ (НА КОНКРЕТНОМ ПРИМЕРЕ)
Казахский национальный университет им. аль – Фараби
ФАКУЛЬТЕТ ГЕОГРАФИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
МАГИСТРАТУРА
Кафедра энергоэкологии
МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ (НА
КОНКРЕТНОМ ПРИМЕРЕ)
Исполнитель ______________ Бекназарова
А.Б. "___" ___________2012 г.
Научный руководитель д.х.н., проф. _______ Мажренова Н.Р.
"___"___________2012 г.
Допущен(а) к защите:
Зав. кафедрой к.х.н., доцент _____________ Торегожина Ж.Р. " ___"
___________2012 г.
Нормоконтролер к.х.н.,доц. ______________ Каримов А.Н. "___"
___________2012 г.
Алматы 2012
ТҮЙІНДЕМЕ
Бұл жұмыста табиғи шикізатты электронды-сәулелі әдісімен өңдеудің
технологиялық көрсеткіштерге (шығым, қалдықтардың пайда болуы) әсері
талқыланды. Сонымен қатар ұсынылып отырған әдіске экологиялық негіздеме
жасалды.
Магистерлік жұмыс 65 беттен, 9 суреттен, 9 таблицалардан тұрады.
Жұмыстың тақырыбы бойынша 1 мақала, 3тезис жарық көрді.
РЕЗЮМЕ
В данной работе рассмотрено влияние предфлотационной электронно-лучевой
обработки руды на технологические показатели (выход, излечение, образование
хвостов) процесса обогащения.
Выполнено экологическое обоснование предложенного метода.
Магистерская диссертация состоит из 65 страниц, 9 рисунков, 9 таблиц
По теме работы было опубликовано 1 статья и 3 тезиса.
SUMMARY
In this dissertation is discussed influence of prior flotation electron-
beam processing of ore on technological characteristics of enrichment
processes.
Ecological basis of introduced method is done.
Master course dissertation is consists of 65 pages, 9 tables, 9 diagrams.
By subject of dissertation work were published 1 article and 3 theses.
СОДЕРЖАНИЕ
стр
ОПРЕДЕЛЕНИЯ 4
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1. Экологическое обоснование выбора способа производства и
технологии. 9
2. Флотационное обогащение природного сырья.
14
1.3 Экологическое обоснование электронно-лучевой обработки руды для
повышения эффективности флотационных процессов 19
2. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА В ОБОГАЩЕНИИ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ
2.1 Использование мощных электронных пучков для интенсификации
флотационных процессов свинцово-цинковых руд Жайремского и Акжалского
месторождений. 32
3. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ МЕТОДА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ОБРАБОТКИ
РУДЫ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА И ЛАНДШАФТА НА ОСНОВЕ ДЕЙСТВУЮЩИХ НОРМАТИВОВ
3.1 Оценка технологической уникальности объекта по технологическим
аналогам в стране за рубежом; 36
2. Оценка экологичности способа производства 36
3. Оценка экологичности технических и технологических решений параметров
основных технологических переделов; 40
4. Оценка экологической опасности продукции, ее использования и хранения;
48
4. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ МЕТОДА
1. Оценка экологической опасности хранения и использования отходов. 51
2. Соблюдения нормативов использования территории
54
3. Соблюдение нормативов использования ресурсов
54
4. Соблюдение санитарно-гигиенических нормативов 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В настоящей диссертации применяют следующие термины с соответствующими
определениями:
Доза эффективная - величина, используемая как мера риска возникновения
отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов
и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму
произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие
взвешивающие коэффициенты
Излучение – перенос энергии в пространстве и веществе.
Ионизирующее излучение – излучение, взаимодействие которого со средой
приводит к образованию ионов и свободных радикалов.
Источник ионизирующего излучения - радиоактивное вещество или устройство,
испускающее или способное испускать ионизирующее излучение.
Концентраты - продукты обогащения, в которых сосредоточено основное
количество ценного компонента. Концентраты в сравнении с обогащаемым
материалом характеризуются значительно более высоким содержанием полезных
компонентов и более низким содержанием пустой породы и вредных примесей.
Контрольная флотация - флотационная операция, при которой обрабатываются.
хвосты основной флотации.
Облучение - воздействие ионизирующего излучения на вещество.
Отвальные хвосты - продукты с малым содержанием ценных компонентов,
дальнейшее извлечение которых невозможно технически или нецелесообразно
экономически.
Перечистная флотация – флотационная операция, при которой концентрат,
полученный после основной флотации, поступает на дополнительное
флотационное обогащение.
Поглощение энергии излучения - преобразование энергии ионизирующего
излучения в облучаемой среде в другие виды энергии, а также в энергию
других видов излучения.
Радиоактивность – самопроизвольное превращение неустойчивого нуклида в
другой нуклид, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения.
Флотация - процесс обогащения. полезных ископаемых, основанная на
избирательности прилипания , частиц минералов, диспергированных в жидкой
среде, к поверхности раздела двух фаз: жидкость-газ, жидкость-жидкость и
др.
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ГОК – горно-обогатительный комбинат
МСБ – минерально-сырьевая база
РТ – радиационная технология.
ЭО – экологическая оценка
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Разработки новых способов разделения минеральных
комплексов в условиях резкого обеднения минерально-сырьевой базы,
характеризующейся, прежде всего, сложным вещественным составом руд, низким
содержанием, тонкой вкрапленностью и низкой контрастностью физико-
химических и технологических свойств разделяемых компонентов остается
актуальной проблемой в настоящее время. Практика переработки таких руд
позволяет говорить об экологической нецелесообразности применения
традиционных технологий. Растущие потребности в ископаемом сырье, ухудшение
качества добываемых руд, энергосберегающие и экологические проблемы требуют
новых подходов к технологиям переработки минерального сырья. Попытки
улучшения технологических показателей обогащения труднообогатимых руд
традиционными методами не позволили в полной мере достичь желаемых
результатов. В связи с этим, задача разработки новых процессов и методов
(на основе интенсифицирующих радиационных методов воздействия), которые
могли бы обеспечить эффективную комплексную переработку минерального сырья
и повысить эффективность процессов обогащения, при этом обеспечивая
экологическую безопасность среды является весьма актуальной.
Предмет исследования - способ обработки природного минерального сырья
мощными электронными пучками.
Цель диссертационной работы – экологическое обоснование возможности
использования мощных электронных пучков с целью интенсификации процессов
переработки минерального сырья и повышения извлечения полезных компонентов
из руд сложного вещественного состава.
Задачи, решаемые магистерской диссертации:
1. Изучение влияния обработки природного сырья потоком ускоренных
электронов на динамику роста извлечения ценных компонентов и
селективности флотации облученной руды Жайремского и Акжалского
месторождений.
2. Изучение влияния предфлотационного облучения руды на образование
отходов.
3. Оценка опасности продукта флотации облученного минерального
сырья.
4. Оценка соблюдения норм радиационной безопасности при
осуществлении процесса облучения.
Научная новизна. Обоснована целесообразность и эффективность
использования энергетических воздействий (радиационных) для направленного
изменения механических, физико-химических и других свойств твердой фазы
труднообогатимого минерального сырья с целью интенсификации технологических
процессов его рудоподготовки и обогащения.
Практическая ценность результатов заключается в том, что
экспериментально установлена высокая эффективность действия потока
ускоренных электронов в процессах рудоподготовки и обогащения различного
труднообогатимого минерального сырья.
Методы исследований.
1 Метод электронно-лучевой обработки руды.
Экологическая оценка данного метода методом технологической
альтернативы. Экологическая опасность технологий оценивалась с трех
позиций:
A) Соблюдения нормативов образования отходов
Б) Соблюдения нормативов использования территории
В) Соблюдение нормативов использования ресурсов
2.Оценка экологической опасности выбранного и альтернативных способов
производства и технологии для человека и ландшафта на основе действующих
нормативов проводилась следующим пунктам
А) Оценка технологической уникальности объекта по технологическим
аналогам в стране за рубежом;
Б) Оценка экологичности способа производства
В) Оценка экологичности технических и технологических решений
параметров основных технологических переделов;
Г) Оценка экологической опасности продукции, ее использования и
хранения;
Д) Оценка экологической опасности хранения и использования отходов.
1.1 Экологическое обоснование выбора способа производства и
технологии.
Экологическая оценка технологии производства – это анализ и оценка
экологических последствий и экологического риска технологий в случае
нормальной или аварийной эксплуатации объекта с целью доказать
экологическую безопасность технологии или установить степени ее опасности.
Экологическая оценка технологий является частью экологической экспертизы
технологий.
Экологическая оценка технологий производится при экологическом
обосновании выбранного способа производства и технологии. При экологической
оценке технологий определяется степень экологичности и экологической
опасности способов производства и технологических переделов, оцениваются
выходы технологии в природную среду, делается оценка экологической
опасности продукции, ее использования и хранения, а также оценивается
опасность хранения и использования отходов. Нормативная основа
экологических оценок – это прежде всего соблюдение действующих нормативов
технологии сырья землеемкости, ресурсоемкости, отходности, а также
санитарно-гигиенических нормативов.
Сравнивая технологические решения при разработке экологически безопасных
технологий, необходимо оценить их технологическую уникальность в
соответствии с существующими аналогами. После сопоставления технологических
характеристик и существующих нормативов определяются ограничения для
внедрения технологии и допустимые условия ее эксплуатации. Экологическая
опасность технологий определяется превышением над зональными нормативами
для ландшафта с учетом его антропогенного загрязнения. Если на завершающей
стадии экологических оценок отмечается высокая опасность технологий,
необходима разработка технологической альтернативы.
Методы экологической оценки технологий:
1) метод материальных балансов и технических расчетов;
2) метод технологической альтернативы;
3) методы прогнозирования технологического риска;
4) методы регистрации экологических последствий технологий
производства;
5) методы оценки экологической опасности технологий.
Метод материальных балансов и технических расчетов позволяет провести
анализ материальных балансов основных компонентов сырья и материалов, воды,
загрязняющих веществ в каждом технологическом звене и на выходе в природную
среду. Балансовые схемы материальных потоков позволяют выявить источники
выбросов и сбросов, дать количественную оценку техногенных потоков в
природную среду, выявить качественный состав и агрегатное состояние
загрязнителей в целом охарактеризовать все каналы связи технологии и
природной среды.
Метод технологической альтернативы предполагает анализ и оценку
технологии по отношению к существующим технологическим аналогам с заданной
экологичностью. Он позволяет сравнить оцениваемую технологию с экологически
безопасными аналогами.
Методы прогнозирования технологического риска – это системный анализ и
пронозирование возможных аврийных ситуаций, а также оценка технологического
риска и аварийности при нормальной эксплуатации. Результативно применение
имитационного моделирования и прогнозирования по технологическим аналогам в
определенных природных условиях.
Методы регистрации экологических последствий технологий производства
включают в себя системный анализ связей промышленной технологии с природной
средой, а также анализ каналов связей и оценку их экологичности. При
анализе воздействия → изменения→ последствия применяются приемы и
показатели ландшафтной и биологической индикации, геохимии техногенеза и
т.д.
Методы оценки экологической опасности технологии применяются для
выявления экологической опасности проектируемой отрасли промышленности для
ландшафтов разных природных зон. Разработана серия интегральных показателей
воздействия и нарушения ландшафтов. Показатель поступления техногенных
выбросов водным и воздушным путем в единицу времени на единицу площади
характеризует интенсивность воздействия; показатель удельных нарушений
ландшафтов на единицу выбросов или на единицу мощности применяются при
определении экологической опасности производства для определенного
зонального типа ландшафта. Сумма кратностей превышения содержания
ингредиентов выбросов в элементах ландшафта, рассчитанных по отношению к
природному фону (региональный фон, содержание, присущее определенному
зональному типу ландшафта), позволяет выявить суммарный эффект загрязнения
ландшафтов. Нормативная основа экологической оценки технологии производства
утверждена законом РК об экологической экспертизе: Об организации и
порядке проведения экологической экспертизы и контроля за соблюдением
экологических норм при разработке новой техники, технологии материалов и
веществ.
Технология и оборудование могут быть самостоятельными разработками или
входить составной частью отраслевых технологий, проектов и планов
регионального развития или решения типичных и специальных задач. Они
рассматриваются в качестве необходимых условий решения старых и новых
экологических проблем. Для всех стадий жизненного цикла технологий
оценивается:
1. Уровень прогрессивности предлагаемого решения с учетом мировой
конъюнктуры спроа на производимую продукцию;
2. Обоснованность, полнота проектных решений;
3. Полнота оценок воздействия на окружающую среду при всех режимах
работы;
4. Правильность и обоснованность удельных показателей, характеризующих
технологию и оборудование;
5. Степень опасности технологии и оборудования.
Степень экологической опасности технологии и оборудования определяется с
учетом масштаба и концентрации производства; опасности веществ,
используемых и возникающих в технологий; неблагоприятных особенностей и
аномалий производственного процесса ( таких как температура, давление, шум,
излучения, применеие опасных химических реагентов, ядохимикатов,
растворителей, моющих веществ и т.п.); числа узлов (линий), возможный выход
из строя которых ведет к аварийной ситуации.
Экологическая оценка технологий – составная часть экологической
экспертизы технологий, техники и продукции.
Экологическое обоснование промышленных объектов – это оценка проекта с
точки зрения его экологической безопасности с учетом всех возможных
последствий для человека, ландшафтов и окружающей среды. Оно включает в
себя геоэкологическое проектирование. Обязательным условием современного
промышленного проектирования является также внедрение ресурсосберегающих,
безотходных и малоотходных технологических решений, позволяющих максимально
сократить или избежать привноса химических или биологических выбросов в
атмосферу, почву, водоемы, предотвратить или снизить воздействие физических
факторов до гигиенических нормативов. Основой геоэкологической
проектирования в детериорантных отраслях промышленности является
проектирование не только собственно технического объекта, но и
конструирование – проектирование суперсложных природно-техногенных систем,
состоящих из технических элементов (заводов, горно-металлургических
комбинатов), создаваемых в процессе эксплуатации техники-техногенных
комплексов (например, технических водоемов-отстойников, хвостохранилищ,
шлакоотвалов и т.д.), а также пространственной организации сфер их
воздействий или взаимовлияний.
Экологическое обоснование в промышленных проектах условно делится на две
части: экологическое обоснование выбора способа производства и технологий и
эколого-географическое обоснование размещения [1].
Системы экологической оценки (ЭО) намечаемой деятельности сегодня
используются практически во всех странах мира и во многих международных
организациях, как “превентивный”, упреждающий инструмент экологической
политики. Экологическая оценка основана на простом принципе: легче выявить
и предотвратить негативные для окружающей среды последствия деятельности на
стадии планирования, чем обнаружить и исправлять их на стадии ее
осуществления. Таким образом, экологическая оценка сосредоточена на
всестороннем анализе возможного воздействия планируемой деятельности на
окружающую среду и использовании результатов этого анализа для
предотвращения или смягчения экологического ущерба. Такой подход становится
особенно актуальным по мере распространения представлений об устойчивом
развитии, поскольку он позволяет учитывать, наряду с экономическими,
экологические факторы уже на стадии формулировки целей, планирования и
принятия решений об осуществлении той или иной деятельности [2].
Экологическое обоснование промышленных объектов- это оценка проекта с
точки зрения его экологической безопасности с учетом всех возможных
последствий для человека, ландшафтов и окружающей среды. При экологическом
обосновании выбора способа производства и технологии акцент делается на
оценке экологичности проекта на основе действующих технологических
нормативов использования сырья и ресурсов, отходности, санитарно-
гигиенических и других нормативов для природной среды. Проводится
разработка мер обеспечения экологической безопасности проектируемой
технологии и способа производства, а также дается оценка экологической
опасности продукции и отходов.
При сравнении технологических решений по разработке экологически
безопасных технологий необходимо оценить технологическую уникальность
промышленного объекта по зарубежным аналогам.
При анализе выходов технологии в природную среду особое внимание
следует обратить на качественный и количественный состав выбросов в
атмосферу, сброс в воду, захоронение промышленных отходов в почве ,
физические, химические и термические воздействия. Расчет индекса
экологической опасности производства и коэффициентов токсичности выбросов,
сбросов, отходов позволит сравнить показатели альтернативных проектов и
выбрать из них экологически безопасный
Экологическая опасность технологий оценивается с трех позиций:
1) Землеемкости, т.е. размера территории, занятой собственно техникой и
зоной ее отрицательного воздействия на ландшафт;
2) Ресурсоемкости, т.е. размером изымаемого вещества и энергии;
3) Отходности, определяемой материальным потоком техногенных веществ в
природу, который оценивается количеством приходящего вещества в
единицах объема или веса на единицу площади.
Все эти показатели удельные, т.е. рассчитываются на единицу мощности
либо на единицу продукции. Степень экологической опасности при контроле за
размерами извлеченных из природной среды веществ для технологических линий
оценивается превышением абсолютных показателей ресурсопотребления над
нормативами.
Последовательность оценки экологической опасности выбранного и
альтернативных способов производства и технологии для человека и ландшафта
на основе действующих нормативов следующая:
1) Оценка технологической уникальности объекта по технологическим
аналогам в стране за рубежом;
2) Оценка экологичности способа производства
3) Оценка экологичности технических и технологических решений
параметров основных технологических переделов ;
4) Оценка экологической опасности продукции, ее использования и
хранения;
5) Оценка экологической опасности хранения и использования отходов.
Вся оценка производится в соответствии с группой определенных
нормативов (рисунок-1)[1].
Оценка экологической опасности объекта на основе действующих нормативов для
человека и ландшафта
Рисунок 1-Структура экологического обоснования промышленных проектов.
1.2 Флотационное обогащение.
Полиметаллические, свинцово-цинковые и медно-цинковые руды являются
главным источником производства свинца и цинка. Основное количество свинца
свыше (65%) используется для производства аккумуляторных батарей.
Значительная часть идет на изготовление оболочек электрических кабелей.
Свинец входит в состав различных сплавов (баббитов, типографических и др.).
Соединения свинца идут на изготовление красителей (белил, сурика и др.).
Ввиду относительно большой химической стойкости применяется в химической
промышленности для изготовления различной аппаратуры, в электролизных
ваннах на металлургических заводах. Благодаря способности поглощать
радиоактивное излучение свинец используется в ядерной технике. Применяется
также в военном деле для изготовления боеприпасов.
Цинк используется главным образом (до 50 %) в качестве антикоррозионных
покрытий, для оцинкования поверхностей. Значительное количество цинка
потребляется в различного рода сплавах с добавкой алюминия, меди и магния,
обладающих хорошими литейными качествами. Большое количество цинка
расходуется на производство латуни. Цинк входит в состав мельхиора,
антифрикционного и типографского сплавов, применяется при изготовлении
аккумуляторных батарей. Оксид цинка используется для изготовления цинковых
белил, в качестве наполнителя при производстве резины, в медицине и
химической промышленности.
Металлический цинк в виде порошка применяется для осаждения (цементации)
золота и серебра из цианистых растворов, а также в гидрометаллургии для
очистки цинковых растворов от меди и кадмия.
Свинец - во многом идеальный металл, ведь он обладает массой важных для
промышленности достоинств. Наиболее очевидное из них - сравнительная
легкость его получения из руд, которая объясняется низкой температурой
плавления (всего 327°С). При обработке важнейшей свинцовой руды - галенита,
- металл легко отделяется от серы. Для этого галенит достаточно в смеси с
углем обжечь на воздухе..
Из-за высокой пластичности свинец легко куется, прокатывается в листы и
проволоку, что позволяет применять его в машиностроительной промышленности
для изготовления различных сплавов с другими металлами. Широкой
известностью пользуются так называемые баббиты (подшипниковые сплавы свинца
с оловом, цинком и некоторыми другими металлами), типографские сплавы
свинца с сурьмой и оловом, сплавы свинца с оловом для пайки различных
металлов.
Металлический свинец - очень хорошая защита от всех видов радиоактивного
излучения и рентгеновских лучей. Он введен в резину фартука и защитных
рукавиц врача-рентгенолога, задерживая рентгеновские лучи и предохраняя
организм от их губительного действия. Защищает от радиоактивного излучения
и стекло, содержащее окислы свинца. Подобное свинцовое стекло позволяет
управлять обработкой радиоактивных материалов с помощью "механической руки"
- манипулятора.
При воздействии воздуха, воды и различных кислот свинец проявляет большую
устойчивость. Это свойство позволяет широко использовать его в
электротехнической промышленности, особенно для изготовления аккумуляторов
и кабельных рубок. Последние находят широкое применение в авиа- и
радиопромышленности. Устойчивость свинца позволяет использовать его и для
предохранения от порчи медных проводов телеграфных и телефонных линий.
Тонкими свинцовыми листами покрывают железные и медные детали,
подвергающиеся химическому воздействию (ванны для электролиза меди, цинка и
других металлов).
Особенно много свинца потребляет кабельная промышленность, где им
предохраняют от коррозии телеграфные и электрические провода при подземной
или подводной прокладке. Много свинца идет и на изготовление легкоплавких
сплавов (с висмутом, оловом и кадмием) для электрических предохранителей, а
также для точной пригонки контактирующих деталей. Но главное, видимо, – это
использование свинца в химических источниках тока.
Основным источником получения свинца и цинка являются сульфидные руды,
содержащие, кроме галенита и сфалерита, пирит, халькопирит, арсенопирит.
Окисленные руды имеют подчиненное значение в качестве источника получения
свинца и цинка представляют собой железистые охры и баритовые сыпучки,
содержащие в тех или иных количествах церуссит, англезит, смитсонит,
каламин и малахит.
Свинцово-цинковые руды содержат два основных полезных компонента-цинк и
свинец. На медноколчеданных месторождениях широко распространены богатые
пиритом медно-цинковые руды, практически не содержащие свинца. Руды с
преобладающим содержанием свинца встречаются реже. К основным компонентам
на многих месторождениях свинца и цинка относится также сульфидная сера,
служащая одним из важных источников получения серной кислоты (при этом
используется и тепловая энергия, выделяемая при переработке концентратов),
а на некоторых и барит, используемый в основном в качестве утяжелителя
буровых растворов.
По содержанию основных компонентов свинцово-цинковые руды подразделяются
следующим образом: богатые с содержанием свинца выше 4% или с суммарным
содержанием свинца и цинка выше 7%; среднего качества (рядовые), содержащие
от 2 до 4% свинца или суммарного свинца и цинка от 4 до 7%; бедные с
содержанием свинца 1,2-2%% или суммарного свинца и цинка 2-4%.
Промышленностью иногда используются руды и с боле низким содержанием свинца
и цинка, если целесообразность обоснована. По степени окисления руды
полиметаллических месторождений подразделяются на три типа: сульфидный,
смешанный и окисленный.
Все свинцово-цинковые руды являются комплексными и содержат значительное
количество попутных компонентов, которые повышают ценность руд. Благородные
металлы находятся в рудах в различной форме: золото основном связано с
халькопиритом и пиритом, но встречается и в свободном состоянии; серебро
содержится в галените, а также присутствует в виде сульфосолей серебра и
теллуридов; кадмий концентрируется преимущественно в сфалерите в виде
тончайшей механической или изоморфной примеси; висмут самородный или в
составе сульфосолей тесно ассоцирует с галенитом; сурьма связана с
сульфосолями свинца; ртуть присутствует в виде киновари; индий, талий и
галий содержатся в сфалерите, галените, халькопирите, пирите и других
сульфидах; селен и теллур присутствуют в качестве примеси в сульфидных
минералах, а теллур –иногда в виде самостоятельных минералов; германий, как
правило, рассеян в силикатах, но в ряде случаев связан со сфалеритом и
сульфидами меди [3].
В связи с постоянным ухудшением качества минерального сырья на
обогатительные фабрики поступают все более труднообогатимые руды с
пониженным содержанием ценных компонентов. Поэтому остро встает задача
повышения эффективности извлечения минералов из руд и комплексности
использования минерального сырья. Решение этой задачи может быть достигнуто
путем совершенствования процессов переработки руд, и в первую очередь
флотации – основной операции обогащения сульфидных руд [4-8].
Флотационное обогащение – один из обогатительных процессов разделения
минералов или отделения одной группы минералов от другой для дальнейшего
экономически целесообразного их применения в народном хозяйстве. Такое
разделение основано на использовании различия природных или искусственно
созданных свойств минералов.
Флотация как процесс обогащения позволяет отделить частицы одних
минералов от других за счет селективного прилипания их к поверхности
раздела двух фаз – жидкой и газообразной.
Флотационное обогащение руд полезных ископаемых основано на том, что
сернистые соединения, в виде которых металлы обычно находятся в руде
обладают большей гидрофобностью, чем пустая порода, например кварц.
Практически флотационное разделение руды никогда не поводят простым
введением измельченной руды в воду, поверхность которой граничит с воздухом
или маслом. В таком виде флотационный процесс слишком неэффективен. В
настоящее время широкое применение получила пенная флотация. Она
заключается в том, что суспензию минерала – флотационную пульпу – тем или
иным способом вводят пузырьки воздуха. При всплывании пузырьки собирают по
своей поверхности те частицы руды, на которых вода образует большой краевой
угол. В результате на поверхности пульпы образуется минерализованная пена.
Эту пену самотеком или с помощью специальных гребков удаляют с поверхности
пульпы в виде концентрата руды. Хорошо смачиваемые водой частицы пустой
породы не прилипают к пузырькам, оседают на дно и образуют отходы флотации,
так называемые хвосты.
Флотацию можно применять не только для выделения из полезного
ископаемого какого-нибудь одного продукта, но и для разделения ряда
продуктов. Такая флотация называется селективной, она осуществляется с
помощью регуляторов. Примером селективной флотации может служить флотация
свинцово-цинковых руд. При этом сначала получают свинцовый концентрат,
вводя для этого в пульпу депрессоры предотвращающие флотацию цинковых
минералов, затем с помощью активаторов улучшают флотационную способность
цинковых минералов и добиваются перехода их в пену, получая таким образом
цинковый концентрат. Применение флотации для обогащения полезных ископаемых
непрерывно расширяется.
Практика флотационного обогащения цинксодержащих руд показывает, что
извлечение сфалерита в концентрат в среднем остается на уровне 70 %.
Оптимальный размер зерен минерала при флотации 0,15-0,01 мм. Однако при
флотации каменного угля и самородной серы частицы минерала могут быть и
более крупными (0,5-1 мм). Весовое отношение руды к воде в пульпе обычно
лежит в пределах от 1:4 до 1:2.
Пенная флотация осуществляется во флотационных машинах, в которых пульпа
перемешивается с необходимыми реагентами, причем через пульпу пропускаются
воздушные пузырьки. С помощью пузырьков и происходит разделение минеральных
частиц[9].
Большинство минералов в естественном виде хорошо смачивается водой, не
обладает способностью к флотации. Вследствие этого главными реагентами,
обеспечивающими флотацию минералов, являются реагенты, гидрофобизирующие
поверхность минерала.
Основное назначение этих реагентов – сорбироваться на поверхности
минеральных частиц и снижать их смачиваемость. Эти реагенты называются
собирателями. Однако, как правило, действие собирателей недостаточно
селективно. Поэтому применяют реагенты, которые регулируют действие
собирателей, называются активаторами, а ослабляющие это действие –
подавителями (депрессорами).
В ряде случаев собиратель способен гидрофобизировать поверхность
минерал лишь после предварительного воздействия активатора. Действие
депрессоров противоположно действию собирателя и заключается в
предотвращении гидрофобизации или даже в повышении смачиваемости минералов.
Для того, чтобы замедлить разрушение комплексов минеральная частица
пузырек воздуха, когда они достигают поверхности пульпы, применяют
стабилизаторы пузырьков воздуха – пенообразователи, сорбируемые в основном
на границе газ-жидкость. Роль пенообразователя заключается также в создании
условий для тонкой диспергации вводимого воздуха и предохранения пузырьков
от коалесценции в объеме пульпы. По мнению ряда исследователей,
пенообразователи увеличивают прочность контакта комплекса частица –
пузырек.
Значительная часть реагентов-собирателей совмещает свойства собирателей
и пенообразователей. Это в некоторых случаях не исключает подачу в процесс
отдельного пенообразователя.
Выделяют группу реагентов-регуляторов рН среды; как правило, регуляторы
среды могут быть также активаторами или депрессорами флотации.
При флотации применяют реагенты, которые способствуют слипанию или
диспергации частиц. Слипание частиц в зависимости от применяемых реагентов
называют флокуляцией, или коагуляцией, а реагенты, вызывающие слипание, -
флокулянтами или коагулянтами. Реагенты, препятствующие слипанию частиц,
называют диспергаторами. Собиратели обладают флокулирующим действием.
Активаторы и депрессоры могут обладать флокулирующим или коагулирующим
действием, а также могут быть и диспергаторами частиц.
Свинцовые минералы флотируются сульфгидрильными собирателями после
предварительной сульфидизации сернистым натрием.
Сульфидизация проводится при обычной температуре в контактных чанах или
непосредственно во флотационных машинах, иногда требуется длительное время
перемешивания с сульфидизатором. В некоторых случаях сульфидизатор
загружается в мельницы.
Применяется флотация окисленных минералов свинца совместно с галенитом и
после извлечения галенита. Последующие сульфидизация и окисленная флотация
позволяют избежать подавляющего действия сернистого натрия на галенит[10-
13].
В качестве собирателя минералов свинца используют различные ксантогенаты
(этиловый, бутиловый амиловый), аэрофлоты и их сочетания. Из
пенообразователей применяют Т-80, Дауфрос 250.
При наличии в рудах сфалерита применяют следующие схемы:
1) Коллективная флотация галенита и окисленных свинцовых минералов при
депрессии сфалерита цинковым купоросом, цианидом и сернистым натрием,
а затем флотация сфалерита цинковым купоросом;
2) Прямая селективная флотация с последовательным выделением галенита,
окисленных свинцовых минералов и сфалерита;
3) Прямая селективная флотция галенита, сфалерита, при необходимости –
пирита, окисленных свинцовых минералов.[14,15].
Окисленные цинковые минералы флотируют после извлечения сульфидов и
окисленных свинцовых минералов.
Для флотации окисленных цинковых минералов разработаны два метода –Р.
Дэвиса – А.И. Андреевой и М. Рея [16,17].
По первому методу окисленные цинковые минералы сульфидизируются при
температуре 40-600С в течение 20-25 мин, активируются медным купоросом и
флотируются сульфгидрильными собирателями. На одной из фабрик флотация
осуществлялсь амиловым ксантогенатом при рН 7-7,5.
По второму методу окисленные минералы цинка флотируются высшими
первичными алифатическими аминами, содержащими 12-18 атомов углерода, после
педварительной сульфидизации при обычной температуре. При флотации вредное
влияние оказывают шламы и глинистые минералы, поглощающие амин. Поэтому
перед флотацией пульпу обешламливают. В некоторых случаях перед
сульфидизацией пульпа перемешивается с содой и жидким стеклом. Загрузка
сульфидизатора и собирателя может быть дробной или единовременной. Флотация
проводится при рН 10-11,5, расход амина составляет 80-170 гт. В качестве
пенообразователя используется сосновое масло.
1.3 Экологическое обоснование электронно-лучевой обработки руды
для повышения эффективности флотационных процессов
По разнообразию и количеству минерально-сырьевых ресурсов Республика
Казахстан занимает одно из ведущих мест в мире. Горно-металлургический
комплекс (ГМК) – один из важнейших составляющих экономики Казахстана. По
итогам 2009 г. доля ГМК в общем объеме промышленного производства
республики составила 16,9 %, а доля в общем экспорте – 19,6 %. В ГМК занято
почти 164,5 тысяч человек персонала основной деятельности, а балансовая
стоимость основных средств на его предприятиях по итогам 2008 года
составила 7 % всех основных средств в стране. Объемы добычи металлических
руд в период 2003–2009 гг. выросли в 3,5 раза.
В настоящее время в Казахстане работают крупные металлургические
предприятия цветной металлургии, использующие, как правило, собственные
минерально-сырьевых ресурсы и выпускающие цветные, редкие и благородные
металлы в значительных объемах.
По данным Геологической службы США (US Geological Survey, 2005 год), по
разведанным запасам цинка Казахстан находится на 4 месте в мире, после
Китая, США, и Австралии. По подтвержденным запасам цинка Казахстан занимает
3 место в мире, после Австралии и Китая.
На базе крупных полиметаллических месторождений в Восточном, Центральном
и Южном Казахстане был создан мощный горно-металлургический комплекс,
имеющий более чем 200-летнюю историю.
Ранее в развитие минерально-сырьевой базы (МСБ) вкладывались
значительные средства, поэтому запасы цинка, погашаемые при отработке, не
только восполнялись, но и образовался достаточно крупный резерв.
В настоящее время на Государственном балансе Республики Казахстан
числится более 80 рудных объектов свинцово-цинковой подотрасли. По регионам
запасы цинка распределены следующим образом: Восточный Казахстан – 40,7 %,
Центральный Казахстан – 28,5 %, Южный Казахстан – 23%, Западный Казахстан –
5,8 %, Северный Казахстан – 2,0 %. Средние содержания по цинку в активных
запасах по категории А+В+С1 составляют 3,57 %. Расчетная рентабельность
отработки для месторождений с активными запасами во многом определяется
комплексным характером оруденения. Подготовленная для эксплуатации
минерально-сырьевая база в целом обеспечивает прогнозируемое производство
металлического цинка до 2030 года. Для повышения конкурентоспособности
подотрасли необходимо укрепление минерально-сырьевой базы, особенно по
качественным параметрам месторождений. Для Усть-Каменогорского
металлургического комплекса компании Казцинк основным сырьем являются
концентраты Зыряновской обогатительной фабрики, на которой перерабатывается
2,25 млн тонн в год руды Малеевского месторождения. Снижение добычи на
данном месторождении планируется с 2019 г., а отработка завершится в 2028
г.
Сырьевой базой Риддерского цинкового завода компании Казцинк является
Тишинский рудник с мощностью 1,4 млн тгод и отработкой до 2018 г. и Риддер-
Сокольный рудник с мощностью по добыче руды 2,6 млн тгод и окончанием
работы в 2031 г. На Риддерском цинковом заводе также перерабатываются
окисленные руды месторождения Шаймерден (Костанайская область), отработка
которого завершится к 2019 г.
Основной рудной базой для производства цинка Корпорации Казахмыс
служили месторождения Восточного (Артемьевское, Орловское, Юбилейно-
Снегирихинское, Белоусовское, Николаевское) и Карагандинского региона
(рудник Космурун и Акбастау). Среднее содержание цинка в рудах данных
месторождений составляет 4,49 %. Компания Шалкия Цинк разрабатывает
месторождение Шалкия в Каратауском горнорудном районе Кызалординской
области. Запасы Pb-Zn руды по категории А+В+С1 составляют 129 млн т, в том
числе цинка – 5,5 млн т при среднем его содержании 4,3 %. ТОО Nova-Цинк,
контролируемое компанией Челябинский цинковый завод (Россия),
разрабатывает месторождение Акжал в Агадырском горнорудном районе
Карагандинской обл. Среднее содержание цинка в руде – 2,54 %. Других
рентабельных к отработке месторождений цинка в районе нет. С 2007 г.
предприятие получает в среднем 35 тыс. тонн цинка в концентрате, который
полностью направляется на Челябинский цинковый завод.
Расширение сырьевой базы цинковой подотрасли Казахстана связано, главным
образом, с программами развития компании Казцинк. Для наращивания
минерально-сырьевой базы ею предусмотрено проведение геологоразведочных
работ на месторождениях – Риддер-Сокольное, Шубинское, Малеевское,
Долинное, Обручевское, ввод залежи Холодная Малеевского месторождения; а
также реализация программ по широкому вовлечению в переработку отходов
производства.
Основная выпускаемая продукция компании Казцинк – цинк металлический,
а также свинец рафинированный, аффинированные золото и серебро, черновая
медь.
Усть-Каменогорский цинковый завод использует стандартную технологию:
обжиг концентратов, выщелачивание огарка, очистка и электролиз растворов.
Производительность завода – 162 тыс. т цинка и цинковых сплавов в год.
Цинковые концентраты со средним содержанием цинка 53,5 % обжигаются в печах
кипящего слоя с дутьем, обогащенным кислородом. Сернистые газы обжиговых
печей утилизируются на серную кислоту контактным способом. Цинковый огарок
выщелачивается отработанным электролитом в две стадии (нейтральное и кислое
выщелачивание). Полученный цинковый раствор очищается от примесей и
подвергается электролизу с получением катодного цинка. Остаток от
выщелачивания (цинковый кек) перерабатывается пирометаллургическими
способами: в вельцпечах и в шихте свинцового завода. Получаемые при этом
цинковые возгоны очищаются от свинца, хлора, мышьяка и сурьмы в цикле
выщелачивания окиси и подаются на выщелачивание огарка. Катодный цинк после
сдирки переплавляют в индукционных печах в слитки-блоки или используют для
производства сплавов.
Риддерский цинковый завод мощностью 105 тыс. т цинка в год также
использует стандартный способ: обжиг концентратов, двухстадийное
выщелачивание огарка отработанным электролитом, гидролитическую и
цементационную очистку растворов, электролиз. Цинковые кеки вельцуются.
На формирование производства и потребления цинка в Казахстане большое
влияние оказывают факторы, определяемые общей ситуацией в экономике
республики, конъюнктурой, складывающейся на мировом и внутреннем рынках
металлопродукции, экономическим положением отдельных предприятий.
В настоящее время Казахстан входит в число стран – основных
производителей цинка. Цинк, произведенный в Казахстане, отгружается на
экспорт на 82,4 %. В структуре экспорта доминирующее положение занимает
Китай, куда направляется до 70 % цинка металлического, 15 % экспорта
приходится на страны СНГ, а остальной объем – на страны Западной Европы и
Турцию
Учитывая близость Казахстана к регионам Юго-Восточной Азии с растущим
уровнем потребления цинка и огромным населением, существует несомненный
потенциал развития и роста цинкового производства в Казахстане.
Основным потребителем цинка на внутреннем рынке в виде цинк-алюминиевых
сплавов, используемых для оцинкования, на внутреннем рынке является АО
Миттал Стил Темиртау. Цинковая продукция высоких переделов практически не
производится. Экспорт цинковой металлопродукции составляет сумму порядка
800 тыс. долл. США в год, что в 900 раз меньше суммы экспорта металла.
Определяющим условием возможного расширения емкости внутреннего рынка
металлопродукции Казахстана является ускорение развития основных
металлопотребляющих отраслей экономики – прежде всего, машиностроительного
и строительного комплекса, а также планируемое развитие отечественного
автопрома.
Машиностроительные и строительные отрасли РК испытывают потребности в
оцинкованном стальном листе, объемы использования которого должны
увеличиваться по мере роста производства в этих отраслях.
Важным потребителем на внутреннем рынке страны оцинкованного листа,
изделий из цинка и цинковых сплавов может стать отечественное автомобиле
строение при реализации планов перехода от сборки автомобилей, налаженной
на ряде предприятий РК, к изготовлению на месте отдельных деталей и
производству запасных частей.
Строительная промышленность в целом также является крупным потребителем
цинковых полуфабрикатов. Так, для термического напыления цинка на стальные
опоры, на стальные каркасы мостов, кранов и других промышленных структур
используется цинковый провод, который производиться методом проката и
непрерывного литья.
Учитывая эффективность напыления цинка для защиты стали от коррозии,
рынок этой продукции в Казахстане имеет все предпосылки для дальнейшего
роста.
Проблемы горных предприятий цинковой подотрасли вытекают из общего
состояния горнодобывающей промышленности РК, которое характеризуется
снижением темпов роста, ухудшением горно-геологических и горнотехнических
условий разработки месторождений с переходом горных работ на глубокие
горизонты (более 500 м) и, как следствие, снижением эффективности
эксплуатации недр традиционными технологиями.
Современные технологии разработки месторождений полезных ископаемых
базируются в основном на буровзрывном способе отбойки руд. Концентрация
горных работ, рост горного давления, снижение содержания металлов в руде,
отставание подготовленных запасов и закладочных работ, низкий уровень
совершенствования горных технологий, образование огромных пустот в недрах
ведет к повышению аварийности и производственному травматизму,
крупномасштабным произвольным обрушениям горных пород с выходом на дневную
поверхность и снижению качества проветривания шахт и рудников.
В этих условиях рудники должны использовать разнообразные способы
повышения рентабельности: сокращение выдачи на поверхность пустых пород,
снижение энерго- и материалоемкости производства, утилизацию отходов от
переработки руд, различные виды погашения и использования выработанного
пространства.
Проблемы обогатительного передела тесно связаны с тенденцией развития
минерально-сырьевой базы республики, которая характеризуется снижением
содержания металлов в сырье и ухудшением их технологических свойств. За
период 1975–2000 гг.среднее содержание цинка в руде снизилось с 2,73 % до
2,15 % и, соответственно, извлечение цинка – с 82,55 % до 70,25 %. Это лишь
один из факторов, негативно влияющих на показатели обогащения. В большей
степени обогатимость руд определяется качественными характеристиками –
прежде всего это доля окисленных минеральных форм и размеры минеральных
зерен, характер их взаимного прорастания. Обе эти проблемы в широком
технологическом плане к настоящему времени не решены, хотя внимание им
уделяется во всем мире.
Подавляющее большинство перерабатываемых сейчас в Казахстане руд
отличается тесным взаимным прорастанием тонких минеральных вкраплений.
Зерна минералов, содержащие полезные компоненты, столь малы, что для их
вскрытия руду приходится глубоко измельчать. Это приводит к потере со
шламами значительной части вскрытых моно-минеральных зерен, содержащих
обогащаемые металлы.
Эти проблемы обогащения руд являются причиной низкого извлечения
металлов и плохого качества получаемых концентратов и нуждаются в
первоочередном решении.
На большинстве обогатительных фабрик Казахстана, перерабатывающих
цинковые и полиметаллические руды, используются цианистые соли, являющиеся
токсичными, ядовитыми веществами. Цианистые соли используются также при
гидрометаллургическом извлечении благородных металлов. Этот фактор серьезно
влияет на экологическую обстановку в районе обогатительных предприятий.
В последние годы производится значительный объем работ по повышению
технического уровня горно-обогатительного передела подотрасли за счет
внедрения новых технологий и модернизации оборудования.
Анализ технического уровня металлургического передела показывает, что в
целом используемые на цинковых заводах технологии соответствуют мировому
уровню. Однако по экологическим показателям, комплексности и глубине
переработки сырья, энергоемкости производств Казахстан отстает от передовых
зарубежных производителей цинка. Значительно отставание от зарубежных
конкурентов в использовании технических инноваций.
При том, что технологии, используемые для производства цинка в
Казахстане аналогичны применяемым в развитых странах мира, практическая их
реализация имеет существенные недостатки в вопросах:
– модернизации и замены изношенного технологического оборудования;
– уровня механизации технологических операций;
– автоматизации контроля и управления технологическими процессами;
– технологической дисциплины и культуры производства.
Радиационная ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
ФАКУЛЬТЕТ ГЕОГРАФИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
МАГИСТРАТУРА
Кафедра энергоэкологии
МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ (НА
КОНКРЕТНОМ ПРИМЕРЕ)
Исполнитель ______________ Бекназарова
А.Б. "___" ___________2012 г.
Научный руководитель д.х.н., проф. _______ Мажренова Н.Р.
"___"___________2012 г.
Допущен(а) к защите:
Зав. кафедрой к.х.н., доцент _____________ Торегожина Ж.Р. " ___"
___________2012 г.
Нормоконтролер к.х.н.,доц. ______________ Каримов А.Н. "___"
___________2012 г.
Алматы 2012
ТҮЙІНДЕМЕ
Бұл жұмыста табиғи шикізатты электронды-сәулелі әдісімен өңдеудің
технологиялық көрсеткіштерге (шығым, қалдықтардың пайда болуы) әсері
талқыланды. Сонымен қатар ұсынылып отырған әдіске экологиялық негіздеме
жасалды.
Магистерлік жұмыс 65 беттен, 9 суреттен, 9 таблицалардан тұрады.
Жұмыстың тақырыбы бойынша 1 мақала, 3тезис жарық көрді.
РЕЗЮМЕ
В данной работе рассмотрено влияние предфлотационной электронно-лучевой
обработки руды на технологические показатели (выход, излечение, образование
хвостов) процесса обогащения.
Выполнено экологическое обоснование предложенного метода.
Магистерская диссертация состоит из 65 страниц, 9 рисунков, 9 таблиц
По теме работы было опубликовано 1 статья и 3 тезиса.
SUMMARY
In this dissertation is discussed influence of prior flotation electron-
beam processing of ore on technological characteristics of enrichment
processes.
Ecological basis of introduced method is done.
Master course dissertation is consists of 65 pages, 9 tables, 9 diagrams.
By subject of dissertation work were published 1 article and 3 theses.
СОДЕРЖАНИЕ
стр
ОПРЕДЕЛЕНИЯ 4
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1. Экологическое обоснование выбора способа производства и
технологии. 9
2. Флотационное обогащение природного сырья.
14
1.3 Экологическое обоснование электронно-лучевой обработки руды для
повышения эффективности флотационных процессов 19
2. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА В ОБОГАЩЕНИИ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ
2.1 Использование мощных электронных пучков для интенсификации
флотационных процессов свинцово-цинковых руд Жайремского и Акжалского
месторождений. 32
3. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ МЕТОДА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ОБРАБОТКИ
РУДЫ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА И ЛАНДШАФТА НА ОСНОВЕ ДЕЙСТВУЮЩИХ НОРМАТИВОВ
3.1 Оценка технологической уникальности объекта по технологическим
аналогам в стране за рубежом; 36
2. Оценка экологичности способа производства 36
3. Оценка экологичности технических и технологических решений параметров
основных технологических переделов; 40
4. Оценка экологической опасности продукции, ее использования и хранения;
48
4. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ МЕТОДА
1. Оценка экологической опасности хранения и использования отходов. 51
2. Соблюдения нормативов использования территории
54
3. Соблюдение нормативов использования ресурсов
54
4. Соблюдение санитарно-гигиенических нормативов 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В настоящей диссертации применяют следующие термины с соответствующими
определениями:
Доза эффективная - величина, используемая как мера риска возникновения
отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов
и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму
произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие
взвешивающие коэффициенты
Излучение – перенос энергии в пространстве и веществе.
Ионизирующее излучение – излучение, взаимодействие которого со средой
приводит к образованию ионов и свободных радикалов.
Источник ионизирующего излучения - радиоактивное вещество или устройство,
испускающее или способное испускать ионизирующее излучение.
Концентраты - продукты обогащения, в которых сосредоточено основное
количество ценного компонента. Концентраты в сравнении с обогащаемым
материалом характеризуются значительно более высоким содержанием полезных
компонентов и более низким содержанием пустой породы и вредных примесей.
Контрольная флотация - флотационная операция, при которой обрабатываются.
хвосты основной флотации.
Облучение - воздействие ионизирующего излучения на вещество.
Отвальные хвосты - продукты с малым содержанием ценных компонентов,
дальнейшее извлечение которых невозможно технически или нецелесообразно
экономически.
Перечистная флотация – флотационная операция, при которой концентрат,
полученный после основной флотации, поступает на дополнительное
флотационное обогащение.
Поглощение энергии излучения - преобразование энергии ионизирующего
излучения в облучаемой среде в другие виды энергии, а также в энергию
других видов излучения.
Радиоактивность – самопроизвольное превращение неустойчивого нуклида в
другой нуклид, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения.
Флотация - процесс обогащения. полезных ископаемых, основанная на
избирательности прилипания , частиц минералов, диспергированных в жидкой
среде, к поверхности раздела двух фаз: жидкость-газ, жидкость-жидкость и
др.
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ГОК – горно-обогатительный комбинат
МСБ – минерально-сырьевая база
РТ – радиационная технология.
ЭО – экологическая оценка
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Разработки новых способов разделения минеральных
комплексов в условиях резкого обеднения минерально-сырьевой базы,
характеризующейся, прежде всего, сложным вещественным составом руд, низким
содержанием, тонкой вкрапленностью и низкой контрастностью физико-
химических и технологических свойств разделяемых компонентов остается
актуальной проблемой в настоящее время. Практика переработки таких руд
позволяет говорить об экологической нецелесообразности применения
традиционных технологий. Растущие потребности в ископаемом сырье, ухудшение
качества добываемых руд, энергосберегающие и экологические проблемы требуют
новых подходов к технологиям переработки минерального сырья. Попытки
улучшения технологических показателей обогащения труднообогатимых руд
традиционными методами не позволили в полной мере достичь желаемых
результатов. В связи с этим, задача разработки новых процессов и методов
(на основе интенсифицирующих радиационных методов воздействия), которые
могли бы обеспечить эффективную комплексную переработку минерального сырья
и повысить эффективность процессов обогащения, при этом обеспечивая
экологическую безопасность среды является весьма актуальной.
Предмет исследования - способ обработки природного минерального сырья
мощными электронными пучками.
Цель диссертационной работы – экологическое обоснование возможности
использования мощных электронных пучков с целью интенсификации процессов
переработки минерального сырья и повышения извлечения полезных компонентов
из руд сложного вещественного состава.
Задачи, решаемые магистерской диссертации:
1. Изучение влияния обработки природного сырья потоком ускоренных
электронов на динамику роста извлечения ценных компонентов и
селективности флотации облученной руды Жайремского и Акжалского
месторождений.
2. Изучение влияния предфлотационного облучения руды на образование
отходов.
3. Оценка опасности продукта флотации облученного минерального
сырья.
4. Оценка соблюдения норм радиационной безопасности при
осуществлении процесса облучения.
Научная новизна. Обоснована целесообразность и эффективность
использования энергетических воздействий (радиационных) для направленного
изменения механических, физико-химических и других свойств твердой фазы
труднообогатимого минерального сырья с целью интенсификации технологических
процессов его рудоподготовки и обогащения.
Практическая ценность результатов заключается в том, что
экспериментально установлена высокая эффективность действия потока
ускоренных электронов в процессах рудоподготовки и обогащения различного
труднообогатимого минерального сырья.
Методы исследований.
1 Метод электронно-лучевой обработки руды.
Экологическая оценка данного метода методом технологической
альтернативы. Экологическая опасность технологий оценивалась с трех
позиций:
A) Соблюдения нормативов образования отходов
Б) Соблюдения нормативов использования территории
В) Соблюдение нормативов использования ресурсов
2.Оценка экологической опасности выбранного и альтернативных способов
производства и технологии для человека и ландшафта на основе действующих
нормативов проводилась следующим пунктам
А) Оценка технологической уникальности объекта по технологическим
аналогам в стране за рубежом;
Б) Оценка экологичности способа производства
В) Оценка экологичности технических и технологических решений
параметров основных технологических переделов;
Г) Оценка экологической опасности продукции, ее использования и
хранения;
Д) Оценка экологической опасности хранения и использования отходов.
1.1 Экологическое обоснование выбора способа производства и
технологии.
Экологическая оценка технологии производства – это анализ и оценка
экологических последствий и экологического риска технологий в случае
нормальной или аварийной эксплуатации объекта с целью доказать
экологическую безопасность технологии или установить степени ее опасности.
Экологическая оценка технологий является частью экологической экспертизы
технологий.
Экологическая оценка технологий производится при экологическом
обосновании выбранного способа производства и технологии. При экологической
оценке технологий определяется степень экологичности и экологической
опасности способов производства и технологических переделов, оцениваются
выходы технологии в природную среду, делается оценка экологической
опасности продукции, ее использования и хранения, а также оценивается
опасность хранения и использования отходов. Нормативная основа
экологических оценок – это прежде всего соблюдение действующих нормативов
технологии сырья землеемкости, ресурсоемкости, отходности, а также
санитарно-гигиенических нормативов.
Сравнивая технологические решения при разработке экологически безопасных
технологий, необходимо оценить их технологическую уникальность в
соответствии с существующими аналогами. После сопоставления технологических
характеристик и существующих нормативов определяются ограничения для
внедрения технологии и допустимые условия ее эксплуатации. Экологическая
опасность технологий определяется превышением над зональными нормативами
для ландшафта с учетом его антропогенного загрязнения. Если на завершающей
стадии экологических оценок отмечается высокая опасность технологий,
необходима разработка технологической альтернативы.
Методы экологической оценки технологий:
1) метод материальных балансов и технических расчетов;
2) метод технологической альтернативы;
3) методы прогнозирования технологического риска;
4) методы регистрации экологических последствий технологий
производства;
5) методы оценки экологической опасности технологий.
Метод материальных балансов и технических расчетов позволяет провести
анализ материальных балансов основных компонентов сырья и материалов, воды,
загрязняющих веществ в каждом технологическом звене и на выходе в природную
среду. Балансовые схемы материальных потоков позволяют выявить источники
выбросов и сбросов, дать количественную оценку техногенных потоков в
природную среду, выявить качественный состав и агрегатное состояние
загрязнителей в целом охарактеризовать все каналы связи технологии и
природной среды.
Метод технологической альтернативы предполагает анализ и оценку
технологии по отношению к существующим технологическим аналогам с заданной
экологичностью. Он позволяет сравнить оцениваемую технологию с экологически
безопасными аналогами.
Методы прогнозирования технологического риска – это системный анализ и
пронозирование возможных аврийных ситуаций, а также оценка технологического
риска и аварийности при нормальной эксплуатации. Результативно применение
имитационного моделирования и прогнозирования по технологическим аналогам в
определенных природных условиях.
Методы регистрации экологических последствий технологий производства
включают в себя системный анализ связей промышленной технологии с природной
средой, а также анализ каналов связей и оценку их экологичности. При
анализе воздействия → изменения→ последствия применяются приемы и
показатели ландшафтной и биологической индикации, геохимии техногенеза и
т.д.
Методы оценки экологической опасности технологии применяются для
выявления экологической опасности проектируемой отрасли промышленности для
ландшафтов разных природных зон. Разработана серия интегральных показателей
воздействия и нарушения ландшафтов. Показатель поступления техногенных
выбросов водным и воздушным путем в единицу времени на единицу площади
характеризует интенсивность воздействия; показатель удельных нарушений
ландшафтов на единицу выбросов или на единицу мощности применяются при
определении экологической опасности производства для определенного
зонального типа ландшафта. Сумма кратностей превышения содержания
ингредиентов выбросов в элементах ландшафта, рассчитанных по отношению к
природному фону (региональный фон, содержание, присущее определенному
зональному типу ландшафта), позволяет выявить суммарный эффект загрязнения
ландшафтов. Нормативная основа экологической оценки технологии производства
утверждена законом РК об экологической экспертизе: Об организации и
порядке проведения экологической экспертизы и контроля за соблюдением
экологических норм при разработке новой техники, технологии материалов и
веществ.
Технология и оборудование могут быть самостоятельными разработками или
входить составной частью отраслевых технологий, проектов и планов
регионального развития или решения типичных и специальных задач. Они
рассматриваются в качестве необходимых условий решения старых и новых
экологических проблем. Для всех стадий жизненного цикла технологий
оценивается:
1. Уровень прогрессивности предлагаемого решения с учетом мировой
конъюнктуры спроа на производимую продукцию;
2. Обоснованность, полнота проектных решений;
3. Полнота оценок воздействия на окружающую среду при всех режимах
работы;
4. Правильность и обоснованность удельных показателей, характеризующих
технологию и оборудование;
5. Степень опасности технологии и оборудования.
Степень экологической опасности технологии и оборудования определяется с
учетом масштаба и концентрации производства; опасности веществ,
используемых и возникающих в технологий; неблагоприятных особенностей и
аномалий производственного процесса ( таких как температура, давление, шум,
излучения, применеие опасных химических реагентов, ядохимикатов,
растворителей, моющих веществ и т.п.); числа узлов (линий), возможный выход
из строя которых ведет к аварийной ситуации.
Экологическая оценка технологий – составная часть экологической
экспертизы технологий, техники и продукции.
Экологическое обоснование промышленных объектов – это оценка проекта с
точки зрения его экологической безопасности с учетом всех возможных
последствий для человека, ландшафтов и окружающей среды. Оно включает в
себя геоэкологическое проектирование. Обязательным условием современного
промышленного проектирования является также внедрение ресурсосберегающих,
безотходных и малоотходных технологических решений, позволяющих максимально
сократить или избежать привноса химических или биологических выбросов в
атмосферу, почву, водоемы, предотвратить или снизить воздействие физических
факторов до гигиенических нормативов. Основой геоэкологической
проектирования в детериорантных отраслях промышленности является
проектирование не только собственно технического объекта, но и
конструирование – проектирование суперсложных природно-техногенных систем,
состоящих из технических элементов (заводов, горно-металлургических
комбинатов), создаваемых в процессе эксплуатации техники-техногенных
комплексов (например, технических водоемов-отстойников, хвостохранилищ,
шлакоотвалов и т.д.), а также пространственной организации сфер их
воздействий или взаимовлияний.
Экологическое обоснование в промышленных проектах условно делится на две
части: экологическое обоснование выбора способа производства и технологий и
эколого-географическое обоснование размещения [1].
Системы экологической оценки (ЭО) намечаемой деятельности сегодня
используются практически во всех странах мира и во многих международных
организациях, как “превентивный”, упреждающий инструмент экологической
политики. Экологическая оценка основана на простом принципе: легче выявить
и предотвратить негативные для окружающей среды последствия деятельности на
стадии планирования, чем обнаружить и исправлять их на стадии ее
осуществления. Таким образом, экологическая оценка сосредоточена на
всестороннем анализе возможного воздействия планируемой деятельности на
окружающую среду и использовании результатов этого анализа для
предотвращения или смягчения экологического ущерба. Такой подход становится
особенно актуальным по мере распространения представлений об устойчивом
развитии, поскольку он позволяет учитывать, наряду с экономическими,
экологические факторы уже на стадии формулировки целей, планирования и
принятия решений об осуществлении той или иной деятельности [2].
Экологическое обоснование промышленных объектов- это оценка проекта с
точки зрения его экологической безопасности с учетом всех возможных
последствий для человека, ландшафтов и окружающей среды. При экологическом
обосновании выбора способа производства и технологии акцент делается на
оценке экологичности проекта на основе действующих технологических
нормативов использования сырья и ресурсов, отходности, санитарно-
гигиенических и других нормативов для природной среды. Проводится
разработка мер обеспечения экологической безопасности проектируемой
технологии и способа производства, а также дается оценка экологической
опасности продукции и отходов.
При сравнении технологических решений по разработке экологически
безопасных технологий необходимо оценить технологическую уникальность
промышленного объекта по зарубежным аналогам.
При анализе выходов технологии в природную среду особое внимание
следует обратить на качественный и количественный состав выбросов в
атмосферу, сброс в воду, захоронение промышленных отходов в почве ,
физические, химические и термические воздействия. Расчет индекса
экологической опасности производства и коэффициентов токсичности выбросов,
сбросов, отходов позволит сравнить показатели альтернативных проектов и
выбрать из них экологически безопасный
Экологическая опасность технологий оценивается с трех позиций:
1) Землеемкости, т.е. размера территории, занятой собственно техникой и
зоной ее отрицательного воздействия на ландшафт;
2) Ресурсоемкости, т.е. размером изымаемого вещества и энергии;
3) Отходности, определяемой материальным потоком техногенных веществ в
природу, который оценивается количеством приходящего вещества в
единицах объема или веса на единицу площади.
Все эти показатели удельные, т.е. рассчитываются на единицу мощности
либо на единицу продукции. Степень экологической опасности при контроле за
размерами извлеченных из природной среды веществ для технологических линий
оценивается превышением абсолютных показателей ресурсопотребления над
нормативами.
Последовательность оценки экологической опасности выбранного и
альтернативных способов производства и технологии для человека и ландшафта
на основе действующих нормативов следующая:
1) Оценка технологической уникальности объекта по технологическим
аналогам в стране за рубежом;
2) Оценка экологичности способа производства
3) Оценка экологичности технических и технологических решений
параметров основных технологических переделов ;
4) Оценка экологической опасности продукции, ее использования и
хранения;
5) Оценка экологической опасности хранения и использования отходов.
Вся оценка производится в соответствии с группой определенных
нормативов (рисунок-1)[1].
Оценка экологической опасности объекта на основе действующих нормативов для
человека и ландшафта
Рисунок 1-Структура экологического обоснования промышленных проектов.
1.2 Флотационное обогащение.
Полиметаллические, свинцово-цинковые и медно-цинковые руды являются
главным источником производства свинца и цинка. Основное количество свинца
свыше (65%) используется для производства аккумуляторных батарей.
Значительная часть идет на изготовление оболочек электрических кабелей.
Свинец входит в состав различных сплавов (баббитов, типографических и др.).
Соединения свинца идут на изготовление красителей (белил, сурика и др.).
Ввиду относительно большой химической стойкости применяется в химической
промышленности для изготовления различной аппаратуры, в электролизных
ваннах на металлургических заводах. Благодаря способности поглощать
радиоактивное излучение свинец используется в ядерной технике. Применяется
также в военном деле для изготовления боеприпасов.
Цинк используется главным образом (до 50 %) в качестве антикоррозионных
покрытий, для оцинкования поверхностей. Значительное количество цинка
потребляется в различного рода сплавах с добавкой алюминия, меди и магния,
обладающих хорошими литейными качествами. Большое количество цинка
расходуется на производство латуни. Цинк входит в состав мельхиора,
антифрикционного и типографского сплавов, применяется при изготовлении
аккумуляторных батарей. Оксид цинка используется для изготовления цинковых
белил, в качестве наполнителя при производстве резины, в медицине и
химической промышленности.
Металлический цинк в виде порошка применяется для осаждения (цементации)
золота и серебра из цианистых растворов, а также в гидрометаллургии для
очистки цинковых растворов от меди и кадмия.
Свинец - во многом идеальный металл, ведь он обладает массой важных для
промышленности достоинств. Наиболее очевидное из них - сравнительная
легкость его получения из руд, которая объясняется низкой температурой
плавления (всего 327°С). При обработке важнейшей свинцовой руды - галенита,
- металл легко отделяется от серы. Для этого галенит достаточно в смеси с
углем обжечь на воздухе..
Из-за высокой пластичности свинец легко куется, прокатывается в листы и
проволоку, что позволяет применять его в машиностроительной промышленности
для изготовления различных сплавов с другими металлами. Широкой
известностью пользуются так называемые баббиты (подшипниковые сплавы свинца
с оловом, цинком и некоторыми другими металлами), типографские сплавы
свинца с сурьмой и оловом, сплавы свинца с оловом для пайки различных
металлов.
Металлический свинец - очень хорошая защита от всех видов радиоактивного
излучения и рентгеновских лучей. Он введен в резину фартука и защитных
рукавиц врача-рентгенолога, задерживая рентгеновские лучи и предохраняя
организм от их губительного действия. Защищает от радиоактивного излучения
и стекло, содержащее окислы свинца. Подобное свинцовое стекло позволяет
управлять обработкой радиоактивных материалов с помощью "механической руки"
- манипулятора.
При воздействии воздуха, воды и различных кислот свинец проявляет большую
устойчивость. Это свойство позволяет широко использовать его в
электротехнической промышленности, особенно для изготовления аккумуляторов
и кабельных рубок. Последние находят широкое применение в авиа- и
радиопромышленности. Устойчивость свинца позволяет использовать его и для
предохранения от порчи медных проводов телеграфных и телефонных линий.
Тонкими свинцовыми листами покрывают железные и медные детали,
подвергающиеся химическому воздействию (ванны для электролиза меди, цинка и
других металлов).
Особенно много свинца потребляет кабельная промышленность, где им
предохраняют от коррозии телеграфные и электрические провода при подземной
или подводной прокладке. Много свинца идет и на изготовление легкоплавких
сплавов (с висмутом, оловом и кадмием) для электрических предохранителей, а
также для точной пригонки контактирующих деталей. Но главное, видимо, – это
использование свинца в химических источниках тока.
Основным источником получения свинца и цинка являются сульфидные руды,
содержащие, кроме галенита и сфалерита, пирит, халькопирит, арсенопирит.
Окисленные руды имеют подчиненное значение в качестве источника получения
свинца и цинка представляют собой железистые охры и баритовые сыпучки,
содержащие в тех или иных количествах церуссит, англезит, смитсонит,
каламин и малахит.
Свинцово-цинковые руды содержат два основных полезных компонента-цинк и
свинец. На медноколчеданных месторождениях широко распространены богатые
пиритом медно-цинковые руды, практически не содержащие свинца. Руды с
преобладающим содержанием свинца встречаются реже. К основным компонентам
на многих месторождениях свинца и цинка относится также сульфидная сера,
служащая одним из важных источников получения серной кислоты (при этом
используется и тепловая энергия, выделяемая при переработке концентратов),
а на некоторых и барит, используемый в основном в качестве утяжелителя
буровых растворов.
По содержанию основных компонентов свинцово-цинковые руды подразделяются
следующим образом: богатые с содержанием свинца выше 4% или с суммарным
содержанием свинца и цинка выше 7%; среднего качества (рядовые), содержащие
от 2 до 4% свинца или суммарного свинца и цинка от 4 до 7%; бедные с
содержанием свинца 1,2-2%% или суммарного свинца и цинка 2-4%.
Промышленностью иногда используются руды и с боле низким содержанием свинца
и цинка, если целесообразность обоснована. По степени окисления руды
полиметаллических месторождений подразделяются на три типа: сульфидный,
смешанный и окисленный.
Все свинцово-цинковые руды являются комплексными и содержат значительное
количество попутных компонентов, которые повышают ценность руд. Благородные
металлы находятся в рудах в различной форме: золото основном связано с
халькопиритом и пиритом, но встречается и в свободном состоянии; серебро
содержится в галените, а также присутствует в виде сульфосолей серебра и
теллуридов; кадмий концентрируется преимущественно в сфалерите в виде
тончайшей механической или изоморфной примеси; висмут самородный или в
составе сульфосолей тесно ассоцирует с галенитом; сурьма связана с
сульфосолями свинца; ртуть присутствует в виде киновари; индий, талий и
галий содержатся в сфалерите, галените, халькопирите, пирите и других
сульфидах; селен и теллур присутствуют в качестве примеси в сульфидных
минералах, а теллур –иногда в виде самостоятельных минералов; германий, как
правило, рассеян в силикатах, но в ряде случаев связан со сфалеритом и
сульфидами меди [3].
В связи с постоянным ухудшением качества минерального сырья на
обогатительные фабрики поступают все более труднообогатимые руды с
пониженным содержанием ценных компонентов. Поэтому остро встает задача
повышения эффективности извлечения минералов из руд и комплексности
использования минерального сырья. Решение этой задачи может быть достигнуто
путем совершенствования процессов переработки руд, и в первую очередь
флотации – основной операции обогащения сульфидных руд [4-8].
Флотационное обогащение – один из обогатительных процессов разделения
минералов или отделения одной группы минералов от другой для дальнейшего
экономически целесообразного их применения в народном хозяйстве. Такое
разделение основано на использовании различия природных или искусственно
созданных свойств минералов.
Флотация как процесс обогащения позволяет отделить частицы одних
минералов от других за счет селективного прилипания их к поверхности
раздела двух фаз – жидкой и газообразной.
Флотационное обогащение руд полезных ископаемых основано на том, что
сернистые соединения, в виде которых металлы обычно находятся в руде
обладают большей гидрофобностью, чем пустая порода, например кварц.
Практически флотационное разделение руды никогда не поводят простым
введением измельченной руды в воду, поверхность которой граничит с воздухом
или маслом. В таком виде флотационный процесс слишком неэффективен. В
настоящее время широкое применение получила пенная флотация. Она
заключается в том, что суспензию минерала – флотационную пульпу – тем или
иным способом вводят пузырьки воздуха. При всплывании пузырьки собирают по
своей поверхности те частицы руды, на которых вода образует большой краевой
угол. В результате на поверхности пульпы образуется минерализованная пена.
Эту пену самотеком или с помощью специальных гребков удаляют с поверхности
пульпы в виде концентрата руды. Хорошо смачиваемые водой частицы пустой
породы не прилипают к пузырькам, оседают на дно и образуют отходы флотации,
так называемые хвосты.
Флотацию можно применять не только для выделения из полезного
ископаемого какого-нибудь одного продукта, но и для разделения ряда
продуктов. Такая флотация называется селективной, она осуществляется с
помощью регуляторов. Примером селективной флотации может служить флотация
свинцово-цинковых руд. При этом сначала получают свинцовый концентрат,
вводя для этого в пульпу депрессоры предотвращающие флотацию цинковых
минералов, затем с помощью активаторов улучшают флотационную способность
цинковых минералов и добиваются перехода их в пену, получая таким образом
цинковый концентрат. Применение флотации для обогащения полезных ископаемых
непрерывно расширяется.
Практика флотационного обогащения цинксодержащих руд показывает, что
извлечение сфалерита в концентрат в среднем остается на уровне 70 %.
Оптимальный размер зерен минерала при флотации 0,15-0,01 мм. Однако при
флотации каменного угля и самородной серы частицы минерала могут быть и
более крупными (0,5-1 мм). Весовое отношение руды к воде в пульпе обычно
лежит в пределах от 1:4 до 1:2.
Пенная флотация осуществляется во флотационных машинах, в которых пульпа
перемешивается с необходимыми реагентами, причем через пульпу пропускаются
воздушные пузырьки. С помощью пузырьков и происходит разделение минеральных
частиц[9].
Большинство минералов в естественном виде хорошо смачивается водой, не
обладает способностью к флотации. Вследствие этого главными реагентами,
обеспечивающими флотацию минералов, являются реагенты, гидрофобизирующие
поверхность минерала.
Основное назначение этих реагентов – сорбироваться на поверхности
минеральных частиц и снижать их смачиваемость. Эти реагенты называются
собирателями. Однако, как правило, действие собирателей недостаточно
селективно. Поэтому применяют реагенты, которые регулируют действие
собирателей, называются активаторами, а ослабляющие это действие –
подавителями (депрессорами).
В ряде случаев собиратель способен гидрофобизировать поверхность
минерал лишь после предварительного воздействия активатора. Действие
депрессоров противоположно действию собирателя и заключается в
предотвращении гидрофобизации или даже в повышении смачиваемости минералов.
Для того, чтобы замедлить разрушение комплексов минеральная частица
пузырек воздуха, когда они достигают поверхности пульпы, применяют
стабилизаторы пузырьков воздуха – пенообразователи, сорбируемые в основном
на границе газ-жидкость. Роль пенообразователя заключается также в создании
условий для тонкой диспергации вводимого воздуха и предохранения пузырьков
от коалесценции в объеме пульпы. По мнению ряда исследователей,
пенообразователи увеличивают прочность контакта комплекса частица –
пузырек.
Значительная часть реагентов-собирателей совмещает свойства собирателей
и пенообразователей. Это в некоторых случаях не исключает подачу в процесс
отдельного пенообразователя.
Выделяют группу реагентов-регуляторов рН среды; как правило, регуляторы
среды могут быть также активаторами или депрессорами флотации.
При флотации применяют реагенты, которые способствуют слипанию или
диспергации частиц. Слипание частиц в зависимости от применяемых реагентов
называют флокуляцией, или коагуляцией, а реагенты, вызывающие слипание, -
флокулянтами или коагулянтами. Реагенты, препятствующие слипанию частиц,
называют диспергаторами. Собиратели обладают флокулирующим действием.
Активаторы и депрессоры могут обладать флокулирующим или коагулирующим
действием, а также могут быть и диспергаторами частиц.
Свинцовые минералы флотируются сульфгидрильными собирателями после
предварительной сульфидизации сернистым натрием.
Сульфидизация проводится при обычной температуре в контактных чанах или
непосредственно во флотационных машинах, иногда требуется длительное время
перемешивания с сульфидизатором. В некоторых случаях сульфидизатор
загружается в мельницы.
Применяется флотация окисленных минералов свинца совместно с галенитом и
после извлечения галенита. Последующие сульфидизация и окисленная флотация
позволяют избежать подавляющего действия сернистого натрия на галенит[10-
13].
В качестве собирателя минералов свинца используют различные ксантогенаты
(этиловый, бутиловый амиловый), аэрофлоты и их сочетания. Из
пенообразователей применяют Т-80, Дауфрос 250.
При наличии в рудах сфалерита применяют следующие схемы:
1) Коллективная флотация галенита и окисленных свинцовых минералов при
депрессии сфалерита цинковым купоросом, цианидом и сернистым натрием,
а затем флотация сфалерита цинковым купоросом;
2) Прямая селективная флотация с последовательным выделением галенита,
окисленных свинцовых минералов и сфалерита;
3) Прямая селективная флотция галенита, сфалерита, при необходимости –
пирита, окисленных свинцовых минералов.[14,15].
Окисленные цинковые минералы флотируют после извлечения сульфидов и
окисленных свинцовых минералов.
Для флотации окисленных цинковых минералов разработаны два метода –Р.
Дэвиса – А.И. Андреевой и М. Рея [16,17].
По первому методу окисленные цинковые минералы сульфидизируются при
температуре 40-600С в течение 20-25 мин, активируются медным купоросом и
флотируются сульфгидрильными собирателями. На одной из фабрик флотация
осуществлялсь амиловым ксантогенатом при рН 7-7,5.
По второму методу окисленные минералы цинка флотируются высшими
первичными алифатическими аминами, содержащими 12-18 атомов углерода, после
педварительной сульфидизации при обычной температуре. При флотации вредное
влияние оказывают шламы и глинистые минералы, поглощающие амин. Поэтому
перед флотацией пульпу обешламливают. В некоторых случаях перед
сульфидизацией пульпа перемешивается с содой и жидким стеклом. Загрузка
сульфидизатора и собирателя может быть дробной или единовременной. Флотация
проводится при рН 10-11,5, расход амина составляет 80-170 гт. В качестве
пенообразователя используется сосновое масло.
1.3 Экологическое обоснование электронно-лучевой обработки руды
для повышения эффективности флотационных процессов
По разнообразию и количеству минерально-сырьевых ресурсов Республика
Казахстан занимает одно из ведущих мест в мире. Горно-металлургический
комплекс (ГМК) – один из важнейших составляющих экономики Казахстана. По
итогам 2009 г. доля ГМК в общем объеме промышленного производства
республики составила 16,9 %, а доля в общем экспорте – 19,6 %. В ГМК занято
почти 164,5 тысяч человек персонала основной деятельности, а балансовая
стоимость основных средств на его предприятиях по итогам 2008 года
составила 7 % всех основных средств в стране. Объемы добычи металлических
руд в период 2003–2009 гг. выросли в 3,5 раза.
В настоящее время в Казахстане работают крупные металлургические
предприятия цветной металлургии, использующие, как правило, собственные
минерально-сырьевых ресурсы и выпускающие цветные, редкие и благородные
металлы в значительных объемах.
По данным Геологической службы США (US Geological Survey, 2005 год), по
разведанным запасам цинка Казахстан находится на 4 месте в мире, после
Китая, США, и Австралии. По подтвержденным запасам цинка Казахстан занимает
3 место в мире, после Австралии и Китая.
На базе крупных полиметаллических месторождений в Восточном, Центральном
и Южном Казахстане был создан мощный горно-металлургический комплекс,
имеющий более чем 200-летнюю историю.
Ранее в развитие минерально-сырьевой базы (МСБ) вкладывались
значительные средства, поэтому запасы цинка, погашаемые при отработке, не
только восполнялись, но и образовался достаточно крупный резерв.
В настоящее время на Государственном балансе Республики Казахстан
числится более 80 рудных объектов свинцово-цинковой подотрасли. По регионам
запасы цинка распределены следующим образом: Восточный Казахстан – 40,7 %,
Центральный Казахстан – 28,5 %, Южный Казахстан – 23%, Западный Казахстан –
5,8 %, Северный Казахстан – 2,0 %. Средние содержания по цинку в активных
запасах по категории А+В+С1 составляют 3,57 %. Расчетная рентабельность
отработки для месторождений с активными запасами во многом определяется
комплексным характером оруденения. Подготовленная для эксплуатации
минерально-сырьевая база в целом обеспечивает прогнозируемое производство
металлического цинка до 2030 года. Для повышения конкурентоспособности
подотрасли необходимо укрепление минерально-сырьевой базы, особенно по
качественным параметрам месторождений. Для Усть-Каменогорского
металлургического комплекса компании Казцинк основным сырьем являются
концентраты Зыряновской обогатительной фабрики, на которой перерабатывается
2,25 млн тонн в год руды Малеевского месторождения. Снижение добычи на
данном месторождении планируется с 2019 г., а отработка завершится в 2028
г.
Сырьевой базой Риддерского цинкового завода компании Казцинк является
Тишинский рудник с мощностью 1,4 млн тгод и отработкой до 2018 г. и Риддер-
Сокольный рудник с мощностью по добыче руды 2,6 млн тгод и окончанием
работы в 2031 г. На Риддерском цинковом заводе также перерабатываются
окисленные руды месторождения Шаймерден (Костанайская область), отработка
которого завершится к 2019 г.
Основной рудной базой для производства цинка Корпорации Казахмыс
служили месторождения Восточного (Артемьевское, Орловское, Юбилейно-
Снегирихинское, Белоусовское, Николаевское) и Карагандинского региона
(рудник Космурун и Акбастау). Среднее содержание цинка в рудах данных
месторождений составляет 4,49 %. Компания Шалкия Цинк разрабатывает
месторождение Шалкия в Каратауском горнорудном районе Кызалординской
области. Запасы Pb-Zn руды по категории А+В+С1 составляют 129 млн т, в том
числе цинка – 5,5 млн т при среднем его содержании 4,3 %. ТОО Nova-Цинк,
контролируемое компанией Челябинский цинковый завод (Россия),
разрабатывает месторождение Акжал в Агадырском горнорудном районе
Карагандинской обл. Среднее содержание цинка в руде – 2,54 %. Других
рентабельных к отработке месторождений цинка в районе нет. С 2007 г.
предприятие получает в среднем 35 тыс. тонн цинка в концентрате, который
полностью направляется на Челябинский цинковый завод.
Расширение сырьевой базы цинковой подотрасли Казахстана связано, главным
образом, с программами развития компании Казцинк. Для наращивания
минерально-сырьевой базы ею предусмотрено проведение геологоразведочных
работ на месторождениях – Риддер-Сокольное, Шубинское, Малеевское,
Долинное, Обручевское, ввод залежи Холодная Малеевского месторождения; а
также реализация программ по широкому вовлечению в переработку отходов
производства.
Основная выпускаемая продукция компании Казцинк – цинк металлический,
а также свинец рафинированный, аффинированные золото и серебро, черновая
медь.
Усть-Каменогорский цинковый завод использует стандартную технологию:
обжиг концентратов, выщелачивание огарка, очистка и электролиз растворов.
Производительность завода – 162 тыс. т цинка и цинковых сплавов в год.
Цинковые концентраты со средним содержанием цинка 53,5 % обжигаются в печах
кипящего слоя с дутьем, обогащенным кислородом. Сернистые газы обжиговых
печей утилизируются на серную кислоту контактным способом. Цинковый огарок
выщелачивается отработанным электролитом в две стадии (нейтральное и кислое
выщелачивание). Полученный цинковый раствор очищается от примесей и
подвергается электролизу с получением катодного цинка. Остаток от
выщелачивания (цинковый кек) перерабатывается пирометаллургическими
способами: в вельцпечах и в шихте свинцового завода. Получаемые при этом
цинковые возгоны очищаются от свинца, хлора, мышьяка и сурьмы в цикле
выщелачивания окиси и подаются на выщелачивание огарка. Катодный цинк после
сдирки переплавляют в индукционных печах в слитки-блоки или используют для
производства сплавов.
Риддерский цинковый завод мощностью 105 тыс. т цинка в год также
использует стандартный способ: обжиг концентратов, двухстадийное
выщелачивание огарка отработанным электролитом, гидролитическую и
цементационную очистку растворов, электролиз. Цинковые кеки вельцуются.
На формирование производства и потребления цинка в Казахстане большое
влияние оказывают факторы, определяемые общей ситуацией в экономике
республики, конъюнктурой, складывающейся на мировом и внутреннем рынках
металлопродукции, экономическим положением отдельных предприятий.
В настоящее время Казахстан входит в число стран – основных
производителей цинка. Цинк, произведенный в Казахстане, отгружается на
экспорт на 82,4 %. В структуре экспорта доминирующее положение занимает
Китай, куда направляется до 70 % цинка металлического, 15 % экспорта
приходится на страны СНГ, а остальной объем – на страны Западной Европы и
Турцию
Учитывая близость Казахстана к регионам Юго-Восточной Азии с растущим
уровнем потребления цинка и огромным населением, существует несомненный
потенциал развития и роста цинкового производства в Казахстане.
Основным потребителем цинка на внутреннем рынке в виде цинк-алюминиевых
сплавов, используемых для оцинкования, на внутреннем рынке является АО
Миттал Стил Темиртау. Цинковая продукция высоких переделов практически не
производится. Экспорт цинковой металлопродукции составляет сумму порядка
800 тыс. долл. США в год, что в 900 раз меньше суммы экспорта металла.
Определяющим условием возможного расширения емкости внутреннего рынка
металлопродукции Казахстана является ускорение развития основных
металлопотребляющих отраслей экономики – прежде всего, машиностроительного
и строительного комплекса, а также планируемое развитие отечественного
автопрома.
Машиностроительные и строительные отрасли РК испытывают потребности в
оцинкованном стальном листе, объемы использования которого должны
увеличиваться по мере роста производства в этих отраслях.
Важным потребителем на внутреннем рынке страны оцинкованного листа,
изделий из цинка и цинковых сплавов может стать отечественное автомобиле
строение при реализации планов перехода от сборки автомобилей, налаженной
на ряде предприятий РК, к изготовлению на месте отдельных деталей и
производству запасных частей.
Строительная промышленность в целом также является крупным потребителем
цинковых полуфабрикатов. Так, для термического напыления цинка на стальные
опоры, на стальные каркасы мостов, кранов и других промышленных структур
используется цинковый провод, который производиться методом проката и
непрерывного литья.
Учитывая эффективность напыления цинка для защиты стали от коррозии,
рынок этой продукции в Казахстане имеет все предпосылки для дальнейшего
роста.
Проблемы горных предприятий цинковой подотрасли вытекают из общего
состояния горнодобывающей промышленности РК, которое характеризуется
снижением темпов роста, ухудшением горно-геологических и горнотехнических
условий разработки месторождений с переходом горных работ на глубокие
горизонты (более 500 м) и, как следствие, снижением эффективности
эксплуатации недр традиционными технологиями.
Современные технологии разработки месторождений полезных ископаемых
базируются в основном на буровзрывном способе отбойки руд. Концентрация
горных работ, рост горного давления, снижение содержания металлов в руде,
отставание подготовленных запасов и закладочных работ, низкий уровень
совершенствования горных технологий, образование огромных пустот в недрах
ведет к повышению аварийности и производственному травматизму,
крупномасштабным произвольным обрушениям горных пород с выходом на дневную
поверхность и снижению качества проветривания шахт и рудников.
В этих условиях рудники должны использовать разнообразные способы
повышения рентабельности: сокращение выдачи на поверхность пустых пород,
снижение энерго- и материалоемкости производства, утилизацию отходов от
переработки руд, различные виды погашения и использования выработанного
пространства.
Проблемы обогатительного передела тесно связаны с тенденцией развития
минерально-сырьевой базы республики, которая характеризуется снижением
содержания металлов в сырье и ухудшением их технологических свойств. За
период 1975–2000 гг.среднее содержание цинка в руде снизилось с 2,73 % до
2,15 % и, соответственно, извлечение цинка – с 82,55 % до 70,25 %. Это лишь
один из факторов, негативно влияющих на показатели обогащения. В большей
степени обогатимость руд определяется качественными характеристиками –
прежде всего это доля окисленных минеральных форм и размеры минеральных
зерен, характер их взаимного прорастания. Обе эти проблемы в широком
технологическом плане к настоящему времени не решены, хотя внимание им
уделяется во всем мире.
Подавляющее большинство перерабатываемых сейчас в Казахстане руд
отличается тесным взаимным прорастанием тонких минеральных вкраплений.
Зерна минералов, содержащие полезные компоненты, столь малы, что для их
вскрытия руду приходится глубоко измельчать. Это приводит к потере со
шламами значительной части вскрытых моно-минеральных зерен, содержащих
обогащаемые металлы.
Эти проблемы обогащения руд являются причиной низкого извлечения
металлов и плохого качества получаемых концентратов и нуждаются в
первоочередном решении.
На большинстве обогатительных фабрик Казахстана, перерабатывающих
цинковые и полиметаллические руды, используются цианистые соли, являющиеся
токсичными, ядовитыми веществами. Цианистые соли используются также при
гидрометаллургическом извлечении благородных металлов. Этот фактор серьезно
влияет на экологическую обстановку в районе обогатительных предприятий.
В последние годы производится значительный объем работ по повышению
технического уровня горно-обогатительного передела подотрасли за счет
внедрения новых технологий и модернизации оборудования.
Анализ технического уровня металлургического передела показывает, что в
целом используемые на цинковых заводах технологии соответствуют мировому
уровню. Однако по экологическим показателям, комплексности и глубине
переработки сырья, энергоемкости производств Казахстан отстает от передовых
зарубежных производителей цинка. Значительно отставание от зарубежных
конкурентов в использовании технических инноваций.
При том, что технологии, используемые для производства цинка в
Казахстане аналогичны применяемым в развитых странах мира, практическая их
реализация имеет существенные недостатки в вопросах:
– модернизации и замены изношенного технологического оборудования;
– уровня механизации технологических операций;
– автоматизации контроля и управления технологическими процессами;
– технологической дисциплины и культуры производства.
Радиационная ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Похожие работы
Дисциплины
- Информатика
- Банковское дело
- Оценка бизнеса
- Бухгалтерское дело
- Валеология
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Религия
- Общая история
- Журналистика
- Таможенное дело
- История Казахстана
- Финансы
- Законодательство и Право, Криминалистика
- Маркетинг
- Культурология
- Медицина
- Менеджмент
- Нефть, Газ
- Искуство, музыка
- Педагогика
- Психология
- Страхование
- Налоги
- Политология
- Сертификация, стандартизация
- Социология, Демография
- Статистика
- Туризм
- Физика
- Философия
- Химия
- Делопроизводсто
- Экология, Охрана природы, Природопользование
- Экономика
- Литература
- Биология
- Мясо, молочно, вино-водочные продукты
- Земельный кадастр, Недвижимость
- Математика, Геометрия
- Государственное управление
- Архивное дело
- Полиграфия
- Горное дело
- Языковедение, Филология
- Исторические личности
- Автоматизация, Техника
- Экономическая география
- Международные отношения
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда
