Способы обращения с галитовыми отходами

19

Реферат

В настоящей работе представлены результаты эколого-экономической оценки технологии подземного размещения избыточных рассолов производства хлористого калия.

Цель работы заключалась в выполнении эколого-экономической оценки технологии подземного размещения избыточных рассолов производства хлористого калия.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

	1. Проанализированы условия образования и свойства отходов производства хлористого калия.

2. Проведён обзор существующих способов и технологий обращения с жидкими и твердыми отходами производства хлористого калия.

3. Определены геологические и гидрогеологические требования к району закачки избыточных рассолов и принципиальная технологическая схема закачки рассолов в подземные горизонты.

	4. Проведена эколого-экономическая оценка технологии подземного размещения избыточных рассолов производства хлористого калия. 

	Результаты работы могут быть использованы при планировании природоохранной деятельности на предприятиях по производству хлористого калия, проектными организациями  и природоохранными органами.

	Работа представлена на 71 листе, содержит 4 рисунка, 11 таблиц. 

В работе использовано 38 наименований научно-технической документации и  прочей литературы.


Abstract

Summary in the present work completed ecological-economic evaluation technology of the underground placement of redundant didn't potash production.

The aim of this work was the implementation of the ecological-economic evaluation technology of the underground placement of redundant didn't potash production. 

To achieve this goal covers the following tasks: 

1. Analyzed education conditions and properties of potash production wastes.

2. Conducted a review of existing methods and technologies for the treatment of liquid and solid wastes of production of potassium chloride. 

3. the geological and hydrogeological upload area requirements of redundant didn't and the fundamental technological scheme brine injection in aquifers.

4. an ecological-economic evaluation technology of the underground placement of redundant didn't potash production. 

 The results can be used when planning for environmental management in enterprises for the production of potassium chloride, design organizations and environmental authorities.

The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

	There are 38 titles of scientific and technical documentation and other literature in the work.

	
СОДЕРЖАНИЕ

	Введение……………………………………………………………………….8

		ГЛАВА 1. Анализ условий образования отходов производства хлористого калия………………………………………………………………………………..10

		1.1. Технологические процессы получения хлористого калия…………10

		1.1.1. Галургический способ производства хлористого калия.....10

		1.1.2. Флотационный способ производства хлористого калия….14

		1.2. Воздействие на окружающую среду производства хлористого калия……………………………………………………………………………….16

		1.2.1. Выбросы в атмосферный воздух…………………………....16

		1.2.2. Отходы производства хлористого калия……………….….16

ГЛАВА 2. Существующие способы и технологии обращения с жидкими и твердыми отходами производства хлористого калия………………………...23

	2.1. Способы обращения с галитовыми отходами……………………...23

	2.1.1. Складирование галитовых отходов………………………...23

		2.1.2. Применение галитовых отходов в строительстве………....27

	2.2. Способы обращения с глинисто-солевыми шламами…………..….30

		2.2.1. Складирование глинисто-солевых шламов………………..30

		2.2.2. Применение глинисто-солевых шламов в строительстве....34

	2.3. Способы обращения с избыточными  рассолами…………….........37

		2.3.1. Получение каменной соли……………………………………37

	2.3.2. Сброс в поверхностные  водные объекты………………….38

		2.3.3. Подземный сброс избыточных рассолов…………………...39

	ГЛАВА 3. Технология подземного размещения избыточных рассолов производства хлористого калия…………………………………………………42

	3.1. Мировой и отечественный опыт подземного размещения избыточных рассолов производства хлористого калия ………………………………………..42

	3.2. Геологические и гидрогеологические требования к району закачки избыточных рассолов……………………………………………………………...45

	3.3. Принципиальная технологическая схема сброса рассолов в подземные горизонты  окружающей среды при сбросе загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты ………….………….55

	4.2. Предотвращённый  эколого-экономический ущерб от загрязнения водного объекта ……………………………………………………………………58

	Заключение …………………………………………………….…………….62

	Список использованных литературных источников ……………………..64

	Приложение А. Способы переработки и процентное содержание отходов производства хлористого калия…………………………………….……………..68


Введение.

Добыча и переработка производства хлористого калия сопровождаются образованием значительного количества твёрдых и жидких отходов, в том числе избыточных рассолов, складируемых на дневной поверхности и оказывающих негативное влияние на окружающую природную среду. 

В настоящее время на предприятиях хлористого калия Верхнекамского месторождения под их размещение задействовано более 1230 га площадей. Несмотря на принимаемые мероприятия по гидроизоляции объектов отвально-шламового хозяйства, избежать поступления в окружающую среду избыточных рассолов производства хлористого калия не удаётся – объёмы фильтрационных утечек рассолов из накопленных бассейнов достигают сотен тысяч м3 в год. Данные процессы приводят к засолению природных геосистем (почв, грунтов, поверхностных и подземных вод) вблизи промышленных площадок и объектов отвально-шламового хозяйства, существенно влияя на экологическую обстановку горнопромышленной агломерации.

Анализ имеющейся по данному вопросу информации показывает, что утилизация избыточных рассолов может быть решена методом выпаривания, сбросом в поверхностные воды (как правило, морские бассейны), либо закачкой в подземные коллекторы (поглощающие горизонты). В условиях Верхнекамского промышленного района последний из перечисленных способов является наиболее эффективным с экологической точки зрения.

Вместе с тем, промышленное внедрение данного метода во многом связано с необходимостью оптимального выбора объекта закачки (поглощающего горизонта), обеспечивающего, с одной стороны, возможность экологически безопасного захоронения требуемого объёма рассолов, а с другой – экономическую эффективность его практической реализации.

Цель работы: эколого-экономическая оценка технологии подземного размещения избыточных рассолов производства хлористого калия.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

	1. Проанализированы условия образования и свойства отходов производства хлористого калия.

2. Проведён обзор существующих способов и технологий обращения с жидкими и твердыми отходами производства хлористого калия.

3. Определены геологические и гидрогеологические требования к району закачки избыточных рассолов и принципиальная технологическая схема закачки рассолов в подземные горизонты.

	4. Проведена эколого-экономическая оценка технологии подземного размещения избыточных рассолов производства хлористого калия. 

Объект исследования  - избыточные рассолы производства хлористого калия.  education conditions and properties of potash production wastes.

Предмет исследования - эколого-экономическая оценка технологии подземного размещения жидких отходов производства хлористого калия.

	
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ХЛОРИСТОГО КАЛИЯ

Минеральные удобрения играют важнейшую роль в сельском хозяйстве, их используют для получения высоких урожаев. Необходимо уделять особое внимание производству калийных удобрений потому, что оно является одним из ведущих в нашей стране, так как запасы для данного сырья для получения удобрений очень велики.

В качестве калийных удобрений применяют сырые природные вещества (чаще всего сильвинит) и продукты их переработки (хлорид и сульфат калия; 40%-ные калийные соли).The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

Основным сырьем для получения калийных удобрений является сильвинит, представляющий собой породу состава mNaCl + nKCl, которая содержит 14–18% K2O. В качестве примесей сильвиниту сопутствуют в небольших количествах соединения, магния, кальция и др. Из сильвинита получают и основное калийное удобрение – хлорид калия. Получение хлорида калия из сильвинита осуществляется методами галургии, флотационным или комбинированным. The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

1.1. Технологические процессы получения хлористого калия

Обогащение калийной руды производится двумя основными способами: флотационным и химическим (галургическим).

1.1.1. Галургический способ производства хлористого калия

Галургический способ появился  во второй половине XIX века и используется со времени зарождения калийной промышленности. Он позволяет получить хлористый калий с содержанием полезного компонента 98%, который используется в сельском хозяйстве и химической промышленности и является химически чистым.

Галургический способ выделения хлорида калия из сильвинита основан на различии температурных коэффициентов растворимости хлоридов калия и натрия при их совместном присутствии, то есть в системе «KCl – NaCl – H2O». В растворах, насыщенных обеими солями, содержание хлорида калия возрастает примерно в два раза, а хлорида натрия несколько уменьшается при повышении температуры от 20–25°С до 90–100°С.

Если нагретый раствор охлаждается, то он становится пересыщенным относительно хлорида калия, который будет кристаллизоваться, а хлорид натрия останется в растворе. При последующем нагревании раствора он останется насыщенным относительно хлорида натрия и становится ненасыщенным относительно хлорида калия, поэтому при обработке подобным раствором нового количества сильвинита из раствора извлекается именно хлорид калия. The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

хлорид калия извлекается из сильвинита галургическим способом и проходит в v шесть стадий:

- уменьшение размеров сильвинитовой руды;

- хлорид калия из сильвинита выщелачивают щёлоком;

- хлорид натрия f отделяют от ненужной породы и осветляют его;

- понижение температуры раствора и кристаллизацией f хлорида калия;

- хлорида калия высушивают;

- оборотного раствора нагревают и возвращают обратно на сильвинитное выщелачивание. The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

Из сильвинита выщелачивают хлорид калия нагретым до 110°С щёлоком в шнековом растворителе 2 (рисунок 1.1).

Хлорид калия, который выделяется, кристаллизуется в вакуум-кристаллизаторе 5, в котором создается вакуум. На пути к центрифуге 6 gк пульпе добавляются солянокислые соли аминов. Степень извлечения хлорида калия составляет 0,90–0,95 долей единицы. Галургический способ позволяет перерабатывать полиметаллические руды комплексно, извлекая все полезные компоненты из них, в том числе хлориды магния, бромиды и пищевой хлорид натрия. The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.





The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

Рисунок 1.1. Краткая технологическая схема выделения галургическим способом KCl из сильвинита: 1 – бункер сильвинита; 2 – шнековый растворитель; 3 – план-фильтр для отделения хлорида натрия; 4 – отстойник – сгуститель шлама; 5 – вакуум-кристаллизатор; 6 – центрифуга; 7 – барабанная сушилка; 8 – подогреватель щелока

The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

Материальный баланс производства хлористого калия галургическим способом на 1 т продукта с массовой долей KCl равной 98,4% приведен в таблице 1.1 [16].



Таблица 1.1 – Материальный баланс производства хлористого калия галургическим способом на 1 т продукта

Наименование технологического потока

Расход, т на 1т продукта



Всего

KCl

NaCl

MgCl2

CaSO4

н.о.

H2Oобш.

Приход:

Руда

3,683

1,3042

2,4

0,0046

0,0681

0,1285

0,0338

Вода, всего (на регенерацию фильтроткани, промывку оборудования и прочее) в том числе с раствором ПАА

0,02235

0

0

0

0

0

0,02235

Оборотный раствор (растворяющий щелок)

11,6594

1,5491

2,1374

0,0462

0,0561

0,0008

7,8698

Смешанный сильвинитовый рассол на промывку оборудования

0,0440

0,0023

0,0044

0,0001

0,0001

0

0,0371

Итого:

15,4695

2,6826

4,3439

0,0509

0,1243

0,1293

8,1385

Расход

Сгущенная суспензия глинисто-солевого шлама, в том числе:

0,3494

0,0493

0,0513

0,0009

0,0079

0,0900

0,1500

	Жидкая фаза

0,2418

0,0493

0,0405

0,0009

0,0011

0

0,1500

	Твердая фаза

0,1067

0

0,0108

0

0,0068

0,0900

0

Галитовые отходы, в том числе:

2,3702

0,0518

2,0899

0,0013

0,0580

0,0383

0,1309

Твердая фаза

2,1770

0,0260

2,0546

0,0005

0,0571

0,0383

0,0005

Жидкая фаза

0,1932

0,0258

0,0353

0,0008

0,0009

0

0,1304

Насыщенный раствор на РВКУ, в том числе:

12,7491

2,5815

2,2027

0,0479

0,0584

0,0010

7,8576

Жидкая фаза

12,6695

2,5815

2,1241

0,0479

0,0584

0

7,8576

Твердая фаза

0,0796

0

0,0786

0

0

0,0010

0

Накопление MgCl2 в системе

0,0008

0

0

0,0008

0

0

0

Итого:

15,4695

2,6826

4,3439

0,0509

0,1243

0,1293

8,1385



1.1.2. Флотационный способ производства хлористого калия

Выделение хлорида калия из сильвинита флотационным способом основан на флотогравитационном разделении водорастворимых минералов калийной руды в среде насыщенного ими солевого раствора. Это достигается селективной гидрофобизацией поверхности частиц калийных минералов с помощью флотореагентов – собирателей.

В флотационном производстве хлористого калия технологические схемы зависят от минерального и гранулометрического состава флотируемого сильвинита: содержания в нем глинистых шламов, размеров зерен компонентов и различием способов обработки глинистых шламов. В общем случае флотационный способ выделения хлорида калия из сильвинита включает следующие операции: The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

- уменьшение размеров сильвинитовой руды до размеров частиц 1–3 мм с последующим мокрым размолом до размера 0,5 мм;

- извлечение глинистого шлама –глинисто-карбонатных примесей способами флотации, гидравлической классификации, или гравитации;

-  разделение сильвина и галита флотационно  в присутствии собирателей (основная флотация); The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

- удаление из концентрата оставшихся примесей перечистной флотацией;

- удаление воды из концентрата способами сгущения и фильтрования и возвращением в процесс оборотного раствора;

- влажный концентрат высушивают окончательно.

Флотацию и мокрый размол проводят в среде солевых растворов, насыщенных сильвинитом и галитом, это минимизирует их потери при производстве и в последующем даёт возможность организовать замкнутый циклический процесс. The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

С целью повышения степени извлечения калия производят термическую обработку галитовых хвостов, которые содержат некоторое количество сильвина. Для этого нагревают до 60–70°С галитовую пульпу, при этом твердый KСl растворяется, потому что при повышении температуры раствор становится ненасыщенным. Затем хвосты обезвоживают и удаляют в отвал, а маточный раствор охлаждают в вакуум-кристаллизаторах для выделения из него хлористого калия. The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets.

На рисунке 1.2 представлена технологическая схема выделения хлорида 

калия из сильвинита с предварительной флотацией глинистого шлама, которая



Рисунок 1.2   Краткая технологическая схема выделения хлорида калия из сильвинита флотационным способом: 1 – бункер сильвинита; 2 – мельница мокрого помола; 3 – смеситель-растворитель; 4 – сито; 5 – флотационная машина основной флотации; 6 – флотационная машина перечистной флотации; 8 – центрифуга для отделения оборотного раствора от концентрата; 9 – сборник оборотного раствора; 10 – сгуститель шлама; 11 – сито для отведения хвостов (галита). The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

применяется для переработки руд с невысоким (менее 2,5%) содержанием нерастворимого остатка. Для руд с большим содержанием остатка используются схемы с предварительным механическим обесшламиванием или с отделением шлама путем введения депрессора – карбоксиметилцеллюлозы, способствующего отделению шлама на стадии основной флотации. Флотационный способ эффективен при извлечении хлорида калия из высококачественных сильвинитовых руд, содержащих малое количество шлама. Уровень извлечения хлорида калия достигает 0,90–0,92 долей единицы, а готовый продукт содержит 93–95% соли. Если в технологической схеме присутствует перечистная флотация, отделяемая глинистый шлам для извлечения из него хлорида калия, то степень извлечения повышается [12].

В основном удобрения хлористого калия производится флотационным способом. The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

1.2. Воздействие на окружающую среду производства хлористого калия

1.2.1. Выбросы в атмосферный воздух

В процессе добычи калийной руды и ее дальнейшем преобразовании в окружающую среду выбрасывается огромное количество газов и пылеаэрозолей. В результате работы вентиляторов проветривания, отдельных технологических установок дробления руды, эксплуатации транспортных средств и аппаратуры в шахтах и при дроблении происходит загрязнение атмосферы газом и пылеарозолями. Загрязнение атмосферного воздуха и, соответственно, подстилающей поверхности на территории добычи сильвинитовой руды носит сложный характер, обусловленный совокупным воздействием мощных точечных источников, расположенных на значительной территории и характеризующихся своеобразием качественного состава выбросов. The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

1.2.2. Отходы производства хлористого калия

Галитовые отходы. The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets.

 Калийная руда в основном добывается путем сплошной выемки продуктивных пластов камерным методом. При этом в горную массу, помимо сильвинита верхнего и нижнего слоев, попадают промежуточные прослои каменной соли и глины, что приводит к снижению товарной руды и содержанию в ней хлористого калия с содержанием до четверти от целой части, а иногда и ниже. Большая часть руды, добываемая путём сплошной выемки, состоит из ненужной породы, и, являясь отходом, идет в отвал. 

Последующей стадией жизненного цикла является переработка сырья после дробления, с целью получения готовой продукции. На данной стадии и образуется самое значительное количество отходов. 

Более подробно хотелось бы рассмотреть образующиеся в процессе производства отходы. При переработке сильвинитовых руд на каждую тонну хлористого калия получают примерно 0,57 галитовых отходов т и 3–4 т глинисто-солевых шламов. The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets.

Когда хлористый калий из сильвинита получают галургическим способом отходами производства являются галитовые отходы, глинисто-солевые шламы и пылегазовые выбросы. Помимо этого, при галургическом способе переработки сильвинитовых и карналлитовых руд к отходам производства относится также концентрированный щелок, содержащий MgCl2 и СаСl2. Эти отходы являются источником загрязнения окружающей природной среды, тем самым  наносят существенный ущерб народному хозяйству.

В галитовых отходах основным компонентом является хлористый натрий. Так же, в галитовых отходах содержатится небольшое количество хлористого калия, хлористого магния, сульфата кальция, брома, нерастворимого остатка и некоторые другие компоненты. В галитовых отходах, получаемых при переработке сильвинитов флотационным методом, содержится незначительное количество адсорбированных флотореагентов [12].

Состав галитовых отходов в среднем на ПАО «Уралкалий» при переработке сильвинитовых руд флотационным методом: NaCl - 89–90%; KCl - 4,41–5,0%; MgCl2  - 0,1%;CaS04 - 1,1% и нерастворимого остатка - 4,4–4,8%.

Содержание хлористого натрия в отвалах сильвинитовых руд при галургической переработке составляет 85–90% и хлористого калия – до 2,5%.

Галитовые отходы в основном складируется на поверхности земли в солеотвалы, которые занимают большие площади ценных пахотных земель.

Галитовые отходы засоляют подземные воды и почву в районах их расположения. Рассолы с содержанием солей до 300 г/л образуются за счет растворения солеотвалов атмосферными осадками, отжатия свежих галитовых отходов, конденсационной влаги, имеющих начальную влажность 10–12%, которая при складировании понижается до 5–8%.

Рассолы, образующиеся за счёт вышеуказанных условий, проникают в подземные воды и, достигнув водоупора, распространяются в горизонтальном направлении до выхода подземных вод на поверхность [32].

Глинисто-солевые шламы.

В калийном производстве многотоннажными отходами являются глинисто-солевые шламы, которые образуются, при обогащении сильвинитовых руд. Удельный выход глинисто-солевых шламов на 1 т готовой продукции составляет 0,57 т из этого учёта 0,32 т твердой фазы и 0,25 т жидкой фазы (избыточные рассолы). Глинисто-солевые шламы, получаемые при переработке сильвинитовых руд флотационным способом, представляют собой 69–82%-ную суспензию нерастворимого остатка в рассолах, имеющих минерализацию 200 г./л. Отношение Ж: Т в глинисто-солевой шламовой пульпе составляет 1,7?2,5. Нерастворимая часть шлама представлена алюмосиликатами, карбонатами и сульфатами. Так же, в состав шламов могут входить компоненты солевого шлама – тонкодисперсные кристаллические KCl и NaCl. Жидкая фаза шлама представляет собой маточный рассол, содержащий KCl - 10–11% и NaCl - 20–22%, остальное – вода и некоторые примеси. Жидкая фаза трудно отделяется от твердой, так как глинистые шламы тонкодисперсны и удерживают влагу капиллярными силами.

Для предприятия ПАО «Уралкалий» определили ориентировочные объемы глинисто-солевых шламов и галитовых отходов на основе данных об удельном выходе и объеме выпускаемой продукции  (рисунок 1.3).



 Рисунок 1.3. Объём отходов  производства хлористого калия

Практически с самого открытия было известно о содержании в рудах месторождения элементов-примесей. Очень долго химическому составу этих веществ уделялось внимание только с точки зрения санитарно-гигиенических аспектов качества производимой поваренной соли, которая является одним из видов продукции предприятий хлористого калия. Не так давно интерес к элементам-примесям резко повысился, это стало результатом общемировой обеспокоенности загрязнением природной среды экотоксиканатами, которые объединяются в группу тяжёлых металлов (ТМ). 

Обычно термин тяжелые металлы включает в себя токсичные элементы, которые  обладают характеристиками металлов, с атомной массой > 50. Опасность этих элементов для экологии в том, что даже если их будет небольшое количество, они могут порождать серьёзные отклонения в патологии, жизнедеятельности и эволюции живых организмов, в т. ч. человека.

Когда тяжёлые металлы обнаружили в некоторых количествах во всех продуктах производства хлористого калия возник вопрос об их возникновении. Основной источник этих элементов, как показал  анализ технологических схем - руды месторождения. Свой элементный состав ископаемые соли, представленные осадочными минералами, кристаллизующиеся в ходе испарения воды из природных солевых растворов, унаследовали у материнских водоемов. Верхнекамское месторождение, которое является по происхождению морским, содержит главным образом катионы K+,Mg+, Ca2+, Na+, анионы Cl-, SO42-. Совместно с этим, существует значительное количество микро-компонентов (йод, бор, бром, рубидий и др.). В результате  кристаллизации, эти элементы образовали более 30 растворимых минералов, и ещё большее число – нерастворимых минералов.

В таблице 1.2. представлено содержание тяжёлых металлов в рудах и различных видах отходов производства хлористого калия Верхнекамского месторождения калийных солей (ВКМС).

Таблица 1.2. - Микрокомпонентный состав (мг/кг) руд и отходов предприятий по производству хлористого калия Верхнекамского месторождения калийных солей.

Элемент

Калийные руды

Галитовые отходы

Глинисто-солевые шламы

Избыточные рассолы

Барий

1,8-14

0,1-12,9

100-130

< 0,04-3,2

Ванадий

1,8-10

н. о.

0-51,2

0,004-0,65

Железо

99-2200

90-380

1450-4200

0-16

Кадмий

0,007-0,07

< 0,1-1,8

3,4-5,5

н. о.

Кобальт

н. о.

< 0,1-9,8

3-49

1,58-4,89

Марганец

21-100

4,1-35

29,4-79,8

2,8-9

Медь

0,2-7,6

0,9-4,5

0,8-24,2

0,1-0,79

Никель

0,8-7,6

0,21-3,9

3-39

< 0,002-4,62

Свинец

0,03-3,4

< 0,1-3,1

5,8-57,2

0-1,11

Стронций

н. о.

15-35

0-120

4,85-400

Хром

2,5-3,2

0,15-9,3

4,4-105

0,35-0,83

Цинк

1,3-46

1,8-11,6

0-92

0,2-1,44

Бром

260-780

200-560

450-1120

170-650

Битумоиды

30-270

26-130

730-3000

2,1-10,23

Нефтепродукты

20-110

8-120

140-1960

0,27-1,33

В таблице 1.3. представлено содержание тяжёлых металлов и нефтепродуктов в избыточных рассолах производства хлористого калия ВКМС и нормативы предельно-допустимых концентраций этих веществ в водоемах рыбохозяйственного назначения. Анализ представленных данных показывает, что практически по всем показателям содержание превышает установленные гигиенические нормативы. Сброс избыточных рассолов в поверхностные водные объекты негативно отразится на водной флоре и фауне.

Таблица 1.3. - Содержание тяжёлых металлов и нефтепродуктов в избыточных рассолах производства хлористого калия ВКМС.

Компонент

Избыточные рассолы

ПДК рыб-хоз

Превышение ПДК



мг/кг

мг/дм 3

мг/дм 3

раз

Барий

< 0,04-3,2

0,031-2,46

0,74

0-3,2

Ванадий

0,004-0,65

0,003-0,5

0,001

3-500

Железо

0-16

0-12,3

0,1

0-123

Кобальт

1,58-4,89

1,22-3,77

0,01

122-377

Марганец

2,8-9

2,15-6,9

0,01

215-690

Медь

0,1-0,79

0,077-0,6

0,01

7,7-60

Никель

< 0,002-4,62

0,015-3,55

0,01

1,5-355

Свинец

0-1,11

0-0,85

0,06

0-14,2

Хром

0,35-0,83

0,27-0,64

0,07

3,9-9,1

Цинк

0,2-1,44

0,15-1,11

0,01

15-111

Бром

170-650

131-500

1,35

97-370,4

Нефтепродукты

0,27-1,33

0,21-1,02

0,05

4,2-20,4

С точки зрения экологии особую заинтересованность показывает исследование поведения микроэлементов в образовывающихся отходах, складируемых в отвально шламовом хозяйстве и служащих основными источниками поступления в окружающую среду полютантов [7].

Ещё одним загрязнителем производства хлористого калия являются мало изученные органические соединения,  которые отличаются от других способностью под воздействием внешних факторов к быстрой химической трансформации.  Это устанавливает вероятность существенной изменчивости за счет появления новых соединений состава техногенных потоков рассеяния [8]. The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

The work consist the 71 contains, 4 graphic sheets, 11 tables.

Выводы. 

На основе данных об удельном выходе и объеме выпускаемой продукции для предприятия ПАО «Уралкалий» определены ориентировочные объемы образования глинисто-солевых шламов (2,884 млн.т/год – 6,897 млн.т/год) и галитовых отходов (12,65 млн.т/год – 30,25 млн.т/год). 

В отходах производства хлористого калия содержатся тяжелые металлы, присутствие которых обусловлено особенностями руды месторождения. В технологическом процессе эти компоненты переходят с избыточные рассолы, и их содержание превышает установленные гигиенические нормативы от 1,5  (никель) до 690 (марганец) раз.

В отходах производства хлористого калия, так же присутствуют органические соединения, которые отличающиеся от других способностью к быстрой геохимической трансформации под воздействием внешних факторов, что определяет возможность значительной изменчивости состава техногенных потоков рассеяния за счет появления новых соединений.


ГЛАВА 2. СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ И ТЕХНОЛОГИИ ОБРАЩЕНИЯ С ЖИДКИМИ И ТВЕРДЫМИ ОТХОДАМИ ПРОИЗВОДСТВА ХЛОРИСТОГО КАЛИЯ

	В народном хозяйстве используются значительные объемы отходов производства хлористого калия галитовых отходов (свыше 1 млн. т в год). В таблице 2.1 представлены варианты использования в потреблении.

Таблица 2.1 - Варианты использования солеотходов и шламов в потреблении

Наименование

галитовые отходы

глинисто-солевые шламы

Способы использования

Производство технической очищенной соли

Для изготовления керамических изделий



Приготовление рассолов для нужд содового производства

В качестве пластифицирующих добавок к цементным растворам и бетонам



Солебрикеты

В качестве добавок к минеральным удобрениям



Отгрузка технической неочищенной соли

Извлечение благородных металлов

Вышеперечисленные направления не решают проблемы размещения отходов, так как объем использования отходов незначительный, для того, чтобы существенно снизить их объемы на дневной поверхности. Поэтому был проведён дополнительный обзор по существующим методам использования и захоронения жидких и твердых отходов производства хлористого калия. 

2.1. Способы обращения с галитовыми отходами

2.1.1. Складирование галитовых отходов

Высотное складирования галитовых отходов

Для защиты окружающей среды и сохранения земельных угодий разработан способ высотного складирования галитовых отходов [20]. При трехъярусном складировании отходов в солеотвалы высотой 100 м отчуждаемые площади земель сокращаются в 3–3,5 раза, во столько же  снижается и образование рассолов от выпадения атмосферных осадков.

Способ высотного складирования солеотвалов заключается в следующем. На подготовленную площадку солеотвала, которая обязательно покрывается рассолонепроницаемым экраном из полиэтиленовой пленки, производят отсыпку первого яруса галита высотой не более 30 м. В свеженасыпном состоянии  галитовые отходы имеют влажность 10–12% и объемный вес 1,35–1,40 т/м3. С течением времени высота солеотвала уменьшается за счет уплотнения соли, объемный вес галитовых отходов увеличивается до 1,7–1,9 т/м3, а влажность падает до 5–8%. Вследствие уплотнения в нижней части отвала формируется слой монолитной каменной соли, играющей в роли жесткой плиты, которая практически рассолонепроницаемa. Отсыпка последующих ярусов на уже сформировавшуюся поверхность первого яруса солеотвала может осуществляться на технически возможную высоту.

На поверхность сформировавшихся отвалов наносятся различные гидрофобные покрытия (цементная смесь с добавками, полимерные составы и др.).

Вышеперечисленные мероприятия снижают количество образующихся рассолов, а также устраняют процессы диффузии и фильтрации солевых растворов в почву [33].

Закладка в выработанное шахтное пространство.

Одним из главных природоохранных мероприятий является закладка солеотходов в выработанное пространство рудников. Экспериментальные работы, а также исследования, выполненные в горном институте, ОАО «Галургия», АО «ВНИИ Галургии», проводимые на рудниках, показывают, что отходы, размещаемые в отработанных камерах, обладают достаточной прочностью для использования их в качестве закладочного материала, который даёт возможность увеличить несущую способность целиков и даже полностью отказаться от них.

Закладка нужна для защиты рудников от затопления и уменьшения оседаний земной поверхности под охраняемыми объектами (промышленными, социальными, природными). Одновременно, закладка солеотходов является радикальной мерой по охране окружающей среды, так как уменьшаются изъятие земель из оборота под солеотвалы и шламохранилища, сокращаются объемы рассолов, образующихся от атмосферных осадков.

В практике на калийных и соляных рудниках применяют два способа закладки: механический и гидравлический. Были проведены опытные работы по пневматической закладке, но из-за влажности солеотходов работа пневмозакладочных машин оказалась ненадежной. Финансовые затраты на пневмозакладку значительно больше, так как удельный расход электроэнергии при пневмозакладке в несколько раз больше, чем при механическом и гидравлическом способах. Широкое применение получила гидравлическая закладка (гидрозакладка) [33].

Положительный  опыт  применения  гидрозакладки  солеотходов  и  шламов имеется  на  рудниках  СКРУ-1,  СКРУ-2  и  СКРУ-3 ПАО «Уралкалий».  Для  рудников  БКПРУ-2  и БКПРУ-4 ведется проектирование гидрозакладочных комплексов. Годовая масса закладки солеотходов на этих рудниках составляет половину от их образования и около трети твердой фазы образующихся шламов. Это направление ранее выбрано стратегическим для упомянутых рудоуправлений.

В таблице 2.2 приведены основные показатели, характеризующие возможные и технически достижимые объемы закладки на рудниках ПАО «Уралкалий» [33]. 



Таблица 2.2 – Возможное использование галитовых отходов на закладочные работы на рудниках ПАО «Уралкалий»

Показатель

Рудоуправление



СКРУ-1

СКРУ-2

СКРУ-3

БКПРУ-2

БКРПУ-4



Сильвинитовая закладка

Карналитовая закладка









Годовая добыча руды, тыс.т

4600

700

11300

13300

8000

19680

Коэффицент объёма закладочного массива в выработанном пространстве

0,060

0,072

0,056

0,086

0,065

0,040

Годовое образование солеотходов, тыс.т

3400

140

8150

9440

4500

6940

Возможная масса закладки в выработанное пространство, тыс.т

2440

467

6258

7000

4200

11351

Техническая возможная годовая производительность закладки при существующей инфраструктуре рудника, тыс.т

3520

4200

3000

2500



4000

Возможная доля (средняя) использования солеотходов на закладку по объёму выработок

0,082

0,80

0,74

0.94

0,97

Возможная доля использования солеотходов на закладку (по инфраструктуре)

1,0

0,51

0,32

0,78

0,58



Исследования показали [33], что современный технически достижимый объем закладки галитовых отходов в выработанное пространство значительно меньше возможного объема закладочного массива.

 Анализ данных, который представлен в таблице 2.2 показывает:

- возможный объем закладочного массива составляет 0,73–0,79 от объема выработанного пространства. Колебания объема закладочного массива вызваны различными объемами подготовительных выработок;

- возможная масса закладки галитовых отходов в отработанные камеры составляет от 0,82 до 0,97 от массы образующихся солеотходов, которая в свою очередь зависит от состава добываемой руды;

технически достижимая .......................