Перспективы развития сырьевой базы горного производства на основе комплексной переработки техногенных отходов
У роботі наведений аналіз створення та використання техногенних відходів гірського виробництва як потенційне джерело мінеральної сировини. In work the analysis of creation and use the wastes of mountain manufacture as a potential
 source of mineral raw material is given....
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53994 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Перспективы развития сырьевой базы горного производства на основе комплексной переработки техногенных отходов / А.Ф. Булат, В.П. Надутый, Е.З. Маланчук // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 101. — С. 3-8. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860235746414166016 |
|---|---|
| author | Булат, А.Ф. Надутый, В.П. Маланчук, Е.З. |
| author_facet | Булат, А.Ф. Надутый, В.П. Маланчук, Е.З. |
| citation_txt | Перспективы развития сырьевой базы горного производства на основе комплексной переработки техногенных отходов / А.Ф. Булат, В.П. Надутый, Е.З. Маланчук // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 101. — С. 3-8. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | У роботі наведений аналіз створення та використання техногенних відходів гірського виробництва як потенційне джерело мінеральної сировини.
In work the analysis of creation and use the wastes of mountain manufacture as a potential
source of mineral raw material is given.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:24:07Z |
| format | Article |
| fulltext |
3
УДК 622.277:621.31
Акад. НАН Украины А.Ф. Булат,
д-р техн. наук В.П. Надутый
(ИГТМ НАН Украины),
канд. техн. наук Е.З. Маланчук
(Национальный университет водного
хозяйства и природопользования)
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ ГОРНОГО
ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ
ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ
У роботі наведений аналіз створення та використання техногенних відходів гірського ви-
робництва як потенційне джерело мінеральної сировини.
PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF RAW BASE MOUNTAIN
MANUFACTURES ON THE BASIS OF COMPLEX PROCESSING
OF MANUFACTURES WASTES
In work the analysis of creation and use the wastes of mountain manufacture as a potential
source of mineral raw material is given.
Многолетняя практика добычи полезных ископаемых привела к усложне-
нию процесса производства. Это связано с увеличением глубин карьеров и
шахт, снижением процентного содержания полезных компонентов в добывае-
мой горной массе, увеличением капитальных и текущих затрат на тонну добы-
ваемой продукции, усложнением экологической ситуации в промышленно
насыщенных регионах за счет постоянно увеличивающейся массы отходов гор-
ного производства. При этом их ресурсы, накопленные в техногенных место-
рождениях полезных ископаемых, оцениваются как альтернатива природным
коренным месторождениям.
Чрезвычайно актуальной становится проблема переработки отходов горного
производства. Отвалы карьеров, шламо- и хвостохранилищ обогатительных
фабрик, терриконы шахт, шлаковые отвалы ТЭЦ, металлургических заводов и
др. занимают огромные территории плодородных земель, осложняют экологи-
ческую ситуацию промышленных регионов, увеличивают в несколько раз пре-
дельно допустимые нормы вредных веществ в почве, воде и воздухе.
Вместе с тем эти огромные отвалы отработанной горной массы по своим
объемам и процентному содержанию полезных элементов являются техноген-
ными месторождениями, которые смогут дополнить сырьевую базу Украины
при их переработке по комплексной безотходной технологии, освободить для
народного хозяйства колоссальные земельные территории и улучшить экологи-
ческую обстановку. В качестве примера можно привести суммарный объем
шламохранилищ 65 угольных обогатительных фабрик Украины, в которых по
выполненным исследованиям [1, 2] содержится около 120÷130 миллионов тонн
мелкодисперсной угольной массы. (Напомним, что годовая добыча угля в
Украине в 2011 году составила около 80 млн. тонн).
Для того чтобы разработка шламохранилищ приобрела промышленный ха-
4
рактер по извлечению угольной массы и силикатов необходима разработка
научно обоснованной технологии их извлечения, учитывающая физико-
механические особенности шламов в различных регионах добычи и обогаще-
ния угля.
Выполненный комплекс исследований в этом направлении показал [3, 4, 5],
что соблюдение рекомендованных технологических требований с использова-
нием для этого специального оборудования позволяют получать кондиционный
товарный продукт в виде тонкоизмельченной угольной и силикатной массы.
К настоящему времени в Институте геотехнической механики им. Н.С. По-
лякова НАН Украины разработаны технология и необходимое оборудование,
проведены их испытания на ряде шламохранилищ Донбасса и показано, что со-
держание угольной массы до 40 % от общей массы шламохранилища может
быть извлечено и отправлено на ТЭЦ. Силикатная масса после переработки
может быть использована как строительный материал [5, 6].
В Украине функционирует около 290 угольных шахт. В результате этого
ландшафт пополнился тысячью пятьюстами терриконами с содержанием поро-
ды в десятки миллионов тонн каждый. Некоторые из них годами горят, являясь
колоссальным источником невостребованной энергии. А там, где уголь не под-
вержен самовозгоранию, его содержание в терриконах достигает 30 %. Нами
разрабатывается технология и оборудование для извлечения угля из отвальных
пород, которые после переработки могут стать отличным строительным мате-
риалом или сырьем для извлечения алюминия (до 27 %), германия (до 5,0 %) и
других ценных компонентов. Кроме того, выполнен комплекс исследований по
использованию тепловой энергии терриконов на основе модернизации схемно-
го решения установки тепловых насосов. При этом по скромным расчетам
начальные капитальные затраты окупаются в течение 1,5 лет.
Заслуживают внимания хвостохранилища обогатительных фабрик желе-
зорудных и марганцевых комбинатов. Их объемы огромны. Достаточно сказать,
что годовая добыча руды в одном карьере составляет около 30 млн. тонн в год,
выход концентрата около 17 млн. тонн. Остальное – отходы, где содержится
высокий процент окисленного железа, которое при существующей технологии
не обогащается. За 40÷50-летнюю практику разработки месторождений их от-
ходы приобрели гигантские объемы. Они – техногенны, и необходима государ-
ственная программа по разработке технологии их переработки, а также обору-
дования для ее реализации.
Лежалые хвосты обогащения Вольногорского горно-обогатительного ком-
бината по усовершенствованной схеме обогащения позволяют получать высо-
кокачественный вторичный концентрат титана. При этом рентабельность осво-
ения этой технологии оценивается в 50 %.
Возросший интерес исследователей к базальтовым месторождениям и со-
путствующим им горным породам вызван богатым минералогическим соста-
вом, элементы которого представляют промышленный интерес, а также значи-
тельными разведанными запасами сырья. С этих позиций, изучение свойств,
состава, физико-механических характеристик, технологии добычи, рудоподго-
товки и извлечения требуют дополнительных исследований. В настоящее время
5
базальты Волыни используются только как строительный материал, а сопут-
ствующие им туфы и брекчии, кварцевые пески и карбонаты складируются в
отвалы и, практически, не используются. При этом они занимают огромные
площади, усложняя экологию Полесья. Такое использование добытой горной
массы не является рациональным и, учитывая масштабы карьерной добычи ба-
зальтов и объемы отвалов, возникает актуальная необходимость изучения и
разработки технических предложений по безотходной технологии переработки
добытой горной массы.
Такая точка зрения основывается на выполненном комплексе исследований
и данных геологических разведок [7-12]. Установлен генезис, морфология об-
разований и различные генерации самородной меди (в виде окислов) в лаво-
брекчиях, туфах и непосредственно в базальтах. Установлены наиболее пер-
спективные уникальные районы содержания самородной меди. Геологи Ровен-
ской экспедиции установили перспективный Рафаловский рудный узел с ин-
тенсивным проявлением самородной меди, железа и титана [9], при этом медь в
самородках имеет чистоту 99,7÷99,8 % и ее содержание обнаружено как в ба-
зальтах, так и в лавобрекчиях и туфах в различной форме включений и в коли-
честве до 0,4 %, а в некоторых случаях встречаются гнездовые вкрапления с
содержанием меди до 4÷5 % [12].
Исследованиями, выполненными в Институте геотехнической механики
НАН Украины (г. Днепропетровск) совместно с учеными Университета водного
хозяйства и природопользования (г. Ровно), показан элементный состав на
примере Рафаловского базальтового карьера составляющих базальтовой горной
массы (табл. 1). При этом наиболее крупные дендритной формы включения ме-
ди встречаются в лавобрекчиях, пластинчатые – в базальтах и точечные или в
виде тонких пленок – в цеолит-смектитовых туфах. В табл. 2 представлены ре-
зультаты анализа содержания элементов в образцах туфа на различных базаль-
товых карьерах Волыни, а в табл. 3 показаны результаты анализа по содержа-
нию элементов в туфах Рафаловского карьера по годам, что позволяет оценить
временную перспективность их переработки.
К настоящему времени Рафаловское базальтовое месторождение выбрано
как базовое для проведения исследований по составу, рудоподготовке и извле-
чению всех трех составляющих базальтового сырья. Конечным результатом
этих исследований является разработка технологии комплексной переработки
базальтового сырья при добыче и в отвалах.
Отработка уступов карьера ведется буровзрывным методом. Взорванная
масса содержит туф, лавобрекчию (находится в виде прослоек мощностью
0,5-1,0 м в массиве базальта) и непосредственно базальт. При этом избиратель-
ный экскаваторный отбор базальта из взорванной горной массы имеет потери
базальта, которые вместе с туфом и лавобрекчией складируются в отвалах. По-
этому разрабатываемая технология рудоподготовки и извлечения железосодер-
жащей и титановой части (рутил, магнитовосприимчивая часть), самород-
но-медной части (электростатически и электродинамически восприимчивой), а
также силикатная часть для каждой из трех составляющих имеет свои особен-
ности и требует соответствующего оборудования. В ИГТМ НАН Украины на
6
лабораторном уровне отработаны указанные технологии. Для их реализации на
уровне изобретения создано часть необходимого оборудования, в частности,
вибрационные грохоты тонкой классификации (по крупности разделения до 40
микрон), вибромельницы, ограничивающие тонину измельчения горной массы,
валковые вибрационные классификаторы для трудногрохотимых материалов.
Кроме того, разработаны способы комплексной переработки базальтового сы-
рья и использования его конечных продуктов.
Таблица 1 – Результаты спектрального экспресс-анализа базальтового сырья
Наименование
элементов
Место отбора проб. Концентрация элементов, %
Рафаловский
карьер.
Лавобрекчия
базальтовая
медьсодержа-
щая
Рафаловский
карьер. Базальт
афонитовый
с прожилково-
вкрапленной
самородно-
медной мине-
рализацией
Рафаловский ка-
рьер.
Базальтовый туф
с рассеянно-
вкрапленной
прожилковой
самородно-
медной минера-
лизацией
Карьер
Иванова
Долина.
Порода –
базальт
Магний 0 0 0 0
Алюминий 0 0 0 0
Кремний 23,0 30,19 30,9 30,528
Фосфор 1,76 0 0 0
Сера 1,44 1,849 1,377 1,26
Калий 2,07 2,0 1,28 1,86
Кальций 19,85 17,5 6,3 14,947
Титан 3,09 3,28 3,988 5,5291
Хром 0,126 0,129 0,198 0,12432
Марганец 0,348 0,045 0,815 0,47733
Железо 45,7 42,2 52,06 43,318
Никель 1,66 1,498 2,177 1,54
Медь 0,774 0,4363 0,703 0,175
Цинк 0,198 4,717 3,059 5,58
Стронций 9,42 0,2 0,106 0,17
7
Таблица 2 – Содержание элементов в образцах туфа
на различных карьерах. Концентрация, в %
Наименование
элементов
Рафаловский
карьер
Берестовецкий
Карьер
Карьер Ива-
нова Долина
Алюминий 0,03 10,2 3,0
Кремний 30-32 57,2 42,0
Фосфор 0,1 0 0,15
Сера 1,2 0,3 0
Калий 1,3 2,4 4,8
Кальций 6,4-12,1 15 37,5
Титан 2,8-4,0 1,3 0,5
Хром 0,2 0,05 0,1
Марганец 0,070 0,12 0,07
Железо 48-50 12,8 7,0
Никель 0,2 0,1 0,01
Медь 0,4-0,7 0,17 0,6-1,0
Цинк 0,05 1,2 0,07
Стронций 0,07-0,1 0,07 0,07
Таблица 3 – Результаты спектрального экспресс-анализа туфа
Наименование
элементов
Содержание элементов в пробах туфа
на Рафаловском карьере по годам, %
2005 2006 2007 2008 2009
Алюминий 0 0,07 0,07 0,03 0,07
Кремний 30,916 32,1 31,6 32,0 32,5
Фосфор 0,1 0,15 0,15 0,15 0,07
Свинец 0,5 0,3 0,5 0,3 0,3
Калий 1,281 1,41 1,51 1,52 1,60
Кальций 6,34 9,8 10,8 12,5 12,1
Титан 3,98 7,0 2,8 1,8 2,6
Хром 0,198 0,3 0,1 0,07 0,07
Марганец 0,81 0,05 0,07 0,15 0,15
Железо 52,06 48,1 51,3 50,8 49,9
Никель 0,217 0,07 0,05 0,09 0,05
Медь 0,70 0,2 0,6 0,40 0,45
Цинк 0,055 0,05 0,007 0,009 0,007
Стронций 0,106 0,006 0,007 0,007 0,007
Цирконий 0,28 0,2 0,15 0,1 0,15
Кобальт 0,02 0,01 0,05 0,05 0,03
Таким образом, анализируя ресурсные резервы промышленных отходов, ко-
торые накоплены в техногенных месторождениях полезных ископаемых специ-
8
алистами оценивается как серьезная альтернатива природным коренным место-
рождениям полезных ископаемых или как дополнительная возможность
обеспечения сырьем. Проблема освоения технологий комплексной безотходной
его переработки является актуальной.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Надутый В.П. Обоснование метода определения эффективности разработки техногенных отходов угле-
обогащения / В.П. Надутый // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. / Національний гірничий універси-
тет. – Дніпропетровськ, 2007. – Вип. 29(70)–30(71). – С. 224-226.
2. Золотко А.А. О ресурсной ценности забалансовых шламов / А.А. Золотко, И.П. Курченко // Уголь Укра-
ины. – 2002. – № 2-3. – С. 67.
3. Надутый В.П. Тонкое вибрационное грохочение при переработке угольных шламов / В.П. Надутый,
А.И. Шевченко // Геотехническая механика : Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск,
2005. – Вып. 59. – С. 164-169.
4. Технологические регламенты углеобогатительных фабрик : Справочно-информационное пособие: Утв. к
созданию ученым советом УкрНИИуглеобогащения Министерства топлива и энергетики Украины / А.Д. По-
лулях. – Днепропетровск, 2002. – 856 с.
5. Надутый В.П. Метод определения ситового состава и запасов угля в шламохранилище / В.П. Надутый,
И.П. Хмеленко // Збагачення корисних копалин : Наук.-техн. зб. / Національний гірничий університет. – Дніп-
ропетровськ, 2008. – Вип. 44(74). – С. 148-155.
6. Патент на корисну модель № 39362, Україна, МПК В 07 В 1/40. Грохот вібраційний / Надутий В.П., Яг-
нюков В.Ф., Хмеленко І.П. Заявка № U200810796. Заявл. 01.09.2008. Опубл. 25.02.2009, Бюл. № 4 – 4 с.
7. Патент на корисну модель № 42265, Україна. Cпосіб підготовки мідевмісних базальтів до комплексного
збагачення / Булат А.Ф., Надутий В.П., Маланчук З.Р., Тимошенко І.А. Заявка № U200901225. Заявл.
05.05.2009. Опубл. 25.06.2009, Бюл. № 2.
8. Надутий В.П. Спосіб підготовки мідевмісних базальтів до комплексного збагачення / В.П. Надутий,
З.Р. Маланчук // Материалы IХ ежегодной междунар. пром. конф. – Славское-Киев – УИЦ "Наука. Техника.
Технология". – 2009. – С. 363-364.
9. Надутый В.П., Маланчук З.Р., Прокопюк О.Н. Обоснование необходимости комплексной переработки
цеолит-смектитовых туфов Волыни // Матеріали міждунар. конф. "Форум гірників-2010" – Дніпропетровськ:
Геологія. Національний гірничий університет, 2010. – С. 50-55.
10. Міденосні лавобрекчії в трапах Волині / В.Г. Мельничук, В.В. Матеюк, Я.О. Косовський, М.Ф. Федор-
чук // В кн.: Геологічна наука та освіта в Україні на межі тисячоліть: стан, проблеми, перспективи". – Львів,
2000. – С. 115-116.
11. Ємець О.В. Критерії локалізації самородномідного зруднення в трапах венду Воли ні // Матеріали III
наук.-виробничої наради геологів-зйомщиків України "Сучасний стан і задачі розвитку районних геологічних
досліджень" – Київ-Рівне, 2005. – С. 98-102.
12. Пересадько М.П., Косовський Я.О. Самородне зруднення у трапах Волині // Матеріали III наук.-
виробничої наради геологів-зйомщиків України "Сучасний стан і задачі розвитку районних геологічних дослі-
джень". – Львів, 2005. – С. 205-206.
9
УДК 622.817.47:533.6
Инж. Л.А. Новиков
(ИГТМ НАН Украины)
ОСОБЕННОСТИ ДВИЖЕНИЯ МЕТАНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В
ДЕГАЗАЦИОННОМ ТРУБОПРОВОДЕ
Розглянуто ізотермічне та неізотермічне турбулентний рух метаноповітряної суміші в
дільничному дегазаційному трубопроводі.
FEATURES OF MOTION METHANE-AIR MIXTURE IN THE DEGASSING
PIPELINE
Isothermal and non isothermal considered the motion methane-air mixture in the decontamina-
tion line.
Увеличения глубины разработки угольных месторождений сопровождается
соответствующим возрастанием концентрации метана и вероятности возникно-
вения взрывоопасных ситуаций. На глубинах от 900 до 1500 м использование
средств вентиляции становится недостаточным для ликвидации опасных скоп-
лениями метана, что обуславливает использование дегазации угольных пластов
и выработанных пространств.
Эффективность работы дегазационной системы зависит от сложности газо-
проводной сети, мощности вакуум-насосов, числа подсоединенных к трубопро-
воду дегазационных скважин, величины расхода газа и влаги из дегазационных
скважин, а также технического состояния трубопровода.
При математическом моделировании движения газа в участковых дегазаци-
онных трубопроводах [1, 2] учитывается влияние подсосов воздуха и загряз-
ненности трубопроводов на их расходные характеристики и гидравлическое со-
противление. Несмотря на это полученные результаты не всегда отражает ре-
альную картину протекания газодинамических процессов в газопроводной сети,
что связано с ее топологическими особенностями, а также влиянием внутрен-
них и внешних факторов на характер изменения газодинамических параметров
метановоздушной смеси (МВС).
К основным внутренним фактором относятся:
- местные и распределенные отложения;
- притечки воздуха в газопроводную сеть;
- влажность МВС и объемную концентрацию пыли в газовом потоке;
- межфазные взаимодействия и конвективный теплообмен.
В качестве внешних факторов можно рассматривать температуру и давление
воздуха в выработке.
Горно-геологические и горнотехнические условия на каждой из шахт носят
сугубо индивидуальный характер. В связи с этим большое значение имеет раз-
работка комплекса мероприятий, способствующих повышению эффективности
работы систем дегазации.
Выявление законов изменения основных технологических параметров
транспортировки МВС в условиях неустановившегося движения является важ-
ным предметом исследований и имеет большое значение при проектирования,
эксплуатации и реконструкции вакуумных трубопроводов.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-53994 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:24:07Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Булат, А.Ф. Надутый, В.П. Маланчук, Е.З. 2014-01-29T19:28:56Z 2014-01-29T19:28:56Z 2012 Перспективы развития сырьевой базы горного производства на основе комплексной переработки техногенных отходов / А.Ф. Булат, В.П. Надутый, Е.З. Маланчук // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 101. — С. 3-8. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53994 622.277:621.31 У роботі наведений аналіз створення та використання техногенних відходів гірського виробництва як потенційне джерело мінеральної сировини. In work the analysis of creation and use the wastes of mountain manufacture as a potential
 source of mineral raw material is given. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Перспективы развития сырьевой базы горного производства на основе комплексной переработки техногенных отходов Prospects of development of raw base mountain manufactures on the basis of complex processing of manufactures wastes Article published earlier |
| spellingShingle | Перспективы развития сырьевой базы горного производства на основе комплексной переработки техногенных отходов Булат, А.Ф. Надутый, В.П. Маланчук, Е.З. |
| title | Перспективы развития сырьевой базы горного производства на основе комплексной переработки техногенных отходов |
| title_alt | Prospects of development of raw base mountain manufactures on the basis of complex processing of manufactures wastes |
| title_full | Перспективы развития сырьевой базы горного производства на основе комплексной переработки техногенных отходов |
| title_fullStr | Перспективы развития сырьевой базы горного производства на основе комплексной переработки техногенных отходов |
| title_full_unstemmed | Перспективы развития сырьевой базы горного производства на основе комплексной переработки техногенных отходов |
| title_short | Перспективы развития сырьевой базы горного производства на основе комплексной переработки техногенных отходов |
| title_sort | перспективы развития сырьевой базы горного производства на основе комплексной переработки техногенных отходов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53994 |
| work_keys_str_mv | AT bulataf perspektivyrazvitiâsyrʹevoibazygornogoproizvodstvanaosnovekompleksnoipererabotkitehnogennyhothodov AT nadutyivp perspektivyrazvitiâsyrʹevoibazygornogoproizvodstvanaosnovekompleksnoipererabotkitehnogennyhothodov AT malančukez perspektivyrazvitiâsyrʹevoibazygornogoproizvodstvanaosnovekompleksnoipererabotkitehnogennyhothodov AT bulataf prospectsofdevelopmentofrawbasemountainmanufacturesonthebasisofcomplexprocessingofmanufactureswastes AT nadutyivp prospectsofdevelopmentofrawbasemountainmanufacturesonthebasisofcomplexprocessingofmanufactureswastes AT malančukez prospectsofdevelopmentofrawbasemountainmanufacturesonthebasisofcomplexprocessingofmanufactureswastes |