Промислові відходи утворюються при видобутку корисних копалин, їх збагаченні, концентрату отриманого при переробці та використанні готового продукту [1].
Терикони (техногенні утворення), що складені розкривними породами при видобутку вугілля марки Д (довгополуменевий) та Г(газовий) в умовах шахт ПрАТ ДТЕК «Павлоградвугілля» можна визначити такими вторинними матеріальними ресурсами, які можуть бути використанні в якості основної і допоміжної сировини для випуску нової продукції [2, 3].
Реальними вторинними матеріальними ресурсами є вугільний концентрат до і більше 20 %, який можна отримати при переробці техногенних утворень, а також у невеликих кількостях кольорові, рідкі метали, але як показали дослідження значні 230-260 грамів на тонну [4].
Шахтні породи мають неоднорідний хімічний і мінералогічний склад і являють собою осадові породи – глини, суглинки, супіщаники, аргіліти, алевроліти, піщаники, глинисті і піщанисті сланці, вапняки. Більш всього в їхньому складі аргілітів (до 60 %). Відвали займають великі площі земель, піддаються водяній і вітровій ерозії, забруднюючи прилеглу територію. Значну шкоду природному середовищу приносить самозаймання териконів. Основною причиною самозаймання є окислювання вугілля, що супроводжується виділенням великої кількості тепла, що акумулюється в порах порід і забезпечує займання пальних матеріалів. В окремих відвалах ці процеси проходять настільки інтенсивно, що відвальні породи розігріваються до високих температур і горять з виділенням значної кількості вуглеводнів, сажі, оксидів азоту, сірки, вуглецю й ін. Тому навколо відвалів улаштовують захисні зони, що приводить до збільшення площі відчужуваних земель. Основними заходами щодо попередження самозаймання породних відвалів є обмеження притоку кисню і зменшення кількості пальних компонентів у породі, що складується. З цією метою у деяких країнах проводять додаткове вилучення вугілля за допомогою спеціальних установок на групових відвалах. Для зниження притоку кисню відвали ущільнюють. Цього можна досягти шляхом дроблення породи, ущільненням її при складуванні за допомогою автотранспорту, ковзанок, вібраторів, затопленням водою, устаткуванням глинястих екранів, обробкою порід суспензіями вапняку та глини. Такі відвали рекомендується влаштовувати плоскими. Породи в них ущільнюють шарами товщиною 1,0…1,5 м, а по периметру влаштовують дамби з інертних матеріалів чи перегорілих порід [5].
Тверді відходи вуглевидобутку використовують як низькосортне паливо (при визначеному змісті пальних складових), як компоненти, що підвищують родючість ґрунтів, і як сировину при виробництві будівельних матеріалів. Однак через неоднорідність складу утилізація їх складна і не завжди економічно виправдана [6].
Перспективним напрямком утилізації порід, що містять вуглецеву речовину, є їхня газифікація. Газифікації доцільно піддавати свіжу породу, що містить 20 % і більш пальних речовин [7]. При цьому додатково одержують енергетичне паливо, а зольний залишок можна використовувати для виробництва будівельних матеріалів. У світовій практиці відходи вуглевидобутку використовують для заповнення вироблених шахтних просторів. Розроблено технології заповнення без підйому породи нагору. Особливу групу відходів вуглевидобутку являють горілі породи, обпалені в надрах землі при природних підземних пожежах у вугільних шарах і аналогічні їм перегорілі відвальні шахтні породи. По основних фізико хімічних властивостях вони близькі до глин, обпалених при температурі 800…1000°С, справжня густина яких складає 2400…2700 кг/м3, густина шматка – 1300…1500 кг/м3. Вміст палива в природних горілих породах досягає 2…3 %, в відвальних горілих породах його може бути значно більше. Горілі породи можуть широко використовуватися при виробництві будівельних матеріалів. Вони, як і інші обпалені глинисті матеріали, мають гідравлічну активність і можуть використовуватися як активні мінеральні добавки для безклінкерних вапняно-глинистих і сульфатно-глинистих в'яжучих. Вапняно глинисті в’яжучі одержують спільним тонким помолом горілих порід і вапна з невеликою добавкою гіпсу. Вони містять у своєму складі 10…30 % вапна в залежності від активності горілої породи, до 5 % гіпсу, інше – горіла порода. Вапняно-глинисті в’яжучі одержують спільним помолом двоводного гіпсу (50…65 %), горілої породи (15…40 %) і портландцементного клінкера (10…20 %). Такі в'яжучі застосовують для виробництва низькомарочних бетонів і розчинів. Горілі породи застосовують як гідравлічні добавки в кількості до 20 % до портландцементу і 25…40 % до пуцоланового портландцементу.
Залучення в переробку сировини відвалів забезпечує: скорочення витрат на пошуки нових і розвідку родовищ, які експлуатуються; збереження ресурсів в надрах, оскільки запасів корисних копалин, що накопичилися в териконахф, досить, щоб задовольнити потреби; підвищення продуктивності праці за рахунок рентабельної переробки вже видобутої сировини, яке є готовим полупродуктом і знаходиться поблизу діючих підприємств; поліпшення умов праці, оскільки техногенні родовища розташовані на поверхні, на відміну від все більш глибоко залягаючих звичайних родовищ корисних копалин; виробництво дешевих будматеріалів; звільнення земель, що займалися відвалами; ліквідація джерел забруднення навколишнього середовища.
Література:
1. Haidai O.A. Determination of granulometric composition of technogenic raw materials for producing composite fuel /O.A. Haidai, A.V. Pavlychenko, A.S. Koveria, V.V. Ruskykh, T.V. Lampika/ Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2022, № 4. P. 52-58. https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-4/052
2. Павличенко А.В. Оптимізація фізико-механічних параметрів паливних продуктів, отриманих при переробці відходів вугільної галузі //А.В. Павличенко, О.А. Гайдай, В.Е. Фірсова та інш. // Збірник наукових праць НГУ. Національний ТУ «Дніпровська політехніка», 2020. - № 63. С. 88–97. https://doi.org/10.33271/crpnmu/63.088
3. Павличенко А.В. Технологічні напрями переробки відходів вуглезбагачення/ А.В. Павличенко, О.А. Гайдай, В.Е. Фірсова, В.В. Руських, І.В. Ткач /Збірник наукових праць НГУ. Національний ТУ «Дніпровська політехніка», 2020. - № 62. С. 139-148. https://doi.org/10.33271/crpnmu/62.139
4. Гайдай О.А. До питання утилізації техногенних родовищ, що представлені гірничопромисловими відходами /Гайдай О.А., Фірсова В.Е. /Ways of Science Development in Modern Crisis Conditions: Proceedings of the 4th International Scientific and Practical Internet Conference, June 8-9. р. 115-118.
5. Верех-Остроусова К.Й. Породні відвали вугільних шахт як техногенні родовища алюмінію, галію та германію/ Вісник КДУ ім. Михайла Остроградського. Вип. 2/2010 (61). Част. 1 . – С. 105-107.
6. Гайдай А.А. Исследования прочностных свойств брикетов из угольных шламов и штыбов, полученных способом холодного окускования/ Зб. наук. праць НГУ №26, Том 1. – НГУ, 2006. – С. 101-105. https://znp.nmu.org.ua/pdf/2006/26-1.pdf
7. Falshtynskyi, V.; Saik, P.; Lozynskyi, V.; Dychkovskyi, R.; Petlovanyi, M. Innovative aspects of underground coal gasification technology in mine conditions. Min. Miner. Depos. 2018, 12, 68–75.
______________________
Науковий керівник: Павличенко Артем Володимирович, доктор технічних наук, професор, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter