Переработка глинисто-солевых шламов калийного производства

Хлористый натрий NaCl. Пыль хлористого натрия обладает раздражающими свойствами. При вдыхании распыленного в камере NaCl до 10% концентрации отмечалось его отложение в легких. У работающих периодически в помещениях с концентрацией NaCl 95-150 мг/м³ наблюдался так называемый «синдром соляной пыли» (головная боль, боль в области грудной клетки).

При длительном воздействии невысоких концентраций пыли NaCl возникает воспаление слизистых  оболочек носа, кератит и коньюктивит.

Существенным  фактором воздействия на окружающую среду является оседание и деформация земной поверхности в результате проведения горных работ. Отработка Старобинского месторождения калийных солей привела к оседанию земной поверхности на площади более 20 тыс. га в Солигорском, Любанском и Слуцком районах Минской области. Выемка запасов полезного ископаемого приводит к нарушению состояния равновесия пород и их сдвижению, проявляющемуся в образовании на земной поверхности сдвижения и возникновению деформаций.

Учитывая природные  особенности Солигорского региона, а именно высокие уровни залегания грунтовых вод и равнинный рельеф местности, в ряде случаев это может приводить к заболачиванию земель. Уже через 2-5 лет  происходит оседание земной поверхности в местах отработки пласта, что приводит к заболачиванию значительной территории. За весь период эксплуатации месторождения на 6,6 тыс. га земель в той или иной мере возникла необходимость, и были проведены работы по понижению уровней грунтовых вод.

В существующем состоянии территория используется под малопродуктивными выпасами и сенокосами, только отдельные участки распаханы и используются под пашни. Наиболее актуальной является защита от подтопления населенных пунктов.

Затопление  отрицательно воздействует на лесные угодья. Под затоплением древесных  растений понимается такой уровень грунтовых вод, когда зона аэрации грунтов равна нулю и когда вся корневая система деревьев находится в воде. Согласно проведенным исследованиям установлено, что при затоплении в течение 2—3 лет и более лес погибает, в течение первых 1-2 лет погибает 50% и более деревьев.

На растительный и животный мир в районе деятельности калийных предприятий отрицательное  воздействие оказывается, в основном, следующими факторами: изъятием земель под промплощадки, солеотвалы и шламохранилища и, как следствие, сокращением площади растительного покрова; затоплением, подтоплением и заболачиванием земель вследствие оседания земной поверхности над отработанными горными выработками; асолением избыточными рассолами прилегающих к предприятию территорий; влиянием промышленных пылегазовыбросов.

 

5. РАСЧЕТ НОРМАТИВА ОБРАЗОВАНИЯ ОТХОДОВ

 

Согласно промышленно  технологическому регламенту производства галургического мелкокристаллического  и гранулированного хлористого калия  на СОФ-4 норма образования глинисто-солевых шламов находится в пределах 420-450 кг на тонну 95%-ного хлористого калия.

На 4 рудоуправлении в 2010 г произведено 2 053 900 тонн калийных удобрений. Исходя из этих данных, годовое образование глинисто-солевых шламов в среднем составило:

0,435  * 2 053 900 = 893447 тонн

 

 

6. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ГЛИНИСТО-СОЛЕВЫХ ШЛАМОВ КАЛИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

 

Количество  избыточных рассолов напрямую зависит  от объема и площади, занимаемой водорастворимыми отходами. В этой связи особую актуальность приобретают вопросы, связанные с разработкой новых технологий при организации хвостовых хозяйств калийных предприятий, позволяющих сократить рост площадей, используемых для размещения отходов, и тем самым снизить рост объемов избыточных рассолов, образуемых при выщелачивании атмосферными осадками водорастворимых отходов. 

Институтом  ОАО «Белгорхимпром» установлена  возможность использования отработанных шламохранилищ в качестве основания  расширяемых солеотвалов, что позволяет  значительно сократить площади, занимаемые отходами калийного производства, и снизить затраты на создание противофильтрационного экрана в их основании.

Также  разработана  технология совместного складирования галитовых  и шламовых отходов, позволяющая  исключать строительство шламохранилищ, и сокращает площади сельхозугодий, отводимые под хвостовое хозяйство.

При совместном складировании отходов содержание глинистых шламов до 25% не вызывает существенного изменения показателей  общей прочности смеси, а по сравнению  со свежими чистыми галитами даже несколько ее повышает.

Разработана технология регенерации отработанных шламохранилищ, которая дает возможность неоднократно использовать построенные емкости  для складирования шламовых отходов.

На некоторых калийных предприятиях, таких как «Сильвинит» (Россия), применяется технология закладки глинисто-солевых шламов в шахтные пустоты. Это частично решает проблему отчуждения земель, но с другой стороны не позволяет использовать глинисто-солевые шламы в качестве сырья для производства других продуктов.

Имеются исследования об использования шламовых отходов для бурения скважин в качестве глинисто-солевого порошка при приготовлении буровых растворов.  Данные исследования прошли стадию проверки в промышленных условиях при бурении глубоких скважин в Припятской впадине.

Известны работы по сухому освобождению сильвинита от шламов. Метод основан на ферромагнитных свойствах оксида железа Fe₂0₃, концентрация которого в составе н.о. достигает 5 – 7%.

По предлагаемому способу  сильвинит измельчают, нагревают  при температуре 150- 160 °С в течение 15 мин и помещают в магнитное поле. Степень извлечения н. о. достигает 81 %, общая степень извлечения KC1 также увеличивается. Сухие глинистые шламы могут быть использованы в качестве калий-магниевых удобрений на песчаных почвах. В промышленных масштабах этот метод не получил распространения, т. к. далеко не всегда концентрация оксида железа Fe₂0₃ в исходной руде достигает необходимого уровня, что приводит к уменьшению извлечения и этот способ становится экономически невыгодным.

Также имеются  работы по получению  золота и серебра из глинисто-солевых шламов, выделяемых при переработке хлоридного сырья щелочных и щелочноземельных металлов, преимущественно сильвинита, карналлита и галита. Способ переработки глинисто-солевых шламов производства хлоридных солей включает водную отмывку шламов от хлоридов с удалением соляных растворов, перевод золота в хлоридный раствор и сорбцию золота. Однако получение благородных металлов из шламов традиционными способами обогащения нерационально из-за высокого содержания хлора и низкой вскрываемости коллоидного золота, заключенного в объеме частиц глинистой составляющей шламов. Кроме того, эти способы не решают проблемы утилизации основной массы шламов.

Наиболее предпочтительным с точки зрения  использования  шламовых отходов, как источника полезного продукта KCL и микроэлементов, является производство новых форм удобрений и мелиоратов для сельского хозяйства.

В этом плане в опытных  условиях испытаны две технологии получения  гранулированных неслеживающихся медленно растворимых удобрений.

По первой технологии получение гранулированных удобрений предусматривается в барабанных аппаратах грануляторах-сушилках, в которые подается шламовая суспензия непосредственно с обогатительной фабрики после сгустителей. Процесс окатывания и сушки производится с добавлением пылящих фракций KCL (уловленных при пылегазоочистке) и связующих веществ. Получаемый гранулированный продукт содержит 40% K₂O.

По второй технологии предусматривается получение гранулированных комплексных удобрений с использованием фосфорных, азотных компонентов калия (в виде шламовых отходов), а также торфа в качестве связующего. Высокие ионообменные, сорбционные и связующие свойства органического вещества торфа снижают подвижность питательных элементов и соответственно их вымывание из почвы. Технология предусматривает дозацию компонентов, их смешивание в шламовых установках, грануляцию смеси путем продавливания ее через решетку с круглыми отверстиями и получением жгутикообразных гранул, их сушки и сепарации.

Перспективными  для использования в сельском хозяйстве являются глинисто-солевые продукты, получаемые при выделении глинистых минералов в процессе сухого обесшламливания сильвинитовой руды в вентилируемых контурах.

Проблема утилизации шламовых отходов до сих пор не нашла практического воплощения, в основном из-за межведомственных барьеров.

Анализ способов переработки и складирования показывает, что все мероприятия в той или иной мере позволяют уменьшить воздействие глинисто-солевых шламов калийного производства на окружающую среду, но кардинально решить проблему возможно только при комплексном подходе к этой проблеме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБРАЩЕНИЮ ГЛИНИСТО-СОЛЕВЫМИ  ШЛАМАМИ  КАЛИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

 

Проведенная в нашей работе оценка воздействия глинисто-солевых шламов калийного производства на окружающую среду служит основанием для дальнейшего совершенствования природоохранных мероприятий прямо или косвенно направленных на предотвращение или уменьшение воздействия объекта на окружающую среду. С этой точки зрения к ним относятся:

• архитектурно-планировочные мероприятия;
• организационные мероприятия;
• технические мероприятия.

Архитектурно-планировочные мероприятия  направлены на организацию и благоустройство санитарно-защитной зоны, предусматривающие совершенствование существующей системы озеленения территории промышленной площадки и санитарно-защитной зоны, а также организация зоны отдыха.

Организационные мероприятия  хотя и не изменяют принципиального характера воздействия отходов на окружающую среду, однако, не требуют существенных капитальных вложений, предшествуют техническим мероприятиям и результат их наблюдается довольно быстро.

Технические мероприятия  являются центральным звеном в системе мероприятий по снижению уровня воздействия предприятия на среду, так как они способны кардинально менять характер воздействия предприятия на среду, при этом, требуют значительных капитальных затрат, а также предварительного технико-экономического обоснования. В качестве технического мероприятия предлагается схема переработки глинисто-солевых шламов с целью получения строительных материалов.

В настоящее  время ни один из методов утилизации шламов не реализован в промышленном масштабе. Одним из препятствий является его повышенная влажность – 70-80%, мелкодисперсность и высокая вязкость.

Шламы с помощью  гидротранспорта подают в шламохранилища. Шламохранилища обносят дамбами, углубляют  на 20 – 40 м в целях экономии площадей и снабжают полиэтиленовыми экранами. Они являются источниками загрязнения окружающей среды и требуют постоянного наблюдения. Поэтому постоянно ведется работа по исследованию отходов, прорабатываются пути их утилизации.

Наиболее экономически выгодным для предприятия является не просто утилизация отхода, а по возможности его использования в качестве сырья для производства других материалов. С этой точки зрения интересно изобретение позволяющее перерабатывать глинисто-солевые шламы калийного производства с целью их дальнейшего использования в качестве строительных материалов.

Изобретение позволяет  снизить содержание водорастворимых  солей калия и натрия в сфлокулированном осадке глинисто-солевого шлама.

Это достигается  тем, что в способе переработки  суспензии глинисто-солевого шлама калийного производства для последующей его утилизации, включающем предварительную обработку его полиакриламидом и последующую сферическую агломерацию в барабане-флокуляторе, предварительную обработку шлама полиакриламидом ведут двухстадийно по меньшей мере в одном статическом смесителе.

Переработка суспензии  глинисто-солевого шлама осуществляется следующим образом:

Суспензия глинисто-солевого шлама, поступающая из разгрузки (нижней части) отстойника-сгустителя с помощью  шламового центробежного насоса подается в первый по ходу статический смеситель. На вход статического смесителя из отдельной емкости дозируется 0,25% раствор полиакриламида. Статический смеситель представляет трубу с установленными внутри смесительными элементами и имеют торцевые патрубки для входа и выхода суспензии, а также патрубки отбора давления для измерения его перепада на длине смесителя.

На первый по ходу смеситель подают от 7 до 20% от общего количества полиакриламида, подаваемого  на всю стадию переработки.

Благодаря подаче небольшого количества полиакриламида флокуляционное его воздействие распространяется лишь на глинистую часть наиболее высокодисперсных частиц шлама (менее 1 мкм) при высокой скорости образования первичных флокул (до 20 мкм) и с меньшей скоростью вторичных флокул (менее 50 мкм). Вследствие этого, кристаллы хлоридов калия и натрия, имеющие значительно большие размеры механически не захватываются первичными и слабо захватываются вторичными флокулами, оставаясь при этом в суспендированном состоянии в сплошной фазе. При проведении последующих стадий обработки суспензии глинисто-солевого шлама полиакриламида в количестве 80-93% от общего его количества подаваемого на всю стадию переработки происходит дальнейшее укрупнение глинистой части шлама, при этом за счет более низких; чем на первой стадии сдвиговых напряжений в статическом смесителе уменьшается вероятность процесса деагрегации флокул глинистого шлама и захвата крупными флокулами хлоридов калия и натрия, благодаря высокой скорости процесса флокуляции за счет подачи большого количества полиакриламида. При этом происходит быстрое укрупнение первичных и вторичных флокул с образованием плотных агрегатов глинистого шлама с размерами более 500 мкм, содержащих малое количество кристаллов хлористого натрия и калия.