Рост производительности горно-обогатительных предприятий влечет за собой увеличение объемов наливных и намывных хвостохранилищ отходов переработки руд. Перед предприятиями стоит задача минимизировать воздействие отходов на окружающую среду и гарантировать санитарно-эпидемиологическую безопасность населения. В статье представлена возможность утилизации одного из видов таких отходов (глиносодержащих хвостов обогащения апатито-нефелиновых и сильвенитовых руд, хвостов углеобогащения) путем использования их после предварительной термохимической обработки в качестве пуццолановых добавок к цементам и бетонам, в том числе к бетонным смесям, применяемым для стабилизации грунтов, в обустройстве территорий, рекультивации горных выработок, в качестве компонента изолирующего слоя полигонов для захоронения твердых коммунальных отходов. Анализ фазовых изменений каолинита, одного из основных минералов, входящих в состав глиносодержащих отходов, в диапазоне температур 200-1000 °С показал, что изменение его минеральной формы при термообработке – основной фактор изменения его пуццолановой активности. Рассмотрено влияние термообработки глинистых минералов при температуре 700-800 °С на их пуццолановую активность, оцениваемую по способности поглощать гидроксид кальция (0,7 г Ca(OH) 2 на 1 г модифицированного каолинита). Показано, что добавление термообработанных образцов (20 % по массе) улучшает качество цемента, повышая его активность на 15 %, в сравнении с использованием немодифицированных глинистых минералов. Экспериментально доказано, что частичная замена портландцемента термомодифицированным каолинитом увеличивает прочность твердеющей закладки до 15 %. Такой подход к переработке руд, содержащих слоистые силикаты, предусматривающий термохимическое модифицирование исходной руды, интенсифицирует процессы сгущения и фильтрования хвостов.
Борьба с пылеобразованием в летний и зимний периоды является актуальной при ведении открытых горных работ, но в условиях отрицательных температур к пылеподавляющим средствам предъявляются дополнительные требования. Предлагаются профилактические составы, в которых в качестве базовых компонентов используются легкие и тяжелые газойли каталитического крекинга и замедленного коксования. Вовлечение тяжелых фракций позволяет повысить температуру вспышки, тем самым снизив пожароопасность пылеподавителя, улучшить его адгезионные свойства за счет повышения содержания полиароматических углеводородов, снизить себестоимость готового продукта. С целью улучшения низкотемпературных и адсорбционных свойств разрабатываемых пылеподавляющих средств в их состав включены тяжелые нефтяные остатки (крекинг-остаток и гудрон) в различных концентрациях: 2-10 % по массе. Разработаны альтернативные составы пылеподавителей, которые получали путем эмульгирования винилированного алкидного олигомера в воде, изучена способность данной дисперсии формировать на пылящих поверхностях прочные пленки. Показана эффективность применения водного раствора винилалкидного олигомера летом в качестве пылеподавляющего средства. Результатами данного исследования является разработка новых профилактических составов с улучшенными низкотемпературными свойствами и подтверждение теоретической части исследования результатами испытаний эксплуатационных характеристик на лабораторной установке.
При транспортировке вскрышных горных пород в холодное время года происходит примерзание части материала к рабочим поверхностям транспортного оборудования, а при длительных перевозках – смерзание материала в своей массе. В результате этого до 50 % породы остается невыгруженной, а часть, которая выгружается, представляет собой единый смерзшийся монолит. Это значительно усложняет процесс разгрузки транспорта и приводит к увеличению трудовых и финансовых затрат. Рациональным способом решения этих проблем является обработка транспортного оборудования и массы насыпного материала профилактическими средствами нефтяного и нефтехимического происхождения. Они представляют собой смеси дистиллятных и остаточных фракций термодеструктивных процессов переработки нефтяного сырья. В статье приведены данные о качестве дистиллятов и остаточных продуктов процессов вторичной переработки нефти, которые используются как исходные компоненты для получения профилактических средств, применяемых для предотвращения прилипания, примерзания и смерзания вскрышных горных пород при их транспортировке и хранении в холодное время года, а также средств, применяемых для обработки карьерных автодорог при добыче полезных ископаемых открытым способом. Разработаны оптимальные компонентные составы новых нефтепродуктов и изучены физико-химические свойства полученных опытных образцов.
Нефть, поступающая на первичную переработку, неизменно проходит предвари-тельную подготовку, назначение которой устранить вредное влияние содержащихся в нефти воды и солей. При этом сложилось мнение, что коррозия аппаратуры связана в основном с хлоридами магния и кальция, которые подвергаются гидролизу с образованием хлористоводородной кислоты. Под действием соляной кислоты происходит разрушение (коррозия) металла аппаратуры технологических установок, особенно конденсационно-холодильной и теплообменной аппаратуры, печей перегонных установок. Авторы статьи на основании термодинамических расчетов приводят свою точку зрения на этот вопрос и дают методику, по которой можно контролировать и регулировать процесс предварительного обезвоживания и обессоливания нефти. Выполненные для стандартных условий термодинамические расчеты, на основе справочных данных, подтверждают высокую вероятность протекания реакций взаимодействия железа с ионами водорода , сероводородом и особенно с углекислотой, что свидетельствует о высокой активности растворенного в воде углекислого газа и невозможности протекания гидролиза ионов магния, кальция и железа. Расчетами установлено, что с уче-том ионного состава сопутствующей нефти водной фазы возможен гидролиз только хлорида магния. Присутствие ионов хлора сдвигает потенциал железа в отрицательную сторону и повышает скорость коррозии нефтехимической аппаратуры. Решение данной проблемы кроется не только в разработке современных методов обезвоживания и обессоливания сырой нефти, но и в интенсификации процессов смешения водонефтяных эмульсий с промывной водой путем применения воздействия на них различных полей (например, ультразвука) и создания на их основе эффективных аппаратов смешения.
Экстремальная зависимость прочности агломерата от его основности объясняется содержанием в агломерате ферритов и силикатов кальция, которые образуют прочностную связку агломерата. Минимальная прочность агломерата соответствует основности 1,2-1,4. Это доказывает попытки оптимизировать технологию получения такого агломерата с планированием эксперимента. Лабораторные опыты показали, что для агломерата с основностью 1,4 при оптимальной линейной скорости его спекания около 18,7 мм/мин получается приемлемый выход «годного» агломерата не более 65 % даже при повышенном (более 6 %) расходе топлива. С целью повышения максимума прочности агломерата в указанной экстремальной зависимости целесообразно увеличивать содержание в нем оксида железа. Установлено, что с увеличением содержания железа на 1,5 % выход годного агломерата возрастает на 1 %. Однако повышение содержания железа в агломерате после максимума прочности приводит к некоторому ее снижению. Это объясняется повышением температуры плавления шихты и уменьшением количества прочностной ферритно-кальциевой связки.
В настоящее время в России спрос на марганец высокий. Металлургическая промышленность испытывает дефицит высококачественных марганцевых продуктов. К марганцевым концентратам предъявляются жесткие требования по содержанию фосфора. Повысить качество марганцевых концентратов и вовлечь в переработку низкокачественное марганцевое сырье можно с помощью гидрометаллургической переработки.
Рассмотрены вопросы химического серно-кислотного выщелачивания оксидного марганецсодержащего сырья в присутствии восстановителей с целью дальнейшего получения высококачественных обесфосфоренных концентратов. Показана эффективность использования в качестве восстановителей органических кислот и спиртов.
