В онлайне: 1 (гостей - 1, участников - 0)  Вход | Регистрация

 

УДК 628.544

Определение суммы полуторных оксидов металлов в породе отвала шахты им. М.И. Калинина ГП «Макеевуголь»

 

Достовалова Д.А., инженер I категории

Макеевский научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности

Подгородецкий Н.С., доцент

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры

Завадский Я.В., научный сотрудник, Володин А.В., заведующий лабораторией

Макеевский научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности

 

Проведено качественное испытание состава образцов отвальной породы с целью определения объемного содержания нерастворимого остатка исследуемых образцов. Произведен химический анализ суммы полуторных оксидов металлов в образцах перегоревшей породы.

 

Производственная деятельность угольных шахт сопровождается складированием и накоплением отходов угледобычи, формированием породных отвалов, которые являются источниками выбросов пыли и различных химических соединений, негативно влияющих на окружающую среду. С другой стороны породные отвалы содержат компоненты для производства бокситов и алюминиевых сплавов, редкоземельные металлы, железосодержащую руду, силикатные материалы для строительных целей [1], извлечение которых позволит повысить экономическую эффективность добычи и переработки угля в регионе.

По оценкам специалистов, концентрация глинозема в породных отвалах города Донецка колеблется в пределах 11,7 % – 29,4 %. Она зависит от уровня его изначального содержания в отрабатываемой осадочной породе, которое определяется условиями седиментогенеза первичного осадка, последующими процессами диагенеза, катагенеза и гидротермальных преобразований [2]. Химический состав ряда породных отвалов шахт Донецкого региона характеризуется повышенным содержанием угля - от 28 % до 46 %, оксида алюминия - Аl2О3 (до 15 %), германия (до 55 г/т). Основную массу составляют оксиды кремния и железа (SiO2 – 47 %, Fе2О3 – 20 %), щелочные компоненты - СаО и MgO не превышают 5 % [3]. Данные спектрального анализа свидетельствуют о высокой степени минерализации перегоревшей породы, что подтверждается смещением полос поглощения оксидов. В образцах породы обнаружены полуторные оксиды кремния, железа и алюминия [4].

Целью и задачей исследования является оценка породного отвала шахты им. М.И. Калинина ГП «Макеевуголь» как источника техногенного сырья на основании результатов химического анализа суммы полуторных оксидов металлов в образцах перегоревшей породы.

Объектом исследования является породный отвал шахты им. М.И. Калинина ГП «Макеевуголь», расположенный на северо-востоке от промышленной площадки шахты.

Породный отвал по форме плоский, эксплуатируется с 1962 года, площадь основания породного отвала по проекту составляет 260 000 м2, фактическая площадь основания породного отвала – 213 188 м2; высота породного отвала по проекту - 100 м, фактическая высота - 82 м; количество накопленной породы на 01.01.2012 г. составляет 12 869 тыс. м3 [5].

Отбор проб горных пород шахты производился в соответствии с ДСТУ ISO 10381-1–10381-4:2004.

Ввиду того, что содержание силикатов в отвальных породах может варьировать в очень широких пределах, при определении полуторных оксидов схема анализа должна быть выбрана в соответствии с примерным содержанием силикатов [6]. Поэтому исследование проводилось в два этапа.

На первом этапе было проведено качественное испытание состава образцов отвальной породы с целью определения объемного содержания нерастворимого остатка исследуемых образцов. Для этого предварительно измельченную отвальную породу до фракций 0,05-1 мм разложили хлороводородной кислотой до получения нерастворимого остатка. Результаты исследований приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 - Объемное содержание нерастворимого остатка

Номер образца

отвальной породы

Объемное содержание нерастворимого остатка, %

Образец № 1

80,6

Образец № 2

82,3

Образец № 3

81,8

Образец № 4

84,2

Образец № 5

79,3

 

 

Во всех исследуемых образцах содержание нерастворимого остатка варьировалось в пределах от 79,3 % до 84,2 %.

На втором этапе исследований, с учетом, того, что во всех образцах выявлено очень высокое содержание нерастворимого остатка была принята следующая схема химического анализа по определению полуторных оксидов [6].

Навеску измельченной породы обработали хлороводородной кислотой, полученный раствор выпарили досуха на спиртовой горелке. Сухой остаток смочили хлороводородной кислотой и обработали горячей водой. Нерастворимый остаток отфильтровали, прокалили в платиновом тигле, взвесили и затем смешали с карбонатом натрия. Сплавление продолжалось в течение 20 минут. Полученный сплав растворили в хлороводородной кислоте и раствор выпарили на спиртовой горелке досуха. Остаток смочили хлороводородной кислотой, залили кипящей водой, затем отфильтровали кремневую кислоту до полного отмывания хлоридов. Фильтр с осадками кремневой кислоты поместили в платиновый тигель, озолили и прокалили в течение 20 мин. при температуре 1000 °С. Получившийся в результате прокаливания остаток обработали сульфатной кислотой и плавиковой кислотой. Кислоты выпарили, остаток прокалили, постепенно повышая температуру, и взвесили. Разница в весе тигля с прокаленным кремнеземом и тигля с остатком после выпаривания с плавиковой и сульфатной кислотами равна массе полуторных оксидов металлов. Результаты исследований приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 - Объемное содержание суммы полуторных оксидов металлов

Номер образца

отвальной породы

Объемное содержание полуторных оксидов металлов, %

Образец № 1

7,35

Образец № 2

8,4

Образец № 3

4,0

Образец № 4

10,2

Образец № 5

6,8

 

 

При среднем объемном содержании полуторных оксидов металлов 7,35 % и ориентировочной массе породного отвала 22,9 млн. т., приблизительное суммарное содержание оксидов металлов (SiO2, А12О3, Fe2O3, TiO2, СаО, MgO) может составлять 1,7 млн. т.

Выводы. В результате проведенных исследований установлено, что при среднем объемном содержании полуторных оксидов металлов 7,35 % и ориентировочной массе породного отвала 22,9 млн. т., приблизительное суммарное содержание оксидов металлов (SiO2, А12О3, Fe2O3, TiO2, СаО, MgO) может составлять 1,7 млн. т.

Целесообразна дальнейшая идентификация химического состава отвальной породы шахты им. М.И. Калинина ГП «Макеевуголь» для выбора технологической схемы процесса утилизации и извлечения промышленного сырья.

 

Библиографический список

  1. Металічні і неметалічні корисні копалини України. Том 1. Металічні корисні копалини [Текст] / Д. С. Гурський, К. Ю. Єсипчук, В. І. Калінін [та ін.] ; за ред. М. П. Щербака та С. В. Гошовського / Ін-т геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України і геологічна секція Українського державного геологорозвідувального ін-ту. – Київ) Львів : «Центр Європи», 2005. – 785 с.
  2. Виборов, С. Г. Перспективы отвальных пород в качестве алюминиевого сырья [Текст] / С. Г. Выборов, А. А. Силин // Уголь Украины. – 2012. – № 6. – С. 33–39.
  3. Мнухин, А. Г. Комплексная переработка породных отвалов шахт Донецкого региона [Электронный ресурс] / А. Г. Мнухин. – Режим доступа: http://masters.donntu.org/2014/igg/kazub/library/article8.htm.
  4. Достовалова, Д. А. Анализ факторов воздействия горнодобывающей промышленности на окружающую среду [Текст] / Д. А. Достовалова, Н. С. Подгородецкий // Актуальные проблемы экологии и природопользования : сборник научных трудов XXI Международной научно-практической конференции (апрель-сентябрь 2020 г., Москва) ; в 3 т., том 1. – Москва : РУДН, 2020. – С. 309–313.
  5. Технический отчет о температурной съемке действующего породного отвала шахта М. И. Калинина ГП «Донецкая топливная энергетическая компания» [Текст] / ОП «Донецкое УТППОРЗ» ГП «ДУЭК». – Донецк : [б. и.], 2012. – 18 с.
  6. Локонов, М. Ф. Анализ минерального сырья [Текст] / М. Ф. Локонов, С. Г. Чернорук, М. М. Стукалова [и др.] ; под общей ред. Ю. Н. Книпович,       Ю. В. Мурачевского. – Л. : Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1959. – 1055 с.
  7. Получение металлов из терриконов угольных шахт Донбасса [Текст] : монография / Л. Г. Зубова, А. Р. Зубов, К. И. Верех-Белоусова, Н. В. Олейник. – Луганськ : изд-во ВНУ им. В. Даля, 2012. – 144 с.

 


 

Разделы конференции »

  1. Единый государственный реестр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости
  10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.