Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Использование металлургических отходов для твердеющей закладки на основе применения модификаторов

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Использование металлургических отходов для твердеющей закладки на основе применения модификаторов"

' « о и/1

2 о Аир {ЗЭЗроссийская академия наук •

институт проблем комплексного освоения нвдр

На правах рукописи

Ыазеин Сергей Валерьевич

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ ДЛЯ ТВЕРДЕЮЩЕЙ ЗАКЛАДКИ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ МОДИФИКАТОРОВ /НА ПИК,{ЕРЕ НОРИЛЬСКОГО ГШ/

Специальность II.00.II "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена на Норильском горно-металлургическом комбинате

Научный руководитель

Научный консультант

доктор технических наук профессор, член-коррее-пондент РАЕН, БАРСКИЙ Л.А.

кандидат технических наук МАШИН Л.В.

Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор технических наук,

профессор

ЗАМЕСОВ Н.Ф.

кандидат технических наук,

доцент

СОРОКИН М.М.

Московский горный институт

Защита состоится "ТУ "¿ 1993 года в /У час. на заседании специализированного совета Д 003.20.02 в Институте проблем комплексного освоения недр РАН по адресу: II020 Москва Е-20, Крюковский тупик, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПКОН РАН Автореферат разослан ^/^¿42-1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

Шрадер Э.А.

рбтая характеристика работы

Актуальность работы. На рудниках Норильского ШК принята система 'выемки руд с последующей закладкой выработанного пространства твердеющими смесями, годовой объем производства которых в настоящее время составляет около 3,0 млн.м3. Из-за значительного объема закладываемых пустот и возрастающих затрат на вяжущие ве-,. щества твердеющей закладки'широкое распространение в качестве низкоактивных вянущих и заполнителой закладочных смесей получают дешевые местные материалы из числа горно-металлургических отходов. Однако, для пржененяя в закладочных смесях самого распространенного металлургического отхода - никелевого гранулированного шлака - существует ограничение 'его использования в закладке из-за низких транспортных /реологических/ и "вяжущих свойств шлака. Существующие способы модифицирования технологических свойств твердеющей закладочной смеси не позволяет достаточно полно утилизировать в закладке шлак и сводятся к подбору состава смеси, а такхе к совместному мокрому помолу ее твердых компонентов, при котором происходят активизация гидраташонного структурообраэовакия л улучшение' транспортных свойств частиц шлака. Важным технологическим свойством закладочной смеси является ее способность в составе рудной массы влиять на показатели флотационного обогащения легкой фракции руды, в которой после гравитационного обогащения концентрируется разубожизающий руду закладочный бетон до 20-40$ но весу. Это свойство не регулируется при существующей технологии.добычи и переработки руды и приводит к потерям цветных метачлоз в -хвостах. Актуальной научно-практической задачей является модифицирование технологических свойств твердеющей закладки на основе металлургических отходов, при котором создавалась бы возможность наиболее полного использования отходов в закладке и улучшились бы показатели обогащения рудной массы, засоренной -закладочным материалом. Результаты диссертационной работы получены при выполнении научно-исследовательских тем на Норильском ШК, в ИПКСК РАН, входящих в ЦКП КГ;,3{ К? 2.5 "Повысить эффективность закладочных работ за счет применения новых вяяущих материалов и заполнителей в составах.закладочных смесей и совершенствования технологии закладки" и в план ЕТ '.ИКСЕ /й Госрегпстраши 01.86.0007021: "Создание безотходных технологий переработки минерального сырья с учетом требований рационального природопользования и охраны окружающей среды"/.

Цель работы. Утилизация моталлургических отходов Норильокого комбината при производства твердеющей закладки и регулирование ее свойств применением модифицирующих добавок поверхностно-активных веществ /ПАВ/ и электролитов.

Идея -работы. Использовать в твердеющих смесях химические добавки-модификаторы /пластификаторы и ускорители .твердения/, способствующие сокращению дефиютных активных вяжущих закладочной смеси, увеличению в ней доли нмзкоактивных металлургических отходов и ограничению влияния твердеющей .закладки в рудном сырье на процессы его флотационного обогащения.

Задали. :

- выполнить анализ физико-химического соотава горно-металлургических отходов и выбрать способы модифицирования технологических свойств закладочных смесей на основе отходов}

- исследовать физико-химические свойства добавок ПАВ и влияние химических добавок на технологические свойства закладки;

- разработатьтехнологию производства твердеющих закладочных смесей на основа металлургических отходов с химическими добавками.

Методы исследований. Использовался комплексный метод исследований, включающий: научный анализ теории и практики технологии производства твердеющих закладочных смесей; лабораторные эксперименты по определению поверхностного натяжения водных растворов химических добавок ПАВ, реологических и прочностных параметров твердеющей закладки, показателей флотации полиметаллической руды с примесью закладочного бетона1; промышленные испытания установленных рецептур закладочных смесей с химическими добавками.

Научные положения, защищаемые автором:

- добавки технических ЛАВ /технических лигносульфонатов ЛОТ, триэтаноламина ТЭА, окоипрошленполигликоля ШПГ-З/ в закладочном бетоне, разубожавакщем руду, изменяют показатели извлечения меди а никеля в концентрат;

- введение ускорителей твердения и пластифицирующих добавок ПАВ в состав закладочной смеси на основе металлургических отходов снижает потребность в активных вяжущих на 10-202 без изменения транспортных и прочностных свойств смеси;

- увеличение доли никелевого гранулированного шлака в ангид-ритсодертацих смесях до 5С$ от веса твердого не ухудшает показатели подвижности и расслоения транспортируемых по трубам смесей.

' научная новизна:

- разработаны рецептуры ангидрито-шлакб-щебневых ооставов твердеющей закладки о использованием нефелинового шлама /КШЗ-смесей/ и цемента /АШЦЩ-смасой/, а также химических добавок пластификаторов и ускорителей твердения;

- показана возможность снижения предельного, напряжения сдвига и повышения прочности твердеющих заклад очны;: смесей при использовании пластификаторов и добавок, ускоряющих твордение вяжущих;

- определены оптимальные концентрации добавок ПАВ в закладочных смесях по найденным зависимостям поверхностного натяжения водных растворов поёэрхностно-активной добавки на границе с воздухом от их концентрации;

- исследован улучшающий пластичность закладочной смеси возду-хововлекающий эффект добавок 11113 з зависимости от величины снижения поверхностного натяжения водной среды закладки на границе с воздухом;

- разработана для-АШЦЩ-смоси комплексная.добавка на основе триэтаноламина и оксипропилонлол'лгликоля /весовое соотношение ОППГ-3 : ТЭА = I ; /25-60//, повышающая во флотационном переделе извлечение меди и никеля в концентрат из легкой фракции руды, которая содержит 20$ закладочного бетона о предложенной добавкой, соответственно на 6,3-7,1$ и 4,5-4,7$.

Практическая ценность.

В результате применения твердеющих закладочных составов на основе местных материалов /цемент, ангидрит, .базальтовый щебень/, металлургических отходов /никелевый гранулированный шлак, нефелиновый шлам/, модифицирующих добавок пластификаторов и ускорителей твердения будет достигнуто: * •

- снижение на 10-20$ потребности в цементе и ангидрите - дефицитных активных вяжущих для накладки;

- увеличение на 60-70$ степени утилизации металлургических отходов в закладочных составах;

- повышение извлечения меди и никеля в концентрат при флотировании разубоженной на 20$ модифицированной закладкой легкой фракции руды, что позволит снизить потери цветных металлов в хвостах обогащения и улучшить охрану недр.

о

Реализация и внедрение работы.

По рекомендациям, изложенным в работе, осуществлены строительство и опытно-промышленная проверка работоспособности узла по приготовлена» и вводу в закладочную смесь растворов химических добавок на закладочном комплексе рудника "Комсомольский" /1986 г./» проведены опытно-промышленные испытания предложенного в работе способа приготовления твердеющих закладочных смесей с добавкой триэтанолашша на закладочном комплексе рудника "Октябрьский" в 1988 году.

Результаты работы использованы при выдаче исходных данных на проектирование и строительство установки по приготовлению и вводу в закладочную смесь химических добавок на закладочном комплексе рудника "Октябрьский" /1991 г./, при составлении "Технологической . инструкции по производству закладочных работ на'рудниках Норильского комбината" /1992 г./.

Ожидаемый годовой экономический эффект при -внедрении установки по приготовлению и вводу химических добавок в закладочную смесь на поверхностном закладочном комплекса рудника."Октябрьский" в 1994 году в зависимости от типа и стоимости примененных добавок-модификаторов составит:

- для НАЩ-смесей /годовой объем производства 70 тыс. м3/" 0,7-2,8 млн. р; ,ч

- для АИЦЩ-см^сей /годовой объем производства .500 тыс. м3/ 1,9-9,4 млн. р. . . •

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов Норильского комбината и совещаниях горной секции НТО НШК /Норильск, 1987-1989 г.г./, научных семинарах кафедры коллоидной химии ЛГИ им. Ленсовета /Ленинград, 1986 г./ и лаборатории методов комплексной переработки минерального сырья техногенных месторождений /Москва, 1989-1992 г.г./.

Публикации. ■

По теме диссертационной работы опубликованы 2 статьи в научно-технических изданиях, получено авторское свидетельство ССОР на изобретение № 1678803 МКИ3 С 04 В 24/12 "Добавка для закладочной бетонной смеси". .

. Структура и объем работы. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста, включая 27 рисунков и 20 таблиц, и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, состоящего из 76 наименований, приложений.

Основное содетпание работы

Современное состояние практического применения твепдегоу.нх закладочных материалов на основе отходов цветной металлургии к методы улучшения свойств закладки.

Система разработки руд с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями открывает игарские возможности для захоронения в шахтах отходов горно-металлургического производства, правде всего металлургических щлахсов, которые обладает небольшой гидравлической активностью и способностью твердеть при наличии активизирующих добавок. В качестве инертных заполнителей для твердеющих закладочных смесей широко применяют дробление отвальные породы: и хвосты обогатительных фабрик.

Для удовлетворительного транспортирования по трубам на большие расстояния от поверхностных закладочных комплексов до закладываемых выработок и нормального твердения материалов в составе за-кладочнсй атеси необходимо ■ большинство применяемых в загадку отходов подвергать предварительной обработке: доизксльчению для по-' видения активности при твердении - нефелиновый шлам и грайулиро-ванный шлак; дроблению и измельчению для лучшего транспортирования - отвальные породы и шлаки; обозвонивакжо и деола^аииа для нормального твердения без перерасхода высокоактивных ня^таих на компенсацию разупрочкягецого действия избыточно?! воды - хвосты.

В работах М.И.Агозкова, Ю.Цыгалова, А.П.Требукова, Л.А.Кру- -пника, К.Ю.Реппа, В.П.Кравченко, Л.ЗЛ'алетина и других ученых заложены научные основы технологии производства и подбора твердеэдкх составов закладочных смесей с высокой полнотой гспользовалкя гор- ' но-метадлургичеоких отходоз при незначительном расходе высокоактивного • вяжущего /цемента/. Регулирование транспортных и прочностных свойств твердеюдих смесей обычно производится з процессе их приготовления ретглзаш изкельчонпя и соотношениями воды я твопдкх риалов, специфичных для какого промышленного региона.

Перспективным является улучпонио свойств закладоч-глс тгосгч-

лов с помощью химических добавок, широко применяемых в строительных бетонах, например добавок-пластификаторов типа ПАВ и электролитов - ускорителей твердения. При неизменности свойств твердеющих материалов эти добавки позволяют сокращать расход дефицитных вяжущих за счет расширенного применения отходов.

При широком ассортимента добавок технических ПАВ и разнообразии составов твердеющих закладочных, смесей имеет смысл проводить исследования основных физико-химических свойств таких добавок в их водных растворах с оценкой поверхностной активности и рабочей концентрации в воде, а затем исследовать влияние.ПАВ на свойства конкретного состава смеси в диапазоне рабочих концентраций добавок, что значительно сокращает объем лабораторных испытаний поведения добавок ПАВ в твердеющих составах.

Химические добавки позволяют уменьшить вредное влияние разу-боживающего руду закладочного бетона на флотацию минералов цветных металлов. Улучшению показателей флотационного обогащения способствует целенаправленный выбор добавок для закладочной смеси, кЬторые обладали бы свойствами флотоагентов.

Таким образом, совершенствование технологии производства твердеющих закладочных материалов на основе г0|5н0-металлургических отходов связывается с решением задач: исследования степени пригодности отходов в составах закладочных смесей с химическими добавками, анализа свойств химических добавок в водных растворах и закладочных смесях, разработки технологии производства закладки на основе отходов с использованием химических добавок.

Анализ пригодности твердых отходов в составах закладки на Норильском П1К

Материалы для твердеющих закладочных смесей должны: иметь низкую стоимость, не содержать, вредйи примесей, не ухудшать дальнейшие технологические, процессы переработки добытой руды, обеспечивать транспортные и прочностные свойства составов смесей. Наиболее полно отвечают этим требованиям отходы Норильского ГМК.

Малоактивные вянущие из металлургических отходов /местный никелевый' шлак и привозной нефелиновый шлам/ обеспечивают требуемые прочностные свойства закладочных составов после, доизмельчения и

добавки активизаторов твердения /цемента и ангидрита/, практически не влияя на щелочность среда и показатели обогащения при флотации руды, засоренной закладочным бетоном.

В качестве заполнителя для закладочных смесей эффективно используется композиция из дробленых базальтовых пород и гранулированного никелевого шлака /рис.1/, весовое соотношение шлака и щебня в которой из-за узкого фракционного состава гранулированного шлака должно быть не более 4:1 для возможности транспортирования и плотной укладки зерен заполнителя при формировании твердеющего закладочного массива. Планируется применение бедных хвостов обогащения, которое сдерживается мэлкофракционным составом хвостов как заполнителя и необходимостью повышенного расхода цемента в смесях с хвостами для придания закладке нужных прочностных свойств.

Принятое на рудниках Норильского 1МК совместное мокрое измельчение твердых компонентов ангидрито-шлако-цементо-щебневой закладочной смеси, способствуя лучшей ее однородности и транспортабельности,, не всегда приводит к полному раскрытию гидравлической активности металлургических отходов из-за их. трудной измельчаемос-ти и к оптимальному гранулометрическому составу инертного заполнителя. Увеличение времени помола компонентов смеси нежелательно, ■ поскольку ведет к потере производительности мельницы и переизмель-ченшо базальтовых пород. При этом возрастают затраты на энергию и на вяжущие материалы /цемент и ангидрит/. Во многих случаях не наблюдается улучшения прочностных показателей ангидритсодаржащих закладочных смесей путем повышения расхода цемента более 140 кг/м3 смеси из-за разупрочняющего действия гидросульфоалюмшата кальция /эттрингита/, образующегося в присутствии гипса /ангидрита/, трах-хальциевого алюмината и свободной извести цемента.

Достичь ощутимых результатов улучшения свойств закладки или' увеличения доли малопригодных, для транспортирования и твердения отходов в состава закладочной смеси можно, применяя в технология приготовления твердеющей закладка химические добавки ПАВ и электролитов. При этом молено добиться существенного повышения устойчивости обнажений закладочного массива и снижения разубоживания руды закладочным бетоном. Эффективность применения химических добавок типа ПАВ возрастает, если они обладают свойствами реагентов и при попадании вместе с закладочным бетоном в руду повышают показатели флотационного обогащения.

Piic. I . Источники и потребители горно-металлургических отходов Норильского ПЖ

Результата йлотадии .легкой фракции медно-никелавой руда, засоренной "АШЦЩ-скесью на 2% по весу

Таблица

Наименование пока- Ед. Виды закладочного бетона

зателей коллектив- изм. Без хим. Добавка Добавка 01ГПГ-3 и ного концентрата добавок ЛОТ 0,1% ТЭА /1:40/ 0,02^

• от цем. от цемента

Выход /> 14,4 . 12,1 II,Э

Доля меди СО ./» 8,27 9,42 10,81

Доля никеля сГ Л> 1,85 2,66. ' 2,75

Извлечение ыеда <f /0 89,6 85,7 96,7

Извлечение никеля с? /» 73,4 76,7 77,9

Физико-химический анализ добавок п их влияние на параметш твердей;;evl закладки

Химические добавка нашла широкое применение в технологии производства твердеющих смесей благодаря' грудам П.А.Ребиндера, Б.Г.Скрамтаева, М.И.Хигоровича, В.В.Стольникова, В.Н.Юнга п других советских ученых, самке известные добавка - пластпфикаторц ПАВ.

В работе определено поверхностное натязконие <о /мК/м/ для концентраций С /г/л/ водных растворов добавок ЛОТ, 0Ш1Г-3, ТЭА, су-дерпластасякатора С-3, древесной ошлвшой смоли СДО на границе с воздухом катодом отрыва кольца и построены изотермы поверхностного натякения вида d-f((gCJ. В точке перехода начального криводпнеГзюго участка изотермы в наклонный прямолинейный продположителыю достигается предельная адсорбция Гт ПАВ на границе "раствор-воздух" в соответствии с уравнением Гвббса:

где R - газовая постоянная, Т - температура раствора, °К. В точке, соответствующей Гт , найдены рабочие концентрации С водных растворов вышеназванных добавок. Экспериментально определена зависимость поверхностного натяжения 6/мН/м/ 0,5-1,5^ раствора ЛСТ от концентрации в нем сульфата натрия С = 0,1-8$:

(Э = /56,9 - 0,7/ + /3,36 i 2,05/^gG /2/

Реологическое состояние закладочной смеси описывается взаимосвязанными друг с другом ее транспортными параметрами: подвижностью, коэффициентом расслоения К^, углом растекания . Подвижность смеси характеризуется предельным напряжением сдвига 1" 0/Па/, которое определяется на основа закона Йведова-Еинг&ма прибором Э.О.Штернбека по усилию сдвига Г смеси в вертикальной трубе диаметром А /м/ и 'длиной €./м//^ = е= 0Д5 м/:

. *о - ' . **

Аналогичным образом определяется предельное напряжение сдвига *С'0, смеси, подвергаемся вибрации в течение 30 с. Коэффициент расслоения определяется:

Яр-.Ч^о- /V

Угол растекания смеси оС- можно определить по расплыву конуса РК АзНКИ /см/ из формулы:

2880 \Г/3

Предложено определять подвижность смеси по расплыву конуса РК АзНШ, поскольку в работе найдена связь между параметрами РК и -<С0 при различном содержании крупных частиц, оцениваемом показателем тонкости помола ТП /#/, ,'то есть массовой долей" остатка на сите с размером ячейки 0,08 мм:

рк « а + б , см, /6/

где 4 = -0,372-0,175 , 6= 24,0±0,8 для ТЛ=45-53$ при То=4-20 Па; й» -0,207^0,09 , б= 24,9±0,6 для ТП=53-62$ при То=10-60 Па;

-0,152^0,052 , 6 = 26,9±0,5 для ТП=62-7($ при То=30-80 Па.

. Испытания на прочность при одноосном сжатии проводились по ГОСТ 10180-78. Увеличение содержания вовлеченного воздуха и снижение водосорержания в смеси за счет ввода добавок ПАВ, влияющие на подвижность и прочность закладки, определяли по ГОСТ 10181.0-81 и ГОСТ 5802-78 соответственно: з юос^-у^/у,,. % /рис.2/.

Для ангидрито-шлако-цементной закладки со щебнем найдена корреляционная зависимость объема вовлеченного воздуха Уь/%/ от снижения поверхностного натяжения лб" /ыН/м/ на границе "вода-воздух" в присутствии добавок-ПАВ типа ЛСТ, СДО, ОШГ-З:

Vg = /0,20 ± 0,05/A>6 - /1,0 ± 0,4/ , %,- /7/

при ь&а 5-30 мН/м; это показывает возможность прогнозирования воздухововлекавдего эффекта по поверхностной,активности добавок.

Содержания добавок С-3, JICT, ТЭА более 0,4 кг/м3 позволяют снижать водосодержание "V/ /%/ ангидрито-шлако-цементных составов /АШЦ-смесей/ на 2% за счет эффекта пластификации /рис.2/, что в некоторой мере способствует ускоренному набору, прочности закладочных смесей, создающему предпосылки к сокращению расхода дефицитных вяжущих за счет увеличения доля малоактивных отходов.

После проверки влияния добавок на динамику набора прочности АШЦ-смесей выявлено, что присутствие в смеси пластификаторов 0,3 г/л ТЭА, 0,4 г/л ЛОТ или 0,9 г/л С-3 снижает срок достижения нормативной 28-суточной прочности закладки до 9 и 12 суток соответственно, электролитов 2 г/л MqCIg или NeCI - до 20 и 12 суток соответственно /рис.3/.

/

Разработка технологии производства экономичных составов закладки с использованием.химических добавок

Объем применения шлака никелевой плавки в технологии приготовления твердеющих смесей существенно сдергивается низкими транспортными свойствами шлака, в частности, показателями подвижности и расслаиваемости шчакосодертащей смеси. Расслаиваемости. также спо--собствует повышенное водосодержание закладки.

Исследованиями значений предельного напряжения сдвига Т^ после вибрации закладочных составов, принятого за комплексный показатель подвижности и расслаиваемости смесей, в зависимости от водо-ейдержания и доли шлака в весе твердых компонентов смесей установлено, что повышение содержания шлака до 50$ от веса твердого заметно не сказывается на показателе Т^ и ведет к снижению значения оптимального водосодержания, уплотнению смеси и некоторому улучшению прочностных характеристик закладки.

Как показала лабораторные исследования, применение в НА1Ш1-сме-сях добавок-пластификаторов: 0,6 кг/м3 JICT; 0,5 кг/м3 ЛСТ с 0,3 кг/м3 сульфата натрия; 0,7 кг/м3 С-3 с 0,2 сг/м3 сульфата натрия; 1,2 кг/м3 С-3 позволит увеличить расход нефелинового шлама с 300 до 500 кг/ы3, шлшеа - с 400 до 650 кг/м3, что ведет к ожидаемой

26

24

\ --XI а с .......... , 2

Р 4

О 0,4 0,8

I - СДО; 2 -ТЭА; 3 - ЛОТ; 4 - С-3

С, кг/м3

б/ объемный вес 3£ /г/см3/ при постоянном РЕ

О 0,4 0,8

I _ с-3; -2 - ТЭА; 3 - ЛОТ; 4 - СДО

С, кг/м3

РК , см

22

20

в/ расплкв конуса РК /см/ при постоянном У/

■ ---" ' 1,2 > 3

1 г 4 J у* 1 ^^

О 0,4 0,8

I - С-3; 2 - ЛОТ; 3 - ТЭА; 4 - СДО,

С, кг/м3

Рис. 2 . Влияние содержания добавок-пластификаторов 0 /кг/м3/ на параметры ангидрвто-шлако-цементной закладочной смеси

Ща

Время твердения Т, сут. I - без добавка; 2-0,Зг/л ТЭА; 3-0,4г/л ЛСТ; 4-0,9г/л С-3

Рис. 3. Динамика набора прочности ангидрито-шлако-цемент-

ных закладочных смесей марки 100 К. /Т/

в присутствии добавок: а/электролитов,

б/пластификаторов

экономии материалов закладки на. руднике "Октябрьский"/годовой объем производства НАШЩ-смесей - 70 тыс.мэ/ 0,9-2,8 млн.р/год; применение добавки сульфата натрия 0,5 кг/м3 позволит увеличить расход нефелинового шлама с 300 цо 400 кг/м3, шлака - с 400 до 500 кг/м3 при ожидаемом экономическом эффекте 0,7 млн.р/год.)

Применение добавок пластификаторов в МВД-смесях: 0,4 кг/м3 ЛСГ с 1,0 кг/м3 хлорида натрия; 0,06 кг/м3 СДО; 0,6 кг/м3 ЛОТ; 0,3 кг/м3 ТЭА с 0,01 кг/м3 ОППГ-3; 0,6 кг/м3 С-3 с 1,0 кг/м3 хлорида натрия - позволит увеличить расход шлака с 500 до 750-850 кг на I м3 смеси при сокращении доли цемента и ангидрита, что приведет к экономии материалов АШЦЩ-смесей, годовой объем производства которых составляет 500 тыс.м3, на сумму 1,9-9,4 млн.р/год; применение добавки хлорида натрия 1,6 кг/м3 позволит увеличить расход шлака с 500 до 600 кг/м3 и получить экономический эффект 6,3 млн. р/год. По результатам исследований выданы исходные данные для проектирования установки приготовления растворов химических добавок в закладочные смеси на руднике "Октябрьский" Норильского ГМК. Технологией производства закладочных смесей с химическими добавками будут предусмотрены следующие операции: подача жидких добавок из транспортной тары в приемные емкости, приготовление и подача в емкости для хранения водных растворов добавок, перекачка растворов в промежуточные баки с рециркуляционным насосом, подача растворов в расходные баки, ввод растворов жидкостными объемными' дозаторами в мельницу для перемешивания с другими компонентами закладки /рис.4/.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена важная научная и народно-хозяйственная зада--ча рационального использования отходов металлургического производства путем их утилизации в технологических составах твердеющей закладочной смеси, модифицированной химическими добавками. Основные выводы диссертационной работы заключаются в следующем:

1/ по найденным зависимостям поверхностного натяжения на границе с воздухом водных растворов добавок С-3, ЛСТ, ОППГ-З, ТЭА, ■ СДО от -концентраций этих технических ПАВ в воде установлены оптимальные концентрации в воде: С-3 - 2,5 г/л; ЛСТ 0,7 г/л; ТЭА--0,45 г/л; ОППГ-3 - 0,04 г/л; СДО - 0,01 г/л. При этих конпентра-

нефелиновый

Рис,. 4. Технологическая схема закладочного комплекса рудника "Октябрьский"

I - бункеры сырья| 2 - качающиеся питатели; 3 - дробилка; 4 - разделители потока; 5 - промежуточные бункеры сырья;

6 - дозаторы сырья; 7 - мельница; 8 - распределитель; 9 - трубопроводы; 10 - проектирующийся узел химдобавок;

II - бункеры цемента; 12 - дозаторы цемента; 13 - смесители

циях для пластифицирующих добавок /С-3, ЛОТ, ТЭА/ наибольшая интенсивность твердения закладки, для воздухововлекающих добавок /ОППГ-3, СЛО/ начало эффекта воздухововлечения зафиксированы лабораторными экспериментами;

2/ установлена зависимость значений объема вовлеченного воздуха в закладочную смесь от величины снижения поверхностного на- ' тяжения водной среды смеси на. границе с воздухом в присутствии воздухововлекающих добавок, что позволяет прогнозировать воздухо-вовлечение по поверхностной активности добавок;

3/ разработана комплексная добавка на основе ТЭА и 01ШГ-Э для закладочной смеси, улучшающая показатели флотации рудной массы, засоренной закладочным -материалом. Б результате применения добавки извлечение меди и никйпя в концентрат повышается соответственно на 6,3-7,1$ и .4,5-4,7$;

4/ определена зависимость минимального показателя предельного напряжения сдвига смеси после вибрации от содержания шлака в закладке. В результате установлено, что увеличение доли шлака в ангвдритсодержащих смесях до 50% от веса твердого не ухудшает транспортные свойства закладки; это учтено.при разработке рациональных составов смесей с ускорителями твердения; —

,5/^на основании применения закладочных составов, модифицированных предложенными в работе химическими добавками, достигнуто снижение потребности в дефицитном вянущем на 10-20$. При этом увеличена на 60-70^ доля металлургических отходов, утилизируемых в составах твердеющих закладочных смесей;

6/ выданы исходные данные для проектирования установки по применению' химических добавок в составах закладочных смесей на руднике "Октябрьский" Норильского ГМК.

'Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Малетин Л.В., Сс.трожная 2.Е.., Мазеин C.B. Применение химических добавок для улучления свойств твердеющих закладочных смесей // Цветная мегатаургия,- IS9I.- }'&.- С. 8-10.

2. Барский Л.А., Казеин C.B. Утилизация продуктов газоочистки металлургического производства для закладки яахтных выработок /'/' Технология переработки рудного, й' техногенного сырья / Под ред. Л.А.Барского.- М.: ИПХ0К РАН.- 1992.

3. Добавка для закладочной бетонной смеси: А.с.1678803 СССР, Ж3 С 04 В 24/12 /Л.В.Налетан, С.В.Мазеин, В.А.Пахомов .и др.-2с.