Обоснование эколого-технологических положений системы обращения с отходами производства горнопромышленного региона

Рябов, Геннадий Гаврилович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование эколого-технологических положений системы обращения с отходами производства горнопромышленного региона
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Обоснование эколого-технологических положений системы обращения с отходами производства горнопромышленного региона"

На правах рукописи

РЯБОВ Геннадий Гаврилович

УДК622:504

ОБОСНОВАНИЕ ЭКОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ СИСТЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ ПРОИЗВОДСТВА ГОРНОПРОМЫШЛЕННОГО РЕГИОНА

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ии.34 < 1623

Тула 2009

003471623

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тульский государственный университет»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

КАЧУРИН Николай Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

РУСАК Олег Николаевич

Ведущая организация - Открытое акционерное общество «Тульское научно-исследовательское геологическое предприятие» (ОАО «Тульское НИГП»).

Защита диссертации состоится «30» июня 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.271.09 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тульский государственный университет» по адресу: 300600, г. Тула, пр. Ленина, 90, ауд. 6-302.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

доктор технических наук, профессор ФАТУЕВ Виктор Александрович

доктор технических наук, профессор СЕРГЕЕВ Сергей Валентинович

Автореферат разослан « мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д-р техн. наук, проф.

А.Е. Пушкарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Вследствие того, что ежегодная мировая добыча минерального сырья составляет около 100 млрд т, только из-за развития отвалов из хозяйственного оборота изымается до 10 млн га земли. В отвалы на протяжении многих лет направляются вскрышные известняки, огнеупорные глины, каолинистое сырье, песчаники, кварциты, фтористые и нефелиновые отходы обогащения, солевые шламы. Накоплено более сотни миллиардов различных горных пород, которые по своему качеству часто превосходят то нерудное сырье, которое добывают предприятия производства строительных материалов.

В России ежегодно образуются около 7 млрд т отходов, из которых используются только 1,5-2 млрд т, и под полигоны отчуждается около 10 тыс. га пахотной земли. На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд т только твердых отходов. Среди твердых отходов значительную часть составляют отходы горной промышленности, золы и шлаки ТЭС, шлаки черной и цветной металлургии. По ориентировочным подсчетам, ежегодно в стране образуется более 3 млрд т отходов горных предприятий.

По данным органов Государственного контроля и надзора за природными ресурсами, доля используемых отходов по стране составляет 5 - 8 %. Например, в Тульской области в 1995 г. было утилизировано 800 тыс. т токсичных и малотоксичных отходов, а за период с 1996 по 2007 гг. этот показатель увеличился на 18,3 %. Однако этот показатель в недавнем прошлом, в промышленности бывшего СССР составлял 29 % . Остается он крайне низким и по сравнению с мировой практикой. В За-

падной Европе (Франция, Германия, Италия, Англия) этот показатель составляет до 58 %, в Северной Америке (США, Канада) - до 63 %, в Японии - до 87 %, Китае - до 37 %.

Комплексное использование сырья и промышленных отходов металлургических, энергетических, горнодобывающих и химических предприятий является острейшей проблемой не только России, но и любого экономически развитого государства, и, как показала практика, отходы именно этих отраслей промышленности, во-первых, производятся в наибольших количествах, и, во-вторых, представляют серьезную экологическую опасность. Особую важность эта проблема приобретает в условиях наблюдающегося подъема угольной промышленности в России. Показательными в этом отношении являются Кемеровская и Тульская области.

По данным государственной статистической отчетности за 2006 год, только на территории Кемеровской области образовалось 1 701 366,229 тыс. т отходов производства и потребления. Из общего количества отходов использовано 944 175,894 тыс. т; обезврежено 13,539 тыс. т; размещено на объектах 734 038,251 тыс. т (в том числе на собственных объектах размещено на хранение 732 600,828 тыс. т, на захоронение - 1 437,423 тыс. т). В Кузбассе образование отходов в 2006 году превышает образование отходов 2005 года на 351 689,839 тыс. т (26,18%). Рост объема отходов обусловлен преимущественно увеличением количества вскрышной породы (V класс опасности) в связи с ростом добычи каменного угля.

Подмосковный бассейн, расположенный в нескольких областях Центрального Федерального округа, имел наибольшую концентрацию горных работ в Тульской области. Тульская область относится к ведущему промышленному региону Российской Федерации с высоким экономическим потенциалом и, как и любой промышленный регион, она располагает «второй геологией» - значительными запасами разнообразных отходов, накопленными в течение десятилетий. Это отходы горнодобывающей, металлургической, теплоэнергетической, машиностроительной, химической и других отраслей промышленности. Общий объем накопленных отходов составляет более 70 млн т с ежегодным поступлением в 10 млн т.

В этих условиях особую остроту приобрета ет проблема экологически рационального использования отходов производства как вторичного сырья и разработки научных принципов в создании новых технологических регламентов производства товарной продукции из отходов, и, прежде всего, из твердых отходов. Поэтому научное обоснование эколого-технологических положений системы обращения с отходами производства на территории горнопромышленного региона является актуальным.

Диссертационная работа выполнялась в рамках тематических планов Федеральной целевой программы «Интеграция», межрегиональных научно-технических программ «Прогноз» и «Экологически чистое горное производство», тематических планов госбюджетных и хоздоговорных НИР ТулГУ, а так же при поддержке аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы на 2009-2010 гг.»,

Целью работы являлось установление новых и уточнение существующих закономерностей использования отходов производства на территориях горнопромышленных регионов для разработки эколого-технологически': положений системы комплексного обращения с промышленными отходами, позволяющей снизить техногенную нагрузку на окружающую среду и обеспечить рациональное использование вторичных минеральных ресурсов.

Идея работы заключается в том, что теоретические положения создания системы комплексного обращения с промышленными отходами, позволяющей снизить техногенную нагрузку на окружающую среду и обеспечить рациональное использование вторичных минеральных ресурсов, основываются на установленных физико-химических закономерностях взаимодействия компонентов техногенных месторождений, влияющих на качество вторичного сырья, интенсивность газообмена с атмосферой и энергоемкость технологий утилизации отходов горных предприятий.

Научные положения, выносимые на защиту:

- распределение средних значений физико-химических и технологических свойств отходов техногенных месторождений изменяется.за время их хранения до некоторого фиксированного значения, а далее материал теряет свои потребительские качества, что формально выражаег-ся значением функции плотности распределения полезных свойств минерального компонента, стремящейся к нулевому значению;

- управляемый синтез, протекающий в смеси из двух или нескольких легко смешивающихся между собой отходов горного производства и смежных отраслей промышленности, в результате химических процессов образует нетоксичные конечные продукты, являющиеся вторичным минеральным сырьем;

- экологическая оптимизация процесса получения композитов из отходов горного производства формально сводится к задаче линейного программирования, в которой условие неубывания целевой функции, характеризующей энергоемкость технологий переработки отходов, свидетельствует о том, что ее минимум может быть обеспечен при минимуме всех функций, входящих в ее состав;

- нестационарные одномерные поля концентрации кислорода, проникающего в пористую структуру материала, изготовленного из отхо-

дов, и концентрации газов, образующихся в данной пористой среде, корректно описываются уравнениями параболического типа в частных производных;

- диффузионные нестационарные одномерные поля концентрации газов, используемых для повышения плотности: материала, изготовленного из отходов, представляют собой монотонно убывающие функции, которые стремятся к некоторому асимптотическому значению;

- физически обоснованным и практически целесообразным для расчета валовых выбросов газов в атмосферу при технологических процессах повышения плотности материала из отходов является использование методов интегральной газовой динамики.

Новизна научных положений:

- обосновано использование одномерного уравнения гиперболического типа в частных производных для описания динамики распределения средних значений физико-химических и технологических свойств отходов в техногенных месторождениях;

- доказано, что при целенаправленном синтезе в смеси отходов протекают химические реакции, не только способствующие образованию новых ценных сырьевых продуктов, но и производящие работу диспергирования твердой фазы;

- установлены закономерности диффузионного переноса кислорода и газообразных продуктов химических реакций в пористой структуре вещества материалов, изготовленных из отходов, отличающиеся тем, что профили концентраций газовых компонентов описываются с учетом кинетики сорбционного взаимодействия с твердой фазой на макрокине-тическом уровне и интенсивности химических реакций;

- термодинамическими расчетами доказаны возможные схемы химических реакций в материалах, полученных из отходов горного производства и сопровождающимися образованием токсичных газов;

- обосновано, что эмерджентный эколого-технологический показатель характеризует энергоемкость технологий переработки отходов горного производства и смежных отраслей промышленности на территории горнопромышленного региона;

- получены расчетные зависимости определения воздухообмена в помещениях, отделанных материалом с пористой структурой, учитывающие кинетику газообмена в замкнутом объеме;

- получены зависимости выделения газов ократирования бетонов в атмосферу при вторичном использовании фторидов кремния.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- обоснованным использованием классических методов физической химии, математической физики, математической статистики и современных достижений вычислительной техники;

- достаточным объемом лабораторных и вычислительных экспериментов, результаты которых свидетельствуют об адекватности разработанных моделей, обоснованности выводов, рекомендаций и коэффициентами корреляции;

- результатами опытно-промышленной апробации разработанных методик и положительными решениями Государственной патентной экспертизы по заявленным техническим решениям.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработаны новые технологические подходы к получению композитов из отходов горных предприятий с использованием отходов других отраслей промышленности (новизна подтверждена положительными результатами Государственной патентной экспертизы), позволяющие рационально использовать природные ресурсы за счет вовлечения в технологические циклы отходов горно-металлургических, химико-технологических предприятий и тепловых электростанций.

Разработаны комплекты математических моделей для прогнозирования процессов газообмена между воздушной средой и веществом строительных материалов помещений, позволяющие решать задачи воздухообмена; комплекты математических моделей для прогноза валовых выбросов газов ократирования бетонов в атмосферу. Комплекты существенно облегчают решение задач инвентаризации источников загрязнения воздушного бассейна, что повышает эффективность САПР технологических процессов и экологической экспертизы на всех этапах производства и эксплуатации материалов из отходов горных предприятий.

Реализация работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы внедрены на горных предприятиях г. Тулы и Тульской области и использованы природоохранными службами администрации Тульской области на основе технических условий (ТУ 11303-26-19-89 «Камни стеновые», ТУ 38.303-25-14-89 «Блоки каменные», ТУ 113-03-26-20-90 «Черепица цементно-песчаная», ТУ 65.05-51-89 «Блоки из бетона на шлакощелочном вяжущем для стен подвала» и др.), технологических регламентов (Технологический регламент на производство камней бетонных стеновых СКЦ-1М 1991 г., Технологический регламент на производство ЧЦМ-1 1991 г. и др.), рекомендаций на производство строительных материалов (Рекомендации по оптимальным составам стеновых полнотелых блоков марок 35-50 1990 г., Рекомендации норм расхода компонентов сырьевой смеси камней бетонных стеновых 1991 г. и др.). Теоретические результаты и технические решения включены в учебные курсы по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов для студентов, обучающихся по специальностям 320700 - «Охрана окружающей среды и рациональное природопользование» и 270106 - «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», а также использованы при выполнении

договорных и госбюджетных НИР в Тульском государственном университете.

1996 г.), 1-й Международной конференции по проблемам экологической и технологической безопасности «Белые ночи» (г. Санкт-Петербург,

1997 г.), 2-м Международном симпозиуме «Remediation of Hazard Wastes» (Чехия, г. Прага, 1997 г.), на совещании представителей общественной организации «Albany-Tula Alliance», от Государственного университета штата Нью-Йорк (США), ТулГУ и администрации Тульской области (г. Тула, 1997 г.).

Керамические изделия из отходов горно-металлургической промышленности экспонировались на Международной Лейпцигской ярмарке (Германия, 1997 г.); Международной выставке в Дюссельдорфе (Германия, 1998 г.), Международной выставке в Берлине (Германия, 1999 г.).

В 2000 г. отдельные разделы работы докладывались на Международном экологическом конгрессе «Новое в экологии, безопасности жизнедеятельности» (г. Санкт-Петербург, 2000 г.), Международном экологическом симпозиуме «Перспективные информационные технологии и проблемы управления рисками на пороге нового тысячелетия», «Белые ночи - 2000» (г. Санкт-Петербург, 2000 г.); 3-й Международной научно-практической конференции «Высокие технологии в экологии»( г. Воронеж, 2000 г.); Международной конференции «Освоение недр и экологические проблемы - взгляд в 21-й век» (г. Москва, 2000 г).

В 2001 - 2003 гг. доклады представлялись на Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (г. Тула, 2001 г.); IV Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (г. Тула, 2003 г.); 1-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» (г. Тула, 2003 г).

В 2005 г. доклад был представлен на Vl-м Международном симпозиуме (Югославия), г. Будва, на VI-ой Международной научно-

технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (г. Тула, 2005г.).

В 2007 г. - на Ш-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула, 2007г.).

В 2008 г. - на VI-ой Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула, 2008г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 76 научных работ. В том числе: одна брошюра, три монографии, 29 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено 17 авторских свидетельств и 9 патентов, 17 работ — в материалах всесоюзных, всероссийских, международных конференций и других изданиях.

Объем v структура диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения, содержит 47 иллюстраций, 30 таблиц и список литературы из 300 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность д-ру техн. наук, проф. Э. М. Соколову, д-ру техн. наук, проф. Е. И. Захарову за постоянную поддержку и методическую помощь в проведении исследований, а также проф. М. И. Горбачевой, д-ру техн. наук, проф. Н. И. Мелиховой, д-ру техн. наук, проф. И. В. Панферовой за совместную работу и ценные научные и методические советы в разработке проблемы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Проблема комплексного использования минерального сырья, утилизация отходов и создание малоотходных и безотходных технологий в ведущих ресурсоемких отраслях промышленности приобрели исключительную актуальность в начале XXI в. Фундаментальные теоретические положения и практические рекомендации экологически рационального обращения с отходами производства сформулированы в трудах М.И. Агошкова, С.А. Ахраменко, A.B. Долгорева, Б.Б. Бобович, Ю.А. Изразля, К.Н. Трубецкого, П.А. Игнатова, Н.М. Качурина, Е.И. Захарова, А.П. Кур-ковского, Б.Н. Ласкорина, Н.В. Мельникова, H.H. Моисеева, JI.H. Попова, О.Н. Русака, Н.И. Володина, Э. М. Соколова, Н. Н. Семенова, А. Ф. Си-манкина, Н. Н. Чаплыгина, П. И. Боженова, и многих других.

Современное состояние знаний по рассматриваемой проблеме, цель и вдея работы определили необходимость постановки и решения следующих задач.

1. Выполнить анализ формирования отходов производства, пригодных для использования в строительстве, на примере промышленно развитого региона России и обобщить технологические и физико-химические условия переработки отходов на основе закона распределения.

2. Создать физическую модель и математическое описание динамики распределения физико-химических и технологических свойств отходов производства.

3. Разработать виртуальные схемы химических реакций, выполнить термодинамические расчеты, провести исследования радиологических свойств исходного сырья, а также фазового состав а и молекулярной структуры образцов конечной продукции.

4. Найти новые технические решения, обеспечивающие экологически рациональные способы изготовления ряда композиционных материалов за счет повторного вовлечения в технологические циклы неиспользуемых отходов производств.

5. Обосновать физическую модель и математическое описание оптимизации процессов производства композиционных материалов из отходов промышленности, используя в качестве змерджентного эколого-технологического критерия оптимальности энергоемкость технологических операций.

6. Разработать физическую модель и математическое описание динамики возможного выделения газов из композиционных материалов с учетом процессов диффузионного газопереноса в пористой сорбирующей среде при карбонизации и ократировании.

7. Разработать методику расчета воздухообмена для вероятных условий поглощения кислорода и газовыделения в помещениях из композиционных материалов пористой структуры.

8. Провести цикл лабораторных исследований и промышленных испытаний на ряде предприятий стройиндустрии.

9. Разработать нормативно-техническую документацию в виде технологических регламентов, технических условий и рекомендаций на выпускаемую продукцию из промышленных отходов.

Использование поверхности Земли - наиболее общая стратегия обращения с твердыми отходами производства. Многолетние наблюдения на территории Подмосковного угольного бассейна показывают, что независимо от количества действующих предприятий на территории угледобывающего региона решение проблемы экологических последствий несовершенной системы обращения с отходами не утрачивает своей актуальности. Подмосковный бассейн включает территории Московской, Тульской, Новгородской, Тверской, Смоленской, Рязанской и Калужской областей. В настоящее время подземная добыча угля в Подмосковном бассейне сведена к минимуму. Однако твердые отходы угледобычи все еще воздействуют на окружающую среду существенным образом. Поэтому отвалы отработанных шахт, полигоны твердых отходов горнометаллургических предприятий и тепловых электростанций должны быть объектами постоянного экологического мониторинга.

Промышленные отходы характеризуются разнообразием состава и свойств с широким спектром направлений использования, поэтому целесообразно создать информационную базу данных по имеющимся и вновь образующимся отходам, что позволит установить стоимость вторичного сырья, требования к хранению и вторичной переработке для оптимального решения задач рационального природопользования.

На территории Подмосковного бассейна в настоящее время находятся около 300 отработавших и действующих угольных шахт и разрезов, большое число предприятий, связанных с переработкой и потреблением угля. Производственно-хозяйственная деятельность предприятий угледобывающего комплекса существенно отражается на воздушной среде, земельных ресурсах, недрах, поверхностных и подземных водах, ландшафте, флоре и фауне региона. В результате деятельности горнодобывающих предприятий в геологической среде области при подземной добыче угля происходят следующие изменения:

- уменьшается количество ресурсов полезных ископаемых;

- нарушается естественное состояние массива горных пород, что приводит к оседанию земной поверхности;

- усиливается миграция природных веществ и загрязнение ими практически всех компонентов геологической среды, в том числе почв и водных систем;

- истощаются запасы подземных вод (при отработке бурых углей подземным способом добыча 1 т угля сопровождается извлечением из недр 25 т воды);

- активизируются экзогенные геологические процессы (эрозии, карст, оползни и др.);

- усиливается миграция природных веществ (в шахтных водах содержание железа, алюминия, марганца, меди, цинка, свинца, мышьяка значительно превышает ПДК - это потенциальный источник загрязнения питьевых вод);

- изменяются природные геофизические поля;

- нарушается защищенность подземных вод от проникновения в них токсичных веществ с поверхности;

- огромные территории заняты под складирование больших масс отвалов горных пород, содержащих многочисленные вредные вещества, вымываемые дождевыми водами и загрязняющие не только почвы, но и различные компоненты геологической среды как на поверхности, так и на глубине;

- нарушаются природные ландшафты, в том числе плодородные земли, леса, водоемы.

Открытые горные работы влекут за собой наиболее глубокие изменения в поверхностном слое земной коры. При их ведении вскрываются и перемешиваются слои (пласты) пород мощностью в несколько

десятков метров, полностью нарушается режим, подземных, а иногда и поверхностных вод. Шахтами подработано свыше 8,4 тыс. га земли, угольными разрезами - 6,8 тыс. га. В период 1990 - 95 гг., когда объем открытой угледобычи в Подмосковном угольном бассейне, как и в целом по России, резко снизился, а объем рекультивационных работ остался на прежнем уровне, площади рекультивируемых земель в 2 раза превысили площади вновь нарушенных земель.

Все вскрышные породы Подмосковного угольного бассейна могут быть разделены на следующие три основные группы:

- потенциально плодородные (почвенный: слой и почвообразую-щая порода):

- индифферентные (желто-бурые пески и супеси, серые и буровато-желтые суглинки и глины, рыхлые различной степени озеленения пески и супеси, светло-серые и коричневые пески, известняк);

- токсичные (тёмно-серые надугольные глины, темно-серые супеси и суглинки).

Ежегодно шахты выдают на поверхность пустые породы в объеме 10 - 20 % от общего объема добываемого угля. Суммарный объем породы, накопившейся на территории Подмосковного бассейна за период 1929 - 94 гг., составляет 160 - 180 млн м3 при общем объеме добычи 1,8 млрд т. Площадь земельных угодий для их размещения равна 350 - 400 га, а с учетом ареалов загрязнения - 5 - 6 тыс. га. На начало 1995 г. только в отвалах действующих шахт находилось до 45 млн м3 породы. Как показали исследования, вокруг шахт, разрезов, карьеров, терриконов, отвалов, мест скопления промышленных и бытовых отходов угледобывающих предприятий образуются ареалы загрязнения поверхности и подземных вод. Размеры их различны, радиус распространения достигает 10 - 15 радиусов объекта. Площадь с наиболее высокой степенью концентрации загрязнения составляет 2-3 площади самого объекта. Формы воздействия на элементы биоты различных источников, являющихся следствием работы горнодобывающих комплексов в Подмосковном угольном бассейне, представлены в табл. 1. Таким образом, деятельность предприятий угледобывающего комплекса Подмосковного бассейна играет заметную роль в нарушении земной поверхности и загрязнении окружающей среды и может быть расценена как экологически опасная.

Основными причинами такого положения являются:

- особенности горно-геологических и гидро-геологических условий угольных месторождений: небольшая глубина залегания, неустойчивость вмещающих пород;

- низкий технический уровень технологий, способов и средств, применяемых при выполнении отдельных процессов и операций по добыче угля, что не позволяет вести отработку угольных месторождений с

закладкой выработанного пространства попутно добываемой породой;

- отсутствие единой постоянно действующей системы обеспечения экологически безопасной деятельности угледобывающих предприятий и контроля за ее соблюдением.

Распределение отходов по классам опасности для окружающей природной среды Кузбасса представлено в табл. 2.

Таблица I

Формы воздействия угольных шахт на элементы биоты

Источник воздействия Форма воздействия Поражаемые элементы биоты Характер поражения Формы расширения зоны воздействия

Выработанное пространство Обрушение подрабатываемых пород Поверхность Земли Провалы Эрозия земной поверхности и почв

Засорение пылью почв и поверхностных вод

Водные объекты на поверхности и водоносные толщи Дренаж Расширение де-5 прессионной воронки

Оседание пород с образованием трещин в водоупорных основаниях Водные объекты с нарушенным водоупорным основанием Дренаж Расширение де-прессионной воронки

Оседание пород Поверхность Земли. Грунтовые воды Подтопление почв

Хранилища отходов Создание ландшафтных новообразований Поверхность Земли Загромождение Засорение почв, грунтовых поверхностных и подземных вод пылью и 300- и фито-токсичными компонентами

Подтопление почв

Одни из важнейших факторов в отношении полигонов твердых отходов, отвалов угольных шахт, горно-металлургических предприятий и тепловых электростанций, определяющих их санитарно-гигиеническую, экологическую и технологическую перспективность, - это структура и состав отходов, а также физико-химические свойства веществ, слагающих складируемую твердую смесь.

В Тульской области имеются отходы, которые из-за повышенной токсичности или ряда других причин, не нашли широкого применения ни в одной отрасли народного хозяйства, в том числе и в производстве строительных материалов. К числу таких отходов относятся саморассыпающиеся металлургические шлаки, например, феррованадиевые шла-мы, содержащие агрессивные кислоты (НИ, НС1, Н2804, Н3Р04), отходы угледобычи, буроугольные золы, шлам газоочистки доменных печей и многие другие.

Таблица 2

Распределение образовавшихся отходов по классам опасности для окружающей природной среды Кемеровской области

Класс опасности 2005 год 2006 год

Масса отходов, тыс. т Доля по классам опасности, % Масса отходов, тыс. т Доля по классам опасности, %

Всего 1 349 676,390 100,00 / 701 366, 229 100,00

I класс 12,014 0,001 11,945 0,001

II класс 40,676 0,003 32 ,960 0,002

III класс 97,827 0,007 277,617 0,016

IV класс 6 381,449 0,473 7 584,711 0,446

V класс 1 343 144,424 99,516 1 693 458,996 99,535

Самораспадающийся феррованадиевый шлак АК «Тулачермет» представляет собой порошкообразный высокодисперсный продукт белого цвета, имеющий следующий химический состав: [8Ю2]=28,6 %; [А1203]=2,3 %; [Са0]=59,96 %; [М§0]=13,76 %; [ТЮ2]=0,78 %; [У,05]=0,3 %; [Те0]=0,21 %; [Мп0]=0,09 %; [Р205]-следы. Часть оксида кальция в составе этого шлака находится в связанном состоянии в виде минерала §-2Са08Ю2, образующегося при самораспаде шлака в результате полиморфного превращения Ь-2Са08Ю2. Вторая часть оксидов кальция и магния (8 ... 10 %) находится в свободном пережженном состоянии, что особенно ограничивает непосредстпенное применение этого шлака в сырьевых смесях строительных материалов, так как медлен-

ное и запоздалое гашение этих оксидов в затвердевших растворах или бетонах приводит к их разрушению.

Особый интерес для производства композитов представляют отработанные катализаторы при производстве аммиака, не подлежащие регенерации, например, катализаторы типа «К-482», «СНТК-1-7», «ГИАП-3» и др. Установлено, что катализатор «К-482» в тонкомолотом состоянии может выполнить функцию наполнителя и одновременно пигмента для декоративных вязко-текучих растворов с применением магнезиального вяжущего.

Также установлено, что отработанный отход «ГИАП-3», содержащий повышенное количество А120з, может применяться как добавка в шихту производства минеральной ваты взамен брака керамического кирпича. Отработанный отход «ГИАГ1-3» улучшает физико-механические свойства и жаростойкость шлакощелочных вяжущих. В этом направлении работа продолжается и находится на стадии испытаний. Особенно ценным отходом для производства композиционных материалов является отработанный катализатор «СТК-1-7», то есть катализатор железо-хромовой конверсии окиси углерода. Насыпная плотность гранул катализатора 1500 ... 1700 кг/м3, цвет - темно-коричневый с вишневым оттенком. Катализатор «СТК-1-7» в сравнении с катализатором «К-482» содержит незначительное количество ионов 80з, что позволило испытать его в качестве пигмента в цементно-песчаных растворах и шлакобе-тонах.

Жидкий отход производства витамина А - водно-кислый раствор -представляет собой бесцветную жидкость без запаха плотностью 1,02 ... 1,03 г/см3.Этот отход получается на второй стадии промывания <1-иона — полуфабриката витамина А. В состав водно-кислого раствора входят: серная кислота 7,3 ... 8 %; соляная кислота 0,13 ... 0,2 %; сульфат натрия 0,25 ... 0,3 %; следы органических смол и вода.

При обработке феррованадиевого шлака водно-кислым раствором происходит химическое взаимодействие кислот этого раствора с N^0 и СаО, входящих в состав феррованадиевого шлака. Этим обеспечивается соответствующий ускоренный период в процессе приготовления сырьевой смеси силикатного кирпича MgO в М^(ОН)2 и СаО в Са(ОН)2.

В Тульском государственном университете исследован отработанный катализатор «К-482», не поддающийся регенерации и поступающий по мере отработки в отвалы. Отработанный катализатор «К-482» представляет собой темно-коричневые с бордовым оттенком гранулы в виде цилиндров с длиной 1,5 ... 2 см и диаметром 0,5 ... 0,7 мм и твердостью по шкапе Маоса 2 ... 2,5. Гранулы легко измельчаются до удельной поверхности 2000 см2/г и более. Эти отходы имеют следующий химический состав: гематит (Ре20з) 89,2 ... 90,4 %; оксид хрома (Сг203) 5,6 ... 8,23 %; сульфат аммония (адсорбированный) (ЫН4)-2803 остальное.

Отходы, которые образуются при обогаще нии углей, в среднем составляют 3 т на 1 т угля с постоянным ростом соотношения в сторону образования отхода к добываемому углю. Дисперсность отвалов составляет 1,9 ... 3,0 мм в верхних ярусах и более 50 мм в нижних ярусах отвалов. Терриконы шахт Подмосковного бассейна имеют следующий состав: БЮз - 53,7 ... 83 %; А1203 - 9,6 ... 16,4 %; Ре203 - 0,4 ... 5,0 %; ТЮ2

- 0,3 ... 1,1 %; М§0 - 0,15 ... 0,25 %; СаО - 0,3 ... 2,5 %; Мп02 - 0,01 ... 0,02 %; К20 - 0,2 ... 0,8 %; Р205- 0,02 ... 0,5 %.

Кислотность отвалов составляет (3 ... 5)рН и определяет класс токсичности. Состав железного колчедана: Ре - 27 ... 45 %; Б - 32 ... 40%; С - 4,5 ... 16 %; БЮ2-7 ... 10%; А1203 < 3,3 %; СаО - 0,8 %; ¡У^О

- 0,6 %; МпО - ОД %; Си - 0,5 %; Хп - 0,5 %; РЬ - 0,5 %; Ав- 0,1 %; Бп, N1, Ве, В, V, Сг, Со, (}а, Бг, У, Ъх, N6, Мо, Бе, I - следы.

Бурые угли Подмосковного бассейна характеризуются сложным петрографическим составом и подразделяются на две группы: гумолиты, сапропелиты (последние встречаются редко). В зависимости от зольности бурые угли подразделяются на группы, (ГОСТ - 4810 - 73): 1) А <30,0; 2) А = 30,0 ... 35,0; 3) А = 35 ... 40; 4) А = 40 ... 45, где А -зольность, %. Это высокосернистые угли, с содержанием общей серы более 3 %.

Химический состав углей определяет содержание компонентов золы, основными из которых являются кремнезем - 8Ю2 и глинозем -А120з, которые в сумме составляют 80 - 90 %, редко снижаясь до 70 %.

Технический анализ Подмосковных углей: влага рабочая - 32 ... 40 %; влага горючая \УГР- 7,5 %; зольность на сухую массу А - 39 ... 45 %; сера общая 8 - 4,2 %; выход летучих на горючую массу V - 48%; высшая теплота сгорания - 27,5 МДж/кг; низшая теплота сгорания - 9,88 МДж/кг.

Горючая масса бурых углей Подмосковного бассейна имеет следующий химический состав: сера колчеданная, 8|; - 4,4 %; сера органическая, Бор - 2,5%; углерод, Сг - 66,0 %; водород, Нг- 5,2 %; азот, -1,1 %; кислород, О1 —20,8 %. В рассматриваемых углях среднее содержание микроэлементов, г/т сухого вещества: Т1 - 1350; Хп - 170; Ъх-116; Мп- 30; РЬ - 27; V - 27; ЫЬ до 25; № - 21; Мо - 20; У - 18; ва- 17; Си - 9,5; Сг - 9,0; Ьа - 6,3; Со - 5,16; Бе - 4,5; Ве - 3,7; Бп - 2,3; ве - 1,4; А§ - 0,6; - 0,004.

Химический состав золы в расчете на биосульфидную массу: 8Ю2

- 46 %; А1203 - 32 %; Ре203 - 15 %; СаО - 4 %; Мб - 1,0 %; Я20 - 0,7 %; Ыа20 - 0,3 %; ТЮ2 - 1,0 %.

Золы ТЭС (золошлаковые отходы (ЗШО) от сжигания углей подмосковного бассейна) содержат А!203 - 28 ... 40 %; 8Ю2- 45 ... 58 %; Ре203 - 6 ... 11 %, а также скандий, цирконий, гитан, иттрий, галлий и др. металлы, присутствующие в буром угле.

Отходы металлургического производства составляют один из основных источников вторичного сырья для производства строительных материалов. Доменный металлургический шлак ОАО «Косогорского металлургического завода» с насыпной плотностью 800 ... 1100 кг/м3 имеет следующий химический состав: 8Ю2 - 8,5 ... 8,94 %; А1203 - 2,33 ... 2,67 %; РеО -13,13 ... 13,30 %; Ре203 -62,81 ... 63,26 %; МЮ-0,28 ... 0,30 %; - 3,32 ... 4,38 %; СГ - 9,7 ... 12,8 %; Н20 - 3,4 ... И,60 %.

Ферромарганцевые гранулированные шлаки имеют насыпную плотность 700 ... 900 кг/м3; содержат 50 ... 80 % стекловидной и 20 ... 25 % кристаллической фазы (силикаты кальция, алюмосиликаты, оксиды железа, и кальция). Среднее содержание компонентов, %: Мп — 1,5; Си-0,05;гп-0 7; Аи-0,3; редкоземельных элементов-0,1 ... 4,0.

Ферромарганцевая колошниковая пыль содержит следующие компоненты: БЮ,- 9,9 ... 13,7 %; Мп304- 25,8 ... 33,9 %; Ре203- 5,86 ... 14,7 %; СаО - 8,15 ... 9,5 %; (Ыа20 + К20) - 4,13 ... 5,75 %; Б - 0,85 ... 1,38 %; А1203- 2,35 ... 2,90 %; РеО-2,15 ... 2,26%; Р-0,13 ... 0,15 %; С-25 ... 30%.

Следовательно, целенаправленный синтез малоиспользуемых отходов, таких как, феррованадиевые шлаки и шламы, содержащие агрессивные кислоты (№, НС1, Н28 04, Н3РО4), отходы угледобычи, буро-угольные золы и шлам газоочистки доменных печей в результате самопроизвольного химического процесса, протекающего между компонентами смешивающихся отходов, может образовывать нетоксичный конечный продукт, играющий роль ценной добавки или сырья дня производства строительных материалов. Как правило, конечный продукт почти не требует дополнительных затрат энергии на его обработку.

Радиологическая характеристика отходов, которые можно использовать при производстве композиционных материалов и изделий, исследовалась путем измерения активности радионуклидов, находящихся в отходах. Измерения проводились с использованием гамма-спектрометрического тракта на базе анализатора АИ-4К с полупроводниковым детектором типа ДГДК-125В с аналоговым блоком в стандарте «Вектор». Методика была разработана с учетом рекомендаций Государственной системы обеспечения единства измерений МИ 2143-91 по определению активности радионуклидов.

Программное обеспечение сопряженной со спектрометром ЭВМ по обработке спектров и расчету активности отвечало алгоритму измерения активности пробы с заданным нижним пределом: А„ц„ > Ао, где А0 - активность с заданным нижним пределом; /!,„,„ - минимальная активность фона. В качестве контрольного образца был исследован элементный состав пробы смеси скальных пород. При исследовании элементного состава пробы смеси скальных пород определялось содержание радионуклидов и примесей металлов. Результаты измерения удельной активно-

сти отходов, которые могут использоваться для производства строительных материалов, свидетельствуют о том, что удельная активность изменяется в пределах от 101 до 713 Бк/кг, а ее среднее значение составляет 305,1 Бк/кг. Анализ результатов статистической обработки данных вычислительных экспериментов показал, что наиболее приемлемой является гипотеза о нормальном законе распределения. В целом исследования показали, что исследованные отходы могут использоваться в качестве вторичного сырья для производства строительных материалов.

Отходы в процессе хранения изменяют свои свойства, поэтому знание динамики этого процесса является основой системы комплексного мониторинга обращения с любыми видами вторичного сырья. В качестве эмерджентной характеристики состояния складируемой твердой смеси целесообразно использовать функцию распределения р, для /-го физико-химического свойства как слагающих компонентов, так и массы отходов в целом. Дакая функция может быть легко идентифицирована. Например, / = 1 - плотность отходов, представляющая собой объемное распределение массы; / = 2 - удельная активность, характеризующая объемное распределение интенсивности радиоактивного распада радионуклидов в отходах; / = 3 - концентрация у'-го компонента в отходах, которая является распределением массы компонента в составе твердой смеси (это распределение легко представить в виде распределения массы по объему смеси). Математическая модель динамики распределения физико-химических свойств отходов на полигонах и в отвалах имеет следующий вид:

где I, г - время процесса и длительность хранения соответственно; 2, -константа скорости изменения /-го свойства; рю, р,-с - плотность распределения во времени /-го свойства отходов в начальный момент времени (т.е. в момент их образования) и в момент времени, соответствующий началу хранения.

Решение краевой задачи (1) - (2) получено в виде

(I)

р/0,т) = р1О ---- сот, р/1,0) = р1с = сопи,

(2)

р10ехр(—Л/) при 0<1<г, Р,(и г) = р,0 ехр(-Х1() + ехр(-Л1т) х

х(Р,с ~ Р,о~ *)]} при г>т.

Результаты вычислительных экспериментов (рис. 1), анализ которых показал, что распределение средних значений физико-химических и технологических свойств отходов при их складировании на поверхности Земли изменяется за время хранения до некоторого фиксированного значения, равного р,с ехр{-Х,х). Решение (3) справедливо, пока время хранения отходов I не превосходит некоторого предельного значения т. Далее материал может терять свои потребительские свойства, что формально выражается значением плотности распределения этих свойств, стремящейся к нулю (весь запас техногенного сырья отгружается потребителю или выбывает из категории балансовых запасов из-за истечения срока годности). Аналогичный подход вполне приемлем к оценке плотности распределения свойств уже изготовленных композиционных материалов и изделий. В этом случае можно оценить срок службы материала, задав вектор критических значений плотности распределения эксплуатационных свойств. Тогда оценивается и период образования новых отходов, но уже на этапе эксплуатации изделий.

С ростом использования отходов в производстве композиционных материалов необходимо совершенствовать вопросы исследования экологической безопасности помещений, в которых будут использоваться те или иные материалы и строительные изделия. На современном этапе развития знаний по данному вопросу целесообразно рассмотреть виртуальные (не запрещенные законами термодинамики реагирующих сред) схемы химических реакций в строительных материалах из отходов производства горной промышленности.

В технологии холодного твердения низкотемпературные модификации 5/0; Сар2 и БЮ2 Р2О5 разлагаются водой:

35Ю2СаК2+2Н20=Са[81Гл]+Са8Ю3+Са(0Н)2+Н28Ю3, ЗЮ!СаГ1+ЗН 2ОСа(ОН)? +И2ЗЮ,+2НР, $Ю2СаР}+II 20=СаБ1 03+2 НГ.

(4)

ды:

Серосодержащие компоненты также разлагаются молекулами во-

+2Н20=Н^+БЮ2+2НР, 1 Б51С12+2Н 20=Н 28+5Ю}+2НЩ (5)

Расход кислорода на процессы окисления оксидов и сульфидов металлов низших степеней окисления:

4Ре0+02=2Ге203, 2МпО+0^2Мп03, Урз+С)2=У20,, 2Сг203+302+4СаО=4СаСЮ4.

0 0.2 0.4 О.Ь 0.8 1

Рис. I. Графики зависимости р, от в при различных значениях параметра Хи при 1„ соответственно равном: 1-1; 2 — 2;

3-3; 4-4; 5-5; 6-6; 7-7; 8-8; 9-9; 10-10

Вероятность реализации той или иной схемы химических реакций определяется внешними условиями, но при этом разработка мероприятий по защите среды обитания людей от вредных воздействий является обязательной. В целом результаты исследований показывают, что в определенных условиях возможно образование токсичных примесей в материалах.

Термодинамические расчеты подтвердили вероятность виртуальных схем и показали, что при определенных технологических приемах возможно образование минералов типа щелочных и щелочно-земельных алюмосиликатов, а также газовых выделений. Для проверки термодинамических расчетов были выполнены комплексные исследования, включающие петрографические, дифференциально-термические, ИК-спектральные, рентгеноструктурные исследования образцов, полученных из отходов. При этом изучались структура, фазовые переходы, процессы минералообразования.

Рентгенограммы твердой фазы материала, термограммы и ИК-спектрограммы (рис. 2, 3, 4) подтвердили наличие указанных минеральных новообразований в виде анальцима, натролита, вайракита.

нн

г * > га

4J 15

НО ♦С

Л» /т

175

« л /J

НО'С

Рис. 2. Рентгенограммы композита состава «итак + плав + террикон»

о**-

I - кривая потери в массе; 2—кривая эндотермического эффекта. Рис. 3. Термограмма анальцима

ИК-спектр анальцима (а), ИК-спектр того же образца после дейтрации (б). Рис. 4. ИК-спектрограммы анальцима

Струюура материала (рис. 5) характеризуется наличием капиллярных и глеевых пор - открытых, закрытых и сообщающихся - размером от 9-10"7 м до 10"9м, т.е. в общем объеме материал имеет капиллярно-пористое строение.

Рис. 5. Структура капиллярно-пористого материала, полученного из промышленных отходов (-Х400)

При этом такие ситуации возможны как для материалов, полученных из отходов, так и для композитов из традиционных (природных) материалов, которые принято считать безопасными по газовому фактору. Это, в первую очередь, жилые помещения и рабочие помещения гражданских и промышленных зданий. В целом, проведенные комплексные исследования показали, что важнейшую роль в решении экологических и природно-ресурсных проблем должны сыграть методы системного анализа и математического моделиро вания процессов экологически безопасного производства и эксплуатации строительных материалов из отходов, образующихся на территории горнопромышленного региона.

Планы социально-технического развития, включающие крупномасштабные проекты использования отходов, обязательно должны оцениваться по их долговременным экологическим последствиям. Эти принципы были использованы при разработке новых способов производства строительных материалов из отходов горного производства и ТЭК. Характеристики некоторых из них приведены в табл. 3.

Таблица 3

Формовочная вяжущая смесь (патент№ 2118624 от 10.09.98)

Компоненты смеси и наименования свойств Номер опыта, состав смеси (%) и показатели свойств

1 2 3 4

1.Низкокальциевая буроугольная зола-унос 70 75 - -

2.Смесь золы-уноса и молотого котельного шлака - - 77,5 77,95

3 .Известь-пушонка 10 12,5 15,0 20,0

4.Полуводный гипс 18 10,25 5,0 2,0

5.Сера 2 2,25 2,5 -

б.Жидкий отход производства полистирола 20 21,0 22,5 -

7.ПАВ - - - 0,05

8.Вода - - - 20

Свойства

1.Средняя плотность спрессованных сухих образцов смеси, кг\м3 1500 1450 1400 1750

2.Предел прочности при сжатии, МПа 16,1 16,5 16,8 8,2

З.Коэффицент конструктивного качества (/¿„/дИО3 10,7 11,4 11,5 -

Положительные решения Государственной патентной экспертизы подтвердили, во-первых, новизну технических разработок, во-вторых, их экологическую рациональность, так как целью изобретения являлось решение природоохранных задач. По данным разработкам получено 17 авторских свидетельств и 9 патентов.

Сущность предлагаемых экологически рациональных технологий производства строительных материалов заключается в том, что разработанные новые составы и способы их изготовления обеспечивают следующее:

- выбросы в атмосферу газов снижаются, значительно уменьшается расход цемента, извести, гипса, качественных заполнителей;

- новые технологические схемы позволяют использовать отходы производства капролактама, доменные шлаки и шламы, гидроотвальную буроугольную золу, отходы производства мела и терриконов;

- все новые строительные материалы соответствуют требованиям нормативно-технической документации по ряду физико-механических и химических свойств.

Для различных строительных материалов разработаны технические условия (ТУ 113-03-26-19-89 «Камни стеновые», ТУ 38.303-25-14-89 «Блоки каменные», ТУ 113-03-26-20-90 «Черепица цементно-песчаная», ТУ 65.05-51-89 «Блоки из бетона на шлакощелочном вяжущем для стен подвала» и др.), технологические регламенты (Технологический регламент на производство камней бетонных стеновых СКЦ-1М 1991 г., Технологический регламент на производство ЧЦМ-1 1991 г. и др.), рекомендации (Рекомендации по оптимальным составам стеновых полнотелых блоков марок 35-50 1990 г., Рекомендации норм расхода компонентов сырьевой смеси камней бетонных стеновых 1991 г. и др.).

Для разработки физической модели и математического описания оптимизации процессов производства композиционных материалов из отходов был использован метод Минскера и Пиготга. В соответствии с этим методом для производственного цикла были построены структурные схемы, ориентированные графы и матрицы смежности и установлено, что задача оптимизации процесса переработки отходов и получения из них композиционных материалов может быть формально сведена к задаче математического программирования. В общем виде эту задачу можно записать как F(x) —> min, gi (х)<0, i~I,m, gj (х)<0, j = т+1, т+п, где F(x), g/x), gj(x) - функции составляющих вектора х = (хи х2, х3, .... x,J\ т - число ограничений, неравенств; п - число уравнений. Если множество элементов вектора «х» разбивается на непересекающиеся подмножества, то целевая функция может быть представлена как монотонная функция аргументов, т.е. условие неубывании целевой функции F(x) свидетельствует о том, что ее минимум может быть обеспечен только при минимуме всех аргументов, входящих в эту функцию.

Рассматривая произвольную технологическую операцию, можно утверждать, что в первом приближении скорость изменения энергии процесса пропорциональна разности средних скоростей потребления и поступления энергии из внешних источников, что описывается уравнением:

— = £,(£«>,-£/), (7)

где Е, - общее количество энергии, затраченное на выполнение /-й операции; Kt - константа скорости потребления энергии при выполнении <й технологической операции; ETji - предельное значение энергоемкости /-ой технологической операции.

Результаты вычислений с использованием данных зависимостей показывают, что полученные зависимости отношений энергозатрат к предельной энергоемкости от времени при различном значении коэффициента ft, можно выразить как логарифм отношения энергий, т.е.

ln[E.TJi/(Exi - E,)] = = Kit. Следовательно, целевая функция будет представлять собой линейные комбинации произведения констант Щ на длительность технологических операций <„ т.е. имеет место уравнение K[tt + K2t2 + Kit] + ... + K„t„ = F ~>min, что выражает каноническую форму задачи линейного программирования с исследованием целевой функции на глобальный минимум. Таким образом, основные результаты оптимизации технологических процессов получены в виде оптимальных длительностей операций каждого технологического цикла.

Анализ эколого-технологических решений показал, что взаимодействие газов с веществом бетона из отходов горных предприятий в процессе карбонизации или ократирования (рис. 6) происходит за счет проникновения газов в пористую структуру бетона и диффузионного переноса газовых молекул в микропорах и по внутренним поверхностям твердого скелета. Система внутренних пор является в этом случае транспортными каналами для проникновения газов внутрь бетона.

Следовательно, процессы диффузионного переноса углекислого газа и фтористого кремния в бетоне из отходов горных предприятий необходимо учитывать при оценке экологической рациональности технологии производства такого материала. Математическая модель поля концентрации /-го газа в структуре такого материала имеет вид:

cl(x,t) = 0.5ci/a}

+ ехр

ехр

"•(0) ГА

"</0 J

ГА

erfc

0,5х ui(0)t

№ V г,

erfc

0,5 х

(8)

где Д — коэффициент эффективной диффузии; Г) - постоянная Генри для процесса сорбции /-го газа веществом строительного материала; и,(а) — начальная скорость сорбции ¡-то газа; с,^ - концентрация /-го газа в газовой смеси на внешней поверхности строительного материала.

Результаты вычислений (рис. 7, 8) показывают, что концентрация и диффузионный поток газа, проникающий в пористую структуру бетона, стремятся к некоторому постоянному значению, которое достигается через достаточно длительное время. Численно это предельное значение можно определить по формуле:

■/,(<») = lim J, = с<

u,m\D,

Чо>

Г,

(9)

Рис. 6. Способ ократирования и карбонизации бетонных изделий (на основании патента № 2114091 от 27.06.98)

где ^ - диффузионный поток, проникающий в пористую структуру строительного материала.

В процессе карбонизации или ократирования часть газов выбрасывается в атмосферу. Математическая модель ократирования бетонных изделий из отходов горного производства и динамика изменения /'-го газа в камере ократирования могут быть записаны следующим образом:

(¡с.

■¡(в)

Ч-'-в-пУЦеН

с{в)(°) = с,(оу с1(в)(т) = с,{ку

(10) (П)

где /(*) =-^-^-ег/

Г,

¡п., „\1

(«У

Г,

Решение уравнения (10) для условий (11) получено в виде зависимости (12)

с,(к) =с((0)ехр

Результаты вычислительного эксперимента показаны на рис. 9. 2с,/ст I Л. 3

Рис. 7 Графики изменения 2с, от времени при (и,(а/Г) -1041/с, равном: I -1; 2-5; 3- 10; 4-30; 5- 50; б - 70; 7 - 90; 8 - 100; 9 - 200; 10 -400

Обобщение результатов вычислительного эксперимента позволило получить расчетную зависимость валовых выбросов газов ократирова-ния в атмосферу для инженерных расчетов в следующем виде:

Рис. 8. Графики изменения 2с{/с,{в) от координаты х при различных значениях отношения и<<о/Г): при (и,;о/Г<) -104 ¡/с равном 1-1; 2- 20;

Рис. 9. Графики изменения функции/¡(() от времени при (иф/Г^-Ю41/с равном: 1 - 500; 2 - 400; 3 - 300; 4 - 200; 5 - 100; 6 - 80; 7 - 60; 8-40

J =

kfi" при O<0<2, J0+k2& при 2 <&< 20, ks© при 0 > 20,

(14)

где А/, - масса валовых выбросов /-го газа, используемого при ократиро-вании, в атмосферу, т/год; О — объем камеры ократирования, м3; Мч — число циклов ократирования в течение года, 1/год.

Как отмечалось ранее, использование промышленных отходов и получение различных материалов на их основе должны оцениваться по долговременным экологическим показателям. К таким показателям можно отнести поглощение кислорода воздуха материалом и выделение продуктов их взаимодействия.

Процесс поглощения кислорода из воздуха помещений является следствием диффузионного газообмена между воздушными потоками и поверхностями стен, представляющими собой слой пористого сорбирующего материала.

Математические модели поля концентраций кислорода в полуограниченном слое композиционного материала, изготовленного из отходов горного производства, и объем кислорода, поступающего в поверхностный слой такого материала, получены в следующем виде:

c{x,t) = 0,707ci

0,5х

Jxt

-yjat

+ехр\

0,5х №

4at

(15)

¡yd(t) = l_

уд.со

exp(-at)

+ er¡

rf(4rt)

(16)

где = 0,707 ■ Сu ■ ^Jy ■ D- К- Гк; Сн- объемная концентрация кислорода в газовой смеси; D - коэффициент диффузии кислорода в пористом материале, м2/с; К- константа скорости сорбции кислорода, 1/с; Гк- угловой коэффициент линейного участка изотермы сорбции кислорода, м3/кг; у - плотность материала, из которого сформовано изделие, кг/м3.

Анализ результатов вычислительного эксперимента свидетельствует о том, что теоретическая динамика поля концентраций кислорода в слое пористого сорбирующего материала может быть представлена в

виде монотонно убывающих кривых, стремящихся с течением времени к стационарному распределению.

Расчетные значения средней теоретической скорости поглощения кислорода имеют вид кривых газового «истощения», но в то же время отличаются от них тем, что скорость поглощения кислорода убывает не до нуля, а до значения, заданного асимптотой . В результате поглощения кислорода поверхностью материалов возникают процессы окисления внутри материала с образованием газообразных продуктов и выделением их в помещение за счет диффузионного переноса.

Процесс выделения 1-го газа в помещение можно описать так:

dcL= Э^с, dt ~Х> дх

(17)

cl(x,0) = cl(0.t) = 0, Um с, Ф со, (18)

X—КО

где с/ - концентрация 1-го газа в пористом материале; Д - кинетические коэффициенты диффузионного массообмена в строительном материале; q, — источник образования газов в результате возможных химических реакций

Решение краевой задачи (13) - (14) имеет вид:

х2 Л ,{0,5хЛ t +-\erfc1

(19)

Объем /-го газа поступающего в помещение из слоя материала через единичную площадь поверхности его контакта с воздухом, определяется по формуле

1уЛ^) = 2,257-ущг р-, (20)

V т

где т - пористость материала, из которого происходит выделение /-й газовой примеси.

Анализ результатов вычислительного эксперимента свидетельствует о том, что теоретическая динамика поля концентраций /-го газа в слое пористого сорбирующего материала может быть представлена в виде монотонно убывающих кривых, стремящихся с течением времени к стационарному распределению. Закономерности динамики поглощения ки-

слорода и газовыделений являются базовыми соотношениями для решения задач воздухообмена в помещении.

Для практических целей разработаны методические положения расчета воздухообмена по факторам поглощения кислорода и газовыделения из пористых строительных материалов, полученных из отходов горного производства.

Математические модели воздухообмена, определяемого по различным факторам, имеют вид:

- по фактору поглощения кислорода

уп~ = Г/Ая -('V + ^р)ск, С,-(0) = Св = сот1, (21)

с„

Ц,Р + -М

+ 8сАехр

(22)

- по фактору выделения газов

^{С.-С^В^^, С,(О) = С,0 = соп51, (23)

-тЛ-

АЛА о

( ехр(с2)с1С о

<1т,

(24)

©Г _ Аул.

где Д = 2,257)'д,1—- ; К-, — - кратность воздухообмена по ¡-му V /и

газу, выделяющемуся в помещение; а, Ь — коэффициенты аппроксимации.

Вычислительные эксперименты позволили получить следующие формулы для расчета количества приточного воздуха в помещения, стены которых отделаны материалами, полученными из отходов горного производства в сочетании с отходами других отраслей промышленности:

- расчету воздухообмена по кислороду

3600 8СА ПДК СВ-ПДК

- расчету воздухообмена по »'-му газу

4 =

у9{пдк,-с1Л)

Ь-1,5

где Г* - длительность химических реакций.

Рис. 10. Системный подход к разработке проектов обращения с отходами производства с учетом задач устойчивого развития горнопромышленного региона

Моделирование различных экологических ситуаций, возможных при использовании материалов, полученных из отходов горного производства, показало, что расчетные кратности воздухообмена по фактору поглощения кислорода изменяются от 1,47 до 5,14, по фактору выделения токсичных примесей от 1,48 до 4,07 в зависимости от типа помещений. В среднем эти значения превышают нормативные кратности воздухообмена по притоку на 28 - 70 %.

Обобщение результатов выполненных исследований по утилизации отходов производства на территории горнопромышленного региона показали, что основной проблемой экологически рационального управления горными предприятиями, высокочувствительными к инновациям, являются технологии использования вторичных ресурсов. Существенно возрастает значимость рационального выбора стратегии обращения с промышленными отходами, ориентированной на преодоление технологических разрывов в различных отраслях промышленности горнопромышленного региона. Это свидетельствует о существовании значимой внутренней обраггной связи между управлением процессами технологических и организационных изменений в региональной системе обращения с отходами производства. Отсюда следует вывод о введении экологических критериев, определяющих экономическое преимущество в конкурентной борьбе. Практика использования разработанных технологий по утилизации отходов горной промышленности показала, что экологическая эффективность горного предприятия во многом зависит от способности к адаптации и изменениям внешней среды. При этом концептуальная установка по реструктуризации горного предприятия как деятельности геоэкологического характера, позволяет реализовать системный подход к разработке проектов обращения с отходами производства на любом уровне управления горнопромышленным регионом (рис. 10).

Основные научные и практические результаты диссертационной работы внедрены на горных предприятиях Тульской области и использованы природоохранительными службами администрации Тульской области на основе технических условий (ТУ 113-03-26-19-89 «Камни стеновые», ТУ 38.303-25-14-89 «Блоки каменные», ТУ 113-03-26-20-90 «Черепица цементно-песчаная», ТУ 65.05-51-89 «Блоки из бетона на шлакощелочном вяжущем для стен подвала» и др.), технологических регламентов (Технологический регламент на производство камней бетонных стеновых СКЦ-1М 1991 г., Технологический регламент на производство ЧЦМ-1 1991 г. и др.), рекомендаций (Рекомендации по оптимальным составам стеновых полнотелых блоков марок 35-50 1990 г., Рекомендации норм расхода компонентов сырьевой смеси камней бетонных стеновых 1991 г. и др.) на производство материалов из отходов горной промышленности и отходов других отраслей промышленности. Теоретические результаты и технические решения включены в учебные

курсы по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов для студентов, обучающихся по направлению «Горное дело», а также использованы при выполнении договорных и госбюджетных НИР в Тульском государственном университете.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных экспериментальных и теоретических исследований установлены новые и уточнены существующие закономерности использования отходов производства на территориях горнопромышленных регионов для разработки эколого-технологических положений системы комплексного обращения с промышленными отходами, позволяющие снизить техногенную нагрузку на окружающую среду и обеспечить рациональное использование вторичных минеральных ресурсов, что имеет важное значение для горной промышленности и экономики России.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. Основной проблемой экологически рационального управления горными предприятиями, высокочувствительными к инновациям, являются технологии использования вторичных ресурсов, поэтому существенно возрастает значимость рационального выбора стратегии обращения с промышленными отходами, ориентированной на преодоление технологических разрывов в различных отраслях промышленности горнопромышленного региона. Это свидетельствует о существовании значимой внутренней обратной связи между управлением процессами технологических и организационных изменений в региональной системе обращения с отходами производства.

2. Региональная система природопользования представляет собой открытую эколого-технологическую систему, где техногенная деятельность, связанная с использованием минеральных ресурсов, изменяет состояние геоэкологической системы, что, в свою очередь, нарушает рекреационные способности природы, поэтому экологически рациональные технологии производства материалов из промышленных отходов на территории горнопромышленного региона позволяют в целом улучшить экологическое состояние этих территорий.

3. Практика показывает, что в современных экономических условиях одним из наиболее приоритетных направлений использования производственных отходов в горнопромышленных регионах является разработка научно обоснованных технологических регламентов по переработке отходов горной промышленности в различные строительные материалы и изделия.

4. Установлено, что удельная активность отходов ТЭС, горно-метал-лургических и химико-технологических предприятий Тульской области, которые могут использоваться для производства строительных материалов, является случайной величиной, для которой приемлема гипотеза о нормальном законе распределения, а зафиксированные значения изменяются от 101 до 713 Бк/кг, при этом оценка математического ожидания составляет 305,1 Бк/кг.

5. Выявлены характерные особенности динамики образования отходов горно-металлургических, химико-технологических, теплоэнергетических предприятий и доказано, что распределение средних значений физико-химических и технологических свойств отходов при их складировании на пор^рхности Земли изменяется за время хранения до некоторого фиксированного значения, а далее материал может терять свои потребительские качества, что формально выражается значением функции плотности распределения этих свойств, стремящейся к нулю.

6. Установлено, что одним из наиболее существенных отличий горнопромышленных отходов от традиционного сырья для производства строительных материалов является высокая степень изменчивости их химического и минерального состава, физико-химических и технологических свойств, а другим отличием является присутствие в составе промышленных отходов минералов и элементов примесей, не характерных для традиционного минерального сырья.

7. Оптимизация процесса переработки отходов горнопромышленного региона может быть формально сведена к задаче математического программирования, которую с практической точки зрения целесообразно свести к задаче линейного программирования.

8. Результаты теоретического анализа и данные вычислительного эксперимента свидетельствуют о том, что детерминированная математическая модель стационарного процесса образования и локализации газообразных, жидких и твердых отходов, ограниченного конкуренцией за материальный ресурс, имеет достаточно высокий уровень адекватности (корреляционное отношение для пылегазовых выбросов на территории Тульской области более 0,9).

9. Взаимодействие газов с веществом бетона из отходов горных предприятий в процессе ократирования происходит за счет проникновения газов в пористую структуру бетона и диффузионного переноса газовых молекул в микропорах и по внутренним поверхностям твердого скелета. При этом для значений коэффициента эффективной диффузии 10"7 - Ю'6 м2/с и отношения начальной скорости сорбции газов веществом бетона к константе Генри 10"4- 5Т0"2 1/с нестационарные одномерные поля концентраций и диффузионные потоки газов, используемых при ократировании, представляют собой монотонно убывающие функции, которые стремятся к некоторому асимптотическому значению.

10. Обоснованным и целесообразным является использование методов интегральной газовой динамики для расчета валовых выбросов газов ократирования в атмосферу. Адекватность полученных результатов подтверждается положительными результатами внедрения и промышленной апробации на предприятиях стройиндустрии горнопромышленного комплекса Тульской области.

11. Нестационарные одномерные поля концентрации кислорода, проникающего в пористую структуру строительного материала, и концентраций газов, образующихся в данной пористой среде, описываются уравнениями в частных производных параболического типа со стоком, пропорциональным концентрации кислорода в твердой фазе.

12. Разработаны технологические принципы использования горнопромышленных отходов в малоотходных технологиях производства строительных материалов с применением целенаправленного синтеза из двух или нескольких легкосмешивающихся отходов в результате самопроизвольного химического процесса, протекающего между компонентами отходов, в результате чего можно образовать нетоксичный конечный продукт, играющий роль ценной добавки или сырья для производства строительных материалов.

13. Разработаны ресурсосберегающие, малоотходные технологические регламенты получения строительных материалов на основе отходов горной промышленности Тульской области и проведены промышленные внедрения разработанных строительных материалов на предприятиях города Тулы и Тульской области, доказана их эколого-экономическая эффективность.

Список основных публикаций по теме диссертации

1. Научные статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Рябов, Г. Г. Минералообразование при автоклавном твердении шлакощелочного вяжущего [Текст] / Г.Г. Рябов, Н. А. Козырин // Геохимия -М„ 1977.-№ 12. -С.21-23.

2. Рябов, Г. Г. Использование феррованадиевых шлаков в производстве силикатного кирпича [Текст] / В. П. Куранов, М. И. Горбачева // Строительная индустрия. - 1977. - № 9. - С. 18-20.

3. Рябов, Г. Г. Влияние щелочи на прочность и процессы ми-нералообразования шлаковых вяжущих автоклавного твердения [Текст] / Г. Г. Рябов // Строительство и архитектура. - М., 1978. -№ 8. - С. 73-78.

4. Глуховский, В. Д. Применение автоклавных шлакощелочных материалов в строительном производстве [Текст] / В. Д. Глуховский, Г. Г. Рябов. - М.: МПСМ, 1979. - С. 28.

5. Рябов, Г. Г. Физико-механические свойства бетона на основе

доменных шлаков [Текст] / Г. Г. Рябов, В. М. Уруев // Автомобильные дороги.-1981,-№7.-С. 12-14.

6. Рябов, Г. Г. Стеновые строительные материалы на основе отходов промышленных производств [Текст] / Г. Г. Рябов, А. Е. Заха-ренко, С. И. Хвостенков, Ю. Ф. Штукатуров// Автоклавные силикатные материалы и местные вяжущие. Вып. 5. - М., 1990. - С. 810.

7. Качурин, Н. М. Комплексная переработка малоиспользуемых и токсичных отходов для получения сырья строительных материалов [Текст] / Н. М. Качурин, Г. Г. Рябов, Р. Г. Рябов // Известия ТулГУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. - Тула: ТулГУ, 1996. - С. 171-173.

8. Качурин, Н. М. Рациональные пути утилизации в промышленности строительных материалов отходов производств [Текст] / Н. М. Качурин, Г. Г. Рябов, Р. Г. Рябов // Известия ТулГУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. - Тула: ТулГУ, 1996.-С. 160-163.

9. Качурин, Н. М. Расчет валовых выбросов газообразных загрязнителей при ократировании бетона [Текст] / Н. М. Качурин, Г. Г. Рябов, А. И. Сычев // Техника машиностроения. - 1999. - № 4. - С. 103— 104.

10. Качурин, II. М. Экологически рациональная технология производства бетонных изделий из отходов горно-металлургических и химических предприятий [Текст] / Н. М. Качурин, Г. Г. Рябов, А. И. Сычев // Техника машиностроения. - 1999. -№ 4. - С. 100-102.

11. Горбачева, М. И. Вспученный вермикулитовый песок - нетрадиционная добавка для фасадной керамики [Текст] / М. И. Горбачева, Г. Г. Рябов // Стекло и керамика. - 2000. - № 7 - С. 29-30.

12. Рябов, Г. Г. К вопросу оптимизации процесса получения строительных материалов из отходов производства [Текст] / Г. Г. Рябов // Известия ТулГУ. Экономические и социально-экологические проблемы природопользования. Вып. 1. - Тула: ТулГУ, 2000. - С. 287-290.

13. Рябов, Г. Г. Пути рационального использования отходов, образующихся при производстве аммиака [Текст] / Г. Г. Рябов // Известия ТулГУ. Экономические и социально-экологические проблемы природопользования. Вып. 1. -Тула: ТулГУ, 2000. - С. 290-291.

14. Рябов, Г. Г. Строительные материалы на основе отходов Тульской области [Текст] / Г. Г. Рябов // Известия ТулГУ. Технология, механика и долговечность строительных материалов, конструкций и сооружений. Вып. 3. - Тула: ТулГУ, 2002. - С. 159-163.

15. Рябов, Г. Г. Детерминированная математическая модель стационарного образования отходов [Текст] / Г. Г. Рябов // Известия ТулГУ. Строительные материалы, конструкции и сооружения. Вып. 5. - Тула: ТулГУ, 2003.-С. 57-63.

16. Рябов, Г. Г. Динамика распределения физико-химических свойств отходов на полигонах и в отвалах [Текст] / Г. Г. Рябов // Известия ТулГУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып. 6. - Тула: Гриф и К*: ТулГУ, 2003. -С. 267-271.

17. Рябов, Г. Г. Математическое описание диффузии примесей в атмосфере воздуха, контактирующего с поверхностью строительных конструкций [Текст] / Г. Г. Рябов // Известия ТулГУ. Строительство и архитектура. Вып. 5. - Тула: ТулГУ, 2003. - С. 168 -172.

18. Рябов, Г. Г. Радиологическая характеристика отходов, используемых в строительных материалах [Текст] / Г. Г*. Рябов // Известия ТулГУ. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып. 6. - Тула: Гриф и Г: ТулГУ, 2003. - С. 271-277.

19. Рябов, Г. Г. Системный анализ и математическое моделирование экологически безопасного производства строительных материалов из промышленных отходов [Текст] / Г. Г. Рябов // Известия ТулГУ. Строительные материалы, конструкции и сооружения. Вып. 5. - Тула: ТулГУ, 2003. - С. 63-66.

20. Рябов, Г. Г. Методы прогнозной оценки загрязнения атмосферного воздуха [Текст] / // Известия ТулГУ. Серия «Строительные материалы, конструкции и сооружения». Выпуск 7. - Тула: ТулГУ, 2004. -С. 89-94.

21. Рябов, Г. Г.. О возможности использования золы бурых каменных углей в производстве облицовочных плиток [Текст] / Г. Г. Рябов, Е.С. Липатова, Р.Г. Рябов И Известия ТулГУ. Серия «Строительные материалы, конструкции и сооружения». Выпуск 7. - Тула: ТулГУ, 2004. -С. 95-99.

22. Рябов, Г. Г. Исследование виртуальных схем химических реакций в строительны); материалах для оценки экологического состояния помещений по газовому фактору [Текст] / Г. Г. Рябов, Е.С. Липатова, Р.Г. Рябов // Известия ТулГУ. Серия «Строительство и архитектура». Выпуск 6. - Тула: ТулГУ, 2004. - С. 157-162.

23. Рябов, Г. Г. Оценка загрязнения атмосферы и ее связь с действующей нормативной базой [Текст] / Г. Г. Рябов, Е.С. Липатова, Р.Г. Рябов // Известия ТулГУ. Серия «Строительство и архитектура». Выпуск 6. - Тула: ТулГУ, 2004. - С. 163-169.

24. Рябов, Г.Г. К вопросу экологической безопасности помещений [Текст] / Г. Г. Рябов, Р.Г. Рябов // Известия ТулГУ. Серия «Строительство, архитектура и реставрация». Выпуск 8. - Тула: ТулГУ, 2005. - С. 128-133.

25. Рябов, Г.Г. Методы прогнозной оценки загрязнения атмосферного воздуха [Текст] / Г. Г. Рябов, Р.Г. Рябов, A.B. Гапонов, Е.С. Липатова // Известия ТулГУ Серия «Строительство, архитектура и реставрация». Выпуск 8. - Тула: ТулГУ, 2005. - С. 299-305.

26. Рябов, Г.Г. Изделия для дорожного строительства на основе отходов промышленности [Текст] / Г. Г. Рябов, М.В. Суков // Известия ТулГУ. Серия «Экология и безопасность жизнедеятельности». Выпуск 8.

- Тула: ТулГУ. - 2006. - С. 115-118.

27. Рябов, Г.Г. Основания дорожных одежд из малопрочных известняков Тульской области [Текст] / Г. Г. Рябов, М.В. Суков // Известия ТулГУ. Серия «Экология и безопасность жизнедеятельности». Выпуск 8.

- Тула: ТулГУ. - 2006 г. - С. 118-122.

28. Рябов, Г.Г. Пути решения задачи воздухообмена в помещениях по газовому фактору [Текст] / Г. Г. Рябов, Р. Г. Рябов // Известия ТулГУ. Серия «Строительные материалы, конструкции и сооружения». Выпуск 10. - Тула: ТулГУ. - 2006 г. - С. 94-97.

29. Рябов, Г.Г. Утилизация жидких отходов химических предприятий в производстве строительной керамики [Текст] / Г. Г. Рябов, Г.Е. Мишунина, Е.Д. Перфильева // Известия ТулГУ. Серия «Строительные материалы, конструкции и сооружения». Выпуск 10. - Тула: ТулГУ. -2006 г. - С. 97-99.

30. Рябов, Г.Г. Свойства строительных материалов, изготовленных из отходов горного производства [Текст] / Г. Г. Рябов, Н. М. Качу-рин // Геотехнология и защита окружающей среды. - М., 2006 г. — №1. -С. 39-43.

2. Монографии:

31. Соколов, Э. М. Геоэкологические принципы использования вторичных ресурсов [Текст] / Э. М. Соколов, Н. М. Качурин, Г. Г. Рябов. - Тула: Гриф и К°, 2000. -360 е.: ил.

32. Рябов, Г.Г. Основы технологии строительной керамики [Текст]: / Г.Г. Рябов, М.И. Горбачева, Р.Г. Рябов, Г.Е. Мишунина. - Тула: ИД «Графит», 2006. - 282 е.: ил.

33. Пучков, JI.A. Комплексное использование буроугольных месторождений [Текст]: / Л.А. Пучков, Н.М. Качурин, Н.И. Абрамкин, Г.Г. Рябов -М.: Мир горной книги, 2007. - 277 е.: ил.

3. Авторские свидетельства и патенты:

34.A.C. 563390 СССР, С 04 В 7/14. Вяжущее [Текст] / Г. Г. Рябов и др. (СССР). - Опубл. 07.04.77, Бюл. № 24. - 3 с.

35. A.c. 609732 СССР, С 04 В 7/14. Вяжущее [Текст] / Г. Г. Рябов и др. (СССР). - Опубл. 05.06.78, Бюл. № 21. - 3 с.

36.А.с. 667521 СССР, С 04 В 19/04, 7/14. Вяжущее [Текст] / Г. Г. Рябов (СССР). - Опубл. 15.06.79, Бюл. № 22. -4 с.

37. A.c. 713844 СССР, С 04 В 19/04. Кислотоупорная композиция [Текст] / Г. Г. Рябов и др. (СССР). - Опубл. 05.02.80, Бюл. № 5. - 3 с.

38. A.c. 717000 СССР, С 04 В 7/14. Сырьевая смесь для изготов-

ления автоклавных изделий [Текст] / Г. Г. Рябов и др. (СССР). - Опубл. 25.02.80, Бюл.№ 7. -4 с.

39. A.c. 858296 СССР, С 04 В 7/14. Вяжущее [Текст] / Г. Г. Рябов и др (СССР). - Опубл. 21.04.81., Бюл. № 31 - 3 с.

40. A.c. 916483 СССР, С 04 В 23/00. Бетонная смесь [Текст] / Г. Г. Рябов и др. (СССР). - Опубл. 30.03.82, Бюл. № 12. - 3 с.

41. A.c. 966073 СССР, С 04 В 23/00. Бетонная смесь [Текст] / Г. Г. Рябов и др. (СССР). - Опубл. 15.10.82. Бюл. № 38. -4 с.

42. A.c. 1152947 СССР, С 04 В 28/08. Способ приготовления бетонной смеси [Текст]/Г. Г. Рябов и др (СССР).— Опубл.30.04.85.Бюл.№ 16.-Зс.

43. A.c. 1276651 СССР, 4 С 04 В 33/00. Керамическая масса [Текст] / Г. Г. Рябов и др. (СССР). - Опубл. 15.12.86. Бюл. № 46. - 4 с.

44. A.c. 1301810 СССР, 4 С 04 В 28/14. Композиция для изготовления теплоизоляционного материала [Текст] / Г. Г. Рябов и др. (СССР). -Опубл. 07.04.87. Бюл. № 13. -4 с.

45. A.c. 14<э6184 СССР, 4 С 04 В 7/14. Вяжущее [Текст] / Г. Г. Рябов и др. (СССР). - Опубл. 27.02.87. Бюл. № 9 - 4 с.

46. A.c. 1433929 СССР, 4 С 04 В 20/00. Способ получения сырьевой смеси для теплоизоляционного гранулированного материала [Текст] / Г. Г. Рябов и др. (СССР). - Опубл. 30.10.88. Бюл. № 40. - 3 с.

47. A.c. 1527202 СССР, 4 С 03 С 25/02. Состав покрытия стекловолокна для армирования изделий на цементном или гипсопуццелановом вяжущем [Текст] / Г. Г. Рябов и др. (СССР). - Опубл. 07.12.89. Бюл. №45. —4 с.

48. A.c. 1535858 СССР, 5 С 04 В 11/00,28/14. Гипсобетонная смесь [Текст] / Г. Г. Рябов и др. (СССР). - Опубл. 15.01.90. Бюл. №2.-4 с.

49. A.c. 1731751 СССР, С 04 В 11/00. Сырьевая смесь для изготовления стеновых материалов [Текст] / Г. Г. Рябов и др. (СССР). - Опубл. 07.05.92. Бюл. №17.-3 с.

50. A.c. 1779676 СССР, С 04 В 28/26. Состав для изготовления защитного покрытия [Текст] / Г. Г. Рябов и др. (СССР). - Опубл. 07.12.92. Бюл. №45.-4 с.

51. Пат. 2099302 Российская Федерация, 6 С 04 В 26/02,28/00. Состав строительного раствора [Текст] / Качурин Н. М., Рябов Г. Г. и др. -Опубл. 20.12.97, Бюл. № 35. -4 с.

52. Пат. 2099307 Российская Федерация, 6 С 04 В 33/00. Керамическая масса для облицовочных изделий [Текст] / Качурин Н. М., Рябов Г. Г. и др.-Опубл. 20.12.97, Бюл. №35.-3 с.

53. Пат. 2103235 Российская Федерация, 6 С 04 В 28/08, 28/10, 40/02. Способ изготовления изделий [Текст] / Качурин Н. М., Рябов Г. Г. и др. - Опубл. 27.01.98, Бюл. № 3. - 4 с.

54. Пат. 2114091 Российская Федерация, 6 С 04 В 40/00, 20/02. Способ изготовления бетонных изделий [Текст] / Качурин Н. М., Рябов Г. Г. и др. -Опубл. 27.06.98, Бюл. № 18. - 3 с.

55. Пат. 2118624 Российская Федерация, 6 С 04 В 28/04, 28/08. Формовочная вяжущая смесь [Текст] / Качурин Н. М., Рябов Г. Г. и др. -Опубл. 10.09.98, Бюл. № 25. - 3 с.

56. Пат. 2311383 Российская Федерация, Способ приготовления керамической формовочной массы [Текст] / Рябов Г.Г., Перфильева Е.Д., Лисицина И.Н. - Опубл. 27.11.2007, Бюл. № 33. -4 с.

57. Пат. 2336240 Российская Федерация, Способ приготовления асфальтобетонной смеси [Текст] / Рябов Г.Г., Мишунина Г.Е., Кабаш-кина И.И. - Опубл. 20.10.2008, Бюл. № 20. -4 с.

58. Пат. 2341477 Российская Федерация, Вяжущее и способ его приготовления [Текст] / Рябов Г.Г., Мишунина Г.Е., Забродина Н.И., Рябов Р.Г. -Опубл. 20.12.2008, Бюл. № 25.-4 с.

59. Пат. 2341481 Российская Федерация, Способ приготовления гипсобетонной смеси [Текст] / Рябов Г.Г., Мишунина Г.Е., Забродина Н.И., Рябов Р.Г. - Опубл. 20.12.2008, Бюл. № 25. - 3 с.

4. Научные статьи, доклады, тезисы в других изданиях.

60. Рябов, Г. Г. Пути использования шлаковых отходов и обработки хрусталя в промышленности строительных материалов [Текст] / Г. Г. Рябов, Н. М. Качурин, Р. Г. Рябов // Природные ресурсы стран СНГ. Пятый Международный горногеологический форум. - СПб.: 1997. -С. 127-128.

61. Качурин, Н. М. Пути повышения надежности охраны окружающей среды при утилизации отходов в промышленности строительных материалов [Текст] / Н. М, Качурин, Г. Г. Рябов // Наука и экологическое образование. Практика и перспективы: Сборник статей первой Международной конференции. - Тула: ТулГУ, 1997. - С. 255-261.

62. Качурин, Н. М. Пути утилизации местных железосодержащих отходов доменного производства [Текст] / Н. М. Качурин, Г. Г. Рябов, Р. Г. Рябов // Наука и экологическое образование. Практика и перспективы: Сборник статей первой Международной конференции. - Тула: ТулГУ, 1997. - С. 273-270.

63. Качурим, Н. М. Ресурсосбережение в промышленности строительных материалов [Текст] / Н. М. Качурин, Г. Г. Рябов, Р. Г. Рябов // Поиск, оценка и рациональное использование природных ресурсов: Вторая Международная конференция по проблемам экологии и безопасности жизнедеятельности. - Тула: ТулГУ, 1998. - С. 98-102.

64. Качурин, Н. М. Экологические аспекты технологии производства бетонных изделий из отходов горно-металлургических и химических предприятий [Текст] / Н. М. Качурин, Г. Г. Рябов, С. Д. Кузьмин // На-

учные чтения «Белые ночи 2000»: Международный экологический симпозиум. - СПб., 2000. - С. 463—466.

65. Качурин, Н. М. Газообмен строительных материалов из отходов производства с воздухом [Текст] / Н. М. Качурин, Г. Г. Рябов, С. Д. Кузьмин // Высокие технологии в экологии: Третья международная научно-практическая конференция. - Воронеж, 2000. - С. 131-135.

66. Качурин, Н. М. Загрязнение воздуха при производстве и эксплуатации строительных материалов [Текст] / И. М. Качурин, Г. Г. Рябов, С. Д. Кузьмин // Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: Международный экологический конгресс. - СПб, 2000. - С. 460463.

67. Рябов, Г. Г. Расчет валовых выбросов газов ократирования бетона в тропосферу [Текст] / Г. Г. Рябов II Известия ТулГУ. Экономические и социально-экологические проблемы природопользования. Вып. 1. -Тула: ТулГУ, 2000. - С. 291-294.

68. Рябов, Г. Г. К вопросу экологической безопасности помещений по газообменному фактору [Текст] / Г. Г. Рябов // Известия ТулГУ. Рациональное природопользование. - Тула: ТулГУ, 2001. - С. 180-183.

69. Рябов, Г. Г. Расчет воздухообмена по фактору поглощения кислорода в строительных материалах [Текст] / Г. Г. Рябов // Известия ТулГУ. Технология, механика и долговечность строительных материалов, конструкций и сооружений. Вып. 3. - Тула: ТулГУ, 2002. - С. 163166.

70. Рябов, Г. Г. Физико-химические процессы взаимодействия газов с твердой фазой строительных материалов при их фильтрационном и диффузионном переносе [Текст] / Г. Г. Рябов // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики: 1-я Международная конференция по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики. Том 2. -Тула: ТулГУ, 2003. - С. 243-246.

71. Рябов, Г. Г. Environmental effects using of mining wastes for constructional materials [Текст] / Г. Г. Рябов, Н. М. Качурин, В.В. Поляков// Сборник докладов VI-ro международного симпозиума. - Югославия, Будва, 2005. - С. 320-327.

72. Рябов, Г. Г. Прочность местных суглинков в зависимости от содержания оксидов железа [Текст] / Г. Г. Рябов, М.И. Горбачева, Е.С. Липатова // Сборник материалов VI Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии». - Тула, 2005. - С. 48-49.

73. Рябов, Г. Г. Properties of constructional materials made of mining wastes [Текст] / Г. Г. Рябов, B.B. Поляков, В.И. Ефимов // Сборник докладов VI-ro международного симпозиума. - Югославия, Будва, 2005. -С. 187-193.

74. Рябов, Г.Г. Комплексное использование буроугольных месторождений [Текст]: учебное пособие / Г. Г. Рябов, Л.А.. Пучков, Н.М. Ка-чурин, Н.И. Абрамкин. - М.: Мир горной книги. - 2007. - С. 277.

75. Рябов, Г.Г. Промышленные отходы и попутные глины в производстве лицевого кирпича [Текст]: сборник / Г. Г. Рябов, Ю.А. Кован-цева, Н.И. Мишунин // 3-я международная Конференция по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики. - Тула: ТулГУ. -2007.-С. 250-253.

76. Рябов, Г.Г. Комплексное использование промышленных отходов нерудных и буроугольных месторождений [Текст] / Г.Г. Рябов, Р.Г. Рябов II 4-я международная Конференция по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики. - Тула: ТулГУ, 2008. - С. 327-335.

Г.Г. РЯБОВ

Автореферат

Изд. лиц. ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать 29.04.2009. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетная. Усл.-печ. л. 2,5. Уч.-изд. л. 2,2. Тираж 100 экз. Заказ № 008.

Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, просп. Ленина, 92.

Отпечатано в Издательстве ТулГ'У 300600, г. Тула, ул. Болдина, 151

Содержание диссертации, доктора технических наук, Рябов, Геннадий Гаврилович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Экологическая характеристика России и систем обращения с отходами.

1.2. Система обращения с отходами.

1.3. Методы теоретического анализа эффективности обращения с отходами.

1.4. Системные принципы в практике природопользования.

1.5. Системные свойства минерально-сырьевых ресурсов.

1.6. Информационные аспекты территориальной системы использования минерально-сырьевых ресурсов.

1.7. Экологически рациональная стратегия природопользования.

1.8. Управление запасами и качеством минеральных ресурсов.

1.9. Нормативно-правовая база, регламентирующая использование отходов производства в качестве строительных материалов или их сырья.

1.10.Физико-химические процессы взаимодействия газов с твердой фазой при их фильтрационном и диффузионном переносе.

Выводы.

Цель работы, идея и задачи исследований.

2. БАЗА ДАННЫХ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ О СОСТОЯНИИИ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ.,.

2.1. Природно-географическая характеристика Тульской области.

2.2. Инженерно-геологические условия Тульской области.

2.3. Техногенные объекты и комплексы Тульской области.

2.4. Горнодобывающий комплекс Тульской области.

2.5. Вещественный состав отходов производства, используемых для производства строительных материалов.

2.6. Радиологическая характеристика отходов, используемых в строительных материалах.

2.7. Оценка структуры и термодинамический анализ вещества строительных материалов из отходов производства.

2.8. Динамика распределения физико-химических свойств отходов на полигонах и в отвалах.

Выводы. HI

3. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР МАТЕМАТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

АНАЛИЗА ИНФОРМАЦИИ. П

3.1. Концептуальные положения эколого-математического анализа информации.

3.2. Математическая модель образования газообразных, жидких и твердых отходов.

3.3. Модель оптимизации технологических процессов.

3.4. Динамика энергоемкости технологических операций и идентификация целевой функции.

3.5. Методические положения средств математического анализа геоэкологической информации.

Выводы.

4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЫЛЕГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ.

4.1. Методы оценки загрязнения атмосферы и их связь с действующей нормативной базой.

4.2. Методы прогнозной оценки загрязнения атмосферного воздуха.

4.3. Информационно-технологические принципы построения системы атмосферного мониторинга.

4.4. Основное уравнение диффузии примесей в атмосфере.

4.5. Исходные данные для решения задачи диффузии примесей в атмосфере.

4.6. Аналитические решения уравнения диффузии для точечного источника.

4.7. Основные закономерности распространения примесей в атмосфере.

Выводы.

5. ГАЗООБМЕН МЕЖДУ СТРОИТЕЛЬНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ И

ОКРУЖАЮЩЕЙ ИХ ГАЗОВОЙ СРЕДОЙ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ ПОМЕЩЕНИЙ ПО АЭРОЛОГИЧЕСКОМУ ФАКТОРУ.

5.1. Физическая модель и математическое описание взаимодействия -кислорода с веществом строительных материалов.

5.2. Поглощение кислорода поверхностью стен, покрытых пористым сорбирующим материалом.

5.3. Выделение газообразных продуктов окисления вещества строительных материалов.

5.4. Математическое моделирование поглощения кислорода слоем отделочного материала.

5.5. Взаимодействие углекислого газа и фторида кремния с бетоном при ократировании.

5.6. Выбросы газов ократирования бетона в атмосферу.

5.7. Организация региональной автоматизированной базы данных загрязнения атмосферы.

5.8. Методика расчета воздухообмена по фактору поглощения кислорода.

5.9. Методика расчета воздухообмена по фактору выделения газообразных продуктов реакций в веществе строительных материалов и изделий.

Выводы.

6. ЭКОЛОГИЧЕСКИ РАЦИОНАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ.

6.1. Сырьевая смесь для изготовления автоклавных изделий.

6.2. Кислотоупорная композиция.

6.3. Бетонная смесь для повышения прочности и морозостойкости бетона.

6.4. Способ получения бетонной смеси для улучшения технологии

I бетонных работ.

6.5. Способ получения сырьевой смеси для теплоизоляционного гранулированного материала.

6.6. Состав покрытия стекловолокна для армирования изделий на цементном или гипсопуццолановом вяжущем.

6.7. Сырьевая смесь для изготовления стеновых материалов.

6.8. Состав для изготовления защитного покрытия.

6.9. Состав строительного раствора.

6.10.Способ изготовления изделий.

6.11 .Формовочная вяжущая смесь.

6.12. Способ изготовления керамической формовочной массы.

6.13. Вяжущее и способ его приготовления.

6.14.Способ приготовления асфальтобетонной смеси.

Выводы.

7. ОПТИМАЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ КАПИТАЛОВЛОЖЕНИЙ В ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ.

7.1. Эколого-экономическая модель предприятия.

7.2. Определение оптимальных капиталовложений в геоэкологические мероприятия.

7.3. Определение предельно допустимых выбросов.

7.4. Задача экономического компромисса для системы "промышленные предприятия - окружающая среда".

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование эколого-технологических положений системы обращения с отходами производства горнопромышленного региона"

Актуальность работы. Современные масштабы воздействия на атмосферу и гидросферу, а также техногенная активизация геохимического переноса сопоставимы с геологическими процессами. Очевидно, что развитие человеческого общества невозможно без взаимодействия с окружающей средой, а, следовательно, и воздействия на природу без использования природных ресурсов. Однако стала очевидной настоятельная необходимость проведения фундаментальной реструктуризации современных технологий природопользования, обусловленной эмерджентным проявлением разрозненных и совокупных воздействий на окружающую среду различных отраслей промышленности. Под действием этих факторов формируется новая социальная и техногенная среда обитания и становится все более очевидным, что предприятия, созданные для функционирования в одной среде, не могут эффективно работать в другом существенно изменившемся внешнем окружении. Отмеченные обстоятельства особенно остро проявляются в современной отечественной экономике на территориях горнопромышленных регионов. Это связано с тем, что отраслевое деление ответственности за производимые отходы не позволяет создать достаточно эффективную систему комплексного обращения с отходами производства, обеспечивающую максимально возможное использование промышленных отходов в качестве минерального сырья.

В России ежегодно образуются около 7 млрд т отходов, из которых используются только 1,5—2 млрд т, и под полигоны отчуждается около 10 тыс. 6 га пахотной земли. На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд т только твердых отходов. Среди твердых отходов значитель7 ную часть составляют отходы горной промышленности, золы и шлаки ТЭС, шлаки черной и цветной металлургии. По ориентировочным подсчетам, ежегодно в стране образуется более 3 млрд т отходов горных предприятий.

По данным органов Государственного контроля и надзора за природными ресурсами, доля используемых отходов по стране составляет 5 — 8 %. Например, в Тульской области в 1995 г. было утилизировано 800 тыс. т токсичных и малотоксичных отходов, а за период с 1996 по 2007 гг. этот показатель увеличился на 18,3 %. Однако этот показатель в недавнем прошлом, в промышленности бывшего СССР составлял 29 % . Остается он крайне низким и по сравнению с мировой практикой. В Западной Европе (Франция, Германия, Италия, Англия) этот показатель составляет до 58 %, в Северной Америке (США, Канада) - до 63 %, в Японии - до 87 %, Китае - до 37 %.

По данным государственной статистической отчетности за 2006 год, только на территории Кемеровской области образовалось 1 701 366,229 тыс. т отходов производства и потребления. Из общего количества отходов использовано 944 175,894 тыс. т; обезврежено 13,539 тыс. т; размещено на объектах 734 038,251 тыс. т (в том числе на собственных объектах размещено на хранение 732 600,828 тыс. т, на захоронение - 1 437,423 тыс. т). В Кузбассе образование отходов в 2006 году превышает образование отходов 2005 года на 351 689,839 тыс. т (26,18 %). Рост объема отходов обусловлен преимущественно увеличением количества вскрышной породы (V класс опасности) в связи с ростом добычи каменного угля.

Наибольший объем образования отходов приходится на предприятия по добыче полезных ископаемых - 97,20 %. На долю предприятий обрабатывающих производств приходится 1,81 %, а на другие виды экономической деятельности — 0,99 %. Из общего количества отходов, образовавшихся в 2006 году, на предприятиях по добыче топливно-энергетических полезных ископаемых (1 639 091,982 тыс. т), использовано на предприятиях 919 550,849 тыс. т (56,1 %). Большая часть отходов V класса опасности (вскрышная порода) использована при выполнении технического этапа рекультивации нарушенных горными работами земель, а также для подсыпки дамб, технологических дорог, остальная часть транспортирована для хранения на внешних отвалах. Размещение отходов на собственных объектах предприятий по добыче топливно-энергетических полезных ископаемых за отчетный год составляет 693 349,164 тыс. т (42,3% от количества образовавшихся).

В этих условиях особую остроту приобретает проблема экологически рационального использования отходов производства как вторичного сырья и разработки научных принципов в создании новых технологических регламентов производства товарной продукции из отходов, и, прежде всего, из твердых отходов. Поэтому научное обоснование эколого-технологических положений системы обращения с отходами производства на территории горнопромышленного региона является актуальным.

Целью работы являлось установление новых и уточнение существующих закономерностей использования отходов производства на территориях горнопромышленных регионов для разработки эколого-технологических положений системы комплексного обращения с промышленными отходами, позволяющей снизить техногенную нагрузку на окружающую среду и обеспечить рациональное использование вторичных минеральных ресурсов.

Научные положения, выносимые на защиту:

- распределение средних значений физико-химических и технологических свойств отходов техногенных месторождений изменяется за время их хранения до некоторого фиксированного значения, а далее материал теряет свои потребительские качества, что формально выражается значением функции плотности распределения полезных свойств минерального компонента, стремящейся к нулевому значению;

- нестационарные одномерные поля концентрации кислорода, проникающего в пористую структуру материала, изготовленного из отходов, и концентрации газов, образующихся в данной пористой среде, корректно описываются уравнениями параболического типа в частных производных;

- диффузионные нестационарные одномерные поля концентрации газов, используемых для повышения плотности материала, изготовленного из отходов, представляют собой монотонно убывающие функции, которые стремятся к некоторому асимптотическому значению;

Новизна научных положений:

- установлены закономерности диффузионного переноса кислорода и газообразных продуктов химических реакций в пористой структуре вещества материалов, изготовленных из отходов, отличающиеся тем, что профили концентраций газовых компонентов описываются с учетом кинетики сорб-ционного взаимодействия с твердой фазой на макрокинетическом уровне и интенсивности химических реакций;

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

Разработаны комплекты математических моделей для прогнозирования процессов газообмена между воздушной средой и веществом строительных материалов помещений, позволяющие решать задачи воздухообмена; комплекты математических моделей для прогноза валовых выбросов газов окра» тирования бетонов в атмосферу. Комплекты существенно облегчают решение задач инвентаризации источников'загрязнения воздушного бассейна, что повышает эффективность САПР технологических процессов и экологической у экспертизы на всех этапах производства и эксплуатации материалов из отходов горных предприятий.

СКЦ-1М 1991 г., Технологический регламент на производство ЧЦМ-1 1991 г. и др.), рекомендаций на производство строительных материалов (Рекомендации по оптимальным составам стеновых полнотелых блоков марок 3550 1990 г., Рекомендации норм расхода компонентов сырьевой смеси камней бетонных стеновых 1991 г. и др.). Теоретические результаты и технические решения включены в учебные курсы по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов для студентов, обучающихся по специальностям 320700 — «Охрана окружающей среды и рациональное природопользование» и 270106 — «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», а также использованы при выполнении договорных и госбюджетных НИР в Тульском государственном университете.

Апробация работы. Научные положения и практические результаты диссертационной работы в целом и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на научных семинарах и конференциях кафедр аэрологии, охраны труда и окружающей среды и строительных материалов ТулГУ (г. Тула, 1985 - 2009 гг.); ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (1985 — 2009 гг.); 1-й Международной конференции «Проблемы создания экологически чистых и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства» (г. Тула, 1996 г.), 2-й Международной конференции по проблемам экологического образования (г. Тула 1996 г.), 1-й Международной конференции по проблемам экологической и технологической безопасности «Белые ночи» (г. Санкт-Петербург, 1997 г.), 2-м Международном симпозиуме «Remediation of Hazard Wastes» (Чехия, г. Прага, 1997 г.), на совещании представителей общественной организации «Albany-Tula Alliance», от Государственного университета штата Нью-Йорк (США), ТулГУ и администрации Тульской области (г. Тула, 1997 г.).

В 2000 г. отдельные разделы работы докладывались на Международном экологическом конгрессе «Новое в экологии, безопасности жизнедеятельности» (г. Санкт-Петербург, 2000 г.), Международном экологическом симпозиуме «Перспективные информационные технологии и проблемы управления рисками на пороге нового тысячелетия», «Белые ночи — 2000» (г. Санкт-Петербург, 2000 г.); 3-й Международной научно-практической конференции «Высокие технологии в экологии» (г. Воронеж, 2000 г.); Международной конференции «Освоение недр и экологические проблемы — взгляд в 21-й век» (г. Москва, 2000 г).

В 2001 — 2003 гг. доклады представлялись на Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (г. Тула, 2001 г.); IV Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (г. Тула, 2003 г.); 1-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» (г. Тула, 2003 г).

В 2005 г. доклад был представлен на VI-м Международном симпозиуме (Югославия), г. Будва, на VI-ой Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (г. Тула, 2005г.).

В 2007 г. — на III-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула, 2007г.).

- в материалах всесоюзных, всероссийских, международных конференций и других изданиях.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения, содержит 47 иллюстраций, 30 таблиц и список литературы из 300 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Рябов, Геннадий Гаврилович

Выводы

1. Разработана эколого-экономическая структура промышленного предприятия стройиндустрии, которая показывает, что количество образования вторичных отходов есть функция затрат на обезвреживание загрязнителей. Функция монотонно возрастающая нелинейная, так как чем выше степень очистки, тем выше затраты на обезвреживание загрязнителей.

2. Использование промышленных отходов в малоотходных технологиях производства строительных материалов составило снижение капитальных вложений в геоэкологические мероприятия до 0,6 — 0,8 .

3. Определены условия экономического компромисса для системы "промышленное предприятие - окружающая среда". Установлено, что данные условия подчиняются множеству Парето.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных экспериментальных и теоретических исследований установлены новые и уточнены существующие закономерности комплексного использования отходов горной промышленности в стройинду-стрии, разработаны научно-теоретические положения, которые позволили обосновать экологические рациональные технологические регламенты производства строительных материалов из горно-промышленных отходов, снизить техногенную нагрузку на окружающую среду, разработать методику расчета газообмена и критериальной оценки экологичности строительных изделий по аэрологическому фактору, что имеет важное значение для горной промышленности и экономики России.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Региональную систему природопользования, если рассматривать ее как единую развивающуюся путем самоорганизации открытую систему, целесообразно представить в виде модели. При этом модель предлагает феноменологическое, макроскопическое описание явлений воздействия на среду обитания человека, где суммарный эффект всех факторов нашел свое выражение в кооперативном нелинейном механизме развития.

2. Техногенная деятельность, связанная с использованием минеральных ресурсов, изменяет состояние геоэкологической системы, что, в свою очередь, нарушает рекреационные способности природы, приводит к возникновению нарушений требуемого баланса обменных процессов, определяющих состояние экологического равновесия, поэтому экологически рациональные технологии производства строительных материалов из промышленных отходов требуется совершенствовать и развивать.

3. Установлено, что одним из наиболее приоритетных направлений использования производственных отходов в горно-промышленных регионах являются разработка научно обоснованных технологических регламентов по переработке отходов горной промышленности в различные строительные материалы.

4. Разработаны классификационные признаки общей классификации отходов горного производства и смежных отраслей промышленности и эко-лого-технологические признаки для использования их в стройиндустрии. Определено, что удельная активность отходов ТЭС, горно-металлургических и химико-технологических предприятий Тульской области, которые могут использоваться для производства строительных материалов, является случайной величиной, для которой приемлема гипотеза о нормальном законе распределения, а зафиксированные значения изменялись от 101 до 713 Бк/кг, при этом оценка математического ожидания составила 305,1 Бк/кг.

5. Выявлены характерные особенности динамики образования отходов горно-металлургических, химико-технологических, теплоэнергетических предприятий и установлено, что распределение средних значений физико-химических и технологических свойств отходов при их складировании на поверхности земли изменяется за время хранения до некоторого фиксированного значения, равного pic ехр(- Лт), а далее материал может терять свои потребительские свойства, что формально выражается значением плотности, стремящейся к нулевому значению.

6. Установлено, что одно из наиболее существенных отличий горнопромышленных отходов от традиционного сырья для производства строительных материалов является высокая степень изменчивости их химического и минерального состава, физико-химических и технологических свойств; вторым отличием является присутствие в составе промышленных отходов минералов и элементов примесей, не. характерных для традиционного минерального сырья.

7. Выявлено, что эколого-математический анализ информации о вторичных ресурсах основывается на базовых принципах математического моделирования физических процессов, а выработка управляющих воздействий при реализации различных технологий переработки отходов или принятие решений о строительстве тех или иных технологических узлов должны осуI ществляться с учетом реальных связей между всеми контролируемыми факторами.

8. Оптимизация процесса переработки отходов и получения из них строительных материалов может быть формально сведена к задаче математического программирования. Условие неубывания целевой функции, характеризующей энергоемкость технологий переработки отходов, свидетельствует о том, что ее минимум может быть обеспечен только при минимуме всех функций f\ipc(v)), входящих в ее состав. С практической точки зрения целесообразно таким образом преобразовать эти компоненты, чтобы было возможно свести задачу оптимизации к задаче линейного программирования.

9. Доказано, что кинетические закономерности образования отходов описываются дифференциальными уравнениями первого порядка, в которых в общем случае переменными являются значения энергоемкости технологических операций и время, а параметры этих математических моделей можно оценить нелинейным методом наименьших квадратов.

10. Результаты теоретического анализа и данные вычислительного эксперимента свидетельствуют о том, что детерминированная математическая модель стационарного процесса образования и локализации газообразных, жидких и твердых отходов, ограниченного конкуренцией за материальный ресурс, имеет достаточно высокий уровень адекватности (корреляционное отношение для пылегазовых выбросов на территории Тульской области более 0,9).

11. Выполнен анализ атмосферного мониторинга и методов оценки загрязнения атмосферного воздуха. Установлены аналитические физико-математические показатели расчета применительно к нормативной базе и определены информационно-технологические принципы его построения.

12. Взаимодействие газов с веществом бетона в процессе ократирования происходит за счет проникновения газов в пористую структуру бетона и диффузионного переноса газовых молекул в микропорах и по внутренним поверхностям твердого скелета.

13. Для значений коэффициента эффективной диффузии 10"7 - 10"6 м2/с и отношения начальной скорости сорбции газов веществом бетона к констан

4 2 те Генри 10" — 5.10" 1/с нестационарные одномерные поля концентраций и диффузионные потоки газов, используемых при ократировании, представляют собой монотонно убывающие функции, которые стремятся к некоторому асимптотическому значению.

14. Обоснованным и целесообразным является использование методов интегральной газовой динамики для расчета валовых выбросов газов ократи-рования в атмосферу. Адекватность полученных результатов подтверждается положительными результатами внедрения и промышленной апробации на предприятиях стройиндустрии горно-промышленного комплекса Тульской области.

15. Нестационарные одномерные поля концентрации кислорода, проникающего в пористую структуру строительного материала, и концентраций газов, образующихся в данной пористой среде, описываются уравнениями в частных производных параболического типа со стоком, пропорциональным концентрации кислорода в твердой фазе.

16. В помещениях, отделанных материалами из отходов горной промышленности, имеющими пористую структуру, для расчета воздухообмена по факторам поглощения кислорода и выделения газообразных продуктов химических реакций, физически обоснованным и практически целесообразным является использование методов интегральной газовой динамики. При этом прогнозные значения кратности воздухообмена изменяются от 1,48 до 5,14.

17. Разработаны технологические принципы использования горнопромышленных отходов в малоотходных технологиях производства строительных материалов с применением целенаправленного синтеза из двух или нескольких легко смешивающихся отходов в результате самопроизвольного химического процесса, протекающего между компонентами отходов, в результате чего можно образовать нетоксичный конечный продукт, играющий роль ценной добавки или сырья для производства строительных материалов.

18. Разработаны ресурсосберегающие, малоотходные технологические регламенты получения строительных материалов на основе отходов горной промышленности Тульской области и проведены промышленные внедрения разработанных строительных материалов на заводах города Тулы и Тульской области, показана их эколого-экономическая эффективность.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Рябов, Геннадий Гаврилович, Тула

1. Абалкина, И. J1. Утилизация отходов в США: поиски резервов Текст. / И. Л. Абалкина, В. И. Соколов // США: экономика, политика, идеология. - 1988.-№ 7.-С. 78-86.

2. Алексеев, Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях Текст. / Ю. В. Алексеев Л.: Агропромиздат, 1987. - 142 с.

3. Алексеенко, В. А. Геохимия ландшафта и окружающая среда Текст. / В. А. Алексеенко М.: Недра, 1990. - 134 с.

4. Алексеенко, И. Р. Экстремальные факторы и биообъекты Текст. / И. Р. Алексеенко и др. — Киев: Наукова думка, 1989. — 189 с.

5. Аникеев, В. А. Технологические аспекты охраны окружающей среды Текст. / В. А. Аникеев , И. 3. Копп , Ф. В. Скалкин. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1982.-254с.

6. Анохин, Ю. А. Математическое моделирование и мониторинг окружающей среды Текст. / Ю. А. Анохин, А. X. Остромогильский — Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 1978. 50 с.

7. Артемов, В. М. Подходы к оценке состояния загрязнения атмосферного воздуха городов Текст. / В. М. Артемов, Д. П. Парцеф // Тр. Центр, высот. гидрометеорол. обсерватории. — 1979. — № 13. С. 82-87.

8. Ахременко, С. А. Управление радиационным качеством строительной продукции Текст. : учебное пособие / С. А. Ахременко — М.: АСВ, 2000. -236 с.

9. Бабачев, Г. Н. Золы и шлаки в производстве строительных материалов Текст. : пер. с болг. Л. Шариновой / Г. Н. Бабачев. Киев: Бущвельник, 1987. - 136 с.

10. Бабкина, Л. Н. Система критериев оценки качества функционирования органов управления природоохранной деятельностью в регионе Текст. / Л. Н. Бабкина. СПб.: СПб УЭФ, 1994. - 124 с.

11. Боженов, П. И. Комплексное использование минерального сырья и экология Текст. / П. И. Боженов. М.: Знание, 1994. - с. 265.

12. Базара, М. К. Нелинейное программирование. Теория и алгоритмы Текст. / М. К. Базара, К. Л. Шетти. М.: Мир, 1982. - 584 с.

13. Балацкий, О. Ф. Безотходное производство: экономика, технология, управление Текст. / О. Ф. Балацкий, Б. В. Ермоленко и др. // Итоги науки и техники. Серия Охрана природы и воспроизводство природных ресурсов. -М.:ВИНИТИ, 1987. т. 17. - с. 183.

14. Безопасное обращение с отходами Текст. : сборник нормативоно-методических документов / Под ред. И. А. Копайсова. — СПб.: РЭЦ «Петро-химтехнология», «Интеграл», «Тема», 1999. — 448 с.

15. Безуглая, Э. Ю. Чем дышит промышленный город Текст. / Э. Ю. Безуглая и др. Л.: Гидрометеоиздат, 1991 — 251 с.

16. Белов, Л. А. Комплекс технических и программных средств экологического мониторинга энергетических объектов Текст. / Л. А. Белов // Конверсия. М.: Мир, 1996. - № 8. - С. 36-39.

17. Берлянд, М. Е. Состояние и пути совершенствования нормирования, контроля и прогноза загрязнения атмосферы Текст. / М. Е Берлянд. — М.: ОВМ АН СССР, 1983. 50с.

18. Беспамятнов, Г. П. ПДК химических веществ в окружающей среде Текст. / Г. П. Беспамятнов, Ю. А. Кротов М.: Химия. 1985. - 528с.

19. Бобович, Б. Б. Переработка отходов производства и потребления Текст. : справочное издание / Под ред. докт. техн. наук, проф. Б. Б. Бобовича. М.: Интермет Инжиниринг, 2000. - 496с.

20. Богатырев, М. Ю. Структурно-инвариантный анализ в системах управления с симметрией Текст. : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / М. Ю. Богатырев Тула: ТулГУ, 2003.-40 с.

21. Богуненко, В. JI. Методы и средства контроля загрязнения атмосферы и перспективы их развития Текст. / В. JI. Богуненко, В. В Стефаняк // Пробл. контроля и защиты атмосферы от загрязнения. — М.: Экология, 1987. -Вып. 13.-С. 57-60.

22. Большаков, В. Н. Экологическое прогнозирование Текст. / В. Н. Большаков — М.: Знание, 1983. — 64с.

23. Бондаренко, Г. П. Использование в строительстве отходов горнообогатительных комбинатов Текст. / Г. П. Бондаренко — Киев: Буд1вельник, 1968. 144с.

24. Борисович, В. Т. Методологические основы эколого-экономической оценки литосферы Текст. / В. Т. Борисович, В. Н. Экзарьян // Известия ТулГУ. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. — Тула: ТулГУ,1995. Вып. 1. - С. 45-37.

25. Бретшнайдер, Б.М. Охрана воздушного бассейна от загрязнения Текст. ; Технология и контроль / Б. М. Бретшнайдер; пер. с англ. Н. Г. Вашкевича. JL: Химия, 1989. - 287 с.

26. Буренков, Э. К. Эколого-геохимические проблемы и методы изучения урбанизированных территорий Текст. / Э. К. Буренков, Ю. Е. Сает // Геоэкологические исследования в СССР. М.:ВСЕГИНГЕО, 1989. - С. 3441.

27. Буткевич, Г. Р. Современное состояние горной отрасли промышленности строительных материалов США Текст. / Г. Р. Буткевич // Строительные материалы, оборудование, технологии М.: Мир, 2003. - №4. - С. 30-33.

28. Вален, К. X. Углекислый газ в атмосфере Текст. / К. X. Валлен, А.С. Бьекстрем и др. М.: Мир, 1987. - 534с.

29. Вали, И.К. Введение в нелинейное программирование Текст. / И.К. Вали М.: Наука,1985 - 264 с.

30. Вернадский, В. И. Избранные сочинения Текст. : Т. 1 / В. И. Вернадский — М.: Академия наук СССР, 1954. 696 с.

31. Виноградов, Б. В. Аэрокосмический мониторинг экосистем Текст. /Б. В. Виноградов -М.: Наука, 1984. 198 с.

32. Виноградов, В. Н. Комплексное использование сырья цветной металлургии Текст. / В. Н. Виноградов М.: Недра, 1987. - 79с.

33. Внуков, А. К. Защита атмосферы от выбросов энергообъектов Текст. / А. К. Внуков — М.: Энергоатомиздат, 1992. 176 с.

34. Волков, Э. П. Источники, состав и контроль выбросов промышленных предприятий Текст. / Э. П. Волков, М. И. Сапаров и др. М.: МЭИ, 1988.-57 с.

35. Володин, Н. И. Безотходные технологии в промышленности Текст. / Н. И. Володин, В. П. Пашков Тула: Книга, 1997. - с. 140.

36. Воронов, В. А. Многоуровневая оптимизация процессов обогащения Текст. / В. А. Воронов М.: Недра, 1991. - 153 с.

37. Вредные неорганические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. Текст. : Справочник. — JL: Химия, 1986. — 207с.

38. Временная методика по определению выбросов вредных веществ в атмосферу предприятиями отрасли Текст. : Министерство радиопромышленности СССР. М., 1990. - 17 с.

39. Временные методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух предприятиями деревообрабатывающей промышленности Текст. : изд. 2-е, перераб. и дополн. Петрозаводск: Мысль, 1993. - 23 с.

40. Временный классификатор токсичных промышленных отходов и методические рекомендации по определению класса токсичности промышленных отходов. М.: МЗ СССР, 1987. - 24 с.

41. Гвишиани, Д. Н. Системное моделирование глобальных проблем Текст. : Сб. ВНИИ систем, исслед / Д. Н. Гвишиани, В. А. Геловани. М.: Экология, 1985. -№ 3. - С.5-15.

42. Гетов, JL В. Охрана природы Текст. : учебное пособие для студ. строит, спец. вузов. / JT. В. Гетов, А. В. Сычева. Минск: Высшая школа, 1986.-240 с.

43. Гигиеническая оценка опасности химических веществ при комбинированном и сочетанном действии на организм факторов производственной среды Текст. : методические рекомендации. — М.: Высшая школа, 1986. 15 с.

44. Гигиенические критерии состояния окружающей среды Текст. : Микотоксины ; Т.11. Женева.: ВОЗ, 1982. - 146 с.

45. Гигиенические проблемы охраны окружающей среды от загрязнения канцерогенами Текст. / под ред Н. Я. Янышева и др. — Киев.: Здоровье, 1985.- 103 с.

46. Гигиенические требование к технологическим процессам получения и применения ванадия, его соединений и сплавов Текст. : методические указания. М.: МЗ СССР, 1986. - 25 с.

47. Гиндис, Я. П. Технология переработки шлаков Текст. / Я. П. Гин-дис -М.: Стройиздат, 1991. 280 с.

48. Годовой отчет о работе Государственного комитета по охране окружающей среды Тульской области за 1995 год Текст. Тула, 1996 г. - 80с.

49. Годовой отчет о работе Государственного комитета по охране окружающей среды Тульской области за 1996 год Текст. Тула, 1997 г. - 71с.

50. Голиченков, А. К. Организационно-правовые формы санитарно-экологического контроля в СССР Текст. / А. К. Голиченков М.: Здоровье, 1984.-101 с.

51. Голуб, А. А. Экономика природопользования Текст. / А. А. Голуб, Е. Б. Струкова М.: Аспект Пресс, 1995. - 188 с.

52. Гончарук, Е. И. Гигиеническое нормирование химических веществ в почве Текст. : руководство / Е. И. Гончарук, Г. И. Сидоренко М.: Медицина, 1986.- 112с.

53. Горелик, В. А. Теоретико-игровые модели принятия решений в эколого-экономическиих системах Текст. / В. А. Горелик, А. Ф. Кононенко- М.: Радио и связь, 1982. 144 с.

54. Горные науки Текст.: Освоение и сохранение Земли / Под общ. ред. акад. К. Н. Трубецкого. М.: Академия горных наук,1997. - 478 с.

55. Горстко, А. Б. и др. Модели управления эколого-экономическими системами Текст. / А. Б. Горстко и др. — М.: Наука, 1984. — 119 с.

56. ГОСТ 25916-83. Ресурсы материальные вторичные. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1984. - 4 с.

57. ГОСТ Р 52104-2003. Ресурсосбережение. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 2003. — 11с.: ил.

58. ГОСТ Р 52107-2003. Ресурсосбережение. Классификация и определение показателей. — М.: Изд-во стандартов, 2003. 7 е.: ил.

59. ГОСТ Р 52108-2003. Обращение с отходами. Основные положения.- М.: Изд-во стандартов, 2003 — 7 е.: ил.

60. Гребешок, Е. А. Разработка автоматизированной системы экологической защиты региона от промышленных выбросов Текст. / Е. А. Гребешок, Э. Л. Ицкович // Приборы и системы управления, 1994. №9.-с9-15.

61. Громов, Б. В. Безотходное промышленное производство (Организация безотходных производств) Текст. / Б. В. Громов, В. А. Зайцев, Б. Н. Ласкорин // Охрана природы и воспроизводства природных ресурсов. М.: ВИНИТИ, 1982.-T.il -212с.

62. Гуляев, А. И. Временные ряды в динамических базах данных Текст. / А. И. Гуляев М.: Радио и связь, 1989. - 128 с.

63. Доклад о состоянии окружающей природной среды Тульской области в 1994 году Текст. Тула, 1995г. — 56с.

64. Доклад о состоянии окружающей природной среды Тульской области в 1995 году Текст. Тула, 1996г. - 48с.

65. Доклад о состоянии окружающей природной среды Тульской области в 1996 году Текст. Тула, 1997г. — 44с.

66. Долгорев, А. В. Вторичные сырьевые ресурсы в производстве строительных материалов Текст. : физико-химический анализ. Справ. Пособие / А. В. Долгорев — М.: Стройиздат, 1990. 456 е.: ил.

67. Дополнения к методике проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных предприятий Текст. : расчетный метод. М.: Экология, 1992. — 13 с.

68. Допустимые выбросы радиактивных и химических веществ в атмосферу Текст. — М.: Энергоиздат, 1985. 216 с.

69. Доусон, Г. Обезвреживание токсичных отходов Текст. : сокр. пер. с англ. В. А. Овчаренко / Г. Доусон, Б. Мерсер. М.: Стройиздат, 1996. - 288 с.

70. Дуганов, Г. В. Анализ и оценка информативности системы контроля загрязнения атмосферы Текст. / Дуганов Г. В., Бирман Е. А. // Пробл. контроля и защита атмосферы от загрязнения. — М.: Строиздат, 1983. — Вып. 9.-С. 12-15.

71. Дьяконова, К. Н. Основы эколого-географической экспертизы Текст. / К. Н. Дьяконова, Т. В.Звонкова. М.: МГУ,1992. - 123 с.

72. Жаворонков, Ю. М. К построению комплексного показателя загрязненности атмосферного воздуха Текст. / Ю. М. Жаворонков, К. А. Буш-туева // Гигиена и санитария. 1983. - № 6. - С. 21 — 24.

73. Зайцев, А. С. Структура поля концентраций окиси углерода в городе Текст. / А. С. Зайцев // Тр. Гл. геофиз. обсерватории. — 1973. Вып. 293.1. С. 47 — 51.

74. Звягинцев, Г. JI. Промышленная экология и технология утилизации отходов Текст. / Г. JI. Звягинцев. — Харьков: Вища школа, 1986. — 144 с.

75. Зив, А. Д. К выбору математической модели распространения примеси для использования в автоматизированной системе контроля загрязнения1.воздуха Текст. / А. Д. Зив, В. И. Красов // Тр. Гл. геофиз. обсерватории. — 1981.-Вып. 453.-С. 12-20.

76. Израэль, Ю. А. Осуществление в СССР системы мониторинга загрязнения природной среды / Ю. А. Израэль, Н. К. Гасилина и др. — JL: Гид-рометеоиздат, 1978.— 115 с.

77. Израэль, Ю. А. Экология и контроль состояния природной среды Текст. / Ю. А. Израэль М.: Гидрометиоиздат. - 1984. - 453 с.

78. Илькун, Г. М. Загрязнители атмосферы и растения Текст. / Г. М. Илькун Киев: Наукова думка, 1978. - 246 с.

79. Инструкция по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмосферу и водные объекты Текст. / под. ред. Коган С.И. -М.,1989.-19 с.

80. Информационные системы для руководителей / Под общ. ред. Пе-регудова Ф. И. М.: Финансы и статистика. -М.: Мысль, 1989. - 175 с.

81. Калыгин, В. Г. Порошковые технологии: экологическая безопасность и ресурсосбережение Текст. / В. Г. Калыгин, Ю. П. Попов М.: МГХМ, 1996.-211с.

82. Каплунов, Ю. В. Совершенствование сбора, обобщения информации и управления окружающей среды в отрасли Текст. / Ю. В. Каплунов, П. Д. Сажин, О. Ф. Синицына // Уголь. 1994. - № 8. - с 35 - 37.

83. Кафаров, В. В. Принципы создания безотходных химических производств Текст. / В. В. Кафаров М.: Химия, 1982. — 288с.

84. Качурин, Н. М. Пигменты из отходов Текст. / Н. М. Качурин, М. И. Горбачева, Г. Г. Рябов // Известия ТулГУ, серия «Экология и безопасность жизнедеятельности». Тула: ТулГУ, 1997. - С. 169-171.

85. Качурин, Н. М. Утилизация шламовых отходов от обработки хрусталя в промышленности строительных материалов Текст. : тез. докл. 1-ой

86. Международной конференции по проблемам экологии и безопасности жизнедеятельности/ Н. М. Качурин, JL К. Егорычев, Г. Г. Рябов и др. Тула: ТулГУ, 1997. - С. 264-266.

87. Качурин, H. M. Разработка способа эколого-экономического управления техногенным воздействием на окружающую среду Текст. / Н. М. Качурин, С. В. Людкевич // Наука и экологическое образование. Практика и перспективы. Тула: ТулГУ, 1997. - С.429-432.

88. Качурин, Н. М. Использование отходов химических предприятий для декоративных строительных растворов Текст. / Н. М. Качурин, Г. Г. Рябов, Л. К. Егорычев // Тез. докл. Научно-практической конференции «Белые ночи». СПб.: Экология, 1997. - С. 139-142.

89. Качурин, Н. М. Принципы моделирования систем экологической и технологической безопасности Текст. / Н. М. Качурин, Л. Э. Шейнкман, С. В. Людкевич // Между школой и университетом. — Тула: Мир, 1996. — С.370.373.

90. Пат. 2099307 Российская Федерация, 6 С 04 В 33/00. Керамическая масса для облицовочных изделий Текст. / Качурин Н. М., Рябов Г. Г., и др. Опубл. 20.12.97, Бюл. № 35. - 4 с.

91. Пат. 2114091 Российская Федерация, 6С 04 В 40/00, 20/02. Способ изготовления бетонных изделий. Текст. / Качурин Н. М., Рябов Г. Г. и др. Опубл. 27.06.98, Бюл № 18. - 3 с.

92. Пат. 2118624 Российская Федерация, 6 С 04 В 28/04, 28/08. Формовочная вяжущая смесь Текст. / Качурин Н. М., Рябов Г. Г. и др. -Опубл. 10.09.98, Бюл № 25. 4 с.

93. Коган, Б. И. Инженерная экология Текст. : энциклопедический словарь-справочник / Б. И. Коган. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1995. - 102 с.

94. Кожов, О. М. Прогнозирование экологических процессов Текст. / О. М. Кожов, В. Н. Паутов, и др. Новосибирск: Наука, 1986. - 139 с.

95. Комаров, И. С. Охрана и рациональное использование геологической среды на территориях горнодобывающих комплексов Текст. / И. С. Комаров и др. М.: МГРИ, 1990. - 102 с.

96. Красов, В. И. Задачи прогнозирования в автоматизированных системах контроля и управления качеством воздушного бассейна Текст. / В. И. Красов, Е. А. Горина // Пробл. контроля и защита атмосферы от загрязнения. 1984. - Вып. 10. - С. 9 - 13.

97. Критерии санитарно-гигиенического состояния окружающей среды Текст. / Вып. 1. Ртуть. Женева: ВОЗ, 1979. - 149 с.

98. Критерии санитарно-гигиенического состояния окружающей среды Текст. / Совместное издание ВОЗ и программы ООН по окружающей среде. Женева: ВОЗ, 1979. - 121 с.

99. Критерии санитарно-гигиенического состояния окружающей среды Текст. / Вып.З. Свинец. Женева: ВОЗ, 1980. - 193 с.

100. Кройчук, JI. А. Использование нетрадиционного сырья для производства кирпича и черепицы в Китае Текст. / JI. А. Кройчук // Строительные материалы, оборудование, технологии. — 2003. — № 7. — С. 8 9.

101. Кузнецов, Р. Н. Сборник законодательных, нормативных и методических документов для экспертизы воздухоохранных мероприятий Текст. / Р. Н. Кузнецов и др. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 319 с.

102. Ласкорин, Б. Н. Безотходная технология переработки минерального сырья. Системный анализ Текст. / Б. Н. Ласкорин, Л. А. Барский, В. 3. Персиц. -М.: Недра, 1984. 334 с.

103. Ласкорин, Б. Н. Безотходная технология в промышленности Текст. / Б. Н. Ласкорин, Б. В. Громов и др. — М.: Стройиздат, 1986. 160 с.

104. Лебедев, А. М. Системные принципы оценки экологического состояния загрязненных территорий Текст. : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / А. М. Лебедев Тула: ТулГУ, 2003. - 47 с.

105. Лебедев, В. Н. Изготовление бесцементных строительных материалов на основе утилизации промышленных и коммунальных отходов Текст. / В. Н. Лебедев, Б. А. Бальчугов // Российско-германский экологический журнал «Метроном». — 1993. № 5. — С. 55—57.

106. Ливчак, И. Ф. Охрана окружающей среды Текст. / И. Ф. Лив-чак, Ю. В. Воронов-М.: Стройиздат, 1985.-248 с.

107. Львов, Ю. В. О выборе критерия размещения станций контроля загрязнения атмосферы Текст. / Львов Ю. В., Горская Г. А. // Тр. Глав, гео-физ. обсерватории. 1984. - Вып. 477. - С. 47-52.

108. Мазур, И. И. Инженерная экология Текст. : учебн. пособ. для вузов / И. И.Мазур, О. И. Молдаванов, О. Н Шишов М.: Высшая школа, 1996. -1т.-637 е.; 2 т. - 655 с.

109. Майстренко, В. Н. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов Текст. / В. Н. Майстренко, Р. 3. Хамитов, Г. К. Будников. М.: Химия, 1996.-319 с.

110. Маленво, Э. Лекции по микроэкономическому анализу Текст. / ! Э. Маленво М.: Наука, 1985. - 392 с.

111. Малышев, Ю. Н. Технологическая реструктуризация горной промышленности России в современных экологических условиях Текст. / Ю. Н. Малышев, Л. В. Заводчиков и др. // Горный вестник. 1996. - № 3. -С. 8-11.

112. Малышко, Н. И. Государственный контроль за охраной атмосферного воздуха Текст. / Н. И. Малышко — Киев: Наук, думка, 1982. -131с.

113. Марчук, Г. И. Математическое моделирование в проблеме окру-I жающей среды Текст. / Г. И. Марчук М.: Наука, 1982. - 319 с.

114. Матвеев, В. С. Отечественные средства комплексного контроля воздушного бассейна городов и промышленных центров Текст. / В. С. Матвеев, В. А. Садаков М.: ЦНИИТЭИ- приборостроения, 1980. - 49 с.

115. Матросов, А. С. Управление отходами Текст. / А. С. Матросов — М.: Гардарики, 1999.-480 с.

116. Мелихова, Н.И. Теоретико-экспериментальное обоснование использования промышленных отходов для нужд сельского хозяйства Текст. : атореф. дис. соискание ученой степени докт. техн. наук. / Н.И. Мелихова. —1. Тула.: ТулГУ, 1999.-31 с.

117. Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу предприятиями железнодорожного транспорта (расчетным методом) Текст. М.: Наука, 1992 - 79с.

118. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий Текст. ОНД-86. Госком-гидромет — Л.: Гидрометеоиздат, 1987.-94 с.

119. Методические рекомендации по гигиенической оценке стабильности и трансформации химических веществ в водной среде Текст. М.: МЗ СССР, 1980.-31 с.

120. Методические рекомендации по нормированию и контролю выбросов вредных веществ от предприятий строительной индустрии Текст. — Ташкент.: Знание, 1986. — 63 с.

121. Методические рекомендации по определению реальной нагрузки на человека химических веществ, поступающих с атмосферным воздухом, водой, и пищевыми продуктами Текст. М.: МЗ СССР, 1986. - 41 с.

122. Методические рекомендации по спектральному определению тяжелых металлов в биологических материалах и объектах окружающей среды Текст. -М.: АМН СССР, 1986. 52 с.

123. Методические рекомендации по спектро-химическому определению тяжелых металлов в объектах окружающей среды, полимерах и биологическом материале Текст. — Одесса: МЗ СССР, 1986. 25 с.

124. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами Текст. М.: МЗ СССР, 1987. - 25 с.

125. Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ (пыли) в атмосферу при складировании и пересыпке сыпучих материалов на предприятиях речного транспорта Текст. — М.: Экология, 1993. — 28 с.

126. Методические указания по санитарно химическому и токсилоги-ческому контролю синтетических полимерных материалов, применяемых в строительстве Текст. М.: ВАСХНИЛ, 1983. - 35 с.

127. Методические указания по санитарной охране водоемов от загрязнения сточными водами заводов черной металлургии Текст. М.:МЗ СССР, 1977. - 24 с.

128. Методическое пособие по расчету выбросов от неорганизованных источников в промышленности строительных материалов Текст. Союзст-ромэкология. М.: Наука, 1989. - 67 с.

129. Методы анализа объектов окружающей среды Текст./ Под ред. Маслова Д.И. Новосибирск: Наука, 1988. - 320 с.

130. Мкртчян, Г. М. Природопользование в системе управления Текст. / Г. М. Мкртчян и др. Новосибирск: Наука, 1991. - 240 с.

131. Моисеев, А. А. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене Текст. / А. А. Моисеев, В. И. Иванов М.: Наука, 1974. - 127 с.

132. Моисеев, Н. Н. Современный рационализм Текст. / Н. Н. Моисеев-М.: МГВП КОКС, 1995.-377 с.

133. Моисеев, Н. Н. Судьба цивилизации. Путь разума Текст. / Н. Н. Моисеев М.: МНЭПУ, 1998. - 234 с.

134. Моисеенкова, Т. А. Эколого-экономическая сбалансированность промышленных узлов Текст. / Т. А. Моисеенкова. Саратов: изд-во Саратов. ун-та, 1989. — 216 с.

135. Муравьева, С. И. Справочник по контролю вредных веществ в воздухе Текст. / С. И. Муравьева и др. — М.: Химия, 1988. 320 с.

136. Нагорный, П. А. Комбинированное действие химических веществ и методы его гигиенического изучения Текст. / П. А. Нагорный. — М.: Медицина, 1984. 345 с.

137. Наркевич, И. П. Утилизация и ликвидация отходов в технологии неорганических веществ Текст. / И. П. Наркевич, В. В. Печковский — М.: Химия, 1984.-239 с.

138. Наумов, Г. Б. Справочник термодинамических велечин Текст. / Наумов Г. Б. М.: Наука, 1971. - 210 с.

139. Научное обоснование гигиенических мероприятий по оздоровлению объектов окружающей среды Текст. / под. ред. Быстрова А.Г. -М.:Наука, 1983.-250с.

140. Небель, Б. Наука об окружающей среде Текст. : пер. с англ. / Б. Небель М.: Мир, 1993. - 1 т. - 424 е.; 2 т. - 336 с.

141. Нисневич, М. Л. Утилизация попутных продуктов горения угля в промышленности строительных материалов Текст. / М. Л. Нисневич, Г. А. Сиротин // Строительные материалы, оборудование, технологии. 2003. -№9.-С. 39-41.

142. Ниязова, Г. А. Новые критерии оценки ответных микроорганизмов на загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами Текст. / Г. А.

143. Ниязова, С. В. Ледунов // Изв. АН СССР. Сер. Биол. № 2. 1996. - С. 250259.

144. О мерах по дальнейшему улучшению использования вторичного сырья в народном хозяйстве Текст. : постановление СМ СССР. — 1980. № 7. — С. 51.

145. О нормативах предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и вредных физических воздействиях на нее Текст. : постановление СМ СССР // Свод законов СССР. 1981.- 4 т. - С.470-475.

146. О соблюдении требований законодательства об охране природы ! рациональном использовании природных ресурсов Текст. / Постановление

147. Верховного Совета СССР. 3 июля 1985. // Правда. 1985. - С. 2.

148. Об утилизации, обезвреживании и захоронении токсичных промышленных отходов (№ 591) Текст. М.: МЗ СССР, 1984. - 11с.

149. Обработка и удаление осадков сточных вод Текст. Т.1: Обработка осадков. М.: Стройиздат, 1985. - 236 с.

150. Обработка и удаление осадков сточных вод Текст. Т.2: Утилизация и удаление осадков. — М.: Стройиздат, 1985. — 248 с.

151. Окато, С. Достоверность измерений характеристик загрязнителей ! атмосферы и соответствующее размещение измерительных станций для мониторинга Текст. / С. Окато // Санге когай. — 1983. -№ 12. — С. 105-107.

152. Олдак, П. Г. Современное производство и окружающая среда Текст. / П. Г. Олдак. Новосибирск: Наука, 1979. - 191 с.

153. Отдаленные последствия биологического действия некоторых химических веществ, загрязняющих среду Текст. / Под редакцией Е. И. Кореневской. М., 1975.-124 с.

154. Отраслевая методика расчета количества отходящих, уловленных и выбрасываемых в атмосферу вредных веществ предприятиями по добыче и1 переработке угля Текст. / Пермь: Наука - 1989. - 29 с.

155. Охрана окружающей среды при производстве пластмасс и гигиена применения пластмасс Текст. / Под ред. Т. Н. Зеленковой и Б. Ю. Калинина. Л.: Мысль, 1978.-128 с.

156. Пальгунов, П. П. Утилизация промышленных отходов Текст. / П. П. Пальгунов, М. В Сумарков. М.: Стройиздат, 1990. - 352 с.

157. Певзнер, Э. А. Автоматический газоанализатор и некоторые результаты регистрации окиси углерода в атмосферном воздухе Текст. / Э. А. Певзнер, А. С. Зайцев. // Тр. Гл. геофиз. обсерватории. — 1971. Вып. 254. — С.197-204.

158. Перегудов, Ф. И. Введение в системный анализ Текст. / Перегудов Ф. И., Тарасенко Ф. П. М.: Высшая школа, 1989. - 367 с.

159. Перечень методических документов по расчету выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферный воздух, действующих в 1998 году Текст. СПб.: Знание, 1998. - 20 с.

160. Пирогов, Н. Л. Вторичные ресурсы эффективность, опыт, перспективы Текст. / Н. Л. Пирогов, С. П. Сушак, А. Г. Завал ко М.: Экономика, 1987. - 199 с.

161. Пирузян, Л. А. Химические аспекты деятельности человека и охрана окружающей среды Текст. / Л. А. Пирузян, А. Г. Маленков, Г. М. Ба-ренбайм // Природа. 1980. - № 3 - С. 2-2.

162. Пичи, Дж. Е. Стратегия мониторинга и оценка загрязнения окружающей среды Текст. Мониторинг состояния окружающей природной среды / Дж. Е. Пичи, П. Кингслен, Г. Н. Порт.- Л.: Наука, 1977. С. 53-68.

163. Плотников, Н. И. Складирование отходов химических производств Текст. / Н. И. Плотников. М.: Химия, 1983. - 120 с.

164. Полетаев, П. И. Рациональное природопользование и охрана окружающей среды Текст. / П. И. Полетаев, М. М. Швецов М.: Знание. 1982, -64 с.

165. Попов Н. С., Бодров В. И., Перов В. JI. Основные направления в моделировании загрязнения воздушного бассейна за рубежом Текст. / Н. С. Попов и др. М.: НИИТЭХИМ, 1982. - Вып. 6. - С. 10-34.

166. Потапов, А. А. Правовая охрана окружающей среды в области промышленного производства Текст. / А. А. Потапов. — Киев: Наукова думка, 1986.-223 с.

167. Предельно допустимые концентрации химических веществ в почве (ПДК) Текст. М.: МЗ СССР, 1985. - 31с.

168. Предельное количество токсичных промышленных отходов, допускаемое для складирования в накопителях (на полигонах) твердых бытовых отходов Текст. : нормативный документ. — М.: МЗ СССР, 1985. — 10 с.

169. Предельное содержание токсичных соединений в промышленных отходах, обуславливающее отнесение этих отходов к категории по токсичности Текст. М.: Академия наук СССР, 1984. - 9 с.

170. Приборы охраны окружающей среды Текст.: номенклатур, справ. -М.: ЦНИИТЭИП, 1978. 60 с.

Информация о работе

Рябов, Геннадий Гаврилович
доктора технических наук
Тула, 2009
ВАК 25.00.36

Диссертация

Обоснование эколого-технологических положений системы обращения с отходами производства горнопромышленного региона - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы