Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Технические решения проблем охраны водных ресурсов в горнодобывающей промышленности юга Дальнего Востока

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

Автореферат диссертации по теме "Технические решения проблем охраны водных ресурсов в горнодобывающей промышленности юга Дальнего Востока"

РГ6 од

На правах рукописи

&Ю А/лиЖ Ао^соо

Шевцов Михаил Николаевич

Технические решения проблей охраны: полных ресурсов 19 горнодобывающем промышленности юга Д альнего Востока

Специальность ll.00.il Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсе»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Хабаровск - 1999

Работа выполнена в Хабаровском государственном техническом университете

Научный консультант

- доктор технических наук, профессор Короткое В.И. Официальные оппоненты:

- доктор технических наук профессор Журйа М.Г.

- доктор технических наук профессор Мороз В..Ф.

- доктор технических наук профессор Угрюмова С.Д.

Ведущая организация

- Институт водных и экологических проблем ДВО РАН

Зашита состоится «2й>:' января; 2000 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета в Дальневосточном государственном техническом университете по адресу: 690600, Владивосток, ГСП, ул. Пушкинская 33, ДВГТУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДВ1ТУ Автореферат разослан :< ХЗ _» декабря 1999 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Лушпей В.П.

О (ниая характеристика работы

Актуальность темы: Интенсивное использование водных ресурсов для горнодобывающей промышленности, связанное с расходованием, потерями, а главным образом — загрязнением вод, оказывает существенное влияние на состояние гидросферы и, как следствие, на все другие компоненты окружающей среды

Одновременно со сточными водами в окружающую среду поступает большое количество не утилизированных отходов, а существующие традиционные технологии, и в первую очередь в системах водного хозяйства горнодобывающих предприятии, не позволяют решить эту серьезную проблему. На фоне возрастающих требований природоохранного законодательства к промышленным объектам и в связи с увеличивающимися размерами платы за сброс и размещение отходов проблема приобретает наибольшую остроту и требует разработки новых решений.

В соответствии с концепцией перехода Российской Федерации к устойчивому развитию ставится задача предотвращения абсолютного и относительного загрязнения природном среды и ее отдельных компонентов с учетом регионального аспекта. Юг Дальнего Востока является регионом нового освоения, на территории которого во многих местах существуют уникальные естественные ландшафты с сохранившимися экологическими комплексами, составляющие богатство не только России, но и Земли в целом и являющиеся, но сути, частью генофонда планеты. При освоении под горнопромышленные комплексы своеобразней территории юга Дальнего Востока, имеющей из-за грудной доступности много свободных земель, необходимо учитывать все природно-климатические условия, обусловливающие ее неповторимость и большую ранимость. Юг Дальнего Востока имеет довольно широко развитую гидрографическую сеть, однако в определенные периоды года воды не хватает, что вызвано неравномерностью речного стока. В летнее время наблюдаются паводки и даже наводнения. В межгорных артезианских бассейнах заключены значительные ресурсы подземных вод. Природные воды оказывают значительное влияние на различные компоненты экосистем. В свою очередь, горнодобывающая промышленность в результате техногенного воздействия изменяет физико-химические характеристики и режим природных вод.

Горнодобывающая промышленность юга Дальнего Востока занимает видное место не только в Дальневосточном регионе, но и в стране. Добыча таких полезных ископаемых как золото и олово, н связи со спецификой руд, геологической среды, технологических процессов и масштабами производства, приводит к сильному загрязнению окружающей среды. Строительство и эксплуатация горнодобывающих предприятий связаны с нарушением водного баланса территории и ухудшением качества природных вод. Отсутствие обобщенного анализа современного состояния водных ресурсов с учетом пе-

речисленных факторов препятствует эффективному внедрению водоохранных мероприятий.

Особое беспокойство вызывает традиционная тенденция устройства промотетойников и хвое го хранилищ, под которые занимаются значительные площади земельных ресурсов и соответственно ухудшается качество природных вод на этой территории. Оценка возможности фильтрации сточных вод из хвое [охранил иш, л динамики их распространения в водоносных пластах является необходимой основой для разработки мероприятий по защите подземных вод от загрязнения. Несмотря на очевидную важность этой задачи, методика ее решения, как и теория миграции загрязнений в подземных водах, разработана еще недостаточно, хотя ей и посвящено много работ.

Отдельные сведения о состоянии водного хозяйства горнодобывающих комплексов свидетельствуют о существующих проблемах, возникающих в результате нерациональности в использовании воды, применения устаревших и несовершенных технологических схем в системах водоснабжении и водо-отведения.

Диссертационная работа включает результаты исследований, выполненных автором с 1980 по 1999гг. в рамках госбюджетных тем « Очистка воды с высоким содержанкем мелкодисперсных взвешенных веществ» (Кг гос. per. 77034438), «Разработка и интенсификация систем водоснабжения и канализации Дальневосточного региона» в 1986-91 гг. и координационных планов л программ ШТ] «Дальний Восток России», тема 3 «Экология в инфраструктуре Дальнего Востока» 1994-96 гг. Министерства общего и профессионального образования Российской Федерации и НТП «Дальний Восток», темы № 4, 5-9 «Прогнозирование решения экологических ситуаций», «Совершенствование технологии очистки природных и сточных вод б ведущих отраслях Дальнего Востока» 1996-98 гг. Миннауки РФ, а такие в рамках Федеральной целевой программы «Интеграция» по проекту «Изучение состояния водных ресурсов я разработка мер защиты от техногенных загрязнений в районе г. Хабаровска» (№713) и гранта I MP по проекту 1 /'99 «Рациональное, использование территории как фактор формирования устойчивой системы жизнеобеспечения поселков золотодобывающей промышленности в Приохсггье».

Цель работы: Комплексное решение проблем использования водных ресурсов, снижения загрязнение окружающей среды и повышения экономической эффективности водного хозяйства горнодобывающих предприятий путем совершенствования технологий очистки сточных вод в условиях юга Дальнего Востока.

Задачи исследова ний:

1. Дать оценку состояния водных ресурсов в районах добычи и переработки полезных ископаемых с учетом особенностей рассматриваемой территории.

2, Создать модель влияния хвостохранилшца на водные ресурсы.

3. Определить стратегию и приоритетный элемент экологизации систем водного хозяйства, позволяющий устранить основные ш.¡достатки знешнего контура водоснабжения на примере олово- и золотодобывающих предприятий юга Дальнего Востка.

4. Разработать современные технологии очистки сточных вод, обеспечивающие реализацию внутри фабричного оборота.

5. Определить экономическую эффективное!:!, предлагаемых водоохранных мероприятий.

Основная идея работы: Заключается в замене внешнего контура оборотной системы водного хозяйства горнодобывающих предприятий, обладающего трудноустраняемымн негативными факторами, на внутрифабрич-ный оборот, особенность которого заключается в использовании компактных очистных сооружений новой конструкции, работающих в безреагеншом режиме и режиме возможной утилизации ценных компонентов без использования дополнительных реагентов,.

Научные положения, разработанные лично автором и выносимые на защиту:

1. Для обеспечения устойчивого функционирования природно-промышленного комплекса оценку водной системы как источника, необходимого для производственных процессов горнодобывающих предприятий, возможно произвести при комплексном рассмотрении состояния природной среды, включающей в себя водные ресурсы, водного хозяйства и техногенных нагрузок, генерируемых исследуемыми предприятиями.

2. Выявление характера влияния хвостохранкгсиш.а на водные ресурсы и построение надежных прогнозов, позволяющих: решать задачи природно-промышленного комплекса, мог-ут быгь выполнены на основе результатов рассмотрения модели, учитыпаюшей стратификацию водных пластов, включая экран н его состояние в случае нарушения целостности.

3. Выбор приоритетного элемента стратегии жологазации систем водного хозяйства горнодобывающих предприятий, заключающегося в переходе на внутрифабричный оборот взамен внешнего контура, может быть сделан на основе знания условий и характеристики сточных вод, образующихся при производственных процессах.

4. Реализация внутрифабричного оборота возможна при решении вопросов компактности элементов блока очистных сооружений оборотной системы водоснабжения.

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований автором получены научно обоснованные технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов н рекомендаций обеспечивается: системным комплексным анализом информационных данных и представительным объемом лабораторных и производственных экспериментов с использованием апробированных методов иссле-

допаний; признанием: приоритетности новых технических решений; опытом внедрения результатов работы на предприятиях.

Научная новизна:

1. Впервые проведены комплексные исследования существующих технологий производства, горнодобывающих предприятий, систем водного хозяйства и компонентов окружающей среды, позволившие дать оценку экологического состояния природной среды с целью определения водн-ых источников как ресурса в районах разработки полезных ископаемых юга Дальнего Востока.

2. Определен приоритетный элемент стратегии экологизации систем водного хозяйства на горнодобывающих предприятиях, заключающийся в перекоде оборотной системы внешнего контура на систему внутрифабричного оборота.

3. Разработана математическая модель миграции загрязнений в под- • земных вода?;, учитывающая необходимые параметры водоносных пластов и пульпы в хвостохранилище с учетом их стратификации, для оценки состояния природных систем и построения надежных прогнозов, позволяющих решать задачи ириродно-промышленного комплекса.

.4. Предложены технологические решения, обеспечивающие реализацию внутрифабрнчного оборота предлагаемыми автором компактными очистными устройствами, научная новизна которых заключается в следующем:

Предложены новая конструкция сливного патрубка гидроциклона, повышающая эффективность очистки сточных вод, и формула для расчета формы: его внешней поверхности, позволяющая адаптировать данное устройство к конкретно заданным условиям.

Предложена новая конструкция гидроциклона с внутренним фильтрующим элементом, имеющим увеличенную площадь фильтрования за счет наличия внутреннего и внешнего перфорированных цилиндров, позволяющая повысить эффект очистки в аппаратах большого диамезра.

Предложены новые конструкции зернистых фильтроз, особенность которых заключается в наличии двухступенчатой очистки, трапециевидной формы корпуса, использовании различных направлений и скорости фильтрования, а также качественной регенерации, позволяющие достичь требуемого эффекта и увеличить время фильтроцикла.

Предложены способы сгущения жидких отходов, особенностью которых является раздельное протекание процессов осаждения и уплотнения.

Практическая ценность: Результаты исследований по оценке состояния водных ресурсов'в районах разработки полезных ископаемых юга Дальнего Востока позволяют прогнозировать и разрабатывать мероприятия по ох-

ране окружающей среды, организации мониторинга водных объектов и использовать их при проектировании.

Выяапенные зависимости движения загрязнений в водоносных пластах на основе предлагаемой модели применимы для определения миграции ингредиентов в конкретных хвосгохранилищах предприятий горнодобывающей промышленности.

Разработанная новая конструкция гидроцшслона прошла испытания в производственных условиях и показала эффективность очистки сточных вод от мелкодисперсных ззвгшенных веществ и возможность доизгшечения драгметалла с определенными концентрациями и размерами.

Разработаны новые конструкции фильтров бэлыиой грязеемкости, которые могут быть применены для доочистки сточных вод обогатительных фабрик в безопасном режиме, что позволяет удовлетворить требования охраны окружающей среды и уменьшить эксплуатационные затраты.

Предложенные новые конструкции отстойнихов-егустителей могут использоваться для сгущения жидких отходов н уплотнения осадка в технологических схемах, имеющих небольшую производительность, и позволяют улучшить условия эксплуатации.

Реализации результатов работы:

Результаты исследований использованы:

1 .'ЗЛО Артель старателей «Амур» при проектировании фабрики кучного выщелачивания "Комсомольска!! залежь".

2. В государственном комитете природных ресурсов Хабаровского края при подготовке материалов доклада "Состояние природных ресурсов Хабаровского края в 1999 году".

3. В объединении "Приморзолото" при разработке мероприятий по охране окружающей среды для доочистки сточных вод горнодобывающих предприятий.

4. Ка обогатительной фабрике рудника "Юбилейный" ЗАО Артель старателей «Амур» для очистки хвостовой пул ьпы с целью создания внутрифаб-ричного оборота.

5. На Солнечном горно-обогатительном комбинате при подготовке проекта нормативов ЦП,С.

« На разработку автора новой конструкции аппаратов центробежного действия для очистки сточных вод Х1ТУ получено много запросов от предприятий и организаций промышленного и коммунального хозяйства.

" Кроме того, результаты исследований использованы в учебном процессе ХГТУ для дисциплин "Охрана окружающей среды", "Экология региона", ''Промышленная экология", "Промышленное водоснабжение", а также в дипломном проектировании.

Апробации работы: Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференция:«, и гг, Усть-Каменогорске, Барнауле, Новосибирске, Хабаровске:, Владивостоке и Якутске в 1974-1997 гг.; на семинаре кафедры «Промышленная экология и безопасность жизне-

деятельности» Университета дружбы народов (1992: г.), на международном симпозиуме "Человеческое измерение региональных проблем" в Биробиджане (1992 г.); на международном симпозиуме "Современные проблемы науч-но-технкческого прогресса Дальневосточного региона" в Харбине (1992 г.); на региональном научном семинаре "Проблемы мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды Дальневосточного региона" в Благовещенске (1995 г.); на международной конференции "Экономически чистые технологические процессы в решении проблем охраны окружающей среды" в Иркутске (1996 г.); на совместном заседании лабораторий динамики водных ресурсов и динамики подземных вод Института водных и экологических проблем ДВО РАН (1997 г.); на третьем международном конгрессе "Вода, экологии и технология" 1)кВАТЭК-98; на региональной научно-технической конференции "Приморские Зори - 99"; на региональной научно-практической конференции «Современные аспекты охраны труда," безопасности жизнедеятельности в рыбохозяйетвшных организациях Дальневосточного бассейна -99» во Владивостоке.

Публикации: Содержание диссертации представлено в 52 трудах, в том числе двух монографиях, 7 изобретениях (авторские изобретения и патенты). '

Личный вклад, автора:

- Сформулирована идея и направленность работы, постановка задач исследований, методология их решения.

- Разработана структура современного подхода к оценке экологического состояния водных ресурсов.

- Изучено состояние вопроса влияния хвостохранилища на водные ресурсы.

■■ Разработана модель миграции загрязнений из хвостохранилища в грунт.

- Установлены закономерности влияния технологических показателей гидроциклонов на эффективность их работы при очистке сточных вод обогатительных фабрик от мелкодисперсных извещенных вгществ.

- Разработаны новые конструктивные элементы гидроциклонов и показана их эффективность.

- Разработаны направления интенсификации процесса фильтрования н обоснованы методы доочистки сточных вод на зернистых фильтрах.

- Разработаны новые конструкции фильтров повышенной грязеем-кости.

Структура н объе и работы: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, списка использованной литературы (172 наименования) и приложений. Работа содержит 312 страниц текста, включает 73 иллюстраций, 25 таблиц и приложения на 25 с.

Автор считает своим. долгом выразить признательность своим коллегам из Хабаровского государственного технического университета, сотрудникам Института водных и экологических проблем ДВО РАН,

ЗАО Артель старателей "Амур", "Приморзолото" и работникам других организаций за поддержку в проведении исследований и внедрении результатов научной работы.

Основное содержание работы;

Во введении показана актуальность решении важной народнохозяйственной проблемы интенсификации процессов очистки сточных вод и рационального использования водных ресурсов на горнодобывающих предприятиях и определена цель работы.

В первой главе дана оценка современного состояния водных ресурсов в районах добычи и переработки полезных ископаемы.'': юга Дальнего Востока. Условия формирования поверхностных и подземных вод на территории юга Дальнего Востока характеризуются рядом особенностей, которые необходимо учитывать при использовании водных ресурсов в горнодобывающей промышленности. К ним откосятся неравномерная обеспеченность различных районов региона достаточным количеством поверхностных и подземных вод, особенно в пределах горного рельефа, значительные: сезонные колебания воды рек и других водотокоз, недостаток водных ресурсов в зимний период времени, высокие скорости течений горных рек, затрудняющие самоочищающуюся способность водотоков, и другие. В районе: расположения горнодобывающего предприятия режим и состав поверхностных вод могут изменяться в связи с появлением техногенных зон, где нарушаются процессы гидрохимического и биологического характера.

Применение новых технологий очистки сточных вод должно учитывать естественные особенности динамики поверхностных и подземных вод и необходимость высокой степени очистки использованной в технологическом процессе воды. При этом: ряд природных факторов, обусловленных географическим положением юга Дальнего Востока, неблагоприятно влияет на способность самовосстановления качества водных ресурсов при использовании природных вод.

В связи с этим применяемые новые методы очистки используемых в горном производстве природных вод лишь тогда будут эффективными, когда они будут разработаны с учетом региональных условий, в частности с учетом высоких показателей мутности воды. Это ставит на одно из первых мест разработку компактных и в то же время производительных установок по очистке природных и сточных вод горнодобывающих комплексов от взвешенных веществ. Например, в условиях функционирования оборотного водоснабжения с применением промотегойников и хаостохранилищ, устраиваемых на прилегающих к горнодобывающим объектам территориях, и с использованием подпитки из естественных водотоков высокие концентрации по взвешенным веществам в природной воде будут усугублять эксплуатацию сооружений, снижать эффект очистки и в конечном счете влиять на экономические показатели.

Глава состоит из двух взаимосвязанных частей, рассматривающих природные и антропогенные преобразования водных ресурсов в едином нераз-

рывном процессе. Такое направление исследований представляется весьма перспективным, поскольку позволяет развивать современные подходы к сокращению негативных последствий на природную среду при достаточно интенсивном воздействии на нее горнопромышленного производства. Этими вопросами в различных отраслях горных наук занимались крупные отечественные ученые: В.И. Вернадский, К.Н. Трубецкой, Ю.Н. Малышев, JI.A. Пучков, Д.Р. Каплунов, H.H. Чаплыгин, Б.А. Картозия, В.А. Чантурия, B.C. Ямщиков, В.М. Авдохин, В.В. Адушкин, H.H. Мельников, B.JI. Яковлев, B.C. Хохряков, Д.В. Яковлев, С.М. Шорохов, М.И. Агошков, A.C. Астахов, Ю.Л. Худин, В.И. Короткоз, И.П. Дружинин, В.А. Мироненко, В.Г. Румынии, A.B. Жуков, C.B. Потемкин, В.Ф. Хныкин, В.А. Галкин, В.И. Емельянов, Г.В. Се-кисов, Ю.А. Мамаев, Р.Г. Совенко, В .П. Мязия, M.B. Костромин, Л.Т. Крупская, К.П. Караванов, А.Н. Махинов и др.

Дальнейшим развитием указанного прогрессивного напраяления в формировании оценки экологического состояния водных ресурсов и их рационального использования является современный комплексный подход, структура которого приведена на рис. 1. 4

Рис. 1. Структура современного подхода к оценке экологического состояния водных ресурсов и разработке ресурсосберегающих технологий

Поверхностные и подземные воды являются одним из наиболее уязвимых компонентов природной среды при разработке месторождений полезных ископаемых. Если загрязнение воздушной среды, почв, нарушение поверхности или мерзлого режима грунтов затрагивают относительно небольшие площади, то увеличение мутности воды и изменение ее химического состава прослеживается на сотни километров. При этом изменяются также характер русловых процессов и состав аллювиальных отложений п руслах и на поймах. Влияние антропогенно-обусловленных изменений качества поверхностных вод распространяется нередко и на прибрежно-морские акватории.

В южных районах Дальнего Востока длительное время разрабатывались лишь россыпные месторождения золота. Подавляющее большинство их располагается в долинах небольших горных водотоков, составляющих верхние звенья крупных речных бассейнов.

Данные по изменению мутности воды в реках ни асе работающих пром-приборов показывают, что в северном Приохоты; (бассейн У чур г.) содержание. взвешенных веществ составляет 600-1200 мг/л, в то время как на притоках Колчннки и Гура может достигать 4000 мг/л при близких морфологических характеристиках долин и русел рек. Эти естественные различия в условиях формирования твердого стока при горнопромышленном освоении территории необходимо учитывать при планировании и осуществлении меро-приятий'по защите поверхностных и подземных вод от загрязнения.

В северных районах территории маяг эффективность прудов-отстойников вследствие высоких показателей фильтрационных свойств отложений ложа и дамб прудов-отстойников. Наличие мощного слоя многолет-немерэлых пород и почти полное отсутствие таииков в верхних звеньях речной сети обусловливают практически весь объем стока загрязненных вод поверхностными водотоками. Иодмерзлотные подземные воды в этих условиях остаются достаточно надежно защищенными от загрязнения.

В южных районах рассматриваемой территории имеется возможность создания дамб и прудов-огстойников с более высокими экранирующими свойствами, что ослабляет фильтрацию загрязненных вод, но не препятствует их частичному поступлению в глубокие горизонты. Кроме того, важным фактором распространения загрязнений в речных системах является большое количество летних атмосферных осадков и ливневый характер их выпадения. Они вызывают переполнение прудов, прорывы дамб, активизацию русловых деформаций, что, в конечном счете, приводит к залповым выбросам загрязнений в реки.

Глинистые отложения характеризуются высоким содержанием наиболее тонких частиц, практически не осаждающихся в условиях даже слабопроточных водоемов. Поэтому приходится применять флокулянты, однако данный способ очистки воды при высоких значениях мутности и несовершенстве технологии сохранения образующихся гранул недостаточно эффективен.

В настоящее время в добыче золота увеличивается роль коренных месторождений. Действует крупный Многовершинный ГОК, подготавливаются к эксплуатации месторождения в бассейне р. Улахан (Кет-Кап), Тас-Юрях, Хаканджа и Юрьевское. Имеют перспективу планы по разработаге других коренных месторождений в южной части Дальнего Востока. Большинство месторождений располагается в верхних звеньях речной сети. Реки характеризуются незначительными стоками, поэтому' даже небольшое влияние предприятий на качество вод может иметь существенные экологические последствия для водных экосистем.

Г) районах Многовершинного месторождения золота представлены основными водотоками являются р. Лев. Ул, ручьи Бнрсалали, Олений, Улче-нок, Медвежий, Северный. Долина Лев. Ула в районе поселка сильно преобразована человеком — нарушен рельеф поймы, склонов, проложено искусственное русло. Аналогичное строение имеют притоки реки Ул. Они так же в значительной степени преобразованы хозяйственной деятельностью. Например, нижний отрезок ручья Бирсапали протяженностью 2 км течет по бетонному отводному каналу., огибающему хвостохралилище.

Хаканджинасое зелотосеребряное месторождение расположено в правобережной части бассейна р. Кухтуй (длина реки 384 км., площадь водосбора 8610 кмг; впадает в Охотское море) на участке между устьями притоков Хумнак и Колгычан. Речная сеть района месторождения представлена одиннадцатью притоками рек Кухтуй и Хумнак длиной более 10 км и многими малыми водотоками протяженностью менее 10 км. Горный рельеф района, незначительная мощность зоны гипергенеза определяют слабое взаимодействие атмосферных осадков; с растительным покровом, что в конечном итоге сказывается на содержании в воде органических и биогенных вгществ. Поэтому воды отличаются низкой цветностью. Лишь в период весеннего половодья и паводков она несколько возрастает.

В районе золоторудного месторождения хребта Кет-Кап руч. Лев. Улахан является притоком р. Онне, которая входит к бассейн р. Учур. Максимальная мутность в период наблюдений, превышающая 400 мг/л, была отмечена в руч. Беспрозванный и Лев. Улахан (в радоне поселка). Несколько меньше (384 мг/л) этот показатель в нижнем течении руч. Дугуян. Ниже по течению руч. Лев. Улахан мутность воды снижается, что связано с разбавлением чистой водой за счет притоков и осаждением части переносимых наносов на спокойных участках реки со слабым течением. По сравнению с фоновыми показателям);!, за которые приняты гидрохимические данные небольшого карстового озера :е истоках рут. Лев. Дугуян, химический состав воды руч. Лев. Улахан характеризуется заметно повышенным содержанием сульфатов :и нитратов, что может быть связано с антропогенным загрязнением, обусловленным дли'гель той эксплуатацией россыпных месторождений золота с использованием взрывчатых веществ.

Хингаиское оловорудное месторождение расположено в нерховьях р, Лев. Хинган. Она является типичной горной рекой, протекает в узкой доста-

точно глубоко врезанной долине и имеет прямолинейное русло. Протяженность её выше створа комбината составляет 20 км, пгшщадь водосбора - всего 74 км7'. На участке расположения комбината в р. Лек. Хкнган впадают притоки - ключи Буферный и Малиновый. Ключи представляют собой типичные горные ручьи с неустойчивым стоком. В зимнее время они перем ерзают. Подземные поды имеют минерхпизацию до 0,1 г/л. По составу они гидрокарбонатные кальциевые.

Хрустальное оловорудное месторождение расположено на восточных отрогах горной системы Сихотэ-Алинь в бассейн»! реки Зеркальной. Реки рассматриваемого района характеризуются горным режимом. Осадков выпадает довольно много - до 800 мм/год. Поэтому территория имеет высокие значения модуля речного стока (от 10 до 15 л/с-км"). Вскрытые подземными выработками тектонические зоны давали приток 0,01—1,6 м'/ч. Такая слабая обводненность пород на глубине не представляет никаких затруднений при отработке месторождения. С другой стороны, низкая водообильность пород и отсутствие надежных поверхностных водотоков, на водах которых, можно было бы базировать техническое и бытовое водоснабжение, ставит обогатительную фабрику и рудник Хрустальный в затруднительное положение.

Во второй главе приводятся результаты исследований антропогенного преобразования водных ресурсов,

Разработка месторождений золото- и оловосодержащих руд производится открытым и подземным способом. Обогащение руд цветных металлов производят гравитационным: или флотационным методом для разделения и концентрации ценных компонентов сырья, предназначенных для последующего получения металла. Обогащение руды производят на обогатительных фабриках, на которых сырьё проходит ряд последовательных процессов обработки. Переработка руды включает в себя несколько стадий, состоящих из подготовительных, обогатительных и вспомогательных операций. К подготовительным относят дробление, измельчение, грохочение и классификацию; к обогатительным — процессы разделения минералов гравитационным или флотационным путём, позволяющим отделить концентраты от пустых пород (хвостов); к вспомогательным — процесс обезвоживания концентратов и складирования хвостов. Хвосты (пустая порода) транспортируются при помощи воды в хвостохргвилище.

Хвостохранилища являются объектом повышенной опасности для окружающей среды. Хвосты обогащения представляют собой отходы в виде пульпы, получаемые в процессе обработки полезных ископаемых.

Наблюдения показывают, что различные химические элементы, содержащиеся в отходах хвостохранилшц, с: течением времени накапливаются в окружающей среде и при достижении определенных концентраций начинают оказывать негативное влияние на живые организмы, так как в результате сильного локального техногенного воздействия не происходит достаточного самоочищения за счет природных процессов. Воздействие загрязнений на все элементы биосферы будет происходить прямым и косвенным путем в резуль-

тате физико-химических процессов. Прогноз влияния этих процессов на окружающую среду в зависимости от концентрации и динамики компонентов во времени позволит правильно организовать мониторинг экологического состояния территории и наметить мероприятия для ее защиты.

Хвостохранилища достигают значительных размеров - до нескольких десятков и даже сотен гектаров. В них постоянно или периодически поступает большое количество использованных в технологическом процессе отработанных сточных вод (пульпы), обладающих повышенной минерализацией и содержащих в своем составе вредные компоненты. Оценка возможностей фильтрации сточных вод из промышленных бассейнов и динамики их распространения в водоносных пластах язляется необходимой основой для разработки мероприятий по защите подземных вод от загрязнения.

Одним из примеров негативного влияния на окружающую сред;,' может служить хвостохранилище золотоизвлекающей фабрики руд. Многовершинный. Несмотря на применение метода хлорирования, который способствует разрушению цианидов и тломочевины, не исключено загрязнение цианидами и тяжёлыми металлами р. Лев. Ул ниже устья руч. Бирсалали вплоть до оз. Орель и р. Амур. Это может произойти вследствие дренажа через ложе отстойника и борта дамбы грунтовых и поверхностных вод. Уже сейчас; наблюдается повышенная эрозионная уязвимость грунтов в районе хвостохранилища, в частности дамбы и склонов, а также отсыпок и отвалов в пределах ГОКа.

В оловодобывающей промышленности таким примером монет служить хвостохранилище центральной обогатительной фабрики (ЦОФ) Солнечного ГОКа. Исследования, проведенные нами, показывают, что хвостохранилище оказывает локальное воздействие на все компоненты природной среды: воздух, воду, почзы, рельеф, растительность и др. Для различных компонентов оно неодинаково по интенсивности и масштабам проявления. Обследование территории осенью 1995 г. »позволило выявить следующие особенности изменения природной среды, обусловленные активной эксплуатацией хвостохранилища.

Влияние на рельеф и почвы отмечается тю всей периферии хвостохранилища. Наиболее интенсивным оно было во время строительства и заключалось в отведении русла р. Холдоми в искусственный водосток с большими скоростями течения, способный пропустить паводковый сток, а также преобразовании на этом участке речной поймы.

Рельеф поймы отлажен, литологаческий состав верхней части толщи нарушен, водный режим изменен коренным образом. Одна из наиболее чувствительных к внешнему нлиянию — водная экосистема р. Холдоми. Горная река с быстрым течением, чередованием плесов и перекатов, паводочным режимом в летнее время на участке протяженностью более 1,5 км превращена в искусственный канал. На этом участке полностью нарушен русловый режим, а высокая скорость течения на значительном отрезке реки является серьезным препятствием для многих видов рыб. Здесь также отсутствуют ус-

ловия для обитання многих видов гидробионтов. Наибольшее влияние на водную экосистему р. Холдоми оказывают не русловые процессы, а сильно измененный химический состав поверхностных вод в русле р. Холдоми и грунтовых вод в ее пойме. Загрязнение их тяжелыми металлами и другими вредными для ихтиофауны веществами на участко хвостохранилища происходит достаточно интенсивно. Часть воды, поступающей с ЦОФ вместе с пульпой, дренируется через тело хвостохранилища и имеет сток в р. Холдоми. Прогноз влияния хвостохранилища на водные ресурсы при помощи модели позволит разработать целенаправленные и эффективные водоохранные мероприятия. Поэтому в этой главе рассмотрены вопросы применения уравнения диффузии (Фика) для оценки миграции загрязнений из хвостохранилища. Сформулирована постановка задачи для уравнения параболического типа с разрывными коэффициентами, описывающего миграцию вещества от пульпы в грунт. Показана единственность, классического решения краевой .задачи, а приближенные решения найдены разностными методами. Доказаны принципы экстремума решений для разностороннего аналога задачи и устойчивость разностной схемы. Для численного нахождения решения составлена программа решения на ЭВМ. Правильность состаренной программы проверена на тестовых примерах.

Химические элементы, содержащиеся в отходах хвостохранилищ, с течением времени накапливаются в окружающей среде я при достижении определенных концентраций начинают оказывать негативное влияние на живые организмы. Это объясняется нарушением оптимального режима саморегуляции биосферы, так как в результате сильного локального техногенного воздействия не происходит достаточного самоочищения за счет природных процессов. Воздействие загрязнений на все элементы биосферы будет происходить в результате физико-химических процессов. Прогноз влияния этих процессов на окружающую среду в зависимости от концентрации и динамики компонентов во времени при помощи математической модели позволит правильно организовать мониторинг экологического состояния территории и наметить мероприятия для ее защиты.

В первую очередь загрязнению подвергаются грунтовые воды, от которых часто зависит питание растений, истощение и заболачивание почв. Из грунтовых вод загрязнения проникают глубже в артезианские воды. Следует также учитывать, что при дренировании такие подземные воды загрязняют поверхностные. В концептуальной, а следовательно, и в математической модели должно быть учтено, что длительный намьга пульпы приводит к накоплению в бассейнах и хранилищах мощной толщи осадков. На некоторых хво-стохранилшцах обогатительных фабрик толщина осадков достигает десятки метров, а глубина слоя осветленной воды составляет 0,5-1,5 метра.

Таким образом, расчетная модель включает схему хвостохранилища (рис. 2), где учтены все основные параметры, которые должны использоваться при решении задач моделирования.

вадпувар Рис. 2. Схема хвостохранидища

Условные обозначения к рис. 2 и задачам: шоо — мощность (высота) осветленной пульпы, м, тпо ~f(Qn); m,i( — мощность (высота) осадка, м, mnI —f(t), mn¡ ~l¡-10; тп2 — мощность (высота) экрана, м, т„2 — —1¡ mll3 — зона неполного насыщения, м, от п до 0, тп3 =13 -12 П1„4 — мощность (иысота) водоносного слоя, м, тп4 14 -13 Qn - f(t) — расход лоступающей пульпы, м3/суг; Кф 0 — коэффициент фильтрации осадка, м/сут; Кф.г — коэффициент фильтрации экрана, м/сут; К,;1еп. — коэффициент фильтрации,водоносно го пласта, м/сут; С„ i — концентрация загрязнений в осадке г-элемента, г/м3; С'п:> — концентрация загрязнений в экране í-элемента, г/м3; С,а — концентрация загрязнений в зоне неполного насыщения г-элемента, г/м3;

С„4 — концентрация зафязненнй в водоносном слое /-элемента, г/м3; K„i — скорость фильтрации в осадке, м/сут; У„2 — скорость фильтрации в экране, м/сут; У„з — скорость фильтрации в зоне неполного насыщения, м/сут; V,4 — скорость фильтрации в водоносном слое, м/суг; D — коэффициент молекулярной диффузии (м~/сут) для каждого слоя области: Oí, Q2,

В — ширина рассматриваемого сечения хвоетохранилища. Для постановки краевой задачи, описывающей миграцию вещества от пульпы в грунт, обозначим через Пк (к=1, 2, 3, 4) область, ограниченную прямыми

х = h.i, х = /fo t = 0, t = Г, где 0<Т<со,

О = 1,1<1,<!2<1з -<//=!< со. Область (0< х< I, 0 < I < Т) обозначим через О (р ис. 3)

г

Г

п2 Оз «4

0 / * 1 к = -- Ь х

+ (*.,)<=«„* = !,2,3,4; (1)

Ряс. 3. Расчетная схема

Пусть V,;, Е»к {к=1,2,3,4} — заданные постоянные величины.

Задача. Найти функцию С{х,1}, непрерывную в замкнутой области

(} = иАы П(-= {0 < х < Ь, 0 <г < 'Г}, имеющую непрерывные вторые производные по .с и непрерывные первые производные по I з каждой области Пк {1с = 1,2,3,4} и непрерывную производную первого порядка по х по всей области О и удовлетворяющую в каждой области уравнению одномерного переноса вещества в однородной среде с постоянной скоростью фильтрации: дС(х,0 д-С(х,е) К(х,1)

и -—----1- I'-----

с! ёхг дх

начальному условию

С(х,0) = Са(х), 0<хИ1 (2)

и краевым условиям

С(0,О = С0(О, С(Х,/) = С,(г), О<ЛТ. (3)

Здесь С°(х), С0(\) и €¿(1) — заданные непрерывные функции, причем С°(0)=Со(0),С1 (0)=С°(1).

Приближенные решения краевой задачи найдены по методу конечных разностей.

Уравнение (1) во внутренних узлах аппроксимируется разностным уравненном

с Г = И

Начальному условию (2) соответствуют условия

С;' С • (х,), г = 1,2,3,4,5...Л', (5)

а краевым условиям (3) — условия

Из последнего соотношения значения С/ на гршшцах между областями Пк получаем по формулам

___

с/, - "- * = 1,2,3, у = 1,2,...Л/. (7)

Таким образом, по итерационным формулам (4)-(7) находятся приближенные значения функции С('х,1) во всех узлах сети.

Доказаны принцип максимума и устойчивость разностной схемы.

Разностная схема, предложенная для' аппроксимации. задачи (1)-(3), может использоваться для численного нахождения решения исходной задачи. Для этого на основе формул (4)-(7) составлена программа для ЭВМ, Задавая различные значения для параметров среды Ук> 1Эк и устанавливая вид функций С°(х), Со^) и С,(0, можно проследить характер процессов, происходящих в хвостохранилищах при миграции вещества от пульпы до грунта.

Рассмотрены тестовые примеры, на которых, проверена правильность составленной программы и промоделированы процессы распространения вещества. В результате проведенных расчетов было получено, что величина погрешности нахождения приближенного решения при вычислениях не превышает 10 %. В одном из характерных тестовых примеров приняты постоянные описывающие однородную среду. 1ЭГ=0,5; \\=1,б; 133^=1,5; к=1,2,3,4. Из уравнения (1) начальные и фаничные условия приняты следующие: 50(0,5 -х)2,

Со=

(8)

0,0 ж >0,5

СоОМ2,5е-; (9)

Сь«=0. (10)

Начальное условие вкда (8) описывает случай резкого увеличения концентрации вещества на поверхности хвостохранилища. Затем с течением времени концентрация на поверхности портепенно уменьшается (условие (9)). Такая ситуация может возникнуть в случае единичного сброса вещества в хвостохранилище. На дне концентрация вещества остается равной нулю (условие (10)).

Проведенные расчеты показывают, что с течением времени происходит перенос вещества на глубину. Так как среда однородная, то скорость переноса вещества остается постоянной по всему исследуемому объгму (рис. 4.)

Рис. 4. Тестовый расчет концентрации С(х,0

Теория моделирования миграции меди проверена на конкретном примере хносгохранилшца Солнечного Г'ОКа'. Мощность осадка Ш1 = 6 м, высота экрана гаг = 0,5 м, ширина зоны аэрации Шз= 5 м, высота водоносного слоя гп4 = 10 м. Скорость фильтрации в слоях раина V] = 2 м/сут, = 0,01 м/сут, У3 = 10 м/сут, У4 = 10 м/сут. Дтя коэффициентов диффузии приняты следующие данные: О) = 5-Ю'5 см:!/с,, П2 =-- МО"5 см2/с, 03 "-= 5-10"2 см2/с, О4 = 5-1 О*2 см2/с.

На поверхности и на дне хЕЮСтохрапилшца концентрация остается постоянной,

С'оО) = 2 мг/дм3, С//) = 0. В начальный момент времени распределение концентрации меди задается следующим образом:

2-\,5х/Лхмг!дмъ, 0,5 мг/дм*,

0,5 - 0,4 (х - /,+<*,) /(Л, + Я2 )ш /дм3, 0,1д<г/<)л(\

0,1 - 0,05(х -1, + ) !{Хг + Л, )мг / дм\ 0,05мг I дм3,

0,05 + 0,005(*-/1 +-/,)/(А, + ХА)мг I дм*,

0,055мг/дм\

0,055(1 -х)/А4лг/д.«3,

О ¿х<Л,, А, 5 х < ¡', - А,,

I, -А, ¿х</, +Л2, /, + Л2 <х<12 -Л2,

/, - Л2 <х<12 +Л„ 12 + А3 <',х<1} -Л„ 1г -Л, ¿л:</, + Д., + А3 < дт</4 -А4, /< -А, <*</,.

С(х,0

2.0 1.6 1.2 0.8

0.4 0.0 !+

Концентрация меди

— начальное значение

— через 3 суток

— через 5 суток

— — через 10 суток

"К

'. Л " : (-' I \

;1 ;

I 1 '.I :

и \ ¡1 ; !| 1 :> '. !| \

I > .1 \ \\ \ \

Рис. 5. Динамика переноса меди в хиоетохргшшише Солнечного ГОКа

Функции С°(х), Со(1:) и С\{1) являются непрерывными, для них выполнены условия согласования. Доказано выполнение условия единственности (4) для заданных величин (Хе Кан Чер, Шевцов М.И., Караванов К.П., Вих-твико Э.М. Математическое моделирование влияния горнодобывающего комплекса на водные ресурсы (на примере хвостохранилищ). Хабаровск: Приамурское географическое общество, 1998). Предлагаемые формулы применимы для расчета мигрг.ции компонентов в условиях Солнечного ГОКа.

Начальные значение концентрации меди - на поверхности осадха (точка /0), на поверхности экрана (точка /1), на границе нижней точки экрана и верхнего уровня зоны неполной аэрации (точка 1г), в начальной /3 и конечной и точках водоносного слоя. Эти значения равны соответственно 2, 0,5; 0,1; 0,05 и 0,055 мг/дм3.

По истечении нескольких часов с момента поступления меди с пульпой наблюдается ее проникновение согласно расчетам в толщу осадка и незначительное - в зону неполного насыщения и водоносного слоя. Это происходит за счет диффузии загрязняющего вещества вслгдствис массопереноса и в дальнейшем сорбции вещества породой. При этом на миграцию вещества в подстилающие слои хвосгохранилищз. будут влиять их состояние, фильтрационные свойства, температура и гравитационные эффекты.

Через трое суток вещество с начальной концентрацией 2 мг/дм3 проникает до экрана и, скопившись перед ним, проходит через него (рис:. 5), что подтверждается и при эксплуатации хвостохранилищ на реальных объектах. Затем увгличение концентрации будет происходить в зоне неполного насыщения и в водоносном слое.

Наряду с одномерной задачей рассматривается двумерная профильная задача.

Для описания хвостохраиилища используется схема рис. 2, где области заданы следующим образом (рис. 6):

• по высоте - мощность осадка т\~ОС/ = <5 м, толщина экрана m2=C|C¿ = 0,5 м, в силу полного насыщения зона аэрации объединяется с зоной водоносного слоя ffi3+m4=C2C( = 15 м;

• по ширине - диаметр d¡-OA¡~ 100 м, ширина экрана d2=AiA2= 0,5 м и d^d^A2Á4= 100 м.

■Ai^lj А.\А\

BiBi B¿B+

Рис. 6. Схема объекта для двумерной задачи Решается следующая задача.

Задача. Найти функцию С = С (х, у, непрерывную в замкнутой области О = (X имеющую непрерывные вторые производные но х и у и непрерывные первые производные по I в каждой области О* (¿=1, 2, 3, 4) и непрерывную производную первого порядка по х и у по всей области О и удовлетворяющую в каждой области С1К уравнению! двумерного переноса вещества в однородной сред« со скоростями фильтрации У! к (у) и ^2.к(у), зависящими от переменной у:

Я/'

■'и (У) "г~ + ^2,4 0') т- = 0, к = 1,2,3,4 ;

дС „ д

dt

дгс д2с\

дх

ду

G

начальному условию

С(х,у 0)^ Cf(x,y), (х,у) и ю аевым условиям

С (0, у, /) = Со (у, 0, А, <у <В4, 0 <1 <1\ С (.х, у, t) =--- С/, (х, у, t) , (х, у) eL, 0 <t <Т,

(И)

(12)

(13)

(14)

г ífi С?(х, у), Со (у, t) и С/ (х, у, t) - заданные непрерывные функции, причем Со </, 0) ----'C'*f0, А= СаП А,, 0), Со (Ви 0) = С (0, В4) - CL (О, В4, 0); С0(у,0) = С"{0, у), Л4 <у <В/, L - кривая /4: х ~ 14 (у) на плоскости OXY.

Значения для коэффициентов Ок начальных и граничных функций повторяют условие одномерной модели. Скорость фильтрации задастся следующим образом: в вертикальном направлении скорость фильтрации равна У|,,=2 м/сут, V 1,2=0,01 м/с)т., \г1-3=\г|,4=10 м/сут. Скорость фильтрации в горизонтальном направлении в каждой! зоне я-1,2,3,4 на порядок меньше, чем соответствующая скорость V-,,1=0,2 м/сут, У2,2=0,001 м/сут,

^^г.з-Уг,^! м/сут.

Для задачи (11) - (14) построен разностный аналог, доказаны теоремы единственности решения и устойчивости разностной схемы, проведены численные расчеты.

На рис. 7 представлен 1рафик концентрации С(х,у,1) в начальный момент времени 1=0.

Ри:с.7. Распределение концентрации С(х,у,$ в начальный момент времени 1-0 '

С течением времени происходит проникновение меди сквозь э кран и увеличение концентрации вредных веществ в водоносном слое (рис. 8).

Рис.8. Расчет миграции С(х,уЛ) при ?>3 суток

Полученные результаты по расчетам одномерной и двумерной задач хорошо согласуются между собой и подтверждаются другими исследованиями. Например, В.М. Гольдберг отмечает, что зона неполного насышения играет двоякую роль в процесса?: загрязнения подземных вод. С одной стороны, она выполняет защитную функцию по отношению к горизонту трувто-вых вод, с другой стороны, будучи загрязненной, она в течение длительного времени может быть источником загрязнения подземных вод.

В третьей главе рассматривается современное состояние водного хозяйства и дается обоснование методов интенсификации процессов очистки сточных вод горнодобывающих предприятий.

Водное хозяйство горнообогатительных промышленных комплексов достаточно сложное, что обусловлено производством и гидрологическими особенностями территории. Методы очистки сточных вод и извлечения из них полезных компонентов, как известно, могут быть механические, физико-химические и химические. Как правило, в существующих технологических схемах горнодобывающих предприятий используется сочетание рголичных методов. Например, сточные воды золотоизвлекагельной фабрики руд. Многовершинного представлены хвостовой пульпой процесса сорбциокного цианирования, содержащей в твёрдой фазе остаточное количество применяемых реагентов (цианидов), а также другие вещества, перешедшие из руды в раствор при гидрометаллургической обработке. Твердим фаза пульпы представляет собой осадки перерабатываемой руды. Состав жидкой фазы пульпы показывает, что основными вредными компонентами являются цианиды и гиа-цианты (родаииды), а также металлы медь и цинк, присутствующие в виде

цианид пых комплексов. Обеззараживание циансодержащих сточных вод производится гипохлоритом кальция. Использование метода хлорирования позволлгт перевести токсичные рсагенты-иианиды и тиомочеиину в нетоксичные азот и углекислый газ. Одновременно образуются достаточно устойчивые промежуточные соединения, которые приводят к появлению в воде хвостохэанклищц аммония и мочевины. Слив хвостохранилища используется в системе оборотного водоснабжения.

Производственные сточные еюды на Солнечном ГОКе образуются в виде пульпы на центральной обогатительной фабрике. На ЦОФ хвостовая пульпа по магистральному пульпопроводу направляется в хвостохранилище. Площадь хвостохранилища составляет 64 га. Количество инфнльтрационных вод хвсстохранилища ЦОФ по проекту составит 1500 м3/сут. Оборотная вода подаетс;я на фабрику. Хвостохранилище Солнечной обогатительной фабрики (СОФ) составляет 20 га. Хвостовая пульпа с содержанием твердого 8-12 % подается в него по магистральному пульпопроводу при помощи насосов. Осветленная иода поступает в водоприемные колодцы, и затем от насосной станции по магистральному водоводу подается на фабрику. Таким образом, несмотря на наиболее простой применяемый метод очистки хвостовой пульпы — отстаивание, водное хозяйство обогатительной фабрики представляет собой сложные водохозяйственные системы, ш. эффективность работы которых окапывают существенное влияние не только хозяйственная деятельность предприятия, но и природные факторы.

Сточные воды обогатительной фабрики комбината «Хинганолово» поступают в хво с го хранилище объемом 2 850 ООО м3. Расход пул иы составляет 240-31С м3/ч. Для очистки сточных вод применяется сернокислый алюминий в количестве 0,98 кг/г перерабатываемой руды, при повышении содержания сульфидов применяются известь и полиакриламид.

Слив хвостохранилища поступает в насосную станцию и. перекачивается в оборотную систему водоснабжения обогатительной фабрики. Избыток слива хвостохранилища (320 м'Усуг) достигает максимальной величины в летнее время года и сбрасывается в р. Левый Хинган. Избыток образуется в основном из-за поступления в хвостохранилище шахтных вод. Содержание взвешенных веществ в сливе достигает 180 мг/л, содержание свинца - 0,18 мг/л, цинка - 0,1(5 мг/л. Величина рН равна 6,3-7,4. В случае нарушения дозирования сернокислого алюминия в хвостовую пульпу концентрация взвешенных веществ в сливе хвостохранилища возрастает до 192-340 мг/л. Проектом была предусмотрена доочистка слива из хвостохранилища на двухступенчатых. фильтрах. Однако в проекте не нашел отражения вопрос обработки промывных вод фильтров, поэтому загрязнения после промывки промывных вод могут попадать в р. Хинган. Для: их обработки могут применяться специальные сооружения, рекомендуемые кафедрой «Гидравлика, водоснабжение и водостаедеиие» ХГТУ, включающие современную конструкцию сгустителя. Шлам должен обезвоживаться. Таким образом, будет исключен сброс в водоем концентрированных сточных вод, содержащих взвешенные вещества,

ионы металлов, остатки реагентов, используемых в технологическом троцес-се и при регенерации загрузки фильтров.

Схема очистки шахтных вод шахты «Капитал ьная-Глубокая» комбината "Хинганолово" предложена институтом «Гипроникель». Расход сточных вод составляет 1900 м3/сут, содержание взвешенных веществ 68-473 мг/л, pH - 7,6-8,4. В состав схемы входят смесители, осветлитель со взвешенным осадком и скорый фильтр. При имеющейся характеристике состава гсахтных вод имеет смысл исключить из схемы осветлитель со взвешенным осгдком, а взамен использовать метод двухступенчатого фильтрования на фильтрах новой конструкции.

Анализ существующих методов очистки сточных вод горнодобывающих предприятий показывает, что наиболее перспективными должны являться методы, позволяющие создать внутрифабричный оборот с минимальным использованием для этих-целен площадей и химических реагентов. Исследования систем водного хозяйства горнодобывающих предприятий показывают, что наиболее распространенными методами являются комбинированные с использованием отстаивания и фильтрации. Основными путями совершенствования методов за счет интенсификации очистки: сточных вод и об работки осадков являются:

• интенсификация процессов выделения твердых частиц из воды в поле центробежных сил при помощи гидроциклонов;

• совершенствование конструкций фильтров, позволяющих увеличить их грязеемкость и требуемый эффект очистки в безреагентном режиме или с минимальным расходом реагентов;

• разработка современных типов сгустителей для обработки осадков сточных вод.

В четвертой главе разработаны технологии очистки сточных иод горнодобывающих предприятий и приведены результаты лабораторных и производственных исследований. Выполнен анализ основных существующих технологических процессов, применяющихся для очистки сточных вод в горнодобывающей промышленности.

Выбрана и обоснована базовая конструкция аппаратов центробежного действия и проведены теоретические и: экспериментальные исследования. Исследованиям гидроциклоноп посвящены работы известных ученых Пова-рова А.И., Акопова М.Г., Дриссена М.Г., Келсалла Д.Ф., Бредни Д., Гарьяна Ж., Пантофличека И., Найденко В.В., Фоминых A.M., Скирдова H.H., Пономарева В.Г., Честона Р., Модера Ж., Дальстрома Д., Журавлевой З.Д., Ман-гушева К.И. и др. Дальнейшее развитие исследований показывает, что в напорных гидроциклонах с малым диаметром цилиндрической части создается высокий фактор разделения, достигающий нескольких тысяч единиц и, следовательно, можно предполагать высокую эффективность осветления суспензии. Практически же интенсивные пульсации скоростей не позволяют достичь ожидаемых результатов, решение таких задач возможно путем совершенствования конструкции гидроцшслонов, а именно: изменением угла

конусности, формы и размеров входного и сливного патрубков, высоты цилиндрической части; уменьшением шероховатости внутренних стенок гидро-циклока и оптимальным соотношением размеров основных частей гидроциклона. Все эти факторы: влияют на гидродинамический режим и эффективность работы аппарата. Кроме того, следует учитывать вязкость жидкости, концентрацию, плотность, гранулометрический состав частиц и давление на входе гидроциклона. Указанные факторы связаны между собой, и многие исследователи предлагают учитывать это в теоретических расчетных формулах для определения производительности и эффективности разделения суспензий. Но для определения оптимальных конструктивных и гидравлических параметров наиболее надежным методом является экспериментальная проверка определенной конструкции аппарата на конкретной сточной жидкости. Анализ гидродинамических явлений изучался многими исследователями и схема потоков, обычно приводимых в литературе, является принципиальной и условной. В.действительности потоки внутри гидроциклона имеют сложную траекторию, наряду со спиральным движением существуют замкнутые циркуляционные токи, значительно усложняющие гидродинамическую об-станоису в аппарате. Исследования по влиянию конструктивных параметров на показатели работы гидроциклонов, проведенные нами, подтверждают изложенное выше. Для практического решения базовой конструкции гидроциклона и определения оптимальных технологических параметров проведены исследования в лабораторных и производственных условиях. Экспериментальные исследования: в лабораторных условиях проводились на установке, которая состояла из бака исходной суспензии, насосов и гидрэциклонов (рис. 9). Принцип работы установки заключался в следующем. Предварительно подготовленная тверда! фаза разбавлялась водой в баке исходной суспензии 1 до требуемой концентрации. Затем насосом 2 подавалась на один или несколько гидроциклонов. Давление на входе регулировалось запорным вентилем 9 и определялась по образцовым: манометрам 10. Определение расходов через пусковое и сливиог отверстия выполнялось объемным способом. Выделенные пески и осветленная суспензия во время работы гидроциклона подавались обратно в бак 1, что способствовало сохранению заданных характеристик: исходной суспензии.

Предотвращение оседания частиц взвеси на дно бака 1 осуществлялось гидравлическим способом при помощи циркуляционного трубопровода 11. Исследования проводились на пульпе, подготовленной из твердых осадков сточных вод обогатительной фабрики. Концентрация твердого была в пределах от 10 до 50 г/л для различных серий опытов. Фракционный состав твердого приведен в табл. 1. Плотность 2,6 кг/см2.

Рис. 9. Схема опытной установки: 1 - бак исходной суспензии; 2 - водопровод; 3 - канализация; 4 - насос; 5 - гидроциклон ГЦ-15; 6 - гидроциклон ГЦ-25; 7 - гидроциклон ГЦ-50; 8 - гидроциклон ГЦ-100; 9 - регулировочный вентиль; 10 - магаметр; 11 - отбор проб исходной суспензии (циркуляционный трубопровод); 12 - отбор прюб пескового продукта; 13 - отбор проб слива;

14 - бак-отстойник

Таблица 1

Фракционный состав взвешенных частиц в сточиьлх водах обогатительной фабрики

% 19 2.7 14 20 20

U, мм/с 0-0,057 0,057-0,25 0,25-1,3 1,3-3,3 3,3

D, mi с 0-8,23 8,23-17,24 17,24-39,32 39,32-62,65 62,65-100

Б результате установлено, что эффект очистки возрастает с уменьшением диаметра гндроциклона от 41,115 до 65,28 %. Однако многократные испытания показали, что при характерных для исходной пульпы концентрациях от 10 до 50 г/л песковые насадки мультициклонов Dr - 25 мм и Dr = 15 мм, имеющие размеры 3,5 и 2. мм, периодически забиваются, в результате возрастает сопротивление и аппарат выходит из строя. Это приводит к демонтажу батареи аппаратов и резкому снижению эффективности эксплуатации. Наиболее рационально использовать гидроциклон Dr = 50 мм, так как, несмотря на некоторое уменьшение эффекта очистка по сравнению с мультициклонами, в нем не происходит зашламления пескового насадка, процесс разделения идет в стабильном режиме, а количество аппаратов в батарее снижается. Производительность гидроциклона Z),. = 50 мм в 2,5 раза больше производительности Д - 25 мм и в 4,5 paja больше, чем у гидроциклона Dr = 15 мм.

60 50 40 30 20 10

2

--------

/У ---

/ ее«0 ~ const v_

/

0,5 Д 2,5 Д 4,5 Д 6,5 Д 8,5 Д А .. -- i- —..... i ! i i

271

371

471

571

671 //общ, ММ

Р ис. 10. Зависимость эффекта очистки от высоты гидроциклона: 1 - при da = const.; 2 - при Qa % = const

Анализ опубликованных работ показывает, что в настоящее время в теории гидроциклона не существует единого мнения об оптимальных разме-

pax высоты цилиндрической части и угла конусности. Проведенные нами исследования показали, что для очистки сточных вод обогатительных фабрик с высоким содержанием мелкодисперсных взвешенных веществ шялучший эффект наблюдался для гидроцнклонои с углом конусности 5 и 10" и составлял 58,75 и 57,51 % соответственно. Для конусности более 20° зофект составлял 47,96 % и с увеличением угла конусности снижался до 30 %. Окончательно для использования на производстве был принят угол конусности 10°, так как, несмотря на некоторое увеличение эффекта очистки (на 1,24 %), дальнейшее увеличение угла конусности нецелесообразно, поскольку это будет приводить к неоправданному износу конической части, частому ее засорению и ухудшению условий эксплуатации аппарата. Зависимость эффекта очистки от высоты гидроциклона при постоянном оптимальном угле конусности 10° показана на рис. 10. Причем при увеличении общей высоты аппарата при постоянном диаметре песконого насадка расход через него будет увеличиваться, что приведет к разбавлению пескового продукта и может снизить эффективность работы гидроциклона. Для исключения этого фактора была произведена серия опытов при одинаковом проценте сброса через пес-ковый насадок. В обоих случаях, т.е. при d„ — coast и Q„% = const, оптимальным будет являться отношение hJDr == 2,5, при котором эффект очистки имел максимальное значение 51-55,7 %. Г[р:;г увеличении общей высоты гидроциклона от 271 до 701 мм производительность возрастает на 10 %. Исследованы зависимости эффекта очистки и расхода сливной диафрагмы от ее диаметра. Максимальный эффект был достигнут при с/сл.д = 12 мм и составлял 58,56 %. Это соответствует теоретическим представлениям о соотношении скоростей внутри гидроциклона. Повышение тангенциальной скорости пропорционально диаметру сливной диафрагмы. При уменьшении радиуса вращения радиальная скорость увеличивается. Характер изменения осевой скорости в восходящем и нисходящем потоках одинаков. С увеличением сливного отверстия осевая скорость также увеличивается. В нисходящем потоке это выражено более резко, чем в восходящем. Такое изменение осевой скорости, показывает, что с увеличением сливного отверстия должна расти и производительность. Этот вывод подтверждается нашими экспериментальными исследованиями, производительность по сл иву для dcl,.a ~ 8 мм составляла 2,2 м3/ч, а для dCJ д = 16 мм -2,86 м3/ч. Производительность гидроциклона также возрастала. Диаметр сливной диафрагмы 12 мм составляет 0,24 Dr. Таким: образом, лабораторные исследования показали, что оптимальным диаметром сливной диафрагмы для очистки сточных вод обогатительных фабрик является £/сл.j = 12 мм.

Результаты исследования зависимости эффекта очистки и рг.схода пескового насадка от его диаметра показали, что возрастание эффекта очистки происходит до 68,68 % при d„ == 7 мм, При больших диаметрах пескового насадка эффективность очистки несколько снижается за счет сильного разбавления песков и перераспре дел гния сксростгй внутри гидроциклонз. С увеличением пескового отверстия тангенциальная и осевая скорости уменьшаются.

При малых диаметрах пескового отверстия (менее 5 мм) происходит быстрое его зашламление, увеличивается износ насадка и снижается эффект разделения. Увеличение диаметра пескового насадка ведет к увеличению расхода пульпы; через него и при </„ = 9 мм достигает 0,28 м3/ч, что составляет 9,3 % от <2„ При оптимальных £/„ = 7 мм: и с/слл ~ 12 мм их отношение будет равно 0,58. Исследования, проведенные нами, показали, что при увеличении давления от 0,05 до 0,2 МПа эффект очистки возрастает от 47,79 до 64,25 %, а производительность - от 1,89 до 3 м3/ч. Дальнейшее увеличение давления не дает прироста эффекта очистки. Следовательно, при очистке сточных вод обогатительных фабрик давление питания может быть рекомендовано 0,2 МПа. Дальнейшее увеличение давления свыше 0,2 МПа будет приводить к неоправданному перерасходу электроэнергии и. как уже указывалось, к более быстрому износу гидроцпклона.

•. Производственные испытания подтвердили результаты теоретического и лабораторных исследований гидроциклонов. Содержание твердого в исходной пульпе составляло от 2:1 до 38 г/л. Производительность гидроциклона разработанной конструкции диаметром 50 мм при давлении 0,2 МПа на входе составляла 3 м3/ч. Эффект очистки достигал 67,8 %. Концентрация золота в песках после обработки на малом гидроциклоне ГЦ-50 составляла от 1,1 до 3,1 г/т, но могут быть и колебания в сторону снижения или увеличения. Это зависит от количества, тошсодисперсного пластинчатого зог.ота. Крупность граничного зерна равнялась 11 мк.

С целью увеличения эффекта разделения нами рекомендуется дополнительно использовать уширенную вставь, устанавливаемую на сливной патрубок, внешняя поверхность которого приобретает криволинейную форму.

Уширенная вставка сливного патрубка делается с целью уменьшить кручение струи, вызывающее турбулентное перемешивающее и уменьшающее эффект разделения. Для расчета профиля криволинейной поверхности

сливного патрубка выведены формулы

____ (15)

где Ям — максимальный радиус уширенной вставки, мм;

Я,. — внутренний радиус цилиндрической части гидроциклона, мм;

Рвх — площадь сечения входного патрубка гидроцпклона, мм2;

г — радиус вращения частицы, мм;

Я — радиус уширенной вставки в любом сечении, мм;

Ьсп — высота уширенной вставки в соответствующем сечении Я., мм.

При рекомендованных значениях Я,;, ,, = 15 мм, = 25 мм, Рвх = 80 мм2

(р ) €Х

•<1г,

(16)

по формулам (15) и (16) построена форма уширенной вставки (рис. 11).

Для подтверждения теоретического обоснования интенсификации рабочего процесса в напорном гидроциклоне с помощью криволинейно® формы сливного патрубка были проведены эксперименты. Эксперименты проводились на рекомендованной ранее для очистки сточных вод обогатительных фабрик конструкции гидроциклона ГЦ-50 мм при свободном изливе осветленной и шламовой воды. Для. более полной картины снижения явления тур-булизации и увеличения эффекта очистки эксперименты проводили!л. при различных давлениях от 0,1 до 0,3 МПа. Сравнивались сливные патрубки цилиндрической и криволинейной формы при всех прочих равных конструктивных параметрах. Сравнительные испытания показали, что использование сливного патрубка криволинейной формы повышает эффект разделения хвостовой пульпы по сравнению с конструкцией сливного патрубка цилиндрической формы на 1,33—3,37 %,

5 10 1< 20 25 К, мм

/

1

1

1

2

'/у

мм

Рис. 11. Форма уширенной вставки сливного патрубка

На основании проведенных исследований подготовлены рекомендации для использования новой конструкции гидроциклона в технологической схеме очистки сточных ввод обогатительных фабрик.

Для обработки больших расходов сточных вод применение известных

конструкций гидроциклонов вызывает определенные трудности: при боль-шиз; диаметрах гидроциклонов — низкий эффект очистки, а при малых — большое количество аппаратов и запорно-регулирующей арматуры. Для исключения вышеперечисленных недостатков нами предложена новая конструкция; гидроциклона большого диаметра (500 мм и более), в котором сливной патрубок выполнен в виде фильтрующего элемента из микросетки, что позволит увеличить эффект очистки по взвешенным веществам и резко снизить их содержание в воде после гидроциклона (а.с. 1327984). В тех случаях когда ставятся задачи тонкой очистки сточных вод без извлечения тонкодисперсных частиц драгметалла, целесообразно использовать гидроциклоны указанной конструкции.

Показано, что доочистку сточных вод горнодобывающих предприятий целесообразно производить путем осветления их на зернистых фильтрах.

При доочистке сточных вод горнодобывающих предприятий мелкодисперсные частицы минеральной взвеси будут образовывать более прочную структуру осадка. Кроме того, в связи с отсутствием рыхлой структуры осадка в паровом пространстве фильтрующей загрузки продолжительность фильтрсцикла при всех прочих равных условиях будет больше. Эффект до-очистки сточных вод фильтрованием будет зависеть от вида фильтрующей загрузки и конструкции фильтра. В качестве фильтрующей загрузки могут использоваться различные материалы, такие как кварцевый песок, керамзит, горелые породы, антрацит, гранодиорит, клиноптилолит, шунгизит, дробленый мрамор, пенополистирол и др.

После предварительной очистки рассматриваемых сточных вод такими методами как осаждение или механическое процеживание на сеточных устройствах и др. остаточное содержание взвешенных веществ достигает нескольких десятков и сотен мг/л. Поэтому для осветления высококонцентри-рованныз: по взвеси сточных вод необходимо использовать фильтры повышенной 1рязеемкости. Проведенные нами ранее исследования показали, что фильтрование в несколько ступгней, использование более пористого фильт-рующех-о материала, направления фильтрации с убывающей крупностью зерен и бетреагентного метода осветления позволяют существенно увеличить грязеемкость загрузки. Существующие теории осветления суспензий путем фильтрования через зернистую загрузку и исследования в этой области таких ученых как Минц Д.М., Айвес К., Мацкрле В., Фоминых A.M., Журба М.Г., Мартене«н В.Н., Аюкаев Р.И. и др. подтверждают это и дают основание считать, что конструктивные особенности фильтра оказывают существенное влияние на грязеемкость и другие показатели работы. Например, предложенная автором конструкция двухступенчатого напорного фильтра (а.с. 1719018) отличается тем, что имеет внутренний цилиндроконический элемент, разделяющий фильтр на две ступени, тем самым увеличивается грязеемкость фильтра и продолжительность фильтроцикла (рис. 12).

Рис. 12. Двухступенчатый напорный фильтр

Фильтр содержит корпус 1, размещенную внутри коаксиально тонкостенную цишгадрококическую перегородку, состоящую из верхней цилиндрической части 2 и нижней конической: части 3, где находится крупнозернистая загрузка 4, и мелкозернистую загрузку 5, размещенную между перегородкой 3 и стенкой корпуса 1, распределительную систему для сбора фильтрата, патрубок. 8 для отвода фильтрата, патрубки 9 и 10 для подачи промывной воды, патрубок 11 для отвода воды после промывки, патрубок ! 2 для подачи очищенной воды, окна 1.3 в цилиндрической части перегороди! 2.

Для определения конусности внутреннего элемента выведена формула , , ОД55О

а --= 1агс(8—-—, (17)

Н

где Е) — диаметр фильтра., м;

II — высота фильтрующего слоя, м.

При высоте слоя загрузки, равной 1 метру, и диаметре фильтров, выпускаемых отечественной промышленностью, от 3 до 3,4 метра угол конусности при расчете по формуле (17) составляет от 18 до 56°. Это позволит при различных размерах фильтров оптимально использовать объем фильтрующей загрузки для повышения ее грязеемкости. Одновременно решается задача эффективной регенерации фильтрующей загрузки.

На станциях доочистки большой производительности для осветления сточных вод с высоким содержанием мелкодисперсных взвешенных веществ, что имеет место на крупных обогатительных фабриках, можно использовать

разработанный автором двухступенчатый двухпоточный фильтр.

Выполнение центральной камеры, имеющей сечение в виде двух трапеций, соединенных меньшими основаниями, позволяет повысить эффективность работы фильтра за счет увеличения трязеемкости первой ступени и продолжительности работы второй ступени при увеличении площади фильтрования за счет наклонных стенок.

'Известны радиальные фильтры, в которых движение очищенной жидкости направлено от центра к периферии. Однако исследования процесса фильтрования, проведенные нами, дают основания утверждать, что более ра-циошиьным режимом будет являться такой, при котором движение потока будет от периферии к центру, то есть в направлении возрастающей скорости. Эго подтверждается исследованиями других авторов. Но при использовании в радиальном фильтре однослойной загрузки состояния предельного насыщении достигают в первую очередь первые по движению жидкости слои загрузки. В этом случае фильтр заканчивает работу по достижении предельных потерь, напора, и это в основном за счет первых слоев загрузки, тогда как преды,цущие слои могут оказаться недогруженными. Для более равномерного использования всего объема фильтрующей загрузки нами предлагается установить вертикальную перфорированную перегородку спецштьной конструкции, разделяющую всю загрузку на два слоя: наружный — крупнозернистый и внутренний — мелкозернистый. Причем размер фракций и обоих слоях загруз о должен быть подобран таким обратом, чтобы они достигали предельных потерь напора почти одновременно. Это предложение реализовано в радиальном двухслойном фильтре (патент 1722529) (рис. 13).

6 11 12

Рис:. 13. Радиальный двухслойный фильтр

Вода на очистку подается г;с> трубопроводу 7 в закрытую периферийную камеру, образуемую между корпусом 1 и наружной щелевой перегородкой 5, фильтруется в горизонтальном направлении по периферии к центру сначала через крупнозернистую загрузку 3, а затем через мелкозернистую 4 с переменной скоростью фильтрации. Фильтрат собирается в центральной щелевой трубе 6 и отводится с фильтра трубопроводом 8. Вода для промывки подается по трубопроводу 9 в распределительную систему 10 и, проходя загрузку снизу вверх, собирается кольцевым желобом 11 для сбора промывной воды и отводится по трубопроводу 12. Для предотвращения засорений щелей в перегородке 2 и интенсификации процесса промывки вода подается го патрубку 13, а также по трубопроводам 14 и 15 в закрытую периферийную камеру и центральную щелевую трубу 6.

Выполнение вертикальных стенок желоба разной высоты с учетем различной степени расширения загрузок снижает вероятность выноса загрузки в желоб при промывке.

В процессе создания компакты?: устройств для сгущения суспензий проведенный анализ показал, что недостатком таких устройств является за-шламление конических частей — ссадителыгай емкости и разгрузочного устройства, ограниченность объема разгрузочного устройства и времени нахождения в нем осадка, что приводит к снижению эффективности сгущения осадка перед выгрузкой. Для повышения эффективности сгущения осадка и улучшения условий выгрузки предложены новые конструкции отстойников-сгустителей (а.с. 1729553).

Для удобства выгрузки осадка имеются прогрессивны« специальные конструкции з виде эластичной пластины, размещенной на желобах с образованием камер. Однако такие конструкции также имеют недостатки, заключающиеся в сложности системы регулирования подачи и отвода рабочего агента при помощи системы клапанов, в волнообразном движении эл астичного днища, особенно при большой толщине осадка, что приводит к перемещению осадка не только к центру (патрубку для выгрузки), но и частично в противоположном направлении. Конструкция не исключает зависания осадка вблизи вертикальных стенок сгустителя. Для устранения указанных недостатков нами предложен сгуститель (а.с, 1708387). В нем обеспечивается повышение качества сгущенного осадка и увеличивается надежность работы узла для подачи: и отвода рабочего реагента. Дальнейшим развитием этой конструкции является сгуститель (патеггт 1771798), отличающийся от предыдущего наличием нескольких камер в корпусе коллектора, находящийся в составе механизма по управлению выгрузкой осадка. Это позволяет повысить эффективность работы механи зма.

Таким образом, по сравнению с предыдущей конструкцией улучшаются условия выгрузки осадка, его предварительное разрыхление за счет одновременной синхронной работы всех камер; кроме того, обеспечивается надежность работы устройства.

В пятой главе показана экономическая эффективность предлагаемых

водоохранных мероприятий. Определение экономического эффекта водоохранных мероприятий основывается на сопоставлении затрат с достигаемым благодаря этим мероприятиям народно-хозяйственным экономическим результатом. Работы, выполненные на базе современных требований нормативного материала, показывают, что оценку экономической эффективности предложенных технологий необходимо выполнять на оснсше комплексного подхода, учитывающих) экологические и производственные особенности. Одним из наиболее радикальных водоохранных мероприятий является организация оборотных систем. Поэтому технологическая схема в виде установки, состоящей из аппаратов современной конструкции, позволяющая создать внутрнфабрнчный оборот, должна обеспечить наибольшую эффективность при определенных затратах на ее внедрение (рис. 14). Определение эффективности водоохранных мероприятий выполнено с учетом местных особенностей и конкретных производственных условий.

з

Рис. 14. Технологическая схема очистки сточных вод золотоизвлекательной фабрики: 1 - ЗУМПФ для приема хвостовой пульпы; 2 - песковый насос 0 = 120 м"7ч; 3 - гидроциклоны ГЦ-50 (40 шт.)

Технология обработки хвостовой пульпы с целью создания внутрифаб-ричного водосборота обеспечивает очистку от взвешенных веществ и цоизв-лечение драгметалла. Монтаж установки, реализующей предлагаемую технологию, планируется на существующих площадях золотоизвлекательиой фабрики рудника Юбилейный ЗАО Артель старателей «Амур». Расчетные; показатели экономической эффективности по результатам внедрения установки приведены в табл. 2.

Таблица 2

Расчетные показатели по результатам внедрения установки___

Показатель Ед. измерения До Е:не-дрення После внедрения Ошлонения: + утеличепие - уменьшение

]. Производительность обогатительной фабрики по золотосодержащей руде Т/С)Т 140 140 -

2. Объем добычи золота по руднику кг 1-71 173,66 <+) 2,66

3. Капитальные затраты 4. То же на ед. добычи ТЫС:, руб. тыс. руб. 6500 38,01 6559,77 37,773 (+> 59,77 (-) 0,237

5. Эксплуатационные затраты 6. То же на ед. добычи (1 кг золота) ТЫС. руб. тыс. руб. 2100 12.281 1073,72 6,183 (-) 26,28 (-) 6,091

7.Себестоимость очистки сточных вод рубУм3 6,629 3,389 (-) 3.24

8. Плата за размещение твердых отходов в окружающей природной среде тыс. руб. 53,.8 53,8 -

9. Экономический эффект от внедрении установки ТЫС. руб. - 1065,2 (+> 1065,2

10. Срок окупаемости установки мес. 1 мсс.

Себестоимость очистки сточных вод золотоизвлекательиой фабрики после внедрения будет равна 3,38$> руб./м'

ЗАКЛЮЧЕН!!Е: В работе изложены научна обоснованные технические решения интенсификации процессов очистки стачных вод для создания ресурсосберегающих технологий в системах водного хозяйства горнодобывающих предприятий. Выполненные исследования по оценке комплексного воздействия горнодобывающих производств на водные ресурсы, моделирование влияния таких опасных объектов как хвостохранилища на подземные и поверхностные воды, теорети^еског обоснование и разработка эффективных методов и сооружений очистки сточных вод дгши возможность получить новые результаты и сделать следующие выводы:

1. На основе современного подхода, учитывающего нрирод-но-промышленный комплекс в целом, дана оценка воздействия предприятий горнодобывающей промышленности юга Дальнего Востока на водные ресурсы. Выполненные исследования выявили тенденции изменения состава вод в районах разработки золото- и оловосодержащих руд.

2. Изучение условий образования и характеристики сточных во,а, образующихся при различных технологических процессах на золото- и оловодобывающих предприятиях, позволили наметить пути рационального использования и охраны водных ресурсов.

3. Разработана модель и выполнено решение одномерной и двумерной задач влияния хвостохраншшш на водные ресурсы. Сделан численный эксперимент, подтверждающий теоретическое решение задачи распространения загрязнений через неоднородную среду и правильность составленной программы. Примеры моделирования миграции некоторых компонентов в конкретных, хвостохранилищах существующих рудников доказывают точность решений выведенных уравнений предлагаемой модели.

4. Теоретически обоснованы наиболее приемлемые методы интенсификации процессов очистки сточных вод в условиях горнодобывающего производства: разделение стоков от технологического оборудования обогатительных фабрик в поле центробежных сил на гидро-цщсионах малого диаметра специальной конструкции; доочистка сточ-ныч вод фильтрованием на зернистых фильтрах повышенной грязеем-косги; сгущение хвостовой пульпы на сгустителях с характеристиками, исключающими недостатки при их эксплуатации, связанные с выгрузкой осадка и получением требуемого качества сгущенного продукта.

5. Выбрана базовая конструкция гидроциклона и проведены исследования, в рез)'льтате которых получены зависимости эффективности очистки сточных под от конструктивных и гидравлических параметров. Доказана возможность доизвлечения мелкодисперсных частиц драгметалла на гидроциклонах малого диаметра специальной конструкции.

6. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработана конструкция гидроцнклона и определены оптимальные технологические параметры: диаметр гидроциклэна — 50 мм; входной патрубок специальной конструкции с площадью входного сс-чегшя 0,8 см2; угол конусности - Ю°; высота цилиндрической части -2,5 1)г; диаметр сливной диафрагмы - 12 мм; диаметр пескового насадка - 7 мм; давление питания — 0,2 МПа.

7. Предложены новая конструкция сливного патрубка криволинейной формы и методика расчета профиля его поверхности. Экспериментальными исследованиями доказано, что использование сливного патрубка, предложенной формы повышает эффективность очистки сточных вод на 1,33-3,37 %.

8. Предлагаема;! технология очистки сточных вод обогатительных фабрик горнодобывающих предприятий с использованием гидроциклонов усовершенствованной конструкции внедрена на производстве. Исследования в производственных условиях показали, что эффект очистки от взвешенных веществ достигал 67,8 %,, одновремен-

но выделялся и драгметалл, содержание которого в песках составпяло 1,1-3,1 г/т. Крупность граничного зерна для гидроциклона составляла 11 мк.

9. Для обработки больших расходов сточных вод разработана новая конструкция гидроциклона, отличающаяся тем, что с целью повышения эффективности разделения имеет внутри корпуса сливной патрубок в виде перфорированного цилиндра с фильтрующим элеу|ен-том, имеющим внешнюю и внутреннюю поверхности.

10. Для доочистки сточных под горнодобывающих предгри-ятий предложены новые конструкции фильтров: двухступенчатый напорный фильтр, двухступенчатый двух.поточный фильтр и радиальный двухслойный фильтр, позволяющие очищать воду с высоким содержанием взвешенных веществ.

11. Для разделения суспензий и сгущения хвостовой пульпы предложены компактные отстойники-сгустители, обеспечивающие: более высокое качество сгущенного осадка, эффективность выгрузки и надежность работы.

12. Выполненные технико-экономические исследования показали, что эффективность от внедрении предлагаемой ресурсосберегающей технологии для золотоизатекательной фабрики ЗАО Артель старателей «Амур» составляет 1065,2 тыс. руб. в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

Монографии

1. Шевцов М.Н., Караванов К.П., Махинов А.Н. и др. Водные ресурсы горнорудных районов и их преобразование (юг Дальнего Востока). Хабаровск: Изд-во Хабар, гос. техн. ун-та, 1998. 159 с.

2. Вопросы географии Дальнего Востока. Выпуск 23. Математическое моделирование влияния горнодобывающего комплекса на водные ресурсы (на примере хвостохранилищ) / Хе Кан Чер, М.Н. Шевцов, К.П. Караванов, Э.М. Вихгенко. Хабаровск: Приамурское географическое: общество, 1998. 28 с.

Статьи в научно-технических изданиях

3. Шевцов М.Н. Определение показателей работы гидроциклонов при очистке стоков мокрых пылеуловителей // Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура. 1.973. № 8. С.108-112

4. Фоминых A.M., Шевцов М.Н. Влияние высоты цилиндрической части и угла конусности на эффект очистки и производительность гиг.ро-

циклона // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1973. № 10. С. 131-134.

5. Фоминых А.М., Шевцов М.Н. Очистка сточных вод гидрокамер лигейиых цехов // Машиностроитель, 1974. № 6.

5. Шевцов М.Н. Безреагеитиая очистка сточных вод с Е1ЫСОким содержанием мелкодисперсных взвешенных веществ фильтрованием // Тезисы .докладов научно-технической конференции «Научно-технический прогресс и задачи молодежи в свете решений XXIV съезда КПСС». Усть-Каменогорск, 1974. С. 10-11.

7. Шевцов М.Н. Очистка сточных вод литейных цехов // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1978. С. 119-123.

3. Шевцов М.Н. Использование нового фильтрующего материала для очистки сточных вод литейных цехов. Усть-Каменогорск: ВКО ЦНТИ; 1979.4 с.

9. Шевцов М.Н. Новые схемы _ очистки сточных вод в машиностроительной промышленности. Тезисы докладов // Проблемы регионального природопользования и охраны окружающей среды в Алтайском крае в свете решений XXVII съезда КПСС, Барнаул. 1983. С 29-31.

;.0. Шевцов М.Н. Очистка сточных вод шликерного участка эмаль-завода: Тезисы докладов // Проблемы охраны окружающей среды Дальнего Востока: Тезисы докладов региональной научно-технической конференции. Хабаровск, 1937. С. 3-5.

1 1. Шевцов М.Н. Интенсификация процесса фильтрования с помощью новых конструкций фильтров: Тез. докл. научно-практической конф. Хабаровск: Хабар, политехи, ин-т, 1988. С. 196.

12. Шевцов М.Н. Новая технологическая схема очистки воды от грубодисперсных примесей с использованием компактных установок // Пути улучшения работы сооружений водоснабжения и водоотведения Дальнего Востока: III региональная научно-практическая конференция. ДВПО «Росводоканал». Хабаровск, 1989. С. 63-65.

13. Шевцов М.Н. Пути радикальных решений защиты водоемов от загрязнения // Жизнь человека — главный экологический критерий: Сб. тезисов НТК ИВЭП ДВО РАН. Хабаровск, 1990. С. 135-140.

14. Шевцов М.Н. Пути интенсификации процесса обработки осадков сточных вод гальванического производства на гидроциклонах // АСУ и современные технологии водоснабжения и водоотведения в условиях Дальнего Востока: Тезисы докладов региональной научно-практической конференции. ДВПО «Росводоканал». Владивосток, 1990.

15. Шевцов М.Н. Новые конструкции аппаратов для очистки оборотной воды от грубодисперсных примесей // Проблемы развития строительного комплекса на Дальнем Востоке: Сб. научных трудов. Хабаровск: Хабар, политехи, ин-т, С. 84-88.

16. Шевцов М.Н. Исследование гидроциклонов для очистки воды тепловых сетей от грубодисперсных примесей // Исследование систем во-

доснабжения и водоотведения в восточных районах страны: Сб. научных трудов. Хабаровск: ХабИИЖТ, 1990. С. 81-85.

17. Шевцов М.Н. Новая технологическая схема подготовки воды для регионов, нового освоения И Проблемы: организации территории регионов нового освоения: Материалы всесоюзной конференции ИВЭЛ ДВО РАН. Хабаровск, 1991. С. 3-7.

18. Шевцов М.Н. Повышение эффективности охраны водоемов от загрязнения сточными водами систем гидрозолоудаления П Современные проблемы научно-технического прогресса Дальневосточного региона с учетом развития прямых советско-китайских связей: Краткое содержание докладов первого советско-китайского симпозиума. Хабаровск, 1991. С.45.

19. Шевцов М.Н. Использование безреагентных способов очистки воды на энергетических объектах // Энергетика и окружающая среда: Тезисы докладов международной конференции. Международная ассоциация АДЭКСО. Хабаровск, 1992. С. 62-63.

20. Schevtsov M.N. Natural and íiewage Water Treatment New Technologies Development // The second intemational Symposium. On Pronoticin of scientific and technological Progresa in tlie Far East. Proceeding. Harbin, 1992. P. 123-126.

21. Майорова JI.П., Шевцов М.Н. Проблемы оценки качества окружающей среды // Человеческое измерение региональных проблем: Тезисы докладов международного симпозиума. Биробиджан, 1992. С, 31-33.

22. Шевцов М.Н., Майорова Л. П. Оценка экономической эффективности водоохранных мероприятий // Человеческое измерение региональных проблем: Тезисы докладов международного симпозиума. Биробиджан, 1992. С. 52-54.

23. Shevtsov M.N. Prot. and rational use of water resources in mining industry of the Far Eastem región U The t'nird inter. conf. on environmental issues and wasie management in energy and mineral production proceeding. Perth, Western Australia, 1994. P. 197-200.

24. Шевцов М.Н. Проблема водных ресурсов, их использование и охрана в Хабаровском крае // Проблемы мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды Дальневосточного региона: Тезисы докладов регионального научного семинара. Благовещенск: Изд-вс» Амурского университета, 1995. С. 52-54.

25. Шевцов М.Н. Пути снижения негативного воздействия хносто-хранилищ на окружающую среду Н Тезисы докладов международной конференции «Экологически чистые технологические процессы я решении проблем охраны окружающей среды». Иркутск, 1996. С. 67-69.

26. Шевцов М.Н. Состояние водных ресурсов и их преобразование при разработке месторождений золота в южных районах Дальнего Востока // «Добыча золота». Хабаровск: Приамурское географическое общество, 1997. С. 251-257.

27. Шевцов М.Н., Махинов А.Н., Махинова А.Ф., Сапаев В.М. Влияние горнодобывающих предприятий на преобразование горного хребта Кет-Кап // Вопросы географии Дальнего Востока. Вып. 20. Экологические проблемы при горнорудном и энергетическом освоении территорий и акваторий. Хабаровск: Приамурское географическое общество, 1997. С. 8-13.

28. Шевцов М.Н. Применение современных сооружений и аппаратов для очистки хвостовой пульпы на золотоизвлекательных фабриках // Добыча золота. Хабаровск: Приамурское географическое общество,1997.

29. Shevtsov M.N., Lerner A.D., Alexandrova L.N. Ways of Improving Water Supply Installations and Water Piping of the Far East of Russia // The fifth International Symposium. The Actual Problems of the scientific and technological progress of the FAR EASTERN REGION. Khabarovsk, 1997. P.322-•325.

30. Шевцов М.Н. Математическое моделирование влияния хвостохранилищ на окружающую среду // II международная конференция по математическому моделированию: Тезисы докладов по математическому моделированию Новосибирск: Изд-во института математики СО РАН, 1997. С. 112-113.

31. Махинов А.Н., Махинова А.Ф., Шевцов М.Н. Влияние Солнечного ГОКа на экологическое состояние окружающей среды в бассейне рек Силинка и Холдоми // Добыча золота, проблемы и перспективы: Доклады научного семинаоа. Хабаровск, 1997. Т.З. С. 507514.

32. Shevtsov M.N., Machinov A.N., Pancratov B.P., Lopatuk V.A., Dudnik V.A. Ecological supervision of water resources state in ares of gold deposits development in Priokhotye // Third international congress "Water: ecology and technology"/ECWATECH-98, abstracts. Moscow, 1998. P. 373-374

33. Shevtsov M.N., Pancratov B.P. Nature protection technology developments of recycle water supply // Third international congress "Water: ecology and technology"/ ECWATECH-98, abstracts. Moscow, 1998. P. 315

34. Шевцов М.Н. Исследование и разработка компактной установки для удаления песка из речной воды, подаваемой на очистные сооружения // Амур на рубеже веков. Ресурсы, проблемы, перспективы. Материалы международной научной конференции и II краевой конференции но охране природы. 4.1. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 1999. С. 92-93.

35. Шевцов М.Н.., Александрова JI.H. Безреагентные технологические схемы подготовки речной воды для хозиитьевых и промышленных водопроводов // Амур на рубеже веков. Ресурсы, проблемы, перспективы. Материалы международной научной конференции и II краевой конференции по охране природы. 4.1. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 1999. С. 90-92.

36. Шевцов М.Н., Махинов А.Н., Мещенин И.Г. Мониторинг за состоянием водных ресурсов при строительстве горнодобывающих пред-

приятии в Северном Приохотье // Изв. вузов. Строительство. 1999. 6. С. 96-102.

37. Махинова А.Ф., Махииов Л.Н., Шевцов М.Н. Химическое загрязнение почв на участке кучного .выщелачивания «Комсомольскгл зелень» (Приохотье) и их возможная очистка // Амур на рубеже веков. Ресурсы, проблемы, перспективы. Материалы международной научной конференции и II краевой конференции по охране природы. Ч. 3. Хабаровск: ИВЭП ДВОРАН, 1999. С. 55-57.

Авторские свидетельства и патенты

38. A.c. 1327984, СССР, МКИ. Гидроциклон / Шевцов. М.Н. И БИ. 1987. № 29.

39. A.c. 1719018, СССР, МКИ. Двухступенчатый напорный фильтр /Шевцов. М.Н. // БИ. 15.03.S'2.№ 10.

40. Патент 1789245, СССР, МКИ. Двухступенчатый двухпоточный фильтр / Шевцов М.Н. // БИ. 23.01.93. № 3.

41. Патент 1722529, СССР, МКИ. Радиальный двухслойный фильтр / Шевцов М.Н. // БИ 92 г., с. 42 № 12

42. A.c. 1729553, СССР, МКИ. Отстойник-сгуститель / Кофанов М.Н., Шевцов М.Н. // БИ. 30.04.92. № 16.

43. A.c. 1708387, СССР, МКИ Сгуститель / Шевцов М.Н., Кофанов М.Н. // БИ. 30.01.92. № 4.

44. Патент 1771798, СССР, МКИ. Сгуститель / Кофанов М.Н., Шевцов М.Н., Доброхотов С.И. //БИ. 30.10.92. № 40.

Содержание диссертации, доктора технических наук, Шевцов, Михаил Николаевич

Введение.

1. Водные ресурсы и оценка их современного состояния.

1.1. Методология современного подхода к оценке экологического состояния водных ресурсов.

1.2. Природные факторы формирования водных ресурсов.

1.3. Характеристика природных вод юга Дальнего востока (поверхностные и подземные воды).

1.4. Водные ресурсы районов месторождений золота и олова.

1.4.1. Многовершинное месторождение золота.

1.4.2. Хаканджинское золотосеребряное месторождение.

1.4.3. Золоторудные месторождения хребта Кет-Кап.

1.4.4. Хинганское оловорудное месторождение.

1.4.5. Хрустальное оловорудное месторождение.

2. Антропогенное преобразование водных ресурсов горнодобывающих предприятий.

2.1. Технология добычи и извлечения полезных компонентов золота, олова)

2.2. Влияние горнодобывающего комплекса на водные ресурсы.

2.2.1. Влияние добычи рудного золота на качество речных вод.

2.2.2. Преобразование состава вод в районах разработки оловорудных месторождений.

2.2.3. Влияние хвостохранилищ на водные ресурсы и другие компоненты окружающей среды.

2.3. Моделирование влияния хвостохранилищ на водные ресурсы.

2.3.1. Разработка концептуальной модели.

2.3.2. Анализ решения модельной одномерной задачи с использованием разностных схем.

2.3.3. Построение и исследований решения модельной профильной задачи методом разностных схем.

2.3.4. Численный эксперимент.

2.4.1. Одномерная задача миграции вещества по вертикали от пульпы в грунт.

2.3.4.2. Двумерная профильная задача.

3. Состояние водного хозяйства и обоснование методов интенсификации процессов очистки сточных вод горнодобывающих предприятий.

3.1. Системы водоснабжения и водоотведения.

3.2. Существующие технологии очистки сточных вод и пути их совершенствования.

3.3. Интенсификация процессов очистки сточных вод.

3.3.1. Разделение суспензий в поле центробежных сил.

3.3.2. Доочистка сточных вод фильтрованием.

3.3.3. Обработка хвостовой пульпы на сгустителях.

4. Разработка технологий очистки сточных вод на горнодобывающих предприятиях.

4.1. Разработка и результаты исследований гидроциклонов для выделения из сточных вод мелкодисперсных взвешенных веществ.

4.1.1. Выбор базовой конструкции гидроциклона.

4.1.2. Цель и методика проведения исследований.

4.1.3. Результаты лабораторных исследований.

4.1.4. Исследования гидроциклона в производственных условиях.

4.1.5. Гидроциклоны для очистки сточных вод обогатительных фабрик горнодобывающей промышленности.

4.2. Совершенствование конструкций фильтров для осветления высококонцентрированных сточных вод.

4.3. Создание компактных устройств для сгущения хвостовой пульпы.

5. Экономическая эффективность водоохранных мероприятий.

5.1. Основные подходы к решению эколого-экономических задач.

5.2. Оценка экономической эффективности предложенной технологии.

Введение Диссертация по географии, на тему "Технические решения проблем охраны водных ресурсов в горнодобывающей промышленности юга Дальнего Востока"

Интенсивное использование водных ресурсов для горнодобывающей промышленности, связанное с расходованием, потерями и, главным образом, загрязнением вод, оказывает существенное влияние на состояние гидросферы в глобальных масштабах и, как следствие, на все другие компоненты окружающей среды.

Вода является неотъемлемой составляющей геоэкосистемы, социально экономического комплекса страны, основой жизнеобеспечения человека.

В соответствии с концепцией перехода Российской Федерации к устойчивому развитию ставится задача предотвращения абсолютного и относительного загрязнения природной среды и ее отдельных компонентов с учетом регионального аспекта. Показателями, определяющими степень природоемкости хозяйства, служит система показателей, характеризующих уровень потребления природных ресурсов и уровень разрушенности экосистем в результате хозяйственной деятельности. В состав целевых параметров устойчивого развития необходимо включить характеристики состояния окружающей среды, экосистем и охраняемых территорий. В этой группе контролируемых параметров - показатели качества атмосферы, вод, территорий, находящихся в естественном и измененном состоянии, лесов с учетом их продуктивности и степени сохранности, количества биологических видов, находящихся под угрозой исчезновения. Проблемы, решаемые в каждом регионе, в значительной степени должны соответствовать федеральным задачам, но при этом необходим учет местных особенностей, предусматривающий в частности: формирование регионального хозяйственного механизма, регулирующего социально-экономическое развитие, в том числе, природопользование и антропогенное воздействие на окружающую среду. Как правильно отмечается: "Устойчивое развитие Дальнего Востока, как и России в целом, неотделимо от проблем экологического благополучия, среди них есть старые, нерешенные по сей день задачи, так и новые, рождающиеся по мере движения человеческого сообщества по пути технического прогресса" [1]. 5

Юг Дальнего Востока является регионом нового освоения, на территории которого во многих местах существуют уникальные естественные ландшафты с сохранившимися экологическими комплексами, составляющими национальное богатство не только России, но и Земли в целом и являющиеся, по сути, частью генофонда планеты. Южная часть Дальнего Востока расположена к югу от Станового хребта и Джуджура до государственной границы России, КНР, КНДР, куда входят Хабаровский край, Амурская область, Еврейская автономная область, Приморский край [2-4].

При освоении под горнопромышленные комплексы своеобразной территории юга Дальнего Востока, имеющей из-за трудной доступности много свободных земель, необходимо учитывать все природно-климатические особенности, обуславливающие ее неповторимость и большую ранимость. Юг Дальнего Востока имеет довольно широко развитую гидрографическую сеть, однако в отдельные периоды года воды не хватает, что обуславливается неравномерностью речного стока. В летнее время наблюдаются паводки и даже наводнения. В межгорных артезианских бассейнах заключены значительные ресурсы подземных вод. Природные воды оказывают влияние на различные компоненты экосистем. В свою очередь, горнодобывающая промышленность в результате техногенного воздействия изменяет физико-химические характеристики и режим природных вод. Технологический процесс добычи золота из бедных руд с дальнейшим извлечением его цианидами нашел широкое применение в зоне с аридным или субаридным климатом (Австралия, месторождение Муюн-Кум в Узбекистане и др.). При этом атмосферные осадки здесь в связи с их малым количеством практически не участвуют при загрязнении природной среды; так как с течением времени цианиды и радониды разлагаются. В пределах юга Дальнего Востока количество осадков достигает 1000 мм, интенсивность их выпадения такова, что за один день может выпасть 100 мм (рудник Многовершинный). Перед весенним снеготаянием мощность снегового покрова может превышать 100 см. Все это создает неординарные условия миграции загряз6 няющих веществ из существующих промотстойников и хвостохранилищ в поверхностные и подземные воды, несмотря на постоянное совершенствование экранного покрытия и другие мероприятия. Поэтому вопрос формирования, распространения и охраны водных ресурсов на рассматриваемой территории представляет особый интерес.

Горнодобывающая промышленность юга Дальнего Востока занимает видное место не только в Дальневосточном регионе, но и в стране. Профилирующими цветными металлами здесь являются золото и олово. В отличие от общей ситуации в горнодобывающей промышленности России следует отметить стабильный рост добычи драгоценных металлов, например, в Хабаровском крае [5, 6]. В процессе буровых и горных работ в локальных масштабах меняется распределение подземных и поверхностных вод. Наиболее существенные изменения гидрогеологических условий в горнопромышленных районах наблюдаются при строительстве карьеров и открытой разработке месторождений. Более существенное влияние на состояние природной среды оказывают производственные сточные воды. В связи с расширением объемов горного производства вырастает количество сточных вод шахт, рудников, карьеров, а также обогатительных фабрик, и экологические последствия загрязнения поверхностных и подземных вод приобретают все большие масштабы. Обогатительные фабрики, как правило, главные потребители воды в горно-обогатительных комбинатах.

Актуальность темы: Для рассматриваемой территории юга Дальнего Востока в настоящее время нет прогнозной оценки состояния водных ресурсов под влиянием добычи и переработки полезных ископаемых на основе обобщенных систематизированных данных. Отдельные сведения о состоянии водного хозяйства горнодобывающих комплексов свидетельствуют о существующих проблемах, возникших в результате нерациональности использования воды, применения несовершенных и устаревших технологических схем при эксплуатации водопроводно-канализационного хозяйства. Особое беспокойство 7 вызывает традиционная тенденция устройства промотстойников и хвостохра-нилищ, под которые занимаются значительные площади природных земельных ресурсов, и, соответственно, ухудшается качество природных вод на этой территории за счет их инфильтрации. Хвостохранилища расположены обычно в долинах рек, и со временем поступление воды из них приводит к деградации водных и пойменных экосистем на значительном расстоянии. Хвостохранилища являются объектом повышенной опасности для окружающей среды и оказывают локальное воздействие на все компоненты природной среды: воздух, почву, растительность и др. [7]. Необходимым условием восстановления качества окружающей среды является оценка состояния и мониторинг загрязнений. Система экологического мониторинга должна выявить источники загрязнения, пути миграции промышленных ингредиентов, начиная с атмосферного воздуха, поверхностных вод через почвы, растительность, подземные воды, и кончая областью аккумуляции или транзита за пределы данной территории [8, 9].

В концепции сохранения, восстановления и использования природных вод России отмечается, что реализуемая в течении десятилетий концепция комплексного использования и охраны водных ресурсов фактически сводилась к экстенсивному использованию водоресурсного потенциала, а водоохранные проблемы решались во вторую очередь и в недостаточном объеме. Разработка соответствующих водохозяйственных схем и проектов осуществлялась для реализации поставленной хозяйственной задачи, в то время как водно-экологические проблемы либо не учитывались вовсе, либо учитывались в рамках водоохранных мероприятий, направленных на сохранение потребительских вод как ресурса. В течение 2-3 десятилетий резко возросла антропогенная нагрузка на водные объекты, в связи с этим произошло резкое падение способности к самоочищению, и, как следствие, резкое ухудшение качества воды.

В настоящее время нет достаточно разработанных научно-обоснованных рекомендаций по определению влияния таких особо опасных объектов горнодобывающего производства, как хвостохранилища, на окружающую среду. Ме8 ханизм фильтрации сточных вод из промышленных отстойников и хвостохра-нилищ и закономерности динамики их движения в подстилающие слои и грунтовые воды являются основой для разработки мероприятий по охране водных ресурсов от загрязнения. Этой задаче посвящено много работ, но до настоящего времени методика ее решения и теория миграции загрязнений в подземных водах разработана еще недостаточно [38-50]. Повышение эффективности использования производственных сточных вод, извлечения из них ценных компонентов сдерживается отсутствием достаточно рациональных ресурсосберегающих технологий в системах водного хозяйства горнодобывающих предприятий. При организации оборотного водоснабжения хвостохранилище, кроме функций отстойника, выполняет роль хранилища воды. Твердая фаза хвостовой пульпы представлена пустой породой обогащаемой руды, в которой может содержаться и недоизвлеченная часть ценных компонентов. Состав твердых взвесей зависит от типа перерабатываемой руды, технологической схемы обогащения и реа-гентного режима. Несмотря на имеющиеся отдельные попытки решить вопросы внутрифабричного оборота и в некоторых случаях организовать переработку вторичного сырья, рациональные технологические схемы, отвечающие требованиям экономии воды, сырья и охраны окружающей среды, на многих горнодобывающих предприятиях отсутствуют.

Обзор исследований показывает, что в настоящее время не существует оптимальных технологических параметров гидроциклонов, разработанных с учетом специфики очистки сточных вод обогатительных фабрик от мелкодисперсных взвешенных веществ. Нет научно-обоснованных предложений по использованию новых конструкций фильтров для доочистки сточных вод обогатительных фабрик, работающих в безреагентном режиме и обладающих повышенной грязеемкостью. Для небольших расходов сточных вод на малых объектах горнодобывающей промышленности целесообразно использовать компактные сгустители с улучшенной системой выгрузки осадка. 9

Цель работы: Комплексное решение проблем использования водных ресурсов, снижения загрязнения окружающей среды и повышения экономической эффективности водного хозяйства горнодобывающих предприятий путем совершенствования технологий очистки сточных вод в условиях юга Дальнего Востока.

Задачи исследований:

1. Дать оценку состояния водных ресурсов в районах добычи и переработки полезных ископаемых с учетом особенностей рассматриваемой территории.

2. Создать модель влияния хвостохранилища на водные ресурсы.

3. Определить стратегию и приоритетный элемент экологизации систем водного хозяйства, позволяющий устранить основные недостатки внешнего контура водоснабжения на примере олово- и золотодобывающих предприятий юга Дальнего Востока.

4. Разработать современные технологии очистки сточных вод, обеспечивающие реализацию внутрифабричного оборота.

5. Определить экономическую эффективность предлагаемых водоохранных мероприятий.

Основная идея работы: Заключается в замене внешнего контура оборотной системы водного хозяйства горнодобывающих предприятий, обладающего трудноустраняемыми негативными факторами, на внутрифабричный оборот, особенность которого заключается в использовании компактных очистных сооружений новой конструкции, работающих в безреагентном режиме и режиме возможной утилизации ценных компонентов без использования дополнительных реагентов.

Для реализации указанной идеи проведены исследования по оценке состояния ресурсов поверхностных и подземных вод при разработке полезных ископаемых, изучены и определены проблемы водного хозяйства горнодобывающих предприятий, установлены зависимости и предложена модель влияния

10 загрязнений на подземные воды, разработаны ресурсосберегающие технологии и их аппаратурное оформление с методиками расчета отдельных конструктивных элементов.

Научные положения, разработанные лично автором и выносимые на защиту:

1. Для обеспечения устойчивого функционирования природно-промышленного комплекса оценку водной системы как источника, необходимого для производственных процессов горнодобывающих предприятий, возможно произвести при комплексном рассмотрении состояния природной среды, включающей в себя водные ресурсы, водного хозяйства и техногенных нагрузок, генерируемых исследуемыми предприятиями.

2. Выявление характера влияния хвостохранилища на водные ресурсы и построение надежных прогнозов, позволяющих решать задачи при-родно-промышленного комплекса, могут быть выполнены на основе результатов рассмотрения модели, учитывающей стратификацию водных пластов, включая экран и его состояние в случае нарушения целостности.

3. Выбор приоритетного элемента стратегии экологизации систем водного хозяйства горнодобывающих предприятий, заключающегося в переходе на внутрифабричный оборот взамен внешнего контура, может быть сделан на основе знания условий и характеристики сточных вод, образующихся при производственных процессах.

4. Реализация внутрифабричного оборота возможна при решении вопросов компактности элементов блока очистных сооружений оборотной системы водоснабжения.

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований автором получены научно обоснованные технологические решения, вне

11 дрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается: системным комплексным анализом информационных данных и представительным объемом лабораторных и производственных экспериментов с использованием апробированных методов исследований; признанием приоритетности новых технических решений; опытом внедрения результатов работы на предприятиях.

Научная новизна:

1. Впервые проведены комплексные исследования существующих технологий производства горнодобывающих предприятий, систем водного хозяйства и компонентов окружающей среды, позволившие дать оценку экологического состояния природной среды с целью определения водных источников как ресурса в районах разработки полезных ископаемых юга Дальнего Востока.

2. Определен приоритетный элемент стратегии экологизации систем водного хозяйства на горнодобывающих предприятиях, заключающийся в переходе оборотной системы внешнего контура на систему внутрифабричного оборота.

3. Разработана математическая модель миграции загрязнений в подземных водах, учитывающая необходимые параметры водоносных пластов и пульпы в хвостохранилище с учетом их стратификации, для оценки состояния природных систем и построения надежных прогнозов, позволяющих решать задачи природно-промышленного комплекса.

4. Предложены технологические решения, обеспечивающие реализацию внутрифабричного оборота предлагаемыми автором компактными очистными устройствами, научная новизна которых заключается в следующем:

12

Предложены новая конструкция сливного патрубка гидроциклона, повышающая эффективность очистки сточных вод, и формула для расчета формы его внешней поверхности, позволяющая адаптировать данное устройство к конкретно заданным условиям.

Предложена новая конструкция гидроциклона с внутренним фильтрующим элементом, имеющим увеличенную площадь фильтрования за счет наличия внутреннего и внешнего перфорированных цилиндров, позволяющая повысить эффект очистки в аппаратах большого диаметра.

Предложены новые конструкции зернистых фильтров, особенность которых заключается в наличии двухступенчатой очистки, трапециевидной формы корпуса, использовании различных направлений и скорости фильтрования, а также качественной регенерации, позволяющие достичь требуемого эффекта и увеличить время фильтроцик-ла.

Предложены способы сгущения жидких отходов, особенностью которых является раздельное протекание процессов осаждения и уплотнения.

Практическая ценность: Результаты исследований по оценке состояния водных ресурсов в районах разработки полезных ископаемых юга Дальнего Востока позволяют прогнозировать и разрабатывать мероприятия по охране окружающей среды, организации мониторинга водных объектов и использовать их при проектировании.

Выявленные зависимости движения загрязнений в водоносных пластах на основе предлагаемой модели применимы для определения миграции ингредиентов в конкретных хвостохранилищах предприятий горнодобывающей промышленности.

Разработанная новая конструкция гидроциклона прошла испытания в производственных условиях и показала эффективность очистки сточных вод от

13 мелкодисперсных взвешенных веществ и возможность доизвлечения драгметалла с определенными концентрациями и размерами.

Разработаны новые конструкции фильтров большой грязеемкости, которые могут быть применены для доочистки сточных вод обогатительных фабрик в безопасном режиме, что позволяет удовлетворить требования охраны окружающей среды и уменьшить эксплуатационные затраты.

Предложенные новые конструкции отстойников-сгустителей могут использоваться для сгущения жидких отходов и уплотнения осадка в технологических схемах, имеющих небольшую производительность, и позволяют улучшить условия эксплуатации.

Реализация результатов работы:

Результаты исследований использованы:

1.3АО "Артель старателей Амур" при проектировании фабрики кучного выщелачивания "Комсомольская залежь".

2. В государственном комитете природных ресурсов Хабаровского края при подготовке материалов доклада "Состояние природных ресурсов Хабаровского края в 1999 году".

3.В объединении "Приморзолото" при разработке мероприятий по охране окружающей среды для доочистки сточных вод горнодобывающих предприятий.

4. На обогатительной фабрике рудника "Юбилейный" ЗАО "Артель старателей Амур" для очистки хвостовой пульпы с целью создания внутрифабрич-ного оборота.

5. На Солнечном горнообогатительном комбинате при подготовке проекта нормативов ПДС.

• На разработку автора новой конструкции аппаратов центробежного действия для очистки сточных вод ХГТУ получено много запросов от предприятий и организаций промышленного и коммунального хозяйства.

14

• Кроме того, результаты исследований использованы в учебном процессе ХГТУ для дисциплин "Охрана окружающей среды", "Экология региона", "Промышленная экология", "Промышленное водоснабжение", а также в дипломном проектировании.

Апробация работы: Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях в гг. Усть-Каменогорске, Барнауле, Новосибирске, Хабаровске, Владивостоке и Якутске в 1974-1997 гг., на международном симпозиуме "Человеческое измерение региональных проблем" в Биробиджане (1992 г.); на международном симпозиуме "Современные проблемы научно-технического прогресса Дальневосточного региона" в Харбине (1992 г.); на региональном научном семинаре "Проблемы мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды Дальневосточного региона" в Благовещенске (1995 г.); на международной конференции "Экономически чистые технологические процессы в решении проблем охраны окружающей среды" в Иркутске (1996 г.); на третьем международном конгрессе "Вода, экология и технология" ЭкВАТЭК-98; на регионально научно-технической конференции "Приморские Зори - 99".

Публикации: Содержание диссертации представлено в 52 трудах, в том числе двух монографиях, 7 изобретениях (авторские изобретения и патенты). Личный вклад автора:

- Сформулирована идея и направленность работы, постановка задач исследований, методология их решения.

- Разработана структура современного подхода к оценке экологического состояния водных ресурсов.

- Изучено состояние вопроса влияния хвостохранилища на водные ресурсы.

- Разработана модель миграции загрязнений из хвостохранилища в грунт.

- Установлены закономерности влияния технологических показателей гидроциклонов на эффективность их работы при очистке сточных вод обогатительных фабрик от мелкодисперсных взвешенных веществ.

15

- Разработаны новые конструктивные элементы гидроциклонов и показана их эффективность.

- Разработаны направления интенсификации процесса фильтрования и обоснованы методы доочистки сточных вод горнодобывающих производств на зернистых фильтрах.

- Разработаны новые конструкции фильтров повышенной грязеемкости.

Структура и объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, списка использованной литературы (172 наименования) и приложений. Работа содержит 312 страниц текста, включает 78 иллюстрации и 25 таблиц и приложения на 25 с.

Заключение Диссертация по теме "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", Шевцов, Михаил Николаевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Экологические проблемы, связанные с использованием водных ресурсов в районах разработки полезных ископаемых, приобретают все большую остроту и актуальность, особенно на территории Дальневосточного региона.

Сложные технологические методы переработки золота и оловосодержащих руд сопровождаются использованием значительного количества водных ресурсов. В процессе извлечения полезных компонентов природные воды загрязняются образующимися сточными водами. Наибольшую опасность для загрязнения окружающей среды представляют районы карьерной разработки руд, рудничные воды, дренажные воды хвостохранилищ. В последних в настоящее время сосредоточены десятки миллионов тонн переработанной руды, инфильтрация воды через которые ведет к загрязнению как поверхностных, так и подземных вод. Полученные данные показывают, что технологические процессы переработки руд требуют дальнейшего совершенствования, в том числе направленного на снижение загрязнения водных ресурсов. Использование водных ресурсов связано со строительством и эксплуатацией специализированных объектов, оказывающих многофакторное влияние на окружающую среду и хозяйственную деятельность, поэтому в функции водохозяйственного комплекса входит разработка мероприятий по предотвращению негативных последствий этого влияния. При выполнении водоохранных мероприятий взято направление на совершенствование оборотных систем и экологизацию водного хозяйства горнодобывающих комплексов.

В работе изложены научно обоснованные технические решения интенсификации процессов очистки сточных вод для создания ресурсосберегающих технологий в системах водного хозяйства горнодобывающих предприятий. Выполненные исследования по оценке комплексного воздействия горнодобывающих производств на водные ресурсы, моделирование влияния таких опасных объектов, как хвостохранилища, на подземные и поверхностные воды, теорети

271 ческое обоснование и разработка эффективных методов и сооружений очистки сточных вод дали возможность получить новые результаты и сделать следующие выводы:

1. На основе современного подхода, учитывающего природно-промышленный комплекс в целом, дана оценка воздействия предприятий горнодобывающей промышленности юга Дальнего Востока на водные ресурсы. Системные исследования выявили тенденции изменения состава вод в районах разработки золото- и оловосодержащих РУД

2. Изучение условий образования и характеристики сточных вод, образующихся при различных технологических процессах на золото- и оловодобывающих предприятиях, позволили наметить пути рационального использования и охраны водных ресурсов.

3. Разработана модель и выполнено решение одномерной и двумерной задач влияния хвостохранилищ на водные ресурсы. Сделан численный эксперимент, подтверждающий теоретическое решение задачи распространения загрязнений через неоднородную среду и правильность составленной программы. Примеры моделирования миграции некоторых компонентов в конкретных хвостохранилищах существующих рудников доказывают точность решений выведенных уравнений предлагаемой модели.

4. Теоретически обоснованы наиболее приемлемые методы интенсификации процессов очистки сточных вод в условиях горнодобывающего производства. Разделение стоков от технологического оборудования обогатительных фабрик в поле центробежных сил на гидроциклонах малого диаметра специальной конструкции. Доочистка сточных вод фильтрованием на зернистых фильтрах повышенной грязеемкости. Сгущение хвостовой пульпы на сгустителях с характеристиками, ис

272 ключающими недостатки при их эксплуатации, связанные с выгрузкой осадка и получением требуемого качества сгущенного продукта.

5. Выбрана базовая конструкция гидроциклона и проведены исследования, в результате получены зависимости эффективности очистки сточных вод от конструктивных и гидравлических параметров. Доказана возможность доизвлечения мелкодисперсных частиц драгметалла на гидроциклонах малого диаметра специальной конструкции.

6. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработана конструкция гидроциклона и определены оптимальные технологические параметры: диаметр гидроциклона - 50 мм, входной патрубок специальной конструкции с площадью входного сечения 0,8 см2, угол конусности - 10°, высота цилиндрической части - 2,5 £>г, диаметр сливной диафрагмы - 12 мм, диаметр пескового насадка - 7 мм, давление питания - 0,2 Мпа.

7. Предложены новая конструкция сливного патрубка криволинейной формы и методика расчета профиля его поверхности. Экспериментальными исследованиями доказано, что использование сливного патрубка предложенной формы повышает эффективность очистки сточных вод 1,33 - 3,3 %.

8. Предлагаемая технология очистки сточных вод обогатительных фабрик горнодобывающих предприятий с использованием гидроциклонов усовершенствованной конструкции внедрена на производстве. Исследования в производственных условиях показали, что эффект очистки от взвешенных веществ достигает 67,8 %, одновременно выделяется и драгметалл, содержание которого в песках составляет 1,1 - 3,1 г/т Крупность граничного зерна для гидроциклона составила 11 мк.

9. Для обработки больших расходов сточных вод разработана новая конструкция гидроциклона, отличающаяся тем, что с целью повышения эффективности разделения имеет внутри корпуса сливной патрубок в

273 виде перфорированного цилиндра с фильтрующим элементом, имеющим внешнюю и внутреннюю поверхности.

10. Для доочистки сточных вод горнодобывающих предприятий предложены новые конструкции фильтров: двухступенчатый напорный фильтр, двухступенчатый двухпоточный фильтр и радиальный двухслойный фильтр, позволяющие очищать воду с высоким содержанием взвешенных веществ.

11. Для разделения суспензий и сгущения хвостовой пульпы предложены компактные отстойники-сгустители, обеспечивающие более высокое качество сгущенного осадка, эффективность выгрузки и надежность работы.

12.Выполненные технико-экономические исследования показали, что эффективность от внедрения предлагаемой ресурсосберегающей технологии для золотоизвлекательной фабрики ЗАО "Артель старателей Амур" составляет 1065,2 тыс. руб. в год. (в ценах 1997 года)

274

Библиография Диссертация по географии, доктора технических наук, Шевцов, Михаил Николаевич, Хабаровск

1. Короткое В.И. Безопасность и устойчивое развитие Дальнего Востока. Сб. докладов региональной научно-технической конференции "Приморские Зо-ри-98". ДВГТУ, Владивосток. 1998. С. 8-10.

2. Физико-географическое районирование СССР. М.: Изд-во МГУ, 1968. 576 с.

3. Дальний Восток. Физико-географическая характеристика. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1961. 439 с.

4. Южная часть Дальнего Востока. Физико-географическая характеристика. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1967. 332 с.

5. Хомич В.Г., Иванов В.В. Золото Востока России (ресурсы, перспективы их расширения и освоения). Ж. Вестник Дальневосточного отделения ДВО РАН. Владивосток. 1994. № 4. С. 38-52.

6. О состоянии и перспективах развития горнодобывающей промышленности в Хабаровском крае. Постановление главы администрации Хабаровского края №557 от 09.12.96.

7. Шевцов М.Н. Пути снижения негативного воздействия хвостохранилищ на окружающую среду // Тезисы докладов международной конференции «Экологически чистые технологические процессы в решении проблем охраны окружающей среды» Иркутск. 1996. С. 67-69.

8. Тихонов В.П. Методические основы экологического мониторинга г. Перми / Геоэкол. аспекты хозяйствования, здоровья и отдыха. 4.1. Пермь, 1993. С. 213-344.

9. Дин Цзиньбао. Новый метод комплексной оценки качества окружающей среды (Китай) / Huanjin kexue. = Chin. J. Environ. Sei. 1995. 16, № I.e. 48-51.

10. Ю.Коротков В.И., Лушпей В.П., Остапенко В.Д. Безопасность и мониторинг как основа устойчивого развития регионов. Сб. докладов региональной научно-технической конференции "Приморские Зори-98". ДВГТУ, Владивосток, 1998. С. 106.

11. П.Шевцов М.Н., Караванов К.П., Махинов А.Н. и др. Водные ресурсы горнорудных районов и их преобразование (юг Дальнего Востока). Хабаровск: Изд. Хабар, гос. техн. ун-та, 1998. 159 с.275

12. Махинов А.Н. Рельеф. // Водные ресурсы Хабаровского края. Хабаровск: ДВО АН СССР, 1990. С. 9-14.

13. Водные ресурсы и водный баланс территории Советского Союза. Д.: Гидро-метеоиздат, 1967. 199 с.

14. Махинов А.Н. Условия формирования и характеристика стока взвешенных наносов рек Юга Дальнего Востока. // Формирование вод суши юга Дальнего Востока. Владивосток: ДВО АН СССР, 1998. С. 34-47.

15. Гидрогеология СССР. Т. XXV. Приморский край. М.: Недра, 1968. 520 с.

16. Гидрогеология СССР. Т. XXIII. Хабаровский край и амурская область. М.: Недра, 1971.512 с.

17. Караванов К.П. Бассейны подземных вод горноскладчатых областей Восточной Азии. М.: Наука, 1977. 142 с.

18. Кулаков В.В. Месторождения пресных подземных вод Приамурья. // Владивосток: ДВО РАН, 1990. 152 с.

19. Подземный сток на территории СССР. М.: Изд-во МГУ, 1966. 303 с.

20. Столяр Н.И. Гидрогеологические условия месторождений полезных ископаемых. // Гидрогеология СССР. Т. XXV. Приморский край. М.: Недра, 1968. С. 212-224.

21. Клочковский Л.П. Развитие Солнечного горно-обогатительного комбината и проблемы охраны окружающей среды // Технические аспекты охраны окружающей среды и рационального природопользования / ДВНЦ АН СССР. Владивосток. 1985. С. 20-27.

22. Дурова Р.А., Олейников А.Г. Рекультивация хвостохранилища, сложенного токсичными грунтами // Проблемы очистки сточных и кондиционирования оборотных вод, эксплуатация хвостохранилищ. Сб. науч. тр. Алма-Ата: Изд-во Казахонобра, 1986. Вып. 29. С. 127.

23. Кислицин Л.В., Зимин Г.Т. Направление создания экологически безопасных хвостохранилищ // Материалы конф. по подготовке к Всерос. съезду по охране природы (15 марта 1995 г.) / Комитет охраны окружающей среды Хабаровского края. Хабаровск. 1995. С. 53

24. Шевцов М.Н. Математическое моделирование влияния хвостохранилищ на окружающую среду // II Международная конференция по математическому моделированию: Тезисы докладов / Новосибирск, Изд-во института математики СО РАН. 1997. С. 112-113.

25. Шевцов М.Н., Махинов А.Н. Экологический мониторинг водных объектов природно-промышленных золотодобывающих комплексов. Актуальные проблемы Дальневосточного региона. Сб. ХЦ РИА. Вып. 1. Хабаровск: ХГТУ, 1999.

26. ЗО.Эколого-экономические аспекты освоения новых районов / Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, Владивосток: 1990. 224 с.

27. Указания по расчету испарения с поверхности водоемов. Д.: Гидрометеоиз-дат, 1969. 83 с.

28. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 2, Ч. II. Д.: Гидрометеоиздат, 1957. 175 с.35.0дрова Т.В. Гидрофизика водоемов суши. Д.: Гидрометеоиздат, 1979. 311 с.

29. Гольдберг В.М. Взаимосвязь загрязнения подземных вод и природной среды. Д.: Гидрометеоиздат, 1987. 246 с.

30. Мироненко В.А., Румынии В.Г. Опытно-миграционные работы в водоносных пластах. М.: Наука, 1986. 240 с.

31. Гидродинамические и физико-химические свойства горных пород. М.: Недра, 1977. 271 с.

32. Мироненко В.А., Румынии В.Г., Учаев В.К. Охрана подземных вод в горнодобывающих районах (опыт гидрогеологических исследований). Д.: Недра, 1980.320 с.

33. Румынии В.Г. О теоретических моделях миграции в гетерогенных средах // Моделирование в гидрогеологии и геологии. Новосибирск: Наука, 1983. С. 34-46.

34. Орловская А.Е. Некоторые экспериментальные данные о коэффициенте диффузии (дисперсии) в горных породах // Труды Института ВОДГЕО. М.: 1969. Вып. 22. С. 99-102.

35. Бочевер Ф.М., Орловская А.Е. Гидрологическое обоснование защиты подземных вод и водозаборов от загрязнений. М.: Недра, 1972. 128 с.

36. Шестаков В.М. Динамика подземных вод. М.: Изд-во МГУ, 1973.278

37. Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации рудников. М: Недра, 1981.309 с.

38. Ладыженская O.A., Солонников В.А., Уральцева H.H. Линейные и квазилинейные уравнения параболического типа. М.: Наука, 1967. 736 с.

39. Ладыженская O.A. Краевые задачи математической физики. М.: Наука, 1973. 408 с.

40. Годунов К.С., Рябенький B.C. Разностные схемы. М: Наука, 1973. 400 с.

41. Самарский A.A., Гулин A.B. Устойчивость разностных схем. М.: Наука, 1973.416 с.

42. Мироненко В.А., Румынии В.Г. Проблемы гидрогеологии (в 3 т). М.: Изд. МГГУб 1998. Т.1. С. 71.

43. Горные науки освоение и сохранение недр Земли под ред. Академика К.Н. Трубецкого. М.: Изд-во Академии горных наук, 1997. С. 459-461.

44. Укрупненные нормы водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности /СЭВ: ВНИИВОДГЕО. М.: Стройиздат, 1982. 528 с

45. Внешнее водоснабжение, хвостовое хозяйство, канализация. Пояснительная записка к проектному заданию. Гипроникель. Л.: 1963.

46. ЦОФ и металлургическое производство. Солнечный ГОК. Вариант 1, Проектное задание, т. 3, раздел 3. Гипроникель. Л.: 1970.

47. Изучить баланс водопотребления и водоотведения в условиях оборонного водоснабжения на ЦОФ и СОФ Солнечного комбината и выдать рекомендации. Отчет заключительный / ЦНИИОлово, рук. Олейников С.А. Тема 13-840902, этап 4. Новосибирск, 1986. 64 с.279

48. Проект предельно-допустимых сбросов (ПДС) веществ, поступающих в водный объект со сточными водами п. Хинганск. 1990.

49. Проект санитарно-защитной зоны водозабора хозяйственно-питьевого водоснабжения п. Хинганск. Хинганолово, 1995.

50. Реконструкция хвостового хозяйства обогатительной фабрики. Технический проект, т. II, кн. 1, пояснительная записка. Гипроникель. Л.: 1981.

51. Методика расчета предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты со сточными водами. В НИИВО, Харьков, 1990, 113 с.

52. Технические записки по проблемам воды: пер. с англ. В 2 т. Т.2 / К. Боракс, Ж. Бебен, Ж. Бернар и др.; под ред Т.А. Карюхиной, H.H. Чурбановой. М.: Стройиздат, 1983. С.731-733.

53. Водоснабжение и водоотведение на металлургических предприятиях. Справочник. Вахлер Б.Л. Металлургия, 1977. С. 195-202.

54. Johnson A., Ronald A.,Chapman, Jeffrey H., Lipchak, Robert M. Recycling and sediment discharge in placer mining operations. Cold. Reg. Environ. Eng: Proc. 2nd Int. Conf., Edmonton, 23-24 March, 1987, Kitchener, 1987, p. 308-327.

55. Neebe Th. und Grohs H. Waschen und Klassieren Kontaminierter Boden. Autbereitungs-Technik 32 (1991), N 2. S. 72-77.

56. Trawinski H. Uber die Dimensionierung von Hydrozyklon-Anlagen. Preprints 24. Diskussionstagung Mechanische Flussigkeitsab trennung. Dresden, 1990, Band 2. S. 51-78.

57. King P. WEMCO Hydrocyclones. EIMCO WEMCO, France, 1995. C. 2-6.

58. Минц Д.М. Теоретические основы технологии очистки воды. М.: Стройиздат, 1964,154 с.

59. Фигуровский H.A. Седиментометрический анализ. М.: Изд-во АН СССР, 1948.

60. Скирдов Н.В., Пономарев В.Г. Очистка сточных вод в гидроциклонах. М.: Стройиздат, 1975. 176 с.

61. Журавлева З.Д. Гидроциклоны в сахарной промышленности. ЦИНТИПИ-ЩЕПРОМ. М.: 1963.39 с.280

62. Найденко В.В. Применение математических методов и ЭВМ для оптимизации и управления процессами разделения суспензий в гидроциклонах. Горький: Волго-Вятское изд-во, 1976.

63. Поваров А.И. Гидроциклоны. М.: Госгортехиздат, 1961.

64. Акопов М.Г., Классен В.И. Применение гидроциклонов при обогащении углей. М.: Госгортехиздат, 1960.

65. Drissen M.G. Theorie de I'ecoulement dans un Cyclone. Resume de I'ndustrie Minerale, 1952. V. 31. № 566.

66. Kelsall D. F. A Study of the Motion of Solid Particles in a Hydraulic Cyclone. -In: Recent Developments in Mineral Dressing. I. M. M. London. 1953.

67. Tarjan G. On the Theory and use of the Hydrocyclone. "Acta Technica", 1953. vol. VII. № 3-4.

68. Bednarski S. Vergleich der Methoden zur Berechnung von Hydroziklonen. -"Chem. Techn.", 1968. Bd. 20. № 1. S. 12-18.

69. Bred 1 y D., Pulling D. Character of flows in Hydrocyclons and their interpretation in dependence of performance. "Trans. Inst. Chem., Eng.". 1959. vol. 37. № 1.

70. E.O. Lilge. Hydrocyclon fundamentals. Bull. Inst. Mining and Metallurgy, 1962. № 664.

71. F. J. Fontein, C. Dijksman. The hydrocyclone, its application and its explanation. In: Recent Developments in Mineral Dressing. I. M. M. London, 1953.

72. H. E. Criner. Le cyclone épaissieur. Rev. ind. minérale, 1951. v. 31. № 567.

73. Клячин В. В. О разделении минеральных зерен в классифицирующем аппарате. Цветные металлы, 1963. № 3.

74. Trawinski Н/ Zum Stand der Hydroziklon-Technologie. V t. Verfahrenstechnik, 1978. V. 12. № 11. S. 710-716.

75. Акопов М.Г., Корсак JI.J1. Определение осевых и радиальных скоростей движения жидкости в гидроциклоне. Теория и практика обезвоживания угольной мелочи. Сб. статей. М.: Наука, 1965. С. 67-71.281

76. Акопов М.Г., Нехороший И.Х., Сапега K.M. О некоторых вопросах гидродинамики гидроциклона. Обогащение угля и химическая переработка топлив. Труды ИГИ. Т. 24, вып. 4. С. 15-18.

77. Косой Г.М. Влияние конструктивных параметров гидроциклона на поле скоростей жидкости. Обогащение руд. Бюл. НТИ, Механобр. Д.: 1968. С. 48-53.

78. Пономарев В.Г., Иваненко А.И., Яковина Н.П. Изменение геометрии напорного гидроциклона для интенсификации разделительного процесса // Водоснабжение и санитарная техника, 1978. № 3. С. 8-11.

79. Шевцов М.Н. Определение показателей работы гидроциклонов при очистке стоков мокрых пылеуловителей. Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура. Новосибирск. 1973. № 8.

80. Фоминых A.M., Шевцов М.Н. Влияние высоты цилиндрической части и угла конусности на эффект очистки и производительность гидроциклона. Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. Новосибирск, 1973. № 10.

81. Pantaflicek K.I. Hydrocyklon Strjirenstvi sv 5 ces 3. 1955. P.187-193.

82. Moder J., Dahlstrom D. The Separation suspended solids with similar specific gravity on Hydrocyclons // Chemical Eng. Progress. 1952. V. 48. № 2. P. 75-88.

83. Chaston R.A. A simple formula for calculating the approximate capacity of a Hydrocyclone. Bull. Inst. Mining and Metallurgy, 1958. № 617.

84. Bredley D. The Hydrocyclone. Pergamen Press., 1966.

85. Фоминых A.M. Очистка природных и сточных вод. В сб. Материалы конференции. Новосибирск: изд-во НТО. 1969.

86. Найденко В.В., Губанов Л.Н., Чернышева В.И. Технология очистки промышленных сточных вод. Напорные гидроциклоны. ГИСИ. Горький, 1981. 63 с.

87. Лукиных H.A., Липман Б.Л., Криштул В.П. Методы доочистки сточных вод. М.: Стройиздат, 1978. С. 5.

88. Жужиков В.А. Фильтрование. М.: Химия, 1980.

89. Кузьмин Ю.М. Сетчатые установки систем водоснабжения. Справочное пособие. Л.: Стройиздат. С. 5-26.

90. Минц. Д.И. Теоретические основы технологии очистки воды. М.: Стройиздат, 1964. 156 с.282

91. Фоминых A.M., Шевцов М.Н. Очистка сточных вод гидрокамер литейных цехов // Машиностроитель. 1974. № 6.

92. Шевцов М.Н. Очистка сточных вод литейных цехов. Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. Новосибирск, 1978. С. 119-123.

93. Шевцов М.Н. Интенсификация процесса фильтрования с помощью новых конструкций фильтров. Тез. Докл. научн-практической конф. ХПИ. Хабаровск, 1988. С. 29.

94. Ives К. International experts Present a modern Theory of Water Filtration // Filtration and Separation, 1967. V. 4. № 1. P. 123-126.

95. K.J. Jwes. Specification for granular filtration media // Effluent and Water Treatment J. 1975. V. 15. № 6. P. 296-299.

96. Современная теория фильтрования. Новая техника жилищно-коммунального хозяйства // Водоснабжение и канализация. Вып. 11. М.: 1967. С. 3-27.

97. Фоминых A.M. К вопросу о теории осветления коагулированной воды фильтрованием без образования осадка на поверхности пористой среды // ЖПХ. 1980. № 6. С. 1320-1325.

98. Фоминых A.M. Математическая модель процесса очистки воды фильтрованием и ее практическое применение // Водные ресурсы. 1980. № 3. С. 194199.

99. Фоминых A.M., Фоминых В.А. Современная технология подготовки питьевой воды. Новосибирск, НГАС, 1993. 97 с.

100. Журба М.Г. Основы процессов и техника доочистки сточных вод фильтрованием. Доочистка сточных вод. Кишинев.: Молдагроинформреклама, 1991. С. 4-38.

101. Клячко В.А., Апельцин Н.Э. Подготовка воды для промышленного и городского водоснабжения. М.: Стройиздат, 1962. 819 с.283

102. Амусина X, Радциг В., Чайковская Г. Доменный шлак фильтрующий материал для очистки питьевой воды // Жилищно-коммунальное хозяйство. 1958. № 9.

103. Мартенсен В.Н., Быкова П.Г., Стрелков А.К., Шандалов С.М. Исследование механической прочности и химической стойкости дробленого керамзита // Водоснабжение и санитарная техника. 1972. № 8.

104. Fisher D.I. Filtration // Effluent and Water treatment J, 1972. V. 12.

105. Кульский JI.А., Строкач П.П. Технология очистки природных вод. К.: Вища шк, 1986.352 с.

106. Аюкаев Р.И. Интенсификация работы водоочистных фильтров и совершенствование метода их расчета. Петрозаводск: ПТУ, 1985.

107. Фоминых A.M., Артеменок Н.Д. Гидравлика фильтрующих материалов // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. Новосибирск, 1972. № 5.

108. Николадзе Г.И., Салов М.А. Водоснабжение: уч. Для ВУЗов. М.: Строй-издат, 1995. С. 490-502.

109. Вовк Н.Е. Оборотное водоснабжение и подготовка хвостов к складированию. М.: Недра, 1977. С. 94-96.

110. Яковлев C.B., Карелин Я.А., Лясков Ю.М., Воронов Ю.В. Водоотводящие системы промышленных предприятий. М.: Стройиздат, 1990. С. 128-129.

111. Лисянский Л.Н., Кабищер Ю.Б., Орел Ю.Б. Асуаленко H.A., Былым П.А. К вопросу об оборудовании узлов сгущения хвостовой пульпы // Горный журнал. 1991. № 9. С. 47-49.

112. Иванов В.А. Новые таконитовые предприятия США и Канады. Бюл. ин-та Черметинформация, 1966. № 3. С. 15.

113. Кондуков В.П., Иванова Н.Г. Работа сгустителей в цикле обратного водоснабжения // Обогащение руд. 1972. № 2. С. 35-36.

114. Таужнянская З.А., Шифрина Э.Д. Обратное водоснабжение на зарубежных обогатительных фабриках // Цветная металлургия. 1974.

115. Стефанюк С.Л., Козловская Т.М., Крохина С.Р. Анализ состояния и очистка сточных вод предприятий цветной металлургии. Итоги науки и техники. ВНИИТИ т.5. М. 1990. С.77.284

116. Евдокимов П.Д., Сазонов Г.Т. Проектирование и эксплуатация хвостовых хозяйств обогатительных фабрик. Изд. 2, перераб. и доп. М.: Недра, 1978. С. 403-404.

117. Виноградов H.H., Гурвич Г.М., Худяков Н.М. Кинетика осаждения тонких шлаков. Труды Института обогащения твердых горючих ископаемых НОТТ, 1975. Вып. 2. Т. 4.

118. Волченко В.А., Худяков Н.М. Радиальный сгуститель. A.c. № 397478.

119. Батаногов А.П. Водовоздушное хозяйство обогатительных фабрик. Учебн. Пособие для ВУЗов. М.: Недра, 1984. С. 85.

120. Очистка сточных вод и водооборот при обогащении руд на стадиях лабораторных и опытно-производственных испытаний. Методические рекомендации № 12 ВИМС. М. 1981. С. 19.

121. Фоменко Т.Г., Бутовецкий B.C., Кондратенко А.Ф., Григорьева К.А. Изучение работы пирамидальных отстойников и радиальных сгустителей. Тр. Ин-та УкрНИИУглеобогащения, т. 3. Изд-во «Недра», 1964.

122. Строительные нормы и правила 2.04.03 85. Канализация. Наружные системы и сооружения / Госстрой СССР - М.; ЦИТП, 1986.

123. Шестов Р.Н. Гидроциклоны. Л.: Машиностроение, 1967.

124. Bednarski S. Hydrocylony jako urzadzena rozdrielajace // Przemyslchemiczny, 1967. № 6.

125. Baumann K. Sillikattechnick, 1955. № 6. P. 247-251.

126. Иванов H.B. Влияние геометрии корпуса гидроциклона на эффект разделения. Нефтепромысловое дело. Реф. научно-техн. сб. 1997. № 9. С. 17.

127. Обогащение угля во Франции. Госторгтехиздат, 1960.

128. Сапега K.M., Утц В.Н. Влияние высоты цилиндрической части корпуса гидроциклона на показатели его работы. «Обогащение угля и химическая обработка топлива». Труды, т. XXIV. М.: Недра, 1967.285

129. Михайлов П.М., Роменский A.A. Влияние некоторых размеров гидроциклона на его гидродинамические характеристики. Труды АПН им. М.И. Калинина. Изд-во «Машиностроение», 1970.

130. Акопов М.Г. К теории обогащения угля в гидроциклонах. IV международный конгресс по обогащению углей. Изд-во "Недра", 1964.

131. Акопов М.Г., Малофеева К.Г. Обогащение углей в тяжелой суспензии. Сб. Обогащение и брикетирование углей. Госгортехиздат, 1962. № 5.

132. Найденко В.В., Байдуков В.А. Создание гидроциклонов большой единичной мощности для систем технического водоснабжения и очистки сточных вод промышленных предприятий. Известия ВУЗов. Строительство, 1997. № 4. С. 125-128.

133. Сапега K.M., Акопов М.Г. Исследование влияния диаметра песковой насадки на работу гидроциклона. Обогащение угля и химическая переработка топлив. Труды, т. XXIII. М.: Недра, 1967. С. 52-59.

134. Мангушев К.И. Гидроциклонная обработка промывочных жидкостей в бурении. Уфа, 1965.

135. Schevtsov M.N. Natural and Sewage Water Treatment New Technologies Development. PROCEEDING. The second international Symposium on Promotion of scientific and technological Progress in the Far East. Harbin, 1992. P. 123-126.

136. Белан A.E. Технология водоснабжения. Киев: Наук. Думка, 1985. С. 176178.

137. Кульский JI.A., Ярошевская Н.В. Целесообразность фильтрования в направлении возрастающей скорости при очистке воды // Вест. АН УССР, 1986. № 12. С. 67-71.

138. Ярошевская Н.В. Метод расчета водоочистного радиального фильтра с движением потока от периферии к центру // Химия и технология воды, 1980. Т. 12. №2. С. 179-181.

139. Соколов Л.И. Ресурсосберегающие технологии в системах водного хозяйства промышленных предприятий. Уч. Пособие. М.: изд-во АСВ. 1977. С. 226-236.286

140. Сперанский Г.И. Решение экологических проблем в цветной металлургии. Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. ВИНИТИ. М., 1996. Вып. 5. С. 26-34.

141. Постановление № 64 от 15.02.93 главы администрации Хабаровского края. О порядке определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды и размещение отхордов на начало 1993 г. на территории Хабаровского края. С. 15.

142. Постановление № 560 от 30.12.97 главы администрации Хабаровского края «Об индексации платы за загрязнение окружающей природной среды на 1998 г. на территории Хабаровского края».

143. Закон Хабаровского края № 50 от 11.09.98 «О бюджетной системе Хабаровского края за 1998 г.».

144. A.c. 575137, СССР, МКИ. Гидроциклон / B.C. Глазунов, Ю.А. Радмен-ский, В.В. Оболенский. БИ. 05.10.77. № 37.

145. A.c. 663436, СССР, МКИ. Гидроциклон для очистки природных и сточных вод от механических примесей / В.Д. Плешаков, Н.С. Серпокрылов, В.И. Семенов, З.М. Мегрелишвили и O.A. Мацнев. БИ 25.05.79. № 37.

146. A.c. 1327984, СССР, МКИ. Гидроциклон / М.Н. Шевцов. БИ. 1987. № 29.

147. A.c. 434958, СССР, МКИ. Фильтр для очистки жидкостей / Б.Ф. Лямаев, Б.С. Востров и В.А. Нелюбов. БИ. 05.07.74. № 25.

148. A.c. 971414, СССР, МКИ. Фильтр для очистки природных и сточных вод / М.Н. Гуревич, Ф.В. Косовчев, Лирисман Н.Г., Фельдштейн Г.Н. БИ. 07.11.82. №41.

149. A.c. 1719018, СССР, МКИ. Двухступенчатый напорный фильтр / М.Н. Шевцов. БИ. 15.03.92. № 10.

150. Патент 1789245 СССР МКИ. Двухступенчатый двухпоточный фильтр. Шевцов М.Н. БИ. 23.01.93. № 3.

151. Патент 1722529 СССР МКИ. Радиальный двухслойный фильтр. Шевцов М.Н.БИ. 30.03.92. №12.

152. A.c. 899074, СССР, МКИ. Сгуститель/В.Ф. Слесаренко. БИ. 23.01.82. № 3.

153. A.c. 1099976, СССР, МКИ. Сгуститель / А.Ф. Кондратенко, Б.А. Кочешков A.M. Шулико. БИ. 1984. № 24.

154. A.c. 1729553, СССР, МКИ. Отстойник-сгуститель / Кофанов М.Н., Шевцов М.Н. БИ. 30.04.92. № 16.

155. A.c. 912209, СССР, МКИ. Сгуститель / В.Ф. Слесаренко. БИ. 1982. № 10.

156. A.c. 1708387, СССР, МКИ. Сгуститель / Шевцов М.Н., Кофанов М.Н. БИ. 30.01.92. №4.

157. Патент 1771798. СССР МКИ. Сгуститель. Кофанов М.Н., Шевцов М.Н., Доброхотов С.И. БИ. 30.10.92. № 40.2.я серия опытов "Определение влияния конусности (объема) гидроциклона на эффект очистки"