Переработка глинисто-солевых шламов калийного производства

СОДЕРЖАНИЕ

 

	Введение…………………………………………………………………	3
1	Описание источников образования глинисто-солевых шламов калийного производства…………………………………………………	4
2	Определение состава  отходов ………………………………………...	7
3	Определение степени  и класса состава отходов……………………...	9
4	Описание воздействия  отходов на окружающую среду и  человека...	10
5	Расчет норматива  образования отходов…………………………….	13
6	Анализ методов  переработки глинисто-солевых шламов калийного производства……………………………………………………………	14
7	Разработка  комплексных мероприятий по обращению с отходами...	18
8	Разработка  мероприятий по снижению (предотвращению) образования отходов……………………………………………………	29
9	Заключение…………………………………………………………….	31
10	Список использованных источников………………………………..	32

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Человек всегда стремился наращивать темпы материального производства, чтобы достигнуть независимости от природы и улучшить условия своей жизни. Но большая часть взятых у природы и использованных неэффективно ресурсов возвращается ей в виде отходов, обилие и вредность которых создает угрозу существования самого человека.

Бурные темпы  развития промышленности калийных удобрений  в Белоруссии, большие объемы его  производства, специфичность состава  сильвинитовых руд и условий  их залегания, а также отсутствие опыта эксплуатации калийных месторождений в республике создали ряд сложных проблем, связанных с охраной окружающей среды в Солигорском промышленном районе. Важнейшая из них — проблема захоронения и использования отходов производства калийных удобрений с целью предотвращения засоления окружающей территории. Эта проблема стоит очень остро, так как площадь, занятая солеотходами на 1.01.2011г. составляет 611,65 га (отведено – 930,88 га) и площадь, занятая шламохранилищами, составляет 1060,66 га (согласно «Отчету о функционировании системы управления окружающей средой. 2010г.».

Основными  отходами при производстве калийных удобрений  являются галитовые отходы и глинисто-солевые  шламы.

В данном курсовом проекте будут рассмотрены источники образования глинисто-солевых шламов, определен состав данных отходов, класс опасности, описано влияние глинисто-солевых шламов, образующихся при производстве калийных удобрений, на окружающую среду и человека. Также в работе будут рассмотрены возможные методы переработки и складирования глинисто-солевых шламов и предложена схема переработки данных отходов с целью получения строительных материалов.

 

1.   ОПИСАНИЕ ИСТОЧНИКА ОБРАЗОВАНИЯ ОХОДОВ

 

Отходы  производства  - отходы,  образующиеся  в  процессе осуществления      юридическими     лицами     и     индивидуальными предпринимателями    экономической    деятельности     (производства продукции,  энергии, выполнения работ, оказания услуг),  побочные  и сопутствующие продукты добычи и обогащения полезных ископаемых.

Отходами производства могут считаться продукты, образовавшиеся в результате физико-химической переработки сырья, добычи и обогащения полезных ископаемых, получение которых не является целью данного производства.

Глинисто-солевые  шламы относятся к промышленным отходам, образовавшимся в результате производства калийных удобрений.

На территории Беларуси располагается предприятие по производству калийных удобрений ОАО «Беларуськалий». Это одно из крупнейших горнодобывающих предприятий,  функционирование которого сопровождается образованием большого количества отходов, складируемых на земной поверхности с отчуждением огромных территорий сельскохозяйственных угодий.

На предприятии  применяют 2 метода обогащения флотационный и галургический.

Более подробно рассмотрим галургический метод обогащения, т.к. глинисто-солевые шламы при таком способе обогащения легче переработать ввиду того, что они не были дополнительно обработаны реагентами в технологическом процессе.

Технологический процесс переработки руды галургическим  методом состоит из следующих стадий:

         1 Дробление руды с предварительным  грохочением.

         2 Подогрев щелоков.

         3 Растворение руды.

         4 Фильтрация галитовых отходов.

         5 Осветление насыщенного щелока.

         6 Кристаллизация хлористого калия.

         7 Сгущение и центрифугирование  хлоркалиевой суспензии.

         8 Сушка хлористого калия и  подогрев продукта перед гранулированием.

         9 Удаление отходов производства.

         10 Гранулирование хлористого калия.

         11 Складирование, хранение и погрузка.

         12 Охлаждение оборотной воды и  резерв щелоков.

         13 Приготовление реагентов.

         14 Обработка хлористого калия  реагентами пылеподавителями.

         15 Фасовка и затаривание хлористого калия.

Галургический метод извлечения хлористого калия из сильвинитовой руды основан на принципе различной растворимости солевых составляющих руды (KCl и NaCl) в зависимости от температур. Галургический способ позволяет получить технический продукт с содержанием хлористого калия до 99%.

Этот процесс  переработки калийсодержащего сырья  основан на растворении хлористого калия из руды горячим раствором  при 120°C и раздельной кристаллизации солевых составляющих перерабатываемой руды. Технологический процесс галургического способа складывается из дробление сильвинитовой руды, растворения сильвинита горячим щелоком в растворителях со шнековыми мешалками и ковшовыми элеваторами, охлаждению (с целью кристаллизации хлорида калия из осветленного насыщенного раствора) сгущения в отстойниках. Затем сгущенная суспензия через промежуточную мешалку подается на центрифуги. Сушка отфильтрованного хлорида калия осуществляется на сушильных барабанах или печах кипящего слоя. Содержание хлористого калия в концентрате составляет 95 - 98%, в галитовых отходах - 2,5 - 3,0%, извлечение - 86,5 - 87,5%.

Основными отходами производства при галургическом  методе обогащения сильвинитовых руд  являются твердые галитовые отходы – кек хвостов и шламы галитовые  глинисто-солевые, которые являются основными источниками загрязнения окружающей среды  в районе расположения объекта.

Рассмотрим образование  глинисто-солевых шламов в процессе обогащения калийсодержащих руд  галургическим способом. Дробленная до определенной крупности руда поступет в шнековые растворители. Полученный в результате растворения не очищенный насыщенный щелок, содержащий солевой и глинистый шламы, с массовой долей хлористого калия 18,5¸20,0 % из шнекового растворителя поступает в сгустители типа «Брандес» для отделения солевого шлама. Сгущенный солевой шлам возвращается в шнековый растворитель. Насыщенный щелок, очищенный от солевого шлама, самотеком поступает в отстойники типа "Дорр"  для отделения глинистого шлама. Шламы галитовые глинисто-солевые, сгущенные в сгустителях типа Дорр до плотности 1417-1580 кг/м³  для окончательного уплотнения и складирования транспортируются в шламонакопители. Выход твердого вещества шламов составляет 91-92 кг/т  исходной руды.

Интенсификация процесса осаждения глинистого шлама достигается  подачей в отстойники водного раствора флокулянта. Сгущенная суспензия глинистого шлама с плотностью 1490-1550 г/дм³ (ж:т 2,0¸1,5) из сгустителей самотеком поступает в зумпф, разбавляется рассолом или оборотной водой  и насосами направляется в бак  и, далее, на шламохранилище.

 

2.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ГЛИНИСТО-СОЛЕВЫХ ШЛАМОВ КАЛИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

 

Глинисто-солевые  шламовые отходы, образующиеся в процессе обесшламливания сильвинитовой  руды состоят из 35-40% водорастворимых  солей (NaCL и КСL) и нерастворимого глинистого осадка (60-65%), представленного, в основном, алюмосиликатами. В среднем по объединению содержание КСL в шламах достигает 22-24%, а ежегодные потери KCL с ними составляют около 11% или свыше 1 млн. т. Кроме этого в шламах содержится значительное количество микроэлементов, необходимых для эффективного развития растений, таких, как бор - 200, медь - 6-7, марганец 210, кобальт 4-5 и др. (в г/т).

Таблица 1 –  Морфологический и химический состав глинисто-солевых шламов калийного  производства

 

Вид отхода: Глинисто - солевые шламы калийного производства Код отхода по Классификатору отходов, образующихся в Республике Беларусь: 5152202
Наименование  компонента	Содержание, % (по твердому веществу)
NaCL	≈ 10-15%
KCL	20-24%
Нерастворимый остаток	≈ 70-75%

 

Химический  состав шламов (твердой фазы) изучен с помощью водной (рис.1) и солянокислой вытяжек, а нерастворимая часть силикатным анализом. В результате установлено, что шламы включают 25-30% водорастворимых солей  NaCL и KCL и 70-75% нерастворимого остатка (карбонаты, сульфаты, полевой шпат,  кварц и глинистые минералы, представленные гидрослюдой.

Для шламовых отходов  характерно высокое содержание окислов  кремния, алюминия, калия и железа.

 

Рис. 1. Химический состав водяной вытяжки  шламов (%)

 

 

 

 

 

 

 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ И КЛАССА ОПАСНОСТИ ОТХОДОВ

 

На основе классификатора глинисто-солевые шламы калийного производства относятся к 4 классу  опасности.

Согласно таблице  определения степени опасности и класса опасности отходов производства (приложение А) основными опасными свойствами глинисто-солевых шламов калийного производства являются токсичность и экотоксичность. По данным показателям отходы являются малоопасными.

Экотоксичность  глинисто-солевых  шламов обусловлена способностью их в случае попадания в окружающую среду со временем представлять угрозу для окружающей среды в результате биоаккумулирования и (или) оказывать токсичное воздействие на биотические системы. Так в результате воздействия глинисто-солевых шламов происходит засоление почв, поверхностных и подземных вод, их накопление приводит к отчуждению земель.

  Токсичность глинисто-солевых шламов калийного производства выражается в способности данных отходов при попадании внутрь организма через органы дыхания, пищеварения или кожу вызывать серьезные, затяжные или хронические заболевания.

 

4. ОПИСАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГЛИНИСТО-СОЛЕВЫХ ШЛАМОВ КАЛИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЧЕЛОВЕКА

 

Являясь одним  из крупнейших в мире производителей хлористого калия ОАО «Беларуськалий» оказывает определенное  негативное  воздействие на окружающую среду региона. Как любому горно-химическому предприятию, объединению присущ  ряд отрицательных факторов воздействия на окружающую среду. В первую очередь это:

- оседание земной  поверхности над выработанным  пространством и связанное с  этим заболачивание земель;

- образование  в процессе обогащения руды  большого количества твердых  и жидких отходов с отчуждением  земель для их хранения в  виде солеотвалов и шламохранилищ;

- выбросы загрязняющих  веществ.

Проблемы, связанные  с образованием отходов:

− засоление  почв;

− засоление  подземных и поверхностных вод;

− отчуждение земель, занятых под солеотвалы и шламохранилища.

Твердые галитовые  отходы обогащения складируются в солеотвалах. Площадь, занятая солеотходами в  настоящее время, составляет 584,03 га (отведено – 930,88 га). Максимальная высота отсыпки твердых галитовых отходов  составила – 125,0 м.

Площадь, занятая  шламохранилищами, составляет 932,75 га. Хвостохранилища постепенно заполняются шламами и исключаются из сферы землепользования, становясь при этом источником интенсивного засоления окружающей среды.

Глинисто-солевые  шламы калийного производства  по своему химическому составу в основном представлены хлоридами калия и хлоридами натрия. Этим обусловлено их воздействия на людей.

Хлористый калий. У рабочих предприятия отмечены изменения на ЭКГ и снижение выделения витаминов С и В₁. Рабочие страдают гнойничковыми заболеваниями кожи, заболеваниями периферийной нервной системы, гипотонией, нарушением тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Пыль хлористого калия вызывает раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз.