Получение вторичных продуктов из торфа и сланцев

Получение вторичных продуктов  из торфа и сланцев

Реферат выполнил: студент гр. НГ-03  Демьянов Владимир

Санкт-Петербургский  государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет)

Санкт-Петербург 2003

Введение.

В настоящее  время торф и сланцы широко используются в промышленности и сельском хозяйстве. Но все же область применения их не так широка, как хотелось бы. Встает вопрос об увеличении сферы использования исходного сырья. Поэтому и разрабатываются различные способы их переработки и создаются совершенно новые технологии получения втор. сырья, внедряются такие технологии, которые позволяют получать продукты высокого качества, представляющие собой огромную ценность для отраслей народного хозяйства и промышленности.

Производство  товарно-известнякового щебня. [2]

Исследования  по утилизации попутно добываемых известняков  на шахте «Ленинградская» были выполнены  в основном в 1967—1973 гг. Однако отсутствие утвержденных запасов сопутствующих  известняков на шахтном поле не позволяло  приступить к проектированию и строительству предприятия по их полной переработке. При доразведке поля шахты «Ленинградская», проведенной в 1968—1979 гг., были осуществлены оценка и подсчет запасов породных прослоев как исходного сырья для получения товарного щебня. ГКЗ СССР утвердила запасы сопутствующих известняков в недрах в количестве: категория С1 - 1 997,6 тыс. м3 и категория С2 - 44 233 тыс. м3 - с правом проектирования промышленного предприятия на запасах категории С1. Попутно добываемые известняки относятся ко второй группе — как попутные компоненты, накапливающиеся при обогащении основного компонента, и которые могут быть рентабельно переработаны. Учитывая совместную добычу и обогащение, запасы попутных компонентов могут подсчитываться по категориям С1 + С2, что является достаточным для оценки их промышленного значения.

Технологические испытания известняков-отходов обогащения горной массы шахты «Ленинградская»  и качественная оценка продуктов  дробления подтвердили возможность  получения товарного щебня. В  результате исследований, проведенных в 1975г., установлено, что щебень фракций 20—40 мм и 40—70 мм может быть применен для оснований дорог I—V категорий в умеренных и мягких климатических условиях и для оснований цементно-бетонных покрытий дорог I категории для тех же климатических условий; для балластного слоя железнодорожного пути при условии получения зернового состава, соответствующего требованиям ГОСТа. Известняк фракций менее 20 мм марки МРЗ-15 не находил потребителя и рассматривался как отход.

Для полной переработки попутно добываемых известняков и удовлетворения потребности в карбонатном щебне в 1978 - 1980 гг. предусматривалось строительство сортировочного завода (ДСЗ) мощностью 1 900 тыс. м3 щебня в год, в том числе фракции 20—40 мм 1 050 тыс. м3 и фракции 40—70 мм 850 тыс. м3. Завод размещался на промплощадке шахты «Ленинградская» и вместе с действующей обогатительной фабрикой составлял единый технологический комплекс для получения товарного сланца и фракционированного щебня. Технический проект завода был разработан Гипрошахтом в 1976 г., однако он не был реализован.

В этот период запасы известняков - отходов плоского отвала шахты «Ленинградская» рассматривались  как сырьевая база для ДСЗ. При  доразведке поля реконструируемой шахты  им.С.М. Кирова была проведена оценка и подсчет запасов породных прослоев как исходного сырья для получения щебня. Запасы в недрах этих известняков по состоянию на 01.01.1984 г. составили: категории В - 44 млн. м3 и категории С - 28,6 млн. м3. Пик реализации нефракционированного известнякового щебня, который приходится на период 1988-1991 гг., был связан с программой строительства дорог в Нечерноземье, объемы реализации после 1991 г. (около 2 000 тыс. т в год) неуклонно снижались до 300 тыс. т в год.

В настоящее  время АО «Ленинградсланец» может реализовать известняковый щебень, в том числе:

по шахте «Ленинградская» - до 400тыс. м3 (фр. 25-125 мм);

по шахте № 3  - до 270 тыс. м3 (фр. 20-40 мм и 40-70 мм);

итого:  ~ 670 тыс. м3.

Известняки—отходы с ОФ шахты «Ленинградская» класса 125—300 мм, составляющие порядка 1 млн. м3 в год, частично реализуются, и большая часть направляется на плоский отвал. Применение этой карбонатной породы предусматривается для насыпей и нижних слоев дорожных оснований, также в качестве засыпного материала в строительстве. Они характеризуются маркой морозостойкости не ниже МРЗ-15 и маркой прочности «300».

Требования к  этим товарным продуктам регламентируются ТУ 12.25.04-90 «Щебень известняковый  из отходов производства сланца для  дорожных и строительных работ». В связи с закрытием шахты № 3 прекращено производство фракционированного щебня фракций 20-40 мм и 40-70 мм в количестве до 270 тыс. м3 в год. При сохранении производственной мощности АО «Ленинградсланец» по товарному сланцу до 3 млн. т в год выход известняков—отходов обогащения горной массы составит 2200 тыс. т, в том числе:

класс 25 - 125 мм   ~ 600 тыс. т или 460 тыс. м3;

класс 125 - 300 мм   ~ 1600 тыс. т или 1230 тыс., м3.

Таким образом, в перспективе может реализовываться  нефракционированный щебень (25-125 мм) в количестве до 460 тыс. м3 в год. Известняки—отходы обогащения класса 125— 300 мм будут складироваться на плоском отвале. При возникновении реальных потребностей они частично могут передаваться на цементный завод «Цесла» или перерабатываться на фракционированный щебень при стабильном спросе на рынке строительных материалов.

В соответствии с проектом ДСЗ института «Гипрошахт»  при переработке 1230 тыс. м3 известняков-отходов  можно получить квалифицированный  фракционированный щебень в количестве: фракции 20 - 40 мм—450 тыс. м3 и фракции 40 - 70 мм—350 тыс. м3 в год. Отходы (отсев 0-20 мм) составят 430 тыс. м3 в год (-35 %). Можно выделить фракции 5 - 10 мм и 10 - 20 мм с маркой морозостойкости МРЗ-15. Ранее эти фракции из-за низкой морозостойкости не находили потребителей.

В 1996 г. реализация нефракционированного щебня 25 - 125 мм и 20 - 70 мм составляла 400 тыс. м3 при отпускной  цене за 1 м3 8470 руб. Сумма реализации равна 3388 млн. руб. Железнодорожный  тариф перевозки 1 м3 щебня до Санкт-Петербурга равен 25 тыс. руб. (в ценах на 01.06.1996 г.).

Оценить перспективы  ожидаемого потребления нефракционированного щебня (25 - 125 мм) и фракционированного щебня (20 - 40 мм и 40 - 70 мм) строительными  организациями г. Санкт-Петербурга и Ленинградской области представляется достаточно сложным из-за сокращающегося объема гражданского, промышленного и дорожного строительства; роста железнодорожного тарифа; острой конкуренции на рынке с многочисленными действующими щебеночными карьерами, поставляющими гранитный квалифицированный щебень. Тем не менее с ростом производства после 2000 г. можно рассчитывать на ежегодную реализацию щебня в объеме 1 млн. м3.

Производство  цемента. [2]

Ранее проведенные  исследования и результаты геологоразведочных работ 1988 г. позволили оценить качество и подсчитать запасы известняков плоского отвала, который рассматривается ныне как техногенное месторождение искусственно дезинтегрированных карбонатных пород - цементного сырья. По состоянию на 01.01.2000 г. запасы этого месторождения учтены в количестве 25,15 млн. т, что обеспечивает работу цементного завода АО «Цесла» сроком 20-25 лет.

Проведенные геологоразведочные работы подтвердили соответствие известняков—отходов  обогащения плоского отвала шахты «Ленинградская»  временным техническим условиям, разработанным Гипроцементом.

В соответствии с проектом реконструкции цементного завода в качестве карбонатного компонента вначале должны частично использоваться известняки действующего карьера «Печурки»  и по окончании отработки только известняки — отходы класса +125 мм шахты «Ленинградская». Для производства цемента после ввода в эксплуатацию двух технологических линий на начальном этапе освоения новой технологии годовое потребление известняков составляет 840 тыс. т с последующим увеличением до 1 380 тыс. т при полном исключении известняков карьера «Печурки».

Кроме плоского отвала в качестве карбонатного компонента могут использоваться известняки —  отходы обогащения класса 125—300 мм текущей  добычи шахты «Ленинградская», объем  которых ожидается в количестве до 1,6 млн. т. в год. Качественные показатели этих известняков-отходов соответствуют известнякам плоского отвала. Непосредственное направление известняков-отходов с ОФ шахты «Ленинградская» близрасположенному цементному заводу является наиболее экономичным вариантом. При этом исключаются погрузоразгрузочные и транспортные операции при их складировании на плоском отвале и при последующей отгрузке на цементный завод.

Техническим проектом реконструкции цементного завода в  качестве алюмосиликатного компонента принята зола ТЭЦ, т.е. твердый остаток после гидрозолоудаления на осушенных золопрудах АО «Завод Сланцы». Химические анализы золы по 35 пробам были выполнены лабораторией института «Гипроцемент». По состоянию на 01.01.2000 г. запасы этого алюмосиликатного компонента учтены в количестве 11,7 млн. т, что обеспечивает работу АО «Цесла» в течение 15-20 лет.

Цементный завод  после реконструкции будет использовать 620—680 тыс. т сухой золы ежегодно. Потребность будет покрываться  за счет использования золы осушенных золопрудов с организацией на них карьерного хозяйства.

Производство  облицовочной известняковой плитки. [2]

В 1987—1988 гг. были разработаны оригинальная технология извлечения блоков из почвы неработающих горных выработок, необходимые для  этого механизмы, произведена оценка декоративных и физико-механических свойств известняковых блоков. Выемка блоков в 1988 г. проводилась на откаточных штреках на отработанной части шахтных полей (штреки № 20 и 24 на шахте им. С.М. Кирова и штреки № 201 и 103 на шахте «Ленинградская»). В 1988 г. было отправлено заказчикам 2,4 тыс. м3 (КОСМ, Кондопожский, Долгопрудненский, Щадринский и Минеральноводский камнерезные заводы).

Известняковые блоки характеризуются следующей  структурой: в 15—20 см ниже подошвы промпласта (IV слоя сланца) выделяется четкий прослой керогеносодержащей глины, по которому происходит отслоение верхнего «коржа» мощностью 15—20 см;

в пределах вскрываемой  толщи (90 см) в известняке присутствуют волосные и тонкие прослои глин и  мергелей, обусловливающие неравномерную плитчатость;

наблюдается субпараллельная  слоистость при обособлении органического  и глинистого веществ;

органическое  вещество имеет буровато-серую, а  глинистый материал — зеленовато-серую  окраску, выделяющуюся на светло-сером  фоне известняка, что придает ему пятнистость или полосчатость; границы постепенные;

внутренняя расслоенность  известняковых блоков проявляется  в результате дегидратации и воздействия  атмосферных факторов; расслоения проявляются  на расстоянии 0,25-0,30 м от верхней  поверхности кровли блока в его естественном залегании.

Физико-механические свойства известняков изучались  по восьми монолитам, отобранным из единого  блока размером 120х70х70 см (шахта им. С.М. Кирова). Этот блок характеризуется  следующими показателями:

объемная масса   2,44 г/см2

водопоглощение   3,2% (2,0-4,1%)

истираемость    0,9 г/см2 (0,71-1,2 г/см2)

прочность при  сжатии   630кГс/м2

в сухом состоянии   320кГс/см2

в насыщенном водой  состоянии после

15 циклов замораживания   290кГс/см2

после 25 циклов замораживания  240кГс/см2

Из восьми монолитов: после 15 циклов замораживания выдержали  только два монолита, а в трех монолитах выдержали 80 % кубиков; после 25 циклов замораживания в двух монолитах  выдержали соответственно 90 и 80 % кубиков; у одного монолита все образцы были разрушены, у остальных преимущественно до 50 % кубиков.

В соответствии с ГОСТ 9479—84 «Блоки из природного камня  для производства облицовочных изделий» эти известняковые блоки могут  быть рекомендованы только для внутренней облицовки, где не лимитируются требования по морозостойкости.

Радиационно-гигиенические  свойства пород соответствуют требованиям  НРБ-76.

Известняки относятся  к малодекоративному облицовочному  материалу. К положительным свойствам  относится их довольно однородный пятнистый  рисунок, не требующий специального подбора облицовочных плит. Отрицательным фактором является их неполируемость из-за повышенной глинистости. В целом облицовочные известняковые плиты рекомендуется выпускать с пиленой фактурой обработки для внутренней облицовки административных и производственных зданий и сооружений. Распиловка должна производиться параллельно плоскостям напластования.

Облицовочные  плиты с пиленой фактурой толщиной 20, 30 и 40 мм размером 300 х 400 мм использовались в г. Ленинграде (зоопарк, Петродворецкий часовой завод — наружная облицовка) и в Московской области.

В целях развития этого направления было закуплено  камнерезное оборудование фирмы  БРА (Италия) и в 1994-1995 гг. смонтировано в крупной подземной камере шахты  «Ленинградская». Производственная мощность комплекса достигает 50 тыс. м2 в год. Впервые в 1989 г. на шахте им. С.М. Кирова был организован подземный камнерезный цех производственной мощностью до 10 тыс. м2 в год. Исходным материалом были блоки из прослоя известняка «Плита». Для их получения была модифицирована ныне существующая технология в камерах-лавах с использованием комбайна 1-ГШ-68. Технология извлечения известняковых блоков предусматривала: