Ресурсосберегающая технология утилизации породных отвалов горнодобывающих производств

Abstract

Актуальность исследования. Мировой спрос на уголь в 2022 г. достиг исторического максимума 2013 г. и составил 8 млрд т. Увеличение спроса на уголь привело к интенсификации его добычи и, соответственно, к увеличению количества техногенных отходов - породных отвалов. Породные отвалы опасны для окружающей среды, однако их химический состав позволяет рассматривать породные отвалы как техногенные месторождения. Цель: разработка ресурсосберегающей технологии утилизации породных отвалов горнодобывающей промышленности с получением глинозема и других полезных компонентов. Объект: породные отвалы угольных шахт. Методы: экспериментальные исследования влияния режима спекания шихты аргиллит-сода‒мел на степень извлечения глинозема из аргиллита и на качество спека: определение массовой доли оксида алюминия титриметрическим методом; определение количества диоксида углерода в образцах волюмометрическим методом; определение потери влаги и продуктов реакций при прокаливании гравиметрическим методом. Результаты. Проведен анализ содержания полезных компонентов в породных отвалах Донбасса, а также существующих технологий извлечения глинозема из техногенных месторождений с низким содержанием алюминия. Техногенные отходы могут быть значительной сырьевой базой производства на многие годы. Кроме получения востребованной продукции, переработка техногенных отходов позволит повысить уровень экологической безопасности горнопромышленных агломераций. Рассмотрена технология утилизации породных отвалов с применением метода спекания шихты порода-сода-мел. В ходе экспериментальных исследований было установлено, что метод спекания с добавлением соды, несмотря на относительно небольшой процент извлечения глинозема (75,2 %), позволяет значительно снизить температуру спекания шихты (до 850 °С) и повысить энергоэффективность метода.

The relevance of research. Global demand for coal in 2022 reached a historic high of 2013 and amounted to 8 billion tons. The increase in demand for coal led to the intensification of its production and, accordingly, to increase in the amount of man-made waste - waste dumps. Waste dumps are dangerous for the environment, but their chemical composition makes it possible to consider them as technogenic deposits. Purpose: development of a resource-saving technology for the disposal of waste dumps in the mining industry with the production of alumina and other useful components. Object: waste dumps of coal mines. Methods: experimental studies of the influence of the sintering regime of the argillite-soda-chalk charge on the degree of extraction of alumina from argillite and on the quality of the sinter: determination of the mass fraction of aluminum oxide by the titrimetric method; determination of the amount of carbon dioxide in samples by the volumetric method; determination of moisture loss and reaction products during calcination by the gravimetric method. Results. The article analyzes the content of useful components in the waste dumps of the Donbass, as well as the existing technologies for extracting alumina from man-made deposits with a low aluminum content. Technogenic waste can be a significant raw material base for production for many years. In addition to obtaining demanded products, the processing of man-made waste will increase the level of environmental safety of mining agglomerations. The article considers the technology of disposal of rock dumps using the method of sintering the charge rock- soda-chalk. It was found that the sintering method with soda addition, despite the relatively low percentage of alumina extraction (75,2 %), can significantly reduce the charge sintering temperature (up to 850 °C) and increase the energy efficiency of the method.