способ закрепления пылящих поверхностей хранилищ отходов обогащения железных руд

Формула изобретения

Способ закрепления пылящих поверхностей хранилищ отходов обогащения железных руд, включающий обработку поверхности разбавленным раствором кислоты, отличающийся тем, что предварительно обработку пылящих поверхностей хвостохранилищ осуществляют суспензией мела с концентрацией 5-25 мас.%, а для последующей кислотной обработки поверхности используют серную кислоту в стехиометрическом соотношении к внесенному мелу в виде водного раствора с концентрацией от 5 до 15 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для закрепления пылящих поверхностей хранилищ отходов обогащения железных руд, вынос пыли с которых оказывает существенную нагрузку на экологию прилегающих территорий.

Известны способы обеспыливания и закрепления пылящих поверхностей, заключающиеся в обработке их различными вяжущими: цементом, известью, жидким стеклом, хлористым кальцием, битумной эмульсией, смолами, различными органическими полимерами [Михайлов В.А. и др. Борьба с пылью в рудных карьерах. М.: Недра, 1981, с.188-190]. Также применяются растворы, содержащие ПАВ (пены), растворы полиэлектролитов и неорганических веществ.

Однако известные способы малоэффективны, и применение многих реагентов (соли, битумы и т.д.) приводит к загрязнению грунтовых вод вредными компонентами.

Наиболее близким к предлагаемому является способ закрепления пылящих поверхностей отходов железных руд, заключающийся в обработке поверхности разбавленным раствором соляной кислоты [А.с. СССР №1357599, кл. Е21F 5/06, 1987].

Недостатком известного способа является то, что для достижения прочного покрытия необходима обработка поверхности раствором соляной кислоты с концентрацией от 2 до 30 мас.%, что приводит к загрязнению грунтовых вод хлоридами, ПДК которых составляет 300 мг/л. Кроме этого хлориды железа являются легкорастворимыми соединениями, и при переходе их в раствор происходит обогащение природных вод ионами железа. ПДК по железу для природных вод составляет 0,3 мг/л. Это ограничивает применимость способа.

Задачей изобретения является расширение арсенала средств закрепления пылящих поверхностей хранилищ отходов обогащения железных руд путем создания на поверхности непылящего слоя при снижении вредного воздействия на окружающую среду.

Задача решается за счет нанесения на пылящую поверхность хранилищ отходов суспензии мела с последующей обработкой раствором серной кислоты. В результате взаимодействия кислоты с осевшим на поверхности мелом образуется слой, при высыхании которого формируется прочная корка, по составу близкая к природному гипсовому камню.

Признаками, позволяющими сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень», являются следующие:

- нанесение на поверхность хранилищ отходов суспензии мела, что ранее в таких целях не предпринималось;

- последующая обработка поверхности разбавленным раствором серной кислоты в стехиометрическом соотношении к внесенному мелу, что приводит к образованию прочного покрытия, по составу близкого к природному гипсовому камню, в результате взаимодействия кислоты с осевшим на поверхности мелом.

Преимуществом предлагаемого способа является снижение воздействия на окружающую среду в виду малой концентрации применяемой кислоты, полного протекания химической реакции и не токсичности конечных продуктов, которыми преимущественно являются сульфаты кальция. ПДК сульфат-ионов для природных вод составляет 500 мг/л, ПДК по кальцию 180 мг/л. При этом сохраняется прочность обработанной поверхности.

Способ применяется следующим образом.

На первом этапе осуществляется нанесение на пылящую поверхность суспензии мела. Затем производится обработка поверхности раствором серной кислоты. При этом с целью обеспечения минимального воздействия на окружающую среду и регулирования прочности закрепляемой поверхности концентрация суспензии мела составляет от 5 до 25 мас.%, а последующая обработка поверхности раствором серной кислоты производится в стехиометрическом соотношении к внесенному мелу в виде водного раствора с концентрацией от 5 до 15 мас.%.

Оптимальная концентрация реагентов установлена опытным путем. Образцы отходов обогащения поливают меловой суспензией различной концентрации 5-25 мас.%. Затем производится обработка поверхности водным раствором серной кислоты, при этом ее концентрации также меняется от 5 до 15 мас.%. Толщина получаемого поверхностного слоя напрямую зависит от концентрации суспензии мела. После высушивания на воздухе при температуре 20°С в течение 72 часов образцы испытывают на ветроустойчивость в аэродинамической трубе при скорости продуваемого воздуха 10 м/с в течение 10 мин. О ветроустойчивости образцов судят по данным визуального осмотра их поверхности и по потере в весе образцов при взвешивании, данные испытаний приведены в таблице.

Таблица
№ образца	Концентрация раствора серной кислоты, мас.%	Концентрация суспензии мела, мас.%	Потеря в весе, мас.%	Время продувания воздухом, мин	Примечание
1	2	3	4	5	6
1	0	0	57	10	Контрольный образец, без закрепления. Существенные разрушения
2	5	5	0,39	10	Видимых разрушений нет
3	5	5	0,32	10	-"-
4	5	5	0,41	10	-"-
5	10	5	0.05	10	Видимых разрушений нет
6	10	5	0.09	10	-"-
7	10	5	0.05	10	-"-