Охрана окружающей среды утилизацией отходов горно-металлургического производства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат технических наук Хубаева, Галина Петровна

• Хубаева, Галина Петровна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хубаева, Галина Петровна

Общая характеристика работы.

Глава I. Формирование загрязнения геологической среды г. Владикавказа.

1.1. Природно-технические факторы загрязнения окружающей среды.

1.3. Влияния техногенных ландшафтов на экологическую безопасность геосфер региона.

1.4. Воздействие отходов геоматериалов на экосистему региона.

1.5. Загрязнения территории г. Владикавказа тяжёлыми металлами.

1.6. Цели, задачи и методы исследования.

Глава II. Экологические исследования утилизации отходов горнометаллургического комплекса.

2.1. Техногенное загрязнение г. Владикавказа.

2.2. Геоэкология территории г. Владикавказа.

2.3. Оценка влияния антропогенных факторов на здоровье населения.

2.4. Исследования по комплексу переработки минерального сырья.

Направление экологических исследований.

Выводы по главе II.

Глава III. Мониторинг окружающей среды.

3.1. Методы прогнозирования состояния окружающей среды.

3.2. Оценка загрязнения городской среды транспортными системами.

3.3. Экологическое состояние воздушного бассейна в районе деятельности металлургических объектов.

Выводы по главе III.

Глава IV. Экономическая эффективность диссертационных исследований.

4.1. Экологизация утилизации отходов горно-металлургического комплекса.

4.2. Методика исследования.

4.3. Аналитическое испытание технологии.

4.4. Заводские испытания.

4.5. Санитарно-экологическая характеристика выпускаемого строительного материала.

Выводы по главе IV.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Охрана окружающей среды утилизацией отходов горно-металлургического производства»

Несмотря на заметный спад производства в стране за последние десять лет, уровень загрязнения геосфер на территории Республики Северная Осетия-Алания остается высоким. Так, в 2000 г. выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от всех источников составили 121,097 тыс. т, в том числе от стационарных - 12,636 тыс. т. Как и прежде одним из основных загрязнителей атмосферного воздуха является ОАО «Победит», выбрасывая почти 568 т вредных веществ в год. Уровень загрязнения поверхностных вод высокий, причем основным источником загрязнения и здесь является ОАО «Победит» (загрязняющие вещества - вольфрам, молибден, кобальт, нефтепродукты). Содержания тяжелых металлов в почвах г. Владикавказа и его окрестностей, по данным Минприроды РСО-Алания, превышают ПДК в 41 раз.

На начало 2000 г. в республике накоплено около 10 млн. т отходов производства I-IV класса опасности. Кроме того, образуется ежегодно около 800 тыс. м твердых бытовых отходов, которые занимают активные участки городской агломерации и создают многоплановый негативный эголого-экономический эффект в целом регионе.

В регионе примерно 175 лет функционирует горно-металлургический комплекс с пиротехнологией получения полиметаллов, что отрицательно повлияло на состояние биосферы региона и продолжает влиять на демографические показатели населения г. Владикавказа и ее окрестностей.

Мониторинговыми исследованиями установлены главные факторы загрязнения геосфер, включающие выделение загрязняющих веществ из открытых свалок металлургических отходов и отходов обогатительного производства, а также выбросы металлургических производств в атмосферу города. Таким образом, дальнейшая деградация окружающей среды снижает жизненный потенциал населения, может привести к устойчивым отрицательным демографическим показателям и патологическим отклонениям в генофонде проживающего в этих условиях населения. Поэтому разработка технологических решений по использованию вторичных ресурсов молибденового производства, научное обоснование принципов вовлечения занимаемых ими территорий в хозяйственном использовании и создание механизма регулирования экологией городской агломерации г. Владикавказа являются актуальной задачей настоящего времени.

Существенный вклад в разработку теоретических основ повышения экологичности промышленных предприятий городской агломерации внесли Алборов И.Д., Алкацев М.И., Алкацева В.М., Выскребенец А.С., Голик В.И., Катаев В.А., Остроушко И.А., Сведлик Г.И., Свистунов Н.В., Трощак Л.А., Трощак С.А. и другие.

Цель работы: повышение экологической безопасности городской агломерации (г. Владикавказа) за счет частичной утилизации отходов пиротех-нологий получения металлов путем вовлечения их в керамическое производство.

Идея работы - основываясь на многолетнем мониторинге основных источников загрязнения биосферы разработать способы снижения повышенного фона полютантов из отходов молибденового и вольфрамового производства.

Методика исследований включает анализ теоретических обобщений ранее выполненных работ по рассматриваемым вопросам, экспериментальные исследования по ряду антропогенных геохимических полей (хранилищ отходов), математическое (в том числе и вероятностно-статистическое ) моделирование различных зависимостей экологической нагрузки на биосферу, технологическая проверка рекомендаций по частичной утилизации отходов молибденового производства путем вовлечения их в керамическое производство.

Защищаемые научные положения:

1. Теоретические обобщения и экспериментальные исследования по выявлению техногенных факторов и условий, воздействующих на биосферу города Владикавказа, и оценка загрязнения.

2. Математическая модель оценки зависимости демографических показателей от уровня экологической нагрузки на биосферу.

3. Теоретические и экспериментальные исследования по использованию отходов молибденового производства в качестве отощающих добавок при изготовлении кирпича, как один из способов их утилизации.

4. Эколого-математическая модель ранжирования производств по устанавливаемой экологической нагрузке и взаимодействию объектов техногенеI за.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается достаточной верификацией предложенных математических моделей (tq= =0,95), экспериментальной проверкой и результатами испытаний керамических изделий с утилизированными отходами молибденового производства в промышленных масштабах.

Научная новизна:

1. Доказано, что экологическая безопасность в рамках городской агломерации может быть значительно улучшена даже за счет частичной утилизации отходов молибденового производства с использованием их в качестве отощающих добавок при изготовлении кирпича.

2. Доказано, что демографические показатели зоны действия полигона отходов напрямую связаны с экологической нагрузкой на биосферу, получены многофакторные аналитические зависимости.

3. Разработана технологическая цепочка производства экологически безопасных керамических изделий по предлагаемой рецептуре, обеспечивающая при меньших энергетических затратах снижение брака готовой продукции и улучшение ее товарного вида.

Практическое значение исследований заключается; в научном обосновании разработанной методики по частичной утилизации твердых отходов (при получении чистых солей молибдена и вольфрама путем) вовлечения их в керамическое производство в качестве ото-щающих добавок; в снижении уровня загрязнения биосферы городской агломерации полютантами металлургического производства; результаты исследований учтены при составлении научно-технической программы «Экологическая безопасность РСО-Алания» и приняты для использования при реализации новых экологически чистых технологий (2002 г.).

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационных исследований доложены и одобрены на кафедре «Экология» (Владикавказ, СКГМИ (ГТУ), 2001 г.), в институте ОАО «Кавказцветметпроект», на коллегии Министерства охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов РСО-Алания (Владикавказ, 2002 г.). Диссертация в полном объеме была доложена на заседаниях кафедр: ИЗОС МГГУ «Инженерные методы защиты окружающей среды» (г. Москва), МГИУ «Безопасность жизнедеятельности и промышленная экология» и РНЦ «Курчатовский институт» (г. Москва, 2003 г.).

Публикации. Научные положения диссертации опубликованы в семи печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, 48 таблиц, 16 рисунков, заключения, библиографического списка из 93 наименований, изложена на 156 страницах машинописного текста и приложений (12 стр.).

Заключение диссертации по теме «Геоэкология», Хубаева, Галина Петровна

Выводы по главе IV

В результате проведенных лабораторно-технологических испытаний керамического кирпича завода «ИР» с добавлением отощающих добавок завода «Победит» можно отметить следующее :

1. После обжига опытные образцы всех исследуемых проб с добавками 5, 10, 15 % имели красно-бордовый цвет, звук черепка чистый, недребежа-щий. Посечки и трещины на всех образцах отсутствуют.

2. По спекаемости сырье всех исследуемых проб относится к группе неспекающегося.

3. Величина огневой усадки варьирует от 2,48 до 2,60 %

4. Величина общей усадки (воздушно-линейная и огневая) колеблется от 8,27 до 8,98 %.

5. Водопоглощение обожженных проб - от 11,5 до 13,8 %, что отвечает требованию для лицевого кирпича (водопоглощение менее 14 %) по ГОСТ 530-95 «Кирпич и камни керамические лицевые». л

6. Объемная масса образцов - от 1750 до I960 кг/м

7. Известковые включения, определяемые, методом кипячения, на опытных образцах отсутствуют.

8. Отколы от карбонатных включений в процессе хранения в течение месяца на опытных образцах отсутствуют.

9. Налет солей, определяемый путем испытаний на капиллярный подсос по методике ВНИИстрома, на всех опытных образцах отсутствует.

Заключение

Сырье Владикавказского месторождения, представленное данной пробой, + отощающие добавки завода «Победит» по результатам проведенных испытаний может быть рекомендовано для производства кирпича методом пластического и кирпича с 8-ю сквозными пустотами методом полусухого прессования. а) рекомендуемый состав массы: 50-1; 50-2; 50-4 - полузаводская проба +15 % опилок +5, 10 и 15 % отощающих добавок; б) обработка массы: бегуны мокрого помола, вальцы тонкого помола с зазором 3 и 1 - 2 мм; в) формовка сырца на ленточном вакуум-прессе с применением вакуумирования при глубине вакуума 400-500 мм рт.ст.;

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хубаева, Галина Петровна, 2004 год

1. Алборов ИД. Технология управления экологической безопасностью окружающей природной среды на горных предприятиях Северного Кавказа. Владикавказ: Ир. 1999. С. 7 - 15.

2. Голик В.И., Алборов И.Д. Охрана окружающей среды утилизацией отходов горного производства. М.: Недра, 1995. С. 97, 93.

3. Алборов И.Д. Государственный доклад Минэкологии РСО-Алания. // Вестник МАНЭБ, №9. 1999.

4. Алборов ИД. Естественные и техногенные составляющие экосферы Северо-Кавказского региона // Вестник МАНЭБ. 1999. №10. С. 40-41.

5. Алборов ИД. Эколого-экономический механизм управления окружающей средой в районе деятельности горнопромышленного комплекса // Вестник МАНЭБ. 1999. №8. С. 136-140

6. Алборов И.Д. Создание и введение республиканской классификации кадастра отходов. Депонир. в ВИНИТИ 30.12.98. №68.

7. Мессерли Б., Айвз Дж.Д. Горы мира. Глобальный приоритет. М.: Ноосфера, 1999. С. 448.

8. Миколаш Я., Питтерман Л. Управление охраной окружающей среды. Перевод со словацкого. М.: Прогресс. 1983. С. 18-20.

9. Алборов ИД. Стратегия освоения горных территорий Северного Кавказа // Горный информационный аналитический бюллетень. Владикавказ. 1999. №6. С. 99.

10. Алборов ИД., Алборов ИИ Эффективность управления состоянием среды //Труды СКГТУ. Владикавказ. 1999. Вып. №6. С. 12-13.

11. Алборов ИД. Охрана окружающей среды. Орджоникидзе. Изд. СО-ГУ. 1988.С. 30-32.

12. Алборов ИД., Джигкаев Ю.К. Количественное прогнозирование загрязнения земли кислотными остатками при атмосферных осадках // Экологические проблемы горных территорий. Материалы 1-ой Международной конференции. Владикавказ. 1992. С. 12-15, 45.

13. Алборов И. Д., Хетагуров К Д., Тедеева Ф.Г. К оценке загрязнения геосферы источниками техносферы // ЦНИИцветмет экономики информации: Цветная металлургия. 2001. №1. С. 30-34.

14. Алборов И.Д., Хубаева Г.П. Перспективы использования отходов АО «Электроцинк» и «Победит» // Сб. научных трудов аспирантов СКГТУ. Владикавказ. 2001. С. 123-124.

15. Вагин B.C., Цгоев Т.Ф. Постановление Правительства РСО-А от 14 апреля 1995 г. «О создании единой системы экологического мониторинга РСО-А». Владикавказ: Ир. 1995.

16. Голик В.И. Количественные критерии влияния горного производства на окружающую среду // Вестник МАНЭБ. Владикавказ. №4. 2001. С. 125.

17. Айларов А.Е. Факторы поляризации в социально-демографическом развитии горно-предгорных регионов // Вестник МАНЭБ. Владикавказ. 2001. №4. С. 10-14.

18. Брин В.Б., Довголис А.Н. Здоровье населения г. Владикавказа на рубеже веков // Вестник МАНЭБ. 2001. №4. С. 68.

19. Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. Сб. Минводхоз. Минздрав. Минрыбвод. М., 1975.

20. Тезиева С. Ч., Цаллагова JI.B. Социально-экономические и медико-демографические аспекты экологии человека в РСО-Алания. Метод. Рекомендация. Владикавказ: Ир. 1997. С. 7.

21. Горшков В.Г., Кондратьев К.Я., Шерма}1 С.Г. Устойчивость биосферы и сохранение цивилизации // Природа. 1990. №7. С. 3 20.

22. Келоев Т.А. Теория и практика охраны природных ресурсов. Изд. СОГУ. Владикавказ. 1993. С. 17-19.

23. Келоев Т.А., Гуриев Г.Т. Экономика природопользования. Владикавказ: Ир, 1995. С. 5-7.

24. Воробьев А.Е. Геохимия горно-промышленных ландшафтов райг онов предприятий цветной металлургии // Деп.рук. №27/9-165. М.; МГГУ. 1994. С. 16.

25. Воробьев А.Е. Карта ландшафтно-геохимических условий миграции элементов-загрязнителей и размещения горных предприятий России масштаба 1:4000000 // Геохимия биосферы. 1 Международное совещание. Новороссийск. 1994. С. 83.

26. Воронин В.П. Проблемы охраны окружающей среды в деятельности Европейского экономического сообщества. М.: Изд. СЭВ. 1991. С. 15.

27. Воробьев А.Е., Чекушина Т. Минерально-сырьевые ресурсы Северог Кавказского региона// Деп. рук. №27/09-180. М.: МГГУ. 1995. С. 15.

28. Албегов Р.Б. Горные и предгорные агроландшафты Северного Кавказа. Пути их охраны и рационального использования // Северо-Кавказский НИИ горного и предгорного сельского хозяйства. Владикавказ: Ир. С. 6-12.

29. Албегова Д.В., Цораева Л.К., Касохов Т.Е., Хубаева И.В., Албегов JI.X. Антропогенные загрязнения окружающей среды и другие факторы риска, влияющие на частоту врожденной патологии // Вестник МАНЭБ. 2000. №5. С. 35.

30. Арене В Ж. Скважинная добыча полезных ископаемых (геотехнолог гия). М.: Недра. 1986. С. 279.

31. Арсенов В.В. Эколого-экономический рейтинг предприятия. Саратов: изд-во Сарат. ун-та. 1997. С. 120.

32. Дерпголъц В.Ф. Вода во вселенной. М.: Недра. 1981. С. 8-11.

33. Дуванин А.И. Жизнь Земли (экологические проблемы и природоохранное образование). М.: Недра. 1991. С. 14-21.

34. Босиев О.И., Албегов Р.Б. Загрязненность почв пригорода Владикавказа тяжелыми металлами и их поступление в растения // Вестник МАНЭБ. Владикавказ. 2001. №4. С. 73-75.

35. Мапрыкин Ф.Я. Геохимия почв и охрана природы. М.: Недра. 1984.

36. Методика расчета концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий ОНД 86. Л.: Гидрометиз-дат. 1987. С. 95.

37. Пагиее К.Х., Голик В.И. и др. Наукоемкие технологии добычи металлов. Владикавказ: СКГТУ. Терек. 1998. С. 8-12

38. Попов КС., Бодров В.И., Петров В.И. Основные направления в моделировании загрязнения воздушного бассейна за рубежом // Химическая промышленность за рубежом. 1982. №9. С. 60-63.

39. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология и природопользование в России. М.: Финансы и статистика. 1995. С. 506.

40. Реймерс А.Ф. Природопользование // Словарь-справочник. М.: Мысль. 1990. С. 171.

41. Сколет A.M. Изучение воздействия промышленных отходов отвального поля заводов «Электроцинк» и «Победит» на элементы гидролитосферы. Владикавказ.: Ир. 1995. С. 32-38.

42. Толстихин О.И. Земля в руках людей. М.: Недра. 1981. С. 11.

43. Методические рекомендации ВНИИЦ «Экология». М. 1990. С. 19.

44. Ежегодник состояния загрязнения атмосферы в городах на территории России // Под редакцией Э.Ю. Безуглой. СПб. РТПЮ. 1996. С. 207.

45. Инструкция по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. М.: Минприрода РФ. 1995. С. 75.

46. Дмитриев М. Т., Китросский Н.А. Физико-химические методы исследования в гигиене атмосферного воздуха. Вестник АМН СССР. 1970. № 12. С. 13-20.

47. Скинер Б. Хватит ли человечеству земных ресурсов. М.: Недра. 1989. С. 27-30.

48. Третьяков О.Н. Горная экология и основы рационального природо;-пользования. М.: МГТУ. 1995. С. 21.

49. Трощак JI.A., Трощак С.А. Состояние загрязнения геологической среды на территории г. Владикавказа тяжелыми металлами, г. Владикавказ: Министерство экологии. 2002.

50. Танасова А.С. Минеральные ресурсы России и экологическая проблема. М.: МГТУ. 2000. С. 121.

51. Создание и введение республиканской классификации кадастра отходов // Владикавказ. СКГТУ. 1998. С. 50. Депонир в ВНТИЦ 12.02.98. №2/784.

52. Хорват Л. Кислотный дождь. М.: Недра. 1990.

53. Окружающая природная среда России. М.: ЭКОС. 1995. С. 503.

54. Михина Т.В., Коробова О.С. Экологизация производств основные направления и способы оценки. М.: МГТУ. 2001. С. 103.

55. Исфорт Г. Производственный процесс и окружающая среда. М.: Прогресс. 1983. С. 74-79

56. Калъверт С. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. М.: ЭКОС. 1988. С. 53.

57. Коваль М.В., Коваль Е.В., Коваль В.Т. Эффективность природопользования и ее связь с результатами работы предприятий. М.: МГТУ. 2001. С. 94 96.

58. Длин A.M. Математическая статистика в технике. М.: Советская наука. 1985. С. 48-53.

59. Аникеев В.А. и др. Технологические аспекты охраны окружающей среды. М.: Гидрометеоиздат. 1982. С. 27-33.

60. Методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. М.: Изд. МУМ СССР. 1987. С. 21-26.

61. Алборов И.Д., Хубаева Г.П. Утилизация отходов переработки молибденового концентрата на предприятиях пром.строй. индустрии // Сб. научных трудов аспирантов СКГТУ. Владикавказ. 2000.

62. Алборов И.Д., Худиев Ч.М., Касаев СЛ. Проблемы окружающей среды г. Владикавказа // Материалы научно-технической конференции, посвященной 60-летию СКГМИ. 1991. С. 84-86.

63. Алборов И.Д., Цгоев Т.Ф. Состояние зеленых насаждений в г. Владикавказе и их роль в обеспечении экологической безопасности // Вестник МАНЭБ. Владикавказ. 2000. №5. С. 37-44.

64. Алборов И.Д., Хубаева Г.П. Методика использования отощающих добавок. Труды Северо-Кавказского государственного технологического университета. Вып. №7. 2000. С. 171.

65. Архипов А.Н. Экологичность комплексной переработки минерального сырья для производства строительных материалов // Доклад на симпозиуме «Неделя горняка 2000». М.: МГТУ. С. 119-121.

66. Госин Н.Я. Производство керамических строительных материалов. М.: Высшая школа. 1971. С. 15-19.

67. Госин Н.Я., Соболев М.А. Производство глиняного кирпича. Справочное пособие. М.: Стройиздат. 1972. С. 34-39.

68. Гурвич P.M., Наумов М.М. Механизация производства кирпича. М.: Стройиздат. 1970. С. 23-27.

69. Зорохович B.C. Системы управления машинами для производства . стеновой керамики, JL: Стройиздат. 1984. С. 132.

70. Зорохович B.C., Саркасов Ю.К. Системы управления автоматизированным оборудованием по производству кирпича. М.: ЦНИИТЭ Строймаш. 1984. С. 42.

71. Котов М.И., Ашмарин Г.Д. Основные пути технологического процесса в промышленности керамических стеновых материалов. М.: Строительные материалы, 1986. №5. С. 10 12.

72. КошлякЛ.Л., Калиновский В.В. Производство изделий строительной керамики. М.: Высшая школа. 1985. С. 192.

73. Кулик А.А. Внутрицеховое транспортное оборудование для производства изделий из грубой керамики. М.: ЦНИИТЭ Строймаш. 1984. С. 46.

74. Ксендзовский В.Р. Автоматизация печей огнеупорной промышленг ности. М.: Металлургия. 1967. С. 51

75. Малиновский Г.Н. Методы устранения дефектов формирования кирпича на шнековых прессах, оснащенных головками регулируемой длины. Гатчина: ВНИИ Строймаш. 1987. С. 17.

76. Майко Е.И. Совершенствование систем автоматизации производства керамических стеновых материалов. М.: Строительные материалы. 1986. №8. С. 23-25.

77. Временная методика определения экономической эффективности затрат в мероприятия по охране окружающей среды. В сб. «Методы и пракг тика определения эффективности капиталовложений и новой техники» М.: Наука. 1982. С. 100-107.

78. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Республики Северная Осетия-Алания в 1998 г. Владикавказ: Минприрода РСО-Алания. 1999.

79. Морозов И.И. Технология строительной керамики. Киев: Высшая школа. 1972. С. 16.

80. Методические рекомендации по разработке экономических нормативов платы за размещение отходов в окружающей природной среде. М.: Нег дра. 1991. С. 21-24.

81. Ушаков К.З. Безопасность жизнедеятельности. М.: МГТУ. 2000. С. 17.

82. Нагибин Г.В. Технология строительной керамики. М.: Высшая школа. 1975. С. 280.f

83. Наумов M.M. и др. Технология глиняного кирпича. М.: Стройиздат. 1969. С. 18.

84. Носова З.А. Чувствительность глин к сушке. БТИ МПСм РСФСР. 1946. С. 91.

85. Нократян К.А. Сушка и обжиг в промышленности строительной керамики. М.: Госстройиздат. 1962. С. 7-11.

86. Симин Г.Ф. Сушка и обжиг керамических стеновых материалов. Изд. ЦБТИ НИИНСМ АсиА СССР. 1961. С. 56.

87. Хубаева Г.П. Перспективы использования отходов цветной металлургии. // Цветная металлургия. 2002. №3. С. 21.

88. Хубаева Г.П., Алборов И.Д. Результаты применения отходов производства в качестве отощающих добавок. // Владикавказ. СКГТУ. Сборник статей аспирантов. 2001. С. 342.

89. American Public Health Association, American Water Works Association, Water Pollution Control Federation. Washington, D.C. 1980. 209 E, G.

90. Clifton S.R., Brown P.W. and Frohnsdorff G. Wasters Material and Byproducts in Construction, Part 1, Kaowaicoe cmuwiw. Vol. 5. No. 2. July. 1980. Pp. 139-160.

91. Хубаева Г.П. Использование молибденошеелитовых отходов ОАО «Победит» в промстройиндустрии. Материалы II Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 70-летию кафедры «Технология разработки месторождений СКГМИ». Владикавказ. 2003. С. 390.