СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К СНИЖЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ ФЛОТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ОТХОДОВ

MODERN APPROACHES TO REDUCING THE ENVIRONMENTAL IMPACT OF COAL WASTE FLOTATION PROCESSING

Loginova Anastasia Sergeevna

student, Department of Mineral Processing and Environmental Protection named after S.B. Leonov, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена снижению экологического ущерба от флотационной переработки угольных шламов. Проанализированы основные источники воздействия: загрязнение воздуха (эмиссия бензола, фенолов, пыление), водных объектов (нефтепродукты до 350 мг/л, фенолы до 1,2 мг/л) и образование отходов III класса. Предложен комплекс решений: замена керосина на газойль (снижение эмиссии на 80–90%), очистка оборотной воды (снижение нефтепродуктов в 10–20 раз), обезвоживание и закрепление хвостов.

ABSTRACT

This article examines ways to reduce environmental impacts from coal slurry flotation processing. The main impact sources are analyzed: air pollution (benzene and phenol emissions, dusting), water pollution (oil products up to 350 mg/L, phenols up to 1.2 mg/L), and the generation of Class III waste. A range of solutions is proposed: replacing kerosene with gas oil (reducing emissions by 80–90%), treating recycled water (reducing oil products by 10–20 times), and dewatering and securing tailings.

Ключевые слова: угольные шламы, флотация, экологическая безопасность, замкнутый водооборот, хвосты флотации, газойль.

Keywords: coal sludge, flotation, environmental safety, closed water cycle, flotation tailings, gas oil.

Введение

Угольная промышленность России является одной из фундаментальных отраслей экономики, однако она генерирует значительное количество отходов, среди которых особое место занимают угольные шламы – тонкодисперсные фракции угля и породы (размер частиц обычно менее 1 мм). Их хранение в шламохранилищах приводит к деградации земель, загрязнению атмосферного воздуха (пыление) и водных ресурсов за счёт фильтрации и поверхностного стока [7; 9].

Флотационный метод переработки данных отходов является перспективным направлением утилизации, позволяющим извлекать угольный концентрат. Однако сам процесс флотации, связанный с использованием больших объёмов воды (до 10–15 м³ на тонну питания) и химических реагентов (собирателей, пенообразователей), выступает новым источником потенциального экологического ущерба [2; 4].

Материалы и методы

Исследование выполнено на основе анализа научно-технической литературы, нормативных документов и открытых данных о работе углеобогатительных фабрик.

Результаты и их обсуждение

1. Основные источники экологического воздействия

Анализ процесса флотационной переработки угольных шламов позволяет выделить три группы критических точек негативного воздействия.

В части загрязнения атмосферного воздуха следует отметить, что на большинстве российских углеобогатительных фабрик эксплуатируются механические флотомашины с открытой ванной (типа ФМ, ФМР). Их открытая поверхность является источником постоянной эмиссии летучих органических соединений. Концентрация бензола достигает 2–8 мг/м³ при ПДК 5 мг/м³ [11]. Пыление хвостохранилищ: при влажности <10% и ветре >5–6 м/с годовой вынос пыли с площади 50 га составляет 1,8–10 тонн [9].

Что касается загрязнения водных объектов, то замкнутая система водооборота при всех её преимуществах (снижение забора свежей воды на 90–95%) приводит к прогрессирующему накоплению загрязнителей – «старению» воды. Через 180 дней работы без очистки концентрация нефтепродуктов достигает 280 мг/л [5; 6], фенолов – 0,95 мг/л [7], что превышает ПДК в тысячи раз.

В отношении образования токсичных отходов необходимо подчеркнуть, что хвосты флотации относятся к III классу опасности [3], склонны к тиксотропному разжижению (риск прорыва дамб) [8] и длительному выщелачиванию тяжёлых металлов.

2. Современные технологические подходы к снижению воздействия

2.1. Минимизация эмиссии в атмосферу

Традиционные собиратели (керосин) содержат 10–25% ароматических углеводородов [2]. Предлагается переход на узкие фракции газойля (ароматика <1%), что снижает давление паров в 3–6 раз и эмиссию бензола, толуола, ксилолов на 80–90% [1; 4].

2.2. Предотвращение «старения» оборотной воды

Рекомендуется узел очистки: деэмульсация сульфатом алюминия (50–100 г/м³) [5], тонкослойное отстаивание и сорбция на активированном угле [7]. Это позволяет снизить нефтепродукты с 350 до 10–20 мг/л [6].

2.3. Управление хвостами флотации

Глубокое обезвоживание на фильтр-прессах снижает влажность с 30–40% до 15–20% [8]. Химическое закрепление поверхности лигносульфонатом уменьшает пыление на 80–95% [3]. Снижение остаточного угля позволяет перевести отходы в IV класс опасности и сократить платежи в 2–3 раза [10].

Заключение

Основные источники воздействия при флотации угольных шламов: эмиссия бензола и фенолов, «старение» оборотной воды (нефтепродукты до 350 мг/л, фенолы до 1,2 мг/л) и хвосты III класса опасности [5; 7]. Наиболее эффективные решения: замена керосина на газойль (снижение эмиссии на 80–90%) [4], очистка оборотной воды (снижение нефтепродуктов в 10–20 раз), обезвоживание и закрепление хвостов лигносульфонатом [3]. Предложенный комплекс позволяет значительно уменьшить экологическую нагрузку, сократить платежи и получить вторичную продукцию.

Список литературы:

1. Desta Mebratu. Sustainability and sustainable development: Historical and conceptual review // Environmental Impact Assessment Review. 1998. Vol. 18. Iss. 6. P. 493–520.
2. Вахонина Т.Е., Клейн М.С., Горбунков И.А. Использование отработанных моторных масел для флотации угольных шламов // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2009. № 1. С. 15–17.
3. Вахонина Т.Е., Клейн М.С. Перспективы использования отработанных минеральных масел для производства флотореагентов // Современные тенденции и инновации в науке и производстве: Материалы IV Международной научно-практической конференции. Кемерово, 2015. С. 112–114.
4. Клейн М.С., Вахонина Т.Е., Горбунков И.А. Утилизация отработанных моторных масел в качестве реагента-собирателя // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (Сибресурс-2008): Материалы XII Международной научно-практической конференции. Кемерово: КузГТУ, 2008. С. 410–413.
5. Клейн М.С., Вахонина Т.Е. Повышение технологической и экологической эффективности очистки шламовых вод // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2005. № 1. С. 56–58.
6. Клейн М.С., Байченко А.А., Почевалова Е.В. Обогащение и обезвоживание тонких угольных шламов с использованием метода масляной грануляции // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2002. № 4. С. 237–239.
7. Клейн М.С. Очистка шламовых вод углеобогащения с использованием селективной сепарации шламов масляными реагентами // Уголь. 2005. № 9. С. 43–45.
8. Клейн М.С., Вахонина Т.Е. Подготовка пульпы перед флотацией методом масляной аэроагломерации угольных частиц // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2012. № 1. С. 28–30.
9.  Клейн М.С., Алешкина Т.Е. Проблемы экологии и ресурсосбережения при очистке шламовых вод углепереработки // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2005. № 2. С. 114–117.
10.  Пинаев В.Е. Учет социо-эколого-экономических факторов в проектном цикле – современная практика. М.: Мир науки, 2016. 187 с. URL: http://izd-mn.com/PDF/14MNNPM16.pdf (дата обращения: 15.03.2025).
11.  Шахин Д.А., Пинаев В.Е. Оценка современного состояния окружающей среды // Интернет-журнал «Науковедение». 2013. № 6 (19). URL: http://naukovedenie.ru/PDF/197EVN613.pdf (дата обращения: 15.03.2025).