
- •Конспект лекций по дисциплине
- •Красноармейск, 2012
- •Введение
- •Предмет и задачи дисциплины «Экология в горном деле»
- •Загрязнение атмосферного воздуха при подземных работах
- •Загрязнение атмосферы при открытой разработке месторождений
- •Источники образования и источники выбросов загрязняющих веществ
- •Загрязнение атмосферы. Загрязняющие вещества
- •Нормирование антропогенной нагрузки на атмосферный воздух
- •Санитарно-гигиенические критерии
- •Недостатки пдк
- •Экологические риски
- •Анализ экологических рисков
- •Пример сценария многосредового воздействия
- •Методы и средства контроля качества атмосферного воздуха
- •Мероприятия по снижению загрязнения атмосферы
- •Профилактика и тушение горящих породных отвалов
- •Методы очистки выбросов в атмосферу от вредных примесей. Снижение выбросов пыли
- •Пылеподавление при открытой разработке
- •Сухая очистка от пыли
- •Уменьшение выбросов газообразных веществ
- •Технологические решения
- •Экологические решения Очистка дымовых газов от оксидов серы и азота
- •Влияние предприятий горной промышленности на состояние гидросферы
- •Карьерные и дренажные воды
- •Сточные воды обогатительных фабрик
- •Сточные воды машиностроительных предприятий
- •Нормирование качества вод
- •Установление местоположения створов в пунктах наблюдений
- •Очистка сточных вод
- •Механическая очистка сточных карьерных вод
- •Физико-химическая очистка сточных вод
- •Химическая очистка сточных вод
- •Термическая очистка
- •Биохимическая очистка
- •Практические варианты очистки карьерных и шахтных вод
- •Очистка минерализованных шахтных вод основные проблемы деминерализации
- •Предварительная подготовка воды перед опреснением
- •Термические методы опреснения
- •Мембранные методы опреснения
- •Переработка концентратов опреснения минерализованных вод сульфатно-хлоридно-натриевого типа
- •Основные направления деминерализации шахтных вод
- •Влияние предприятий горной промышленности на состояние почв
- •Рекультивация
- •Этапы проведения рекультивации земель
- •Горнотехническая рекультивация
- •Биологическая рекультивация
- •Рациональное использование природных ископаемых
- •Материал для самостоятельного изучения Геотехнологии
- •Подземная газификация угля
- •Использование попутно добываемого минерального вещества
- •1 Дегазация газоносных угольных пластов
- •2 Опыт использования шахтного метана
- •2.1 Общие сведения
- •2.2 Проект «appin & tower» в Австралии
- •2.3 Шахтный метан: эффективная утилизация на примере Вайоминга
- •2.4 Опыт утилизации шахтного метана в Германии
- •6 Утилизация каптируемого шахтного метана
- •6.1 Утилизация вентиляционного газа
- •Утилизация отходов обогащения и шламов
- •Тепловые ресурсы земных недр
- •Геотермальная энергия
- •Солнечная энергия
Термические методы опреснения
В настоящее время наиболее распространенным методом опреснения вод с солесодержанием более 7 г/л следует считать термический, обеспечивающий получение опресненной воды и концентрата с солесодержанием 150—180 г/л, который может быть переработан в товарные солепродукты.
Выпарные установки широко применяются для опреснения морской воды с целью получения питьевой воды и высококачественного дистиллята, для концентрирования растворов в химической, пищевой, металлургической и других отраслях промышленности.
Впервые в отечественной практике опреснение минерализованных шахтных вод осуществлено в 1971 г. на адиабатной опытно-промышленной установке на шахте «Терновская» ПО "Павлоградуголь" производительностью 24 м3/сутки. Установка представляет собой четырехступенчатый агрегат с предварительным нагревом рассола вторичными парами и последующим нагревом его паром (t=115°) при расходе 350 кг/ч. Выход дистиллята составляет 800 кг/ч.
В настоящее время завершена реконструкция этой опытной установки, где предусмотрен дополнительный узел утилизации сбросных рассолов хлоридно-натриевого типа.
Учитывая накопленный опыт применения опреснительных установок в нашей стране и за рубежом, а также положительные результаты исследований по утилизации рассолов, образующихся при термической деминерализации шахтных вод хлоридно-натриевого типа, разработана технология для головной промышленной установки на шахте «Красноармейская-Западная» № 1 ПО «Красноармейскуголь» по безотходной термической деминерализации шахтных вод производительностью 7200 м3/сутки.
Технологическая схема установки включает в себя очистку шахтных вод от взвешенных веществ с солесодержанием 30 г/дм3, подкисление соляной кислотой и декарбонизацию, подогрев в системе подогревателей, меловую заправку и опреснение в 10-корпусной прямоточной испарительной установке. Образующийся при испарении водяной пар конденсируется и в виде дистиллята направляется потребителю, а рассол подается на кристаллизацию хлорида натрия в выпарные аппараты с принудительной циркуляцией раствора. Годовой выход продуктов: дистиллята 2,2 млн. м3, хлорида натрия 45 тыс. т, хлорида кальция 5 тыс. т, оксида магния 560 т, мела и гипса 1,5 тыс. т.
В реализации и усовершенствовании дистилляционного метода основные усилия направлены на повышение эффективности различных типов выпарных аппаратов и снижение тепловых затрат за счет использования вторичного тепла и дешевой тепловой энергии, вырабатываемой атомными электростанциями. Анализ современных тенденций в технологии опреснения морской воды показывает, что многостадийные испарители с вертикальными трубами работают надежнее других и более предпочтительны в отношении предотвращения образования накипи. Испарители мгновенного вскипания наиболее эффективны для высоких производительностей. Интенсивно развиваются методы дистилляции, основанные на применении пленочных испарителей в восходящем и нисходящем потоках, а также горизонтально-трубчатых пленочных испарителей. Сжатие пара, использование тепла вторичного пара применяется в условиях ограниченных ресурсов тепловой энергии для средних и малых установок.
Важной проблемой при дистилляционном методе опреснения минерализованных вод является необходимость предотвращения отложений сульфата кальция (сульфатной накипи) на поверхности теплообмена выпарных аппаратов. Методы борьбы с накипеобразование по принципу их воздействия на пересыщение можно разделить на 2 группы.
Первая группа — методы, не допускающие кристаллизацию вещества, предупреждающие возникновение пересыщения или ограничивающие его в пристенном слое аппаратуры метастабильной зоной, в которой невозможно гомогенное зародышеобразование. Это - ионообменная и химическая очистки растворов, определенные режимные методы проведения технологических процессов: концентрационные, температурные, тепловые (пузырьковое кипение, конвективный теплообмен, пленочное испарение), гидродинамические (турбулентный, ламинарный), ввод ПАВ, тормозящих зародышеобразование, методы специальной обработки или подбора материала поверхности аппаратуры, улучшающие ее микрогеометрию, коррозионное состояние, придающие свойство гидрофобности и, таким образом, воздействующие на пристенный пограничный слой.
Вторая группа — методы проведения технологических процессов в условиях кристаллизации накипеобразующих веществ. Образующая при этом твердая фаза действует как затравка и определяет многие особенности этапов процесса кристаллизации: возникновение пресыщения, зародышеобразования, роста кристаллов. К методам 2-й группы относятся ввод специально получаемых затравочных кристаллов, электромагнитная и УЗ-обработка растворов, ввод ПАВ, сдвигающих процесс кристаллизации в сторону зародышеобразования и роста кристаллов, изменения их формы.