****** 7

Лекция 7
Комплексное использование
минерального сырья
Технологический процесс




— это часть производственного процесса,
содержащая целенаправленные действия по
изменению и (или) определению состояния
предмета труда.
К предметам труда относят заготовки и изделия. (ГОСТ
3.1109-82)
Технологические процессы состоят из
"технологических (рабочих) операций",
которые, в свою очередь, складываются из
"технологических переходов".
Практически любой технологический процесс можно
рассматривать как часть более сложного процесса и
совокупность менее сложных
Классификация технологических
процессов
[4]
По характеру превращений в
веществе, исходном сырье,
обеспечивающих переработку:
Физические, химические, физикохимические, биохимические,
биологические, ядерные и
комбинированные
Классификация технологических
процессов
[4]
По способу организации:
периодические,
непрерывные,
полунепрерывные
http://studme.org/15931106/ekonomika/organizatsiya_proizvodstva_predpriyatii
Прямой производственный процесс
Синтетический производственный процесс
аналитический производственный процесс
http://studme.org/15931106/ekonomika/organizatsiya_proizvodstva_predpriyatii
Элементы технологического процесса
Осуществление технологии возможно
только при наличии 3-х составляющих:
предмет труда,
орудий и средств труда,
процессы труда
[3]
Использование природных ресурсов






[3]
Ресурсопотребление (изъятие из природы
вещества с образованием большой массы
отходов)
Добыча мин.сырья, лесоэксплуатация,
рыболовство
Ресурсопользование (сочетают изъятие
вещества из природы с его воспроизводством)
Земледелие, гидроэнергетика, транспорт
Воспроизводство (расширенное получение
природных ресурсов)
Лесоразвдение, звероводство, рекультивация
Пути рационального использования
природных ресурсов
[3]



Инвентаризация и создание
кадастров природных ресурсов
Экологизация технологических
процессов. Разработка и внедрение
таких технологических принципов и
методов производства, которые
способны нанести минимальный ущерб
ОС и человеку.
Смягчение негативных последствий
хозяйственной деятельности
человека
Структура экологической оценки
технологий производства
[3]
Возможные пути утилизации
промышленных отходов
[6]
Комплексное использование
минерального сырья
Комплексное использование ресурсов горного
производства включает три направления:
а) комплексное использование самого м.п.и.;
б) комплексное использование добываемого
минерального сырья;
в)
комплексное
использование
отходов
производства.
Принципиальная
схема рационального
освоения
минеральных
ресурсов рудного
месторождения
а) под комплексным использованием м.п.и.
понимается извлечение из недр в пригодном для
употребления состоянии основных и совместно
с ними залегающих п.и.
В
настоящее
время
оно
наиболее
распространено при добыче руд цветных
металлов, т.к. они, как правило сложны и
многокомпонентны. При этом нередко ценность
попутных компонентов превышает ценность
основных.
Полнота комплексного извлечения п.и. во
многих случаях может быть увеличена при
обогащении добываемой горной массы.
Для оценки потерь полезного ископаемого при
добыче
используется
коэффициент
извлечения:
Kн  ДС /(БС )
где Д – количество добываемого полезного ископаемого, т (м3);
Б – количество погашенных при добыче балансовых запасов,
т (м3);
С
–
среднее
содержание
полезных
компонентов
соответственно в добытом полезном ископаемом и в погашенных
балансовых запасах.
б)комплексное использование добываемого сырья
Организация и совершенствование процессов
обогащения не только основных, но и
сопутствующих компонентов, а также удаление из
них вредных примесей - одно из основных условий,
определяющих комплексное использование м.п.и.
Например,
при
комплексной
переработке
многокомпонентного
сырья
редкоземельные
металлы являются попутными продуктами; сера попутный продукт при очистке сернистого
природного газа; золото и кварц - попутные
продукты,
полученные
при
переработке
полиметаллического сырья и т.д.
Для оценки потерь полезных ископаемых при их
переработке используются:
1) показатель рациональности:
где Qи – количество используемых ресурсов в производстве,
Qп – количество изъятых из природной среды ресурсов.
Qи
Кр 
100%
Qп
2) показатель комплексности, показывающий долю
извлечения из определенного сырья полезных
компонентов:
где Цп – ценность продукции, фактически произведенной из
минерального сырья,
Цс – суммарная ценность компонентов в сырье.
Цп
Кк 
100%
Цс
Законом РФ «О недрах» предъявляются следующие
требования в технологическом направлении
комплексного использования минерального сырья:
♦ строгое соблюдение технологических схем
переработки минерального сырья, обеспечивающих
рациональное,
комплексное
извлечение
содержащихся в нем полезных компонентов: учет и
контроль распределения полезных компонентов на
различных стадиях переработки и степени их
извлечения из минеральною сырья
♦ дальнейшее изучение технологических свойств
и состава минерального сырья, проведение
опытных технологических испытаний с целью
совершенствования технологий переработки
минерального сырья;
♦ наиболее полное использование продуктов и
отходов переработки; складирование, учет и
сохранение
временно
не
используемых
продуктов и отходов производства, содержащих
полезные компоненты.
в) вскрышные породы в зависимости от
состава могут использоваться для:
- производства строительных материалов
(вяжущих веществ, наполнителей бетона,
огнеупорных материалов и т.д.);
- дорожного строительства;
- горнодобывающих предприятий (с целью
закладки выработанного пространства);
- гидротехнического строительства (насыпной
материал в теле дамб, плотин);
- сельского
хозяйства
(производство
мелиорантов и удобрений).
Отходы
промышленности,
используемые в
производстве
строительных
материалов
[6]
Отходы промышленности,
используемые в производстве
строительных материалов
[6]
Отходы промышленности,
используемые в производстве
строительных материалов
[6]
Отходы промышленности,
используемые в производстве
строительных материалов
[6]
СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ
ГОРНО-ДОБЫЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

переработка сырья
ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ
ОПЕРАЦИИ

Щебень - это продукт дробления
скальных горных пород. Данный
продукт производится путем переработки
добытой в карьере горной породы,
которую после операций дробления и
грохочения (способ механической
сортировки сыпучих материалов по
крупности) перерабатывают во фракции
щебня.
ГРОХОЧЕНИЕ
(способ механической сортировки
сыпучих материалов по крупности)
Геометрические данные
грохотов



Одноярусный
Двухъярусный
Трехъярусный
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Широко применяются при обогащении
самих полезных ископаемых, и при
увеличении доли полезного
компонента в перерабатываемых
отходов.
К ним относятся: осмос, экстракция,
сорбция, ионный обмен, коагуляция,
флотация, и т.д.

Флотация - широко
распространенный метод
обогащения полезных ископаемых,
особенно в цветной металлургии и
при обогащении углей. Она
основана на различиях в
смачиваемости тех или иных
минералов
Процесс флотации
протекает по следующей
схеме.
Тонкоизмельченные
полезные ископаемые в
виде пульпы с
небольшим количеством
специальных реагентов
насыщают воздухом.
При этом поверхность
смачиваемых частиц
покрывается водой, а на
поверхности
несмачиваемых частиц
закрепляется пузырек
воздуха, вытесняющий с
нее воду. Прилипшие к
пузырькам воздуха
частицы поднимаются
(флотируются) на
поверхность и образуют
пенный продукт, а
смачиваемые частицы
остаются в пульпе и
поступают на
дальнейшую
переработку или в отвал
(хвосты).
ВИДЫ ФЛОТАЦИИ




Пенная -флотация материала
пузырьками воздуха
Капельная – флотация
капельками масла
Пленочная - пленками
несмачивающих жидкостей
Ионная
ИОННАЯ ФЛОТАЦИЯ

При ионной флотации отдельные
ионы, молекулы,
тонкодисперсные осадки и
коллоидные частицы
взаимодействуют с
флотационными реагентамисобирателями, чаще всего
катионного типа, и извлекаются
пузырьками в пену или плёнку на
поверхности раствора
ФЛОТАЦИОННЫЕ
РЕАГЕНТЫ

Процесс флотации можно
регулировать, воздействуя на
поверхность частиц различными
веществами, делающими ее более
гидрофильной или гидрофобной,
усиливающими устойчивость пены,
меняющими другие свойства
системы. В зависимости от
выполняемых функций эти вещества
делят на собиратели,
пенообразователи, депрессоры,
активаторы и регуляторы.
Флотационные машины
Флотацию осуществляют в
аппаратах, называемых
флотационными машинами.
В зависимости от способа
образования пузырьков и
перемешивания пульпы
флотационные машины
можно разделить на
механические (наиболее
распространенные),
пневматические и
комбинированные
(пневмомеханические).
ХИМИЧЕСКИЕ
МЕТОДЫ(ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ)

Извлечение металлов из руд,
концентратов, отходов в виде их
соединений водными растворами
химических реагентов с
последующим выделением из
растворов
Выщелачи
вание
металлов
из руд с
помощью
серной
кислоты один из
основных
процессов
гидрометаллургии
ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ
ГИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ
МЕТАЛЛОВ
Общими в технологических схемах гидрометаллургии
являются следующие стадии:
измельчение рудного материала, его обогащение и перевод
малорастворимых соединений в растворимые - разложение
или вскрытие рудного материала;
выщелачивание - перевод металла из рудного материала в
водный раствор;
разделение твердой и жидкой фаз;
подготовка растворов к выделению из них чистых соединений
или металлов: очистка растворов от примесей;
концентрирование раствора;
выделение из растворов чистых соединений или металлов.
Безотходное производство
Безотходное горное производство - комплекс
мероприятий научно-технического и организационноэкономического характера, проводимых на всех стадиях
добычи и переработки полезных ископаемых и
обеспечивающих полное использование минеральных
ресурсов и энергии либо непосредственно в самом
горном производстве, либо путем их включения в
природные геобиохимические процессы.
Существует показатель безотходности:
Кб 
Му
Мв
100%
где Му - масса утилизированных отходов;
Мв - масса всех выделившихся в процессе производства отходов.
В горном производстве образуются следующие
виды отходов:
твердые,
 жидкие
газообразные.
Большое количество образующихся отходов
является наиболее объективным показателем
несовершенства проектируемой или применяемой
технологической схемы, поэтому необходимо
обеспечить создание и широкое применение
технических средств и технологии для комплексного
и более полного извлечения полезных компонентов
из руд, а также использование малооперационных,
малоотходных и безотходных технологических
процессов.
КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
РЕСУРСОВ НЕДР ДАЕТ:
♦ эффект от производства и потребления
дополнительной продукции;
♦ экономию затрат на нейтрализацию вредного
воздействия отходов на окружающую среду;
♦ экономию затрат при замене природного сырья
вторичным;
♦ экономию затрат на
воспроизводство
природных ресурсов.
Нормирование использования
природных ресурсов (Статья 26 ФЗ «Об
охране окружающей среды)
[5]
Нормирование использования (изъятия)
природных ресурсов обусловлено их
ограниченностью, необходимостью нести
существенные затраты на их
воспроизводство и с целью сохранения для
будущих поколений.
 Вопросы же, относящиеся к
природопользованию, регулируются
отдельным законодательством (земельным,
водным, лесным и т. д.).

Нормирование природопользования реализуется
через лимиты использования отдельных
видов ресурсов
[5]

Это выражается в установлении научно
обоснованных размеров, отводимых под
хозяйственную деятельность, земельных
участков, объемов выемки минеральных
ресурсов из недр, объемов изъятия воды
из водоемов, объемов расчетных лесосек
при лесозаготовительных работах, квот
в охоте и рыболовстве.
Нормы отвода земельных участков



[5]
были установлены Комитетом по
государственному строительству еще в 19731975 гг. и действительны по настоящее время.
К ним относятся: нормы отвода земель для
автомобильных и железных дорог, аэропортов,
канализаций, трубопроводов, мелиоративных
каналов, нефтяных и газовых скважин, линий
связи и электросетей и других промышленных
целей.
Размеры земельных участков для
сельскохозяйственных целей, дачного и
жилищного строительства, садоводства
устанавливаются в соответствии с земельным
законодательством.
Лимиты заготовки древесины

[5]
устанавливаются расчетной лесосекой,
рассчитываемой при лесоустройстве на
основе наличия «спелой» древесины,
характера воспроизводства,
потребности в древесине и других
факторов, а также с соблюдением
принципа непрерывного и
неистощительного пользования лесом в
соответствии с лесным
законодательством.


Лимиты
водопотребления и
водоотведения
регламентируются
водным
законодательством,
согласно которому
могут
устанавливаться
нормы и режимы
водопользования в
зависимости от
сезона и времени
года.

Лимиты добычи
полезных
ископаемых —
соответствующим
законом о
недрах; квоты в
рыболовстве и
охоте —
нормативными
правовыми
документами об
охоте и
рыболовстве.
[5]
Спасибо за внимание
Список литературы:






1.Экономика, организация, управление природными ресурсами: Учеб.пособие/ В.Г. Гридин, А.Р.
Калинин, А.А. Кобяков, А.В. Корчак, А.В. Мясков и др.; Под ред. Проф. А.А.Кобякова и проф. В.А.
Харченко. – М.: Издательство «Горная книга», 2012. – 752 с.
2. Экология и рациональное природопользование: учеб.пособие для студ.учреждений высш.проф.
Образования / [Я. Д. Вишняков, А.А. Авраменко, Г.А.Аракелова, С.П.Киселева]; под ред.
Я.Д.Вишнякова. – М:Издательский центр «Академия», 2013. – 384 с.
3.Емеельянов А.Г. Основы природопользования: учебник для студ.высш.учеб.заведений /
Александр Георгиевич Емельянов. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. –
304 с.
4. Лотош В.Е. Технологии основных производство в природопользовании. – 4-е изд. Доп. –
Екатеринбург: 2007. – 561 с.
5. В. В. Гапонов Природопользование (рабочая учебная программа) Издательство
Дальневосточного университета 2004
6. Русина В.В. Минеральные вяжущие вещества на основе пром.отходов, 2007.
http://www.dissers.ru/avtoreferati-doktorskih-dissertatsii1/a26.php
http://www.dissers.ru/avtoreferati-doktorskih-dissertatsii1/a26.php
Прогноз мирового потребления энергоресурсов
1990 год
Энергоноситель
Сценарий прогноза на 2020 год
ускоренного роста
справочный
млрд.т.у.т
%
млрд.т.у.т
%
млрд.т.у.т
%
100
32
19
26
24,7
6,7
5,0
6,9
100
27
20
28
19,1
5,3
4,0
4,6
100
28
21
24
16,0
3,9
3,3
3,0
100
24
21
19
0,6
5
1,5
6
1,1
6
1,0
0,6
0,7
6
1,7
7
1,4
7
1,3
8
1,5
12
2,9
2
2,7
14
3,5
22
млрд.
т.у.т
%
12,5
4,0
2,4
3,3
экологический
Всего
в том числе:
нефть
газ
уголь
атомная энергия
гидроэнергия
возобновляемые
источники
sovershenstvovanie-gornogozakonodatelstva-rossii-imekhanizma-ego-realizatsii