Раздел 7. Перспективные технологии

Раздел 7. Перспективные технологии

Перспективная технология 1. Гидрозабойка и гидрогелевая забойка

Связь с иными ИТС. Дальний аналог данной перспективной технологии ("Взрывы скважинных, шпуровых зарядов в гидравлической среде") предусмотрен информационно-техническим справочником по наилучшим доступным технологиям ИТС 16-2016 "Горнодобывающая промышленность. Общие процессы и методы".

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться на этапе буровзрывных работ при добыче угля открытым способом, а также на этапах проведения горных выработок и разрушения горной породы при добыче угля подземным способом.

Описание технологии. Для пылеподавления при взрыве шпуров и скважин может осуществляться внутренняя, внешняя или комбинированная гидрозабойка. В качестве материалов для гидрозабойки обычно применяется вода, в зимний период при открытой добыче угля возможно также применять водные растворы солей NaCl и CaCl₂ или снежно-ледяную смесь.

Для уменьшения пылевыделения при массовых взрывах может применяться забойка скважин гидрогелем. Гидрогель изготовляют на специальном заправочном пункте или непосредственно в баках машины, предназначенной для заполнения скважин гидрогелем.

Подробнее данная технология описана в пунктах 2.1.8.1.3 "Технологии предотвращения загрязнения атмосферного воздуха" и 2.2.7.1.1 "Мероприятия, предупреждающие образование пыли при буровзрывных работах".

Достигаемые экологические преимущества. Применение гидрозабойки позволяет снизить концентрацию пыли в пылегазовом облаке на 20 % - 50 %.

Экономические аспекты внедрения. Обеспечение взрываемых шпуров и скважин гидрозабойкой требует значительного объема воды. Еще более дорогостоящей является гидрогелевая забойка, которая требует значительного расхода сырья (аммиачной селитры, жидкого стекла, минеральных солей, смыленных синтетических жирных кислот, парафина) и наличия специальной техники.

Перспективная технология 2. Система высокоточного позиционирования

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться на этапе производства буровых работ при добыче угля открытым способом.

Описание технологии. Устанавливается дополнительное оборудование, обеспечивающее высокую точность наведения бурового станка. Возможность производства буровых работ с применением электронного паспорта. Обеспечивается четкое соблюдение параметров буровзрывных работ в соответствии с проектом, что в сочетании с программным обеспечением, создающим трехмерную модель блока, позволяет на стадии проектирования буровых работ прогнозировать уровень негативного воздействия взрывных работ на охраняемые объекты, находящиеся вблизи разреза.

Достигаемые экологические преимущества. Возможность управлять параметрами взрыва для достижения допустимого уровня негативного воздействия взрыва.

Экономические аспекты внедрения. Внедрение системы высокоточного позиционирования на начальной стадии требует больших финансовых вложений, заключающихся в приобретении специального комплекса оборудования, датчиков, а также программных продуктов, необходимых для обработки данных, получаемых с бурового станка.

Перспективная технология 3. Применение электронных систем взрывания

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться на этапе производства взрывных работ при добыче угля открытым способом.

Описание технологии. Использование электронных систем позволяет задавать каждой скважине на взрываемом блоке любое время замедления из представленного системой диапазона. Точность срабатывания не превышает 1 мс от присвоенного времени.

Достигаемые экологические преимущества. С учетом применения данной системы, возможен подбор оптимального времени интервала замедления, при котором максимально снижаются выбросы загрязняющих веществ в атмосферу (в том числе неорганической пыли) и разлет отдельных кусков породы при производстве взрывных работ. Применение технологии позволяет осуществлять производство взрывных работ при расположении взрываемых блоков на удалении 200 м и более от близлежащих объектов.

Экономические аспекты внедрения. Приобретение электронных систем взрывания требует значительных затрат.

Перспективная технология 4. Орошение и пылеподавление пеной

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться при добыче угля подземным способом (на этапах выемки угля из очистного забоя и подъемно-транспортных работ), при добыче угля открытым способом (на этапах буровзрывных работ и транспортировки угля конвейерным транспортом), а также при обогащении угля (в процессе транспортировки угля и продуктов его обогащения конвейерным транспортом).

Описание технологии.

Орошение и пылеподавление пеной может осуществляться для следующих целей:

- пылеподавление при очистных работах на крутых пластах;

- пылеподавление при транспортировке угля и продуктов обогащения ленточными конвейерами;

- предварительное орошение рабочего участка (взрывного блока или экскаваторного забоя).

Подробнее данная технология описана в пунктах 2.1.8.1.3 "Технологии предотвращения загрязнения атмосферного воздуха" и 2.2.7.1.2 "Орошение".

Достигаемые экологические преимущества. Эффективность пылеподавления пеной может достигать 90 % - 98 %. Кроме того, применение пены для снижения содержания пыли в воздухе позволяет сократить расход воды.

Экономические аспекты внедрения. Применение пены для снижения содержания пыли в воздухе требует использования специального оборудования (пеногенератора, воздушно-пенных стволов, арматуры) и материалов (олеиновой кислоты, каустической соды, глицерина). Кроме того, применение данной технологии пылеподавления приводит к образованию загрязненных сточных вод, которые требуют очистки.

Перспективная технология 5. Безвзрывная технология разработки крепких горных пород на разрезах

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться на этапе подготовки горных пород к выемке при добыче угля открытым способом.

Описание технологии. Для рыхления горных пород в отсутствие буровзрывных работ могут применяться: навесные рыхлители для тракторов, фрезерные и стреловые комбайны, а также гидравлические экскаваторы.

Достигаемые экологические преимущества.

- Снижение эмиссии неорганической пыли и газообразных продуктов взрыва.

- Снижение сейсмического воздействия, увеличение устойчивости бортов карьера, зданий, сооружений и транспортных путей.

- Снижение трудозатрат.

- Снижение периода простоя техники и персонала, связанного с загазованностью и запыленностью разреза после массовых взрывов.

- Снижение потерь и сохранение качества добываемого сырья.

Экономические аспекты внедрения. Данная технология эффективна не для всех видов крепких горных пород. В частности, при вскрытии угольных пластов данная технология отличается меньшим удельным энергопоглощением по сравнению с буровзрывными работами.

Перспективная технология 6. Обработка дорожного полотна и отвалов связывающими веществами

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться при добыче угля открытым способом (на этапах транспортировки горной массы автомобильным транспортом и отвалообразования), при добыче угля подземным способом (на этапе отвалообразования) и при обогащении угля (на этапе отвалообразования).

Описание технологии. Верхний слой полотна автомобильных дорог или отвалов может подвергаться обработке различными материалами, связывающими пылевые частицы. К числу таких веществ относятся гигроскопические соли (хлористый кальций, поваренная соль) и органические вяжущие вещества (мазут, универсин, сульфитно-спиртовая барда).

Достигаемые экологические преимущества. Срок защитного действия при использовании связывающих веществ достигает нескольких сотен часов (по сравнению со сроком около одного часа для воды).

Экономические аспекты внедрения. Данные вещества являются гораздо более дорогостоящими по сравнению с технической водой. Кроме того, их применение способствует коррозии металла и приводит ко вторичному загрязнению - формированию загрязненных сточных вод и выделению вредных паров. Формирование загрязненных сточных вод представляется более опасным эффектом для окружающей среды по сравнению с эмиссией пыли.

Перспективная технология 7. Улавливание и утилизация шахтного метана

Условия и ограничения применения. Данная технология применяется на этапе вентиляции и дегазации при добыче угля подземным способом. Она применима только для угольных шахт с высокой метанообильностью.

Описание технологии. Для улавливания метана могут применяться модульные дегазационные установки (МДУ) для каптирования метана из горных выработок (с последующим сжиганием). Для утилизации метана могут использоваться газопоршневые электростанции для выработки электроэнергии и теплоэлектростанции для производства электро- и тепловой энергии.

Достигаемые экологические преимущества. Улавливание метана с последующим сжиганием сокращает выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Извлеченный метан из угольных пластов и выработанного пространства может быть использован для производства тепловой, электрической энергии и создания продукции углехимии.

Экономические аспекты внедрения. Внедрение технологии ограничено значительными финансовыми затратами. В связи с этим на шахтах с низкой метанообильностью и низким уровнем опасности по метану применение данной технологии нецелесообразно.

Перспективная технология 8. Гидропосев и гидромульчирование

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться на этапе отвалообразования при добыче угля подземным, открытым способом и обогащении угля.

Описание технологии. Для предотвращения эрозии и снижения пыления поверхность отвалов (главным образом, откосы) могут подвергаться озеленению. Наиболее эффективным способом озеленения откосов отвалов является гидропосев, который может дополняться мульчированием (гидромульчивание). Таким образом, данная технология является временным и упрощенным аналогом биологической рекультивации отвалов, которая осуществляется до завершения его заполнения. Она не предполагает возвращения откосов отвалов в хозяйственный оборот.

Достигаемые экологические преимущества. Применение гидромульчирования позволяет в несколько раз сократить скорость пыления и эрозии грунта. Срок действия противоэрозионных комплексов обычно составляет 3-6 мес., но иногда может достигать 36 мес.

Экономические аспекты внедрения. Применение данной технологии связано с регулярным расходом дорогостоящих смесей. Норма расхода мульчи может достигать 1,7-2,8 т/га, причем по истечении срока действия смеси, требуется повторная обработка поверхности.

Перспективная технология 9. Тонкая очистка сточных вод

Условия и ограничения применения. Данная технология применяется для очистки сточных вод при добыче угля открытым способом, подземным способом, а также при обогащении угля. Данная технология пригодна для очистки всех видов сточных вод. Данная технология может применяться только в дополнение к НДТ 15 "Базовая очистка сточных вод".

Описание технологии. Данная технология предназначена для удаления из сточных вод растворенных веществ (сульфатов, хлоридов и т.д.). Для решения этой задачи могут применяться следующие типы установок:

- установки ионного обмена;

- установки, основанные на мембранных технологиях;

- установки, основанные на прочих технологиях (восстановление, нейтрализация, адсорбция, термический, электрические методы).

Характеристики данных установок подробно описаны в 2.1.8.2.2 "Методы очистки воды".

Достигаемые экологические преимущества. Данная технология позволяет снизить содержание растворенных веществ (сульфатов, хлоридов и т.д.) в сточных водах. Средний уровень задерживания растворенных веществ обратноосмотическими мембранами достигает 97 % - 99 %.

Экономические аспекты внедрения. Недостатком технологий тонкой очистки воды является высокая стоимость их внедрения на очистных сооружениях. Данный недостаток является особенно значимым для предприятий угольной промышленности, где объемы сточных вод являются весьма значительными. Кроме того, в большинстве случаев сточные воды, образующиеся на предприятиях угольной промышленности, характеризуются относительно низким содержанием растворенных веществ, которое не превышает ПДК. В таких случаях оснащение очистных сооружений установками тонкой очистки является излишним.

Перспективная технология 10. Сухие методы обогащения угля

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться при обогащении угля.

Описание технологии. Данная технология предполагает применение установок обогащения угля без применения воды. К таким установкам относятся оборудование для пневматического, магнитного и электромагнитного обогащения угля.

Принцип работы установки пневматического обогащения угля заключается в разделении частиц по плотности в восходящем потоке воздуха. Во время сепарации происходит разделение частиц по заданной границе плотности. Установка позволяет отделять пустую породу и высокозольный уголь от низкозольного угля. Установки пневматического обогащения могут быть достаточно компактными, поэтому в перспективе они могут быть установлены непосредственно на разрезах или в шахтах. Подробнее данная технология описана в пункте 2.3.3.4 "Сухие методы обогащения".

Принцип действия магнитных и электромагнитных сепараторов заключается в прямой зависимости между магнитной восприимчивостью угольных частиц и силой воздействия магнитного поля, под действием которого происходит разделение частиц. Данная технология описана в пункте 2.3.6.3 "Магнитное и электромагнитное обогащение".

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "пункте 2.3.6.3" следует читать "пункте 2.3.5.3"

Достигаемые экологические преимущества. Применение данной технологии в регионах с дефицитом водных ресурсов позволит сократить потребление водных ресурсов угольными предприятиями, а также сократить расход энергоресурсов на осушение продуктов обогащения. Возможность применения данной технологии для обогащения угольных шламов приведет к дополнительному снижению негативного воздействия на окружающую среду.

Экономические аспекты внедрения. Технология магнитных и электромагнитных сепараторов применима для угля крупностью от 3-6 до 100 мм, необходима доработка технологии. Применение инновационных установок пневматического обогащения угля требует дополнительной апробации.

Перспективная технология 11. Селективная разработка, складирование и укладка в отвал вскрышных пород

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться на этапе утилизации и складирования отходов производства при добыче угля открытым способом. Данная технология может быть внедрена только на новых предприятиях угольной промышленности.

Описание технологии. Данная технология предполагает селективную разработку, складирование и укладку в отвал вскрышных пород с различными агрохимическими свойствами.

Достигаемые экологические преимущества. Данная технология позволяет снизить до минимума риски нарушения устойчивости отвалов, развития эрозионных и прочих геоморфологических процессов, которые могут привести к утере хозяйственной ценности рекультивированными отвалами.

Экономические аспекты внедрения. Применение данной технологи возможно только на новых угольных разрезах, где еще не были сформированы отвалы методом валовой (неселективной) укладки вскрышных пород. Кроме того, селективное извлечение вскрышных пород требует снижения высоты взрываемых уступов, что повышает расходы на проведение буровзрывных работ.

Перспективная технология 12. Использование отходов добычи и обогащения для производства строительных материалов

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться на этапе утилизации отходов производства при добыче угля открытым, подземным способом, а также при обогащении угля.

Описание технологии. Данная технология предполагает использование отходов производства (вскрышных и вмещающих пород, пород углеобогащения, золошлаков и других видов отходов IV и V классов опасности.) для производства строительных материалов. Данная технология описана в пункте 2.2.7.3 "Обращение с отходами производства".

Достигаемые экологические преимущества. Производство строительных материалов из отходов производства снижает негативное воздействие на окружающую среду за счет комплексного использования ресурсов, сокращает объем образования отходов производства.

Экономические аспекты внедрения. Поскольку отходы производства угольной промышленности не характеризуются гомогенным составом, из них могут производиться строительные материалы относительно низкого качества, которые имеют ограниченную область применения.

Перспективная технология 13. Использование отходов добычи и обогащения угля для производства гуминовых удобрений и препаратов

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться на этапе утилизации отходов производства при добыче угля открытым, подземным способом, а также при обогащении угля.

Описание технологии. Данная технология предполагает использование отходов производства (вскрышных и вмещающих пород, пород углеобогащения) для производства гуминовых удобрений и препаратов путем химической переработки. Данная технология предполагает измельчение отходов, центрифугирование, осаждение, экстракцию и ряд промежуточных этапов.

Достигаемые экологические преимущества. Производство удобрений из отходов производства снижает негативное воздействие на окружающую среду за счет комплексного использования ресурсов, сокращает объем образования отходов производства.

Экономические аспекты внедрения. Гуминовые удобрения и препараты имеют ограниченную область применения, при этом они могут быть заменены определенными видами минеральных и органических веществ.

Перспективная технология 14. Переработка угольных шламов

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться на обогатительных фабриках на этапе утилизации отходов производства. Данная технология может применяться на углеобогатительных фабриках при наличии свободных площадей и развитых систем водоснабжения и водоотведения.

Описание технологии. Данная технология предполагает для обогащения угольных шламов применять метод масляной агломерации, основанный на различном смачивании угольных и породных частиц масляными реагентами в водной среде. Данная технология подробно описана в пункте 2.3.6.2 "Масляная агломерация (грануляция)".

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "пункте 2.3.6.2" следует читать "пункте 2.3.5.2"

Достигаемые экологические преимущества. Извлечение фракций угля из угольных шламов сокращает потери полезного ископаемого при добыче угля, способствует снижению объемов образования отходов производства, а также снижению загрязнения окружающей среды.

Экономические аспекты внедрения. К недостаткам данной технологии относится дороговизна связующего реагента. Для массового внедрения данной технологии необходима ее доработка, предполагающая снижение расхода масла.

Перспективная технология 15. Предварительная обработка размещаемых отходов (обезвоживание, сушка)

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться:

- на этапе утилизации отходов производства при обогащении угля (для утилизации пульпы, формирующейся в процессе обогащения угля);

- на этапе очистки сточных вод при добыче угля открытым и подземным способом, а также при обогащении угля (для утилизации осадка [ила], формирующегося на очистных сооружениях).

Описание технологии. Данная технология подразумевает предварительное обезвоживание отходов производства и осадка с очистных сооружений для последующей утилизации (путем переработки, закладки в выработанное пространство или размещения в отвалах, иловых картах). Для обезвоживания могут применяться следующие средства:

- рамные фильтр-прессы;

- осадочные центрифуги и гидроциклоны.

Данная технология подробно описана в пункте 2.3.11.3.1 "Утилизация хвостов обогащения". Для дальнейшего снижения влажности обезвоженных отходов могут применяться сушильные установки (см. 2.3.7).

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "пункте 2.3.11.3.1" следует читать "пункте 2.3.10.3.1"

Достигаемые экологические преимущества. Применение технологии снижает потребление водных ресурсов за счет включения извлеченной при осушении воды в оборотное водоснабжение, сокращает объемы отходов производства, а также необходимую площадь земель для размещения отходов, снижает объем образования загрязненных сточных вод в результате деятельности предприятия.

Экономические аспекты внедрения. Применение данной технологии ограничено необходимостью модернизировать производственные мощности предприятия.

Перспективная технология 16. Обезвоживание осадка, образующегося в процессе очистки сточных вод

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться для утилизации отходов очистки сточных вод при добыче угля открытым способом, подземным способом, а также при обогащении угля. Данная технология может быть применима для любых очистных сооружений.

Описание технологии. Данная технология предполагает обезвоживание осадка естественным путем обустройства иловых площадок, механического обезвоживания. В дополнение к этим процессам может применяться термическое обезвоживание осадка. Иловые площадки представляют собой обвалованные спланированные участки земли, подобные хвостохранилищам (см. 2.3.11.3.2), на которые сбрасывается сырой осадок. Механическое обезвоживание предполагает использование центрифуг, вакуум-фильтров и фильтр-прессов (см. 2.3.7). Термическое обезвоживание предполагает использование сушилок (см. 2.3.7).

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "2.3.11.3.2" следует читать "2.3.10.3.2"

Достигаемые экологические преимущества. Отстаивание осадка на иловых площадках позволяет снизить его влажность с 90 % - 99,5 % до 75 % - 80 % с соответствующим снижением массы и объема отходов. Центрифугирование позволяет снизить его влажность до 65 % - 75 %, фильтр-прессование - до 70 % - 75 %, термическая сушка ранее обезвоженного осадка - до 40 % [51].

Экономические аспекты внедрения. Применение данной технологии ограничено необходимостью модернизировать производственные мощности предприятия.

Перспективная технология 17. Извлечение ценных компонентов из угля и отходов обогащения

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться на этапе утилизации отходов производства при добыче угля открытым, подземным способом, а также при обогащении угля.

Описание технологии. Данная технология предусматривает извлечение попутных ценных компонентов из угля и отходов обогащения (например, галлия, германия, ванадия, вольфрама, ниобия, титана, циркония и некоторых других).

Достигаемые экологические преимущества. Применение технологии направлено на комплексное использование природных ресурсов, что способствует снижению негативного воздействия на окружающую среду, а также сокращению объемов образования отходов производства.

Экономические аспекты внедрения. Относительно невысокое содержание ценных компонентов в углях и отходах обогащения. Применение данной технологии ограничено необходимостью совершенствования и создания новых технологических схем обогащения и извлечения ценных элементов, а также дороговизной применяемых методов. Кроме того, создание ценных компонентов из угля приведет к дополнительному негативному воздействию на окружающую среду.

Перспективная технология 18. Микробиологическая рекультивация нарушенных земель

Условия и ограничения применения. Данная технология может применяться после окончания использования земель для основной деятельности, связанной с добычей и/или обогащением угля.

Описание технологии. Данная технология предусматривает обработку поверхности отвала бактериальным препаратом с последующим ее засеиванием травянистой растительностью, что позволяет ускорить формирование почвы. Повышение эффекта от рекультивации (рост фитомассы и численности микрофлоры) возможно за счет нанесения на поверхность источников органического вещества (опилок или навоза), а также за счет нанесения плодородного слоя почвы.

Достигаемые экологические преимущества. Данная технология позволяет ускорить процесс восстановления плодородия и хозяйственной ценности земель при сокращении затрат на проведение рекультивации. Технология позволяет заново использовать ранее изъятые для добычи угля участки земли для сельскохозяйственных или иных видов деятельности. Данная технология препятствует эрозии почвы после этапа технической рекультивации и снижает пыление.

Экономические аспекты внедрения. Применение данной технологии ограничено необходимостью значительных затрат на приобретение бактериального препарата и обработку поверхности отвала.