Калыйна промисловысть

 

 

АНОТАЦІЯ

 

Курсовий  проект стор., рис., табл., посилань.

Об’єктом курсового проекту є антропогенне навантаження на навколишнє середовище підприємств калійної промисловості.

Мета курсового проекту - визначення негативних впливів на  навколишнє природнє середовище підприємств калійної промисловості, розробка бази екологічних стандартів для мінімізації цих впливів.

Всього в світі налічується близько 40 природних покладів калійвмісних солей, що мають промислове значення. Їхні запаси становлять близько 20 млрд. т Ка2О. Основні родовища утворилися в результаті кристалізації солей при випаровуванні води в морських лагунах. Значні запаси калію і зараз знаходяться у озерах і морях, що висихають (США, Перу, Ізраїль, Лівія, Туніс, Пакистан, Австралія).

Родовища калійних солей розташовані в Прикарпатті: Стебницьке,  Бориславське (Львівська обл.), Калушсько-Голинське(Івано-Франківська обл.) та ін. Вони є сировиною для виробництва калійних добрив.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗМІСТ

 

ВСТУП………………………………………………………………………

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПІДПРИЄМСТВ КАЛІЙНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ ……………………………………………………………

2 АНАЛІЗ АНТРОПОГЕННОГО  НАВАНТАЖЕННЯ ВИРОБНИЧОЇ ДІЯЛЬНОСТІ  КАЛІЙНИХ ПІДПРИЄМСТВ НА НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ ………………………………………………

3 ХАРАКТЕРИСТИКА ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН ПІДПРИЄМСТВ КАЛІЙНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ……………………………………………………

4. БАЗА ЕКОЛОГІЧНИХ СТАНДАРТІВ ………………………………….

5 ВИЗНАЧЕННЯ САНІТАРНО - ЗАХИСНОЇ ЗОН КАЛІЙНИХ ПІДПРИЄМСТВ …………….............................................................................

ВИСНОВКИ………………………………………………………………….

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ НА ДЖЕРЕЛА……………………………………

 

ВСТУП

 

Україна володіє єдиним і одним з найбільших в світі Прикарпатським родовищем полімінеральних калійних руд сульфатного типу, яке за складом солей та умовами їх залягання не має аналоґів. За умов комплексної переробки таких руд можна, крім безхлоридних калійних добрив, одержувати й інші високоякісні продукти: оксид і хлорид маґнію, металічний маґній, кухонну сіль, технічний хлорид натрію, каустичну соду, хлор тощо.

Обсяг видобування і переробки полімінеральних руд Прикарпаття неперервно зростав і в час найінтенсивнішої експлуатації родовищ (80-і роки) сягнув на Калуському концерні "Оріана" 2,2 млн. т, а на Стебницькому Державному гірничо-хімічному підприємстві (ДГХП) "Полімінерал" - понад 2,5 млн. т на рік. При цьому вироблялось 220 тис. т добрив в перерахунку на 100% К2О у вигляді калімаґнезії (сульфату калію-маґнію), частково сульфату калію та калійно-маґнійового концентрату. Проте невисока концентрація  корисної речовини (8...10% К2О),  розмаїтість мінерального складу (понад 16 мінералів), підвищений вміст глинистих речовин зумовили низький ступінь вилучення корисних компонентів руди і, зокрема, солей калію (до 50%), невисоку якість калійних добрив в діючих технологіях. Так, з однієї тонни переробленої руди утворюється 0,7...0,8 т відходів, які є джерелом екологічної небезпеки і складування яких вимагає значних коштів. Одержана калімагнезія є низькоякісним і некурентноздатним добривом, яке не відповідає вимогам агроекології та збереження рунтів, не може вноситись під хлорофобні сільськогосподарські культури. Цими обставинами за умов загальної кризи економіки в країні пояснюється той факт, що при потребі України в 1,5...2,0 млн. т калійних добрив в перерахунку на К2О сьогодні виробляється їх тільки 100 тис. т на рік.

Одним з багатотонажних відходів виробництва калійних добрив є концентровані розчини хлориду магнію, накопичення яких  гальмує  залучення у виробництво нових перспективних родовищ калійних руд Прикарпаття.

Для істотного поліпшення показників роботи калійних підприємств Прикарпаття потрібні нові підходи, які вирішили б питання комплексного використання компонентів сировини, розширення асортименту та якості товарної продукції, енергозбереження та екологічної безпеки виробництва. Вирішення зазначених завдань має важливе наукове та народногосподарське значення, однак, як свідчить досвід калійної промисловості України та інших країн, розв’язати цю проблему традиційними технологічними або технічними рішеннями неможливо.

Найперспективнішим в цьому напрямку є використання в процесах традиційної галургійної технології селективних реагентів та розчинників, які забезпечують розділення складних багатокомпонентних систем, утворених в процесах переробки вітчизняної полімінеральної калійної руди, одержання бажаних продуктів з високим витягом і належною чистотою, покращення інших фізико-хімічних властивостей одержаних продуктів, інтенсифікацію процесів та зменшення енерговитрат.

 

1 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПІДПРИЄМСТВ КАЛІЙНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ

 

Калійні поклади родовища приурочені до відкладів нижньобалицької свити нижнього міоцену, відомою під місцевою назвою – калієносна свита, і представлені складним комплексом калійних, переважно сірчанокислих солей, які створюють калієносну зону потужністю 150-200 м( рис.1.1).

Рисунок 1.1 - Хімічна промисловість України

Калуш-Голинське родовище калійних солей  
(ділянка Домброво). Калієносні поклади перекриваються четвертинними утвореннями, представленими суглинками і галечниками загальною потужністю 5,0-30,0 м. На контакті з ними та соленосними покладами залягають сірі загіпсовані глини – гіпсово-глиниста «шляпа», потужність якої коливається від 3 до 30 м. Серед цих порід виявлені карстові воронки діаметром від 0,3 до 1,0 м, які виповнені різнозернистим піском та галькою. Закономірність їх розподілу не встановлена[1].

За хімічним складом солі Домбровського родовища (ділянки) належать до класу хлоридо-сульфатів, рідше сульфатів, ще рідше хлоридів калію, магнію, кальцію.Вміст К2О в руді – 10,0-10,69%; МgО – 8,93-9,38%.

На базі цього родовища в свій час був побудований великий збагачувальний Калуський комбінат (нині ВАТ «Оріана»)  потужністю 2,2 млн. т руди на рік. Однак застаріла технологія переробки видобутої сировини і відсутність ресурсів для її поновлення спричинили зменшення видобутку та втрат солі, а згодом і повне припинення виробничої діяльності через інтенсивне забруднення довкілля.

На родовищі Пійло встановлено два горизонти калійних солей – верхній і нижній, роз’єднаних прошарками соленосних глин потужністю від 14 до 94 м.Соленосні відклади перекриваються четвертинними суглинками і галечниками загальною потужністю від 6 до 40 м. На контакті четвертинних і соленосних відкладів залягають сірі загіпсовані глини – гіпсоглиниста «шляпа», потужність якої коливається від 20 до 50 м. До підстеляючих порід віднесені мергелі стебницької світи.

Солі характеризуються змішаним складом. Основними породоутворюючими  мінералами є каїніт (до 17%); сільвін (до 12%) та галіт (до 43%). Менш розповсюджені кізерит, лангбейніт, полігаліт, шеніт. Вміст К2О коливається від 0,7 до 20%, а MgO – від 1 до 41%. Солі розвіданого родовища віднесені до сульфатів, хлоридо-сульфатів і хлоридів калію, магнію, кальцію, натрію, вміст яких складає: К – від 3 до 29%, Na – від 9 до 26%, Mg – від 0,1 до 15%, Са – від 0,2 до 7,6%. Вміст нерозчинного у воді залишку коливається від 3 до 39%.Родовище Пійло комплексне.  

Родовище Кадобна калійних солей (змішаного типу) розташоване за 4 км на схід від смт Кропивник Калуського району Івано-Франківської області, за 10 км на північний схід від залізничної станції Калуш.

Поклади калійних солей представляють собою пласти або лінзи довжиною до 3,5 км та шириною від 300 м до 2 км.  Потужність пластів - від декількох метрів до десятків. До порід розкриву відносяться четвертинні піски, галечники (потужністю 20 м) та строкатобарвна пачка – глини, алевроліти та пісковики (потужністю 58 м). Солі розвіданих родовищ віднесені до сульфатів, хлоридо-сульфатів і хлоридів калію, магнію, кальцію, натрію, вміст яких складає: К – від 3 до 29%, Na – від 9 до 26%, Mg – від 0,1 до 15%, Са – від 0,2 до 7,6%. Вміст нерозчинного у воді залишку коливається від 3 до 39%. В районі родовища Кадобни можлива відкрита розробка пластів калійних солей. Вміст К2О в руді – 10,64%.

Родовище Велика Тура Соленосні відклади на пошуковій ділянці Тура Велика представлені соленосними глинами, пісковиково-аргілітовими та пісковиковими брекчіями, пластами кам’яних і калійних солей. Нижня частина соленосної підсвіти характеризується меншим, а середня і верхня – більшим ступенем засолонення. Нижні горизонти підсвіти складені глинистими соленосними брекчіями з вмістом галіту до 30%, прошарками сірих брекчируваних аргілітів і пісковиків, рідше – кам’яними та калійними солями. Середні та верхні горизонти складені потужними (100-150 м) пластами кам’яних і калійних солей і соленосних брекчій з вмістом галіту до 60%. Калійні солі утворюють пластоподібні та лінзоподібні поклади складної будови, що приурочені до двох калієносних горизонтів – нижньому та верхньому. В південному напрямку від Тури Великої до Широкого поля і далі на південь і південний схід потужність соленосних відкладів збільшується та досягає біля 600м. В цьому напрямку збільшується потужність пластів кам’яних солей з 3,5 м до 10,3 м і більше.

За результатами пошукових робіт, проведених Львівською геологічною експедицією тресту «Київгеологія», розвідані запаси калійних солей становлять: руда -  25257 тис. т; К2О – 2717 тис. т.[1]

Тростянецьке родовище. На пошуковій ділянці Тростянець в межах двох калієносних горизонтів виділяються три пласти калійних солей.

Найбільший промисловий інтерес представляє 1 пласт калійних солей (верхній) простежений за простяганням на 3 км, падінням – на 500-800 м. Цей пласт складений високоякісними лангбейнітовими солями, має вертикальну потужність від 3,5 м в зоні виклинювання до 233,3 м в центральній частині ділянки. Дійсна  потужність пласта досягає 120 м. Вміст окису калію в лангбейнітових солях цього пласта коливається від 0,7 до 15,98%, в  середньому – 11,7%.

Другий калійний пласт (середній), що залягає у підошві верхнього калієносного горизонту, має вертикальну потужність 4,5-8,1 м, простежений за простяганням на 1 км, падінням – на 600 м. За мінералогічним складом представлений сульфатними солями К і Mg змішаного складу. Вміст К2О в солях цього пласта складає 7,76%. Промислового значення пласт не має.

Третій калійний пласт (нижній), що залягає у нижній частині соленосних відкладів, має складну будову -  з одного пласта, потужністю 36,5 м, він розщеплюється на два прошарки, потужністю 8,2 та 4,0 м, розділених зоною бідної вкрапленості калійних солей (вміст К2О 5-7%), потужністю 27,6 м. Третій калійний пласт складений солями змішаного складу. Вміст окиси калію складає 9,3%[2].

За період експлуатації Калуш–Голинського родовища калійних солей на його базі сформувалися гірничопромислові геокомплекси, що включають ряд об’єктів гірничо- видобувного і переробного профілю, які уже тривалий час створюють техногенне навантаження і потенційно здійснюватимуть такий вплив у перспективі. На сьогодні внаслідок сукупності багатьох ан- тропогенних впливів район родовища характеризується напруженою екологічною ситуацією. Указом Президента України від 10.02.2010 р. № 145/2010, підтвердженим Законом України від 12.02.2010 р. № 1885-VI, територію міста Калуш та сіл Кропивник і Сівка-Калуська Калуського району Івано- Франківської області оголошено зоною надзвичайної екологічної ситуації. Калуш-Голинське родовище калійних солей розташоване у внутрішній зоні Передкарпатського передового прогину в Калуському районі Івано-Франківської області (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 – Схема розміщення калійних родовищ Прикарпаття

 

 Це з багатьох точок  зору унікальний об’єкт, на якому  поклади кам’яної солі екс- плуатувалися протягом багатьох століть спочатку шляхом видобування природних розсолів, а зго- дом за допомогою камер вилуговування. Пізніше основним предметом промислового інтересу стали поклади полімінеральних калійно-магнієвих солей, що залягають серед кам’яної солі. Видобування калійних солей здійснювалося на трьох рудниках та єдиному у світовій практиці відкритому Домбровському кар’єрі, а переробка сировини - на калійному заводі й згодом на хіміко-металургійному комбінаті. Виробничу діяльність здійснював ДП «Калійний завод» ВАТ «Оріана». Проектна потужність за- воду – 499,2 тис. тонн в рік мінеральних добрив (в натуральному вигляді). Він був єдиним виробником калійних добрив в Україні. Завод уведений в експлуатацію в 1966-1968 роках і був зупинений у жов-тні 2001 р. через неспроможність вести оплату за енергоносії та нездатність сільгоспвиробників проодити розрахунки за спожиті мінеральні добрива. Загальна площа території ДП “Калійний завод” становить 1063,5 га. Підприємство має 3 рудники, Домбровський кар’єр, 2 відвали засолених ґрунтів, 2 хвостосховища та шламонакопичувач (рис. 1.2), які є потенційно небезпечними і можуть спричинити просідання земної поверхні, утворення провальних воронок, карстів, зсувів, забруднення водних об’єктів та земель. Особлива небезпека полягає в тому, що на території шахтних полів відпрацьованих рудників розташовані: – 256 житлових будинків і промислових об’єктів міста Калуш; – 109 житлових будинків с. Хотінь, з яких 18 будинків уже знесено і люди переселені, та 7 споруд промислового призначення на вентстволі «Хотінь»; – 285 житлових будинків, 7 промислових споруд с.Кропивник; – 304 житлові будинки, 16 промислових споруд с.Сівка-Калуська. Видобуток калійних солей у рудниках «Калуш», «Голинь» та «Ново-Голинь» проводився на семи шахтних полях камерною системою розробки із залишенням, в основному, стрічкових міжкамерних ціликів (МКЦ). Запаси руди на рудниках повністю відроблені, об’єм вироблених порожнин склав біля 19 млн. м3 . Залишені МКЦ розраховані на тимчасову підтримку покриваючої товщі без закладки в су- хих умовах, а порожнини повинні бути заповнені інертними матеріалами. Рудники ліквідовано. Три шахтні поля заповнені розсолами з пульпою, два затоплюються соляними розчинами в даний час, два знаходяться в «сухій консервації». Видобуток корисних копалин підземним способом викликав порушення рівноваги в товщі гірничих порід, що стало причиною змін природного середовища, а саме: осідання і деформації земної поверхні над відробленими покладами, карстоутворення. Ці процеси призводять до зміни природного режиму і хімічного складу ґрунтових вод, підтоплення земної поверхні, утворення провальних вор нок (карстів) тощо [3]. Досвід ліквідації рудників закачкою розсолів у різних країнах світу підказує, що рано чи пізно міжкамерні цілики розчиняються, і проходять просідання або провали (Росія, Німеччина).

 

Рисунок 1.2 – Оглядова карта Калуш – Голинського родовища калійних солей

Характеристика способів виробництва калійних добрив. Збагачення калійної руди проводиться двома основними методами: флотаційним і хімічним (галургічним).

Галургічний спосіб виробництва. Галургічний метод використовується з часу зародження калійної промисловості в другій половині XIX століття. Він дозволяє отримати хімічно чистий хлористий калій з вмістом корисного компонента 98%, який використовується в сільському господарстві та хімічній промисловості. Галургічний спосіб виділення хлориду калію з сильвініту або метод виборчого розчинення і роздільної кристалізації заснований на розходженні температурних коефіцієнтів розчинності хлоридів калію і натрію при їх сумісній присутності, тобто в системі «KCl - NaCl - H2O». У розчинах, насичених обома солями, при підвищенні температури від 20-25 ° С до 90-100 ° С вміст хлориду калію зростає приблизно в два рази, а хлориду натрію дещо зменшується.

При охолодженні такого гарячого розчину він стає пересиченим щодо хлориду калію, який буде кристалізуватися, а хлорид натрію залишиться в розчині. При подальшому нагріванні цього розчину він залишиться насиченим щодо хлориду натрію і стає ненасиченим щодо хлориду калію, тому при обробці подібним розчином нової кількості сильвініту з нього буде вилучатись тільки хлорид калію, переходячи в розчин, а хлорид натрію розчинятися не буде. Це властивість системи «KCl - NaCl - H2O» і використовується в галургічному методі вилучення хлориду калію з сильвінітових руд для організації циклічного процесу.Процес галургічного вилучення хлориду калію з сильвініту включає шість основних стадій: подрібнення сильвінітної руди; вилуговування хлориду калію з сильвініту гарячим оборотним розчином (лугом); відділення гарячого щелока від твердої фази (хлориду натрію і порожньої породи) і його освітлення; охолодження розчину і кристалізація з нього хлориду калію;сушка хлориду калію; нагрівання оборотного розчину і повернення його на стадію вилуговування сильвініту. Вилуговування хлориду калію з сильвініту проводиться нагрітим до 105-115 ° С оборотним розчином (лугом) в шнековому розчиннику (рисунок 1.3). 

Рисунок 1.3 - Коротка технологічна схема виділення KCl з сильвініту галургічну способом:

1 - бункер сильвініту; 2 - шнековий розчинник; 3 - план-фільтр для відділення хлориду натрію; 4 - відстійник - згущувач шламу; 5 - вакуум-кристалізатор; 6 - центрифуга; 7 - барабанна сушарка; 8 - підігрівач лугу

Виділений хлорид калію кристалізується в вакуум-кристалізаторі 5, в якому вакуум створюється за допомогою пароструминних ежекторів. На шляху до центрифуги 6 до пульпи додаються солянокислі солі амінів для зменшення злежування хлориду калію. Ступінь вилучення хлориду калію становить 0,90-0,95 часток одиниці. Галургічний метод дозволяє комплексно переробляти поліметалічні руди, витягуючи з них всі корисні компоненти, у тому числі хлориди магнію, броміди та х хлорид натрію[4].