Обоснование способов использования отходов камнепиления известняков-ракушечников для рекультивации нарушенных земель

В основу разработанной в работе методики проектирования состава легкого бетона на пористых заполнителях легли выведенные по полученным зависимостям формулы:

Вб.см.^{подвиж.} = 4* [25 + 1,5* (Вкр. + Вп.) +О. К.], кг/м³, (3)

Вб. см.^жестк. = 4* [25 + 1,5* (Вкр. + Вп.) - 0,1* Ж.], кг/м³, (4)

где Вб.см.^{подвиж.}-водопотребность подвижной бетонной смеси;

Вб.см.^жестк.- водопотребность жесткой бетонной смеси.

О. К. - осадка конуса бетонной смеси, см.; Ж. - жесткость бетонной смеси, с.

Вкр. = в / Рз.кр. * (3а₅ +1,5 а₁₀ + 0,75 а₂₀ + 0,375 а₄₀), % (5)

где Вкр- водопотребность крупного заполнителя, а_i - частные остатки на ситах, % В =50 для гравия; в = 80 для щебня.

Б) водопотребность мелкого заполнителя.

Вп. = 18 / Сз.п. * (а₅ +2 а_2,5 +4а_1,25 + 8а_0,63 + 16 а _0,315 +32 а _0,14 + 64 а _<0,14), % (6)

где Вп- водопотребность мелкого заполнителя, а_i - частные остатки на ситах, %

Rб. = Ц / 0.05 * В - А * ц / 0,3 * Rкр. + 0,05 * Rц., (7)

где Rб.= В_б / 0,778 - прочность легкого бетона на сжатие в возрасте 28 суток, Мпа; В_б. - класс бетона по прочности на сжатие, Rц. - активность (марка) цемента, МПа; Rкр. - прочность крупного заполнителя при сдавливании в цилиндре, Мпа; А - коэффициент, зависящий от вида мелкого заполнителя- А = 50 для плотных песков; А = 70 для пористых песков; ц - коэффициент насыщения бетона крупным заполнителем. Определены основные физико-механические свойства бетонов на заполнителях из известняков-ракушечников Дагестанских карьеров, запроектированных по разработанной в работе методике.

Анализ полученных результатов показывает, что при расходе цемента 200 …..230 кг/м³ на заполнителях из известняков-ракушечников можно получить бетон прочностью 5…..10 МПа, что соответствует маркам М50, М75, М100. Средняя плотность таких бетонов в естественных условиях составляет 1800 - 1900 кг/м³_, а в сухом состоянии 1700 - 1720 кг/м³. По морозостойкости эти бетоны выдерживают от 75 и более циклов замораживания и оттаивания, водопоглощение завершается через двое суток после затворения, водонепроницаемость колеблется в широких пределах от W 2 до W 8, коэффициент размягчения находится в пределах от 0,65 до 0,88.

Так как, со снижением средней плотности легких бетонов связана возможность получения менее теплопроводного бетона, то в работе теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения легких бетонов со средней плотностью Р=1400 кг/м³, используя отходы винной промышленности. При взаимодействии винной кислоты С₄ Н₆ О₆ с карбонатом кальция СаСО₃ образуется углекислый газ, искусственно повышающий пористость цементно-песчаного раствора, уменьшая тем самым плотность самого бетона. Зависимость средней плотности бетона от расхода добавки дана на рис. 16.

На рисунке17. представлена зависимость теплопроводности и средней плотности бетона от расхода добавки. При расходах добавки в количестве 0,02 %…..0,35 % от массы цемента можем получать легкие бетоны со средней плотностью 1400 - 1600 кг/м³.

Шестая глава диссертации посвящена оценке эколого-экономической эффективности переработки отходов камнепиления известняков-ракушечников и рекультивации нарушенных земель, с определением величины предотвращенного ущерба за счет проведения природоохранных мероприятий.

При разработке каменных месторождений увеличивается антропогенная нагрузка на окружающую природную среду и количество нарушенных земель, огромные площади земель занятые отвалами отходов и пород вскрыши надолго изымаются из сельскохозяйственного оборота.

Такая специфика разработки пильных камней из известняков предопределяет важность учета природоохранных и ресурсосберегающих факторов при оценке и разработке данных месторождений. Использование этих технологических отходов (отвалов) может явиться большим резервом сырьевой базы для производства химических мелиорантов и строительных материалов, что приведет как к объемному наращиванию этих запасов, к улучшению их количественной, качественной и территориальной структуры. Вследствие этого, с учетом природоохранных и ресурсосберегающих факторов, переработка отходов (отвалов) камнепиления имеет большое практическое значение.

Учитывая актуальность проблемы, данная глава диссертационной работы посвящена определению зколого-экономической эффективности переработки и использования отходов, а также рекультивации нарушенных земель при добыче пильного стенового камня. В целях решения данной задачи даны методики расчетов эффективности переработки отходов камнепиления и рекультивации нарушенных земель. Определена величина предотвращенного экологического ущерба от нарушения и захламления почв и земель Дербентского района отходами камнепиления известняков-ракушечников. По данным земельного комитета Дербентского района Дагестана, на территории этого района на данный момент функционируют 8 карьеров на площади 112,5 га, общая площадь территории нарушенной при камнедобыче составляет 250 га. В 2 карьерах разработка пильного камня только закончилась, а на площади 42 га проведена рекультивация.

Экологический ущерб от ухудшения и разрушения почв и земель под воздействием антропогенных (техногенных) нагрузок выражается главным образом в: деградации почв и земель; загрязнении земель химическими веществами; захламлении земель несанкционированными свалками, другими видами несанкционированного и нерегламентированного размещения отходов. Величина предотвращенного ущерба наносимого природной среде, в соответствии с Временной методикой, утвержденной Госкомэкологии РФ в 1999г., определяются дифференцированно по видам природных ресурсов (вода; атмосфера; земельные ресурсы, включая загрязнение и захламление отходами; лесные ресурсы; биоресурсы).

Суммарная величина предотвращенного ущерба от ухудшения и разрушения почв Дербентского района составит: Упр = Упрд + Упрс = 14603,4 + 86925 = 101528,4 тыс. руб. (в ценах 1998г.)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе обобщения результатов экспериментальных и теоретических исследований выполненных в области переработки и использования отходов камнепиления известняков-ракушечников и рекультивации нарушенных в процессе камнедобычи земель, в заключении по диссертации могут быть сформулированы следующие выводы и рекомендации:

1. Отработанные карьеры известняков - ракушечников представляют собой источник загрязнения окружающей среды, непосредственно воздействующей на атмосферный воздух, прилегающие территории, изменяя их почвенный и растительный покров, гидрологический и гидрогеологический режимы.

2. Рекультивация отработанных карьерных выемок, ликвидация отвалов с помощью рекомендуемых способов обеспечивает возврат и народнохозяйственную ценность нарушенных земель.

3. Тонкие фракции отходов камнепиления, содержащие значительное количество СаСО₃ могут эффективно использоваться при регулировании кислотности почвы с целью повышения продуктивности сельскохозяйственных земель. Требуемый объем для известкования почв Республики Дагестан (Д ф = 22,6 млн.т) может быть обеспечен отходами камнепиления.

4. На загрязненных землях внесение тонких фракций отходов камнепиления позволяет регулировать соотношение подвижных соединений тяжелых металлов в почве. Наибольшее поглощение почвой кадмия наблюдается при рН =6.5-10.0, а свинца - рН =6.0-9.5.

5. Для прогнозирования изменения содержания тяжелых металлов в почве при известковании тонкими фракциями отходов камнепиления целесообразно использовать программу А.И. Голованова, модернизированную с учетом полученных зависимостей изменения подвижности тяжелых металлов от кислотности почвы и зависимостей коэффициента сорбции от коэффициента подвижности металлов.

6. Результаты прогноза показывает, что при заданном уровне загрязненности почв, после внесения отходов камнепиления уже в первый год наблюдается снижение содержания подвижных форм тяжелых металлов в почве. Такой способ использования известковых отходов при рекультивации загрязненных сельскохозяйственных или приусадебных земель обеспечивает получение экологически чистой продукции и безопасность здоровью населения

7. Крупные фракции отходов камнепиления необходимо использовать для приготовления легких бетонов. В результате выполненных экспериментов получены формулы для определения требуемой водопотребности бетонной смеси, по заданной подвижности или жесткости смеси и определения водопотребности заполнителей по их зерновому составу.

Установлена зависимость прочности бетона от вида, прочности и объемной концентрации крупного заполнителя и на основании выведенных зависимостей дана методика проектирования состава легкого бетона.

Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность снижения средней плотности бетонов на заполнителях из известняков-ракушечников до 1400 кг / м³, используя отходы винной промышленности, параллельно решая еще и вопросы экологической защиты окружающей среды от загрязнения промышленными отходами.

8. Целесообразность использования отходов и эффективность рекультивации нарушенных земель при добыче пиленого стенового камня дана на основе эколого-экономической оценки. Суммарная величина предотвращенного ущерба от ухудшения и разрушения почв Дербентского района составила 101 528,4 тыс.руб. (в ценах 1998г.).

9. Рекомендуемые способы использования отходов камнепиления и рекультивации отработанных карьеров-ракушечников позволяет решить следующие эколого-экономические аспекты: снижение влияния нарушенных земель и отходов на экологическую обстановку региона, возврат в народнохозяйственное использование нарушенных земель, повышение плодородия почв и качество продукции растениеводства, сбережение природных материалов, используемых для получения известковых мелиорантов и строительных изделий, эффективность применения разработанных технологий производства легких бетонов на месте камнепиления по сравнению с вновь создаваемым производством.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Грозав В.И., Муталибова Г.К. Увеличение морозостойкости бетонов на пористом известняковом заполнителе. Материалы научно-технической конференции, посвященной 100-летию гидроэнергетического строительства в России и 50-летию строительного факультета МГУП,- М.:МГУП,1996. с.115.

2. Муталибова Г.К. Особенности расчета состава легких бетонов с учетом водопотребности заполнителей. Материалы научно-технической конференции «Современные проблемы водного хозяйства и природообустройства.», посвященной 110-летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ, члена корреспондента АН СССР А.Н.Костякова, М.: МГУП,1997. с. 73-74.

3. Грозав В.И., Муталибова Г.К. Влияние прочности зерен пористых заполнителей на прочность легкого бетона. Материалы научно-технической конференции «Современные проблемы водного хозяйства и природообустройства.», посвященной 110-летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ, члена корреспондента АН СССР А.Н.Костякова, М.: МГУП,1997. с. 74-75.

4. Грозав В.И., Муталибова Г.К. Влияние водопоглощения пористого известнякового щебня на водопоглощение и водонепроницаемость известнякового бетона. Материалы научно-технической конференции «Природообустройство и экологические проблемы водного хозяйства и мелиорации», М.: МГУП, 1999. с. 100-101.

5. Методические указания к изучению темы «Легкие бетоны плотной и пористой структуры». В.И. Грозав, Г.К. Муталибова, Москва, 2000.- 28 стр.

6. Муталибова Г.К. Утилизация карьерных отвалов камнепиления известняков-ракушечников. Тезисы докладов научно-технической конференции «Природообустройство сельскохозяйственных территорий», М.: МГУП, 2001. с. 103-104.

7. Зимин Ф.М., Муталибова Г.К. Рекультивация земель после утилизации отвалов камнепиления известняков-ракушечников. Материалы научно-технической конференции «Природообустройство сельскохозяйственных территорий», М.: МГУП, 2001. с. 104-105.

8. Грозав В.И., Муталибова Г.К. Снижение средней плотности бетонов на основе заполнителей из отходов камнепиления известняков-ракушечников. Материалы научно-технической конференции «Природообустройство сельскохозяйственных территорий», М.: МГУП, 2001. с. 105-106.

9. Муталибова Г.К. Переработка технологических отходов и рекультивация нарушенных земель при добыче пиленого камня // Естественные и технические науки. - М: Спутник, - 2005.- № 4 с.124-125.

10. Муталибова Г. К., Зимин Ф. М. Обоснование способов использования отходов камнепиления известняков-ракушечников для улучшения свойств кислых и загрязненных земель // Мелиорация и водное хозяйство. - М.: 2007. - № 2. с. 10-11.

Размещено на Allbest.ru