Раздел 8. Бытовые и производственные отходы. Санитарная очистка городов 347

у страивают веерообразно с тупиками или по кольцу. По мере отсыпки по­роды их перекладывают.

Отсыпка отвалов с помощью опрокидывающихся вагонеток производит­ся откаткой их по наклонным рельсовым путям. Угол подъема вагонеток и соответственно крутизна откоса отвала составляет =20°. По мере отсыпки отвала наклонные пути наращивают. Такие отвалы называют коническими (терриконы). Отсыпка может производиться одновременно в несколько отва­лов попеременно (групповые отвалы). Схемы откатки вагонеток могут быть однопутными и двухпутными. Конические отвалы ограничивают производи­тельность складирования и применяются при небольшом расстоянии транс­портировки (рис. 8.9).

Рис. 8.9. Схема террикона

Отвалы с применением ленточных конвейеров обеспечивают большую производительность. Наибольшее распространение получили отвалы с по­степенно удлиняемыми ленточными конвейерами и консольным сектор­ным поворотом.

Отвалы с канатными подвесными дорогами устраивают с помощью воз­вратно-поступательного движения вагонеток. Одна вагонетка находится на погрузке, другая — на разгрузке. Отвалы могут быть конусные, которые фор­мируются при одной конечной мачте; штабельные — с помощью нескольких мачт; однолучевые и многолучевые. Высота отвалов обычно 15—30 м. От­вальный метод складирования требует больших первоначальных капиталь­ных затрат на сооружение мачт (рис. 8.10).

При отсыпке отвалов на полную высоту без послойной укатки происхо­дит сегрегация материала — разделение по крупности по высоте отвала. В верхней части откладываются более мелкие и легкие фракции материала, а вниз скатываются более крупные и тяжелые.

348

Экология города

а)

Рис. 8.10. Схемы отвалов с канатными подвесными дорогами:

а) конусные; б) штабельные 1 — отвал; 2 — вагонетка; 3 — лебедка; 4 — канатная подвесная дорога; 5 — мачта

8.10. Утилизация промышленных отходов

В связи с большим разнообразием промышленных отходов для система­тизированного рассмотрения, в данном разделе отходы сгруппированы по промышленным комплексам и источникам образования.

8.10.1. Утилизация отходов топливно-энергетического комплекса

Основными видами твердого топлива являются каменные и бурые угли. Преобладающая часть угля в Украине добывается подземным способом. От­ходы образуются при добыче, обогащении и сжигании угля.

Отходы добычи называют вскрышными или шахтными породами в зави­симости от способа разработки. При подземном способе добычи извлекается меньше попутных пород, чем при открытом, но и они составляют значитель­ные объемы. Так, например, на 1 т угля при открытой добыче образуется до 3—5 т вскрышных пород, при подземной — до 0,2—0,3 т шахтных.

Раздел 8. Бытовые и производственные отходы. Санитарная очистка городов 349

В скрышные и шахтные породы имеют неоднородный химический и ми­нералогический состав и представляют осадочные породы — глины, суглин­ки, супеси, аргилиты, алевролиты, песчаники, глинистые и песчанистые слан­цы, известняки. Больше всего в их составе аргилитов (до 60%). Кроме того, они содержат в своем составе уголь до 20%, серу, содержание которой про­порционально содержанию угля, в небольших количествах цветные, редкие металлы, в следовых количествах радионуклиды — уран, торий.

Отвалы занимают большие площади земель, подвергаются водной и вет­ровой эрозии, загрязняя прилегающую территорию. Значительный урон при­родной среде приносит самовозгорание терриконов. Основной причиной са­мовозгорания является окисление угля, сопровождающееся выделением боль­шого количества тепла, которое аккумулируется в порах пород и обеспечивает возгорание горючих материалов. В отдельных отвалах эти процессы проходят настолько интенсивно, что отвальные породы разогреваются до высоких тем­ператур и горят с выделением значительного количества углеводородов, сажи, оксидов азота, серы, углерода и др. Поэтому вокруг отвалов устраивают за­щитные зоны, что приводит к увеличению площади отчуждаемых земель. Основными мероприятиями по предупреждению самовозгорания породных отвалов является ограничение притока кислорода и уменьшение количества горючих компонентов в складируемой породе.

С этой целью в некоторых странах проводят дополнительное извлечение угля с помощью специальных установок на групповых отвалах. Для сниже­ния притока кислорода отвалы уплотняют. Этого можно достичь путем дроб­ления породы, уплотнением ее при складировании с помощью автотранспор­та, катков, вибраторов, затоплением водой, устройством глинистых экранов, обработкой пород суспензиями извести, известняка, глины. Такие отвалы рекомендуется устраивать плоскими. Породы в них уплотняют слоями тол­щиной 1,0—1,5 м, а по периметру устраивают дамбы из инертных материалов или перегоревших пород.

Твердые отходы угледобычи используют в качестве низкосортного топли­ва (при определенном содержании горючих составляющих), как компонен­ты, повышающие плодородие почв, и как сырье при производстве строитель­ных материалов. Однако из-за неоднородности состава утилизация их слож­на и не всегда экономически оправдана.

Перспективным направлением утилизации пород, содержащих углероди­стое вещество, является их газификация. Газификации целесообразно под­вергать свежую породу, содержащую 20% и более горючих веществ. При этом дополнительно получают энергетическое топливо, а зольный остаток можно использовать для производства строительных материалов.

В мировой практике отходы угледобычи используют для закладки выра­ботанных шахтных пространств. Разработаны технологии закладки без подъема породы наверх.

Особую группу отходов угледобычи представляют горелые породы, обож­женные в недрах земли при естественных подземных пожарах в угольных пластах и аналогичные им перегоревшие отвальные шахтные породы. По

350 Экология города

о сновным физико-химическим свойствам они близки к глинам, обожжен­ным при температуре 800—1000° С, истинная плотность их составляет 2400— 2700 кг/м³, плотность куска — 1300—2500 кг/м³. Содержание топлива в ес­тественных горелых породах достигает 2—3%, в отвальных горелых породах его может быть значительно больше. Горелые породы могут широко ис­пользоваться при производстве строительных материалов. Они, как и дру­гие обожженные глинистые материалы, обладают гидравлической актив­ностью и могут использоваться как активные минеральные добавки для бес­клинкерных известково-глинитных и сульфатно-глинитных вяжущих. Известково-глинитные вяжущие получают совместным тонким помолом го­релых пород и извести с небольшой добавкой гипса. Они содержат в своем составе 10—30% извести в зависимости от активности горелой породы, до 5% гипса, остальное — горелая порода.

Сульфатно-глинитные вяжущие получают совместным помолом двувод-ного гипса (50—65%), горелой породы (15—40%) и портландцементного клин­кера (10—20%). Такие вяжущие применяют для производства низкомарочных бетонов и растворов.

Горелые породы применяют как гидравлические добавки в количестве до 20% к портландцементу и 25—40% к пуццолановому портландцементу.

В бетонах и растворах горелые породы используют в качестве крупных и мелких заполнителей. Горелые породы также используют для производства щебня, пористых заполнителей (аглопорита и керамзита), асфальтобетона, для устройства дорожных оснований под покрытия, насыпей и т.д.

Аглопорит — искусственный пористый заполнитель, получаемый спека­нием глинистых пород или различных отходов на решетках агломерацион­ных машин и последующим дроблением спекшегося коржа. Получают агло­порит в виде щебня.

Керамзит — это искусственный пористый заполнитель, получаемый вспу­чиванием и спеканием гранул, сформованных из вспучивающихся глин или различных отходов, во вращающейся печи.

Широкое использование горелых пород затрудняется их неоднороднос­тью и содержанием несгоревшего топлива.

Отходы углеобогащения образуются при обогащении угля для коксова­ния, энергетических и других целей и представляют собой смесь осадочных пород, частиц угля и угольно-минеральных сростков. В их состав входят в различных соотношениях в зависимости от района добычи глины, аргилиты, сланцы, алевролиты, песчаники, известняки, кальциты. Содержание органи­ческой массы может достигать 15% и более. Кроме того, в отходах содержатся сера, микроэлементы — свинец, цинк, молибден, галлий, германий и др.

По зерновому составу отходы обогащения разделяют на породы обогаще­ния крупностью от 200 до 0,5 мм, образуемые при гравитационном обогаще­нии угля (преимущественное содержание фракций 5—40 мм), и хвосты фло­тации крупностью <0,5 мм, образуемые при флотационном обогащении. По­роды обогащения составляют основную массу отходов (до 90%). Складируют