Инженерно-геологическое обеспечение устойчивости отвалов фосфогипса

• Автор: Ивочкина, Мария Александровна
• Шифр специальности: 25.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА
1.1 Инженерно-геологическое обеспечение отвальных работ
1.2 Анализ изученности отходов производства фосфорной кислоты
1.3 Выводы по главе 1, постановка цели и задач исследований
ГЛАВА 2 ИЗУЧЕНИЕ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ
2.1 Краткая геологическая характеристика месторождений фосфатных

2.1.1 Общие сведения о месторождениях фосфатных руд
2.1.2 Хибинское месторождение
2.1.3 Каратауское месторождение
2.1.4 Егорьевское месторождение
2.2 Технология производства фосфорной кислоты
2.3 Изучение отходов производства фосфорной кислоты из различных
фосфатных руд
2.4 Выводы по главе
ГЛАВА 3 ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОТВАЛОВ ФОСФОГИПСА ОАО «ВОСКРЕСЕНСКИЕ МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ»
3.1 Инженерно-геологические исследования на отвалах
3.2 Характеристика отвальных сооружений
3.3 Изучение формирования состава, строения, состояния и свойств
техногенных массивов отвалов фосфогипса
3.3.1 Отвал фосфогипса №
3.3.2 Отвал фосфогипса №2

3.4 Изучение механических свойств пород оснований отвалов фосфогипса
3.5 Гидрогеологические условия отвалов фосфогипса
3.6 Выводы по главе
ГЛАВА 4 СИСТЕМА НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
УСТОЙЧИВОСТИ ОТВАЛОВ ПРИ СКЛАДИРОВАНИИ ФОСФОГИПСА
4.1 Методологические принципы функционирования системы научно-
методического обеспечения
4.2 Оценка устойчивости отвалов фосфогипса №1 и №2
ОАО «Воскресенские минеральные удобрения»
4.2.1 Общие принципы выполнения расчетов устойчивости горнотехнических сооружений
4.2.2 Обоснование расчетных геомеханических схем (гидрогеомеханических моделей) для отвалов ОАО «Воскресенские минеральные удобрения»
4.2.3 Методика выполнения расчетов устойчивости
4.2.4 Результаты расчетов устойчивости и рекомендации по оптимальным параметрам отвалов
4.3 Рекомендации по ведению отвальных работ
4.4 Организация и проведение мониторинга безопасности при формировании отвалов фосфогипса
4.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. В Российской Федерации при разработке МПИ и переработке полезных ископаемых образуются значительные объемы отходов. Большая их часть размещается на земной поверхности в специальных объектах хранения - отвалах, формируя новые геологические тела. Это предопределяет постановку комплекса вопросов по обоснованию оптимальных параметров горнотехнических сооружений и инженерно-геологическому изучению формирования техногенных пород.
При экстракционном способе переработки апатитовых и фосфоритовых концентратов получают фосфорную кислоту, а в качестве побочного продукта -твердый отход - сульфат кальция (фосфогипс). Фосфогипс является ценным вторичным материалом, т.к. содержание CaS04 в нем сопоставимо с природным гипсом и достигает 94%. Однако, присутствие химических примесей ограничивает применение фосфогипса как строительного материала. Поэтому до сих пор основным методом его хранения является размещение в отвалы. Предприятия по производству фосфорных удобрений расположены в развитых густонаселенных промышленных регионах, характеризующихся значительной стоимостью земли и определенным ее дефицитом для размещения отвалов. Также данные горнотехнические сооружения являются объектами потенциальной экологической опасности и требуют пристального инженерно-геологического изучения.
Разнообразие геологических условий МПИ, технологий их разработки и переработки сырья определяют многообразие отходов, каждый из которых, попадая в отвал, формирует сложный объект изучения и требует самостоятельного рассмотрения. Большой вклад в формирование представлений о техногенных породах, геомеханических и инженерно-геологических аспектах горнотехнических сооружений внесли: В.И. Осипов, Г.Л. Фисенко, М.Ю. Абелев, А.М. Гальперин, С.П. Бахаева, Р.Э. Дашко, P.C. Зиангиров, В.Г. Зотеев,
I I *
И,П. Иванов, Е.А. Крноненко, Ф.В. Котлов, B.C. Круподеров, Ю.И. Кутепов,
H.A. Кутепова, Ю.Н. Малюшицкий, В.В. Мосейкин, П.С. Шпаков, В.П. Жариков,

Фосфориты, фосфаты кальция из группы апатитов, пользуются широким распространением в осадочных горных породах. Они содержат многочисленные включения многих других минералов: доломита, кварца, глауконита, кальцита, глинистых минералов и др. У фосфоритов часть фосфора обычно изоморфно замещена углеродом, в зависимости от содержания которого закономерно меняются свойства фосфатных минералов. Содержание Р205в фосфоритах не превышает 35%. Различают желваковые, зернистые, ракушечниковые фосфориты, фосфориты коры выветривания и др. Разделение типов фосфоритовых месторождений базируется на их происхождении, а также структуре.
Мировой сырьевой потенциал природных фосфатов-апатитов и фосфоритов оценивается примерно в 30 млрд. т Р205. Структурно он почти на 95%
представлен фосфоритами и только 5 % приходится на апатиты. В странах
дальнего зарубежья это соотношение еще более смещается в сторону фосфоритовых руд (99%), в странах СНГ оно составляет 1:1, а в России уже резко преобладают апатиты (80%) (таблица 2.1).
Лидирующее положение по запасам фосфатных руд занимает Африка (Марокко, Тунис, Западная Сахара, ЮАР), на втором месте Америка (США, Перу, Мексика, Бразилия). Азиатский континент характеризуется крупнейшими запасами фосфоритов в Китае, Иордании, Монголии, Саудовской Аравии. Значительными запасами фосфоритов обладает Австралия.
Производство фосконцентратов осуществляется в основном из руд,
добытых на месторождениях США, Марокко, Казахстана, Китая, Иордании, Туниса, Израиля, а также на апатитовых месторождениях России, Бразилии, ЮАР, Финляндии, КНДР, Вьетнама.
Около 80% суммарно объема мировой добычи (130 млн. т товарной руды) приходится на США, Марокко, Россию, Казахстан, Китай. Ведущими
производителями фосфоритового концентрата являются США (36 млн. т) и Марокко (20 млн. т). Лидирующие позиции по производству апатитового концентрата занимают Россия (4,5 млн. т), Бразилия (3 млн. т), ЮАР (2,5 млн.т) [31,71,86].