авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 12 |

«ФОНД ПЕРВОГО ПРЕЗИДЕНТА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ И ВОСТРЕБОВАННОСТЬ НАУКИ В СОВРЕМЕННОМ КАЗАХСТАНЕ IV ...»

-- [ Страница 3 ] --

Таблица. Пример расчета коэффициентов корреляции rN1, отражающих связь между уровнем напряжений (t) в выбранном блоке (выделен инверсией цвета) и числом сейсмособытий N1(t) в других блоках рассматриваемой области № Зона Прилегающий массив (зона отработки ± 400м) блока отработки 18 10 11 12 17 19 24 26 31 32 горизонт 0 - - - - - - 0.11 0.01 0.18 0.20 0. 0.25 0.17 0.35 0.15 0.18 0.41 0. 70 - - - - - - - 0.28 0. 0.14 0.21 0.05 0.46 0.63 0.19 0.43 0. 140 - - - - - - - - 0.33 0.38 -0. 0.55 0.42 0.05 0.34 0.54 0.54 0.18 0.31 0. 210 - - - - - - - - - - -0. 0.70 0.28 0.61 0.61 0.36 0.59 0.08 0.83 0.68 0.49 0. 280 - - - - - - - - - - -0. 0.63 0.51 0.23 0.63 0.45 0.79 0.57 0.69 0.62 0.51 0. 350 - - - - - - - - - 0.13 -0. 0.51 0.57 0.43 0.50 0,28 0.70 0.55 0.49 0.50 0. 420* - - - - - - - - - -0. 0.08 0.22 0.42 0.24 0.21 0.07 0.06 0.40 0.31 0. 490* 0.10 0.06 0.03 0.12 0.08 0.33 0.33 0.33 0. № Зона Прилегающий массив (зона отработки ± 400м) блока отработки 25 18 10 11 12 19 24 26 31 32 горизонт 0 - - - 0.26 0.21 0.37 0.17 0.15 0.46 0.47 -0. 0.07 0.05 0.16 0. 70 - - 0.20 0.27 0.04 0.52 0.66 0.23 0.53 0. 0.20 0.02 0. 140 - 0.59 0.41 0.16 0.33 0.57 0.56 0.24 0.37 0.36 0. 0.28 0. 210 0.70 0.30 0.58 0.58 0.35 0.64 0.07 0.80 0.62 0.44 0.53 0. 280 0.61 0.54 0.28 0.60 0.38 0.81 0.57 0.60 0.63 0.45 0.41 0. 350 0.58 0.62 0.45 0.61 0.41 0.68 0.67 0.48 0.66 0.49 0. 0. 420* 0.34 0.49 0.47 0.51 0.44 0.20 0.44 0.41 0.58 0.34 0. 490* 0.11 0.05 0.02 0.12 0.10 0.35 0.33 0.35 0. * неразрезанные горизонты 66 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

По результатам моделирования установлено, что снижение уровня напряжений в зоне отработки (25 и 18 блок) за последние 20 лет и пригрузка окружающего массива вызвали увеличение числа событий 13 классов на месторождении по площади и по глубине как в зоне отработки, так и за ее пределами. Это хорошо согласуется с данными каталога сейсмособытий Таштагольского рудника и свидетельствует о том, что развитие очистных работ провоцирует постоянный рост числа мелких событий по месторождению. Значимая корреляция наблюдается в области радиусом до 800 м от границ выработанного пространства (рис. 1г), что сравнимо с его линейными размерами.

Рис. 1. Горизонтальное сечение исследуемой области Таштагольского месторождения на примере горизонта –140 м;

толстыми линиями показаны разломы и контуры выработанного пространства: а) конечно-элементная модель шахтного поля рудника;





б) изолинии максимальных касательных напряжений в 2009 г.;

в) общее число сейсмособытий, зафиксированных в период 1989 – 2009 гг.;

г) зоны статистически значимой корреляции максимальных касательных напряжений и общего числа динамических событий (выделены цветом) Несколько иная картина наблюдается для событий 49 классов: в условиях взаимного влияния зоны отработки и прилегающего массива наиболее значимая связь напряжений и сейсмической активности наблюдается в зоне отработки.

«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

При увеличении нагрузки на соседние с зоной очистных работ участки массива рост числа динамических явлений отмечается в тех блоках модели (11, 18, 26), где картируются крупные тектонические нарушения. Здесь область значимой корреляции распространяется до 400 м от границ выработанного пространства.

На рисунке градиентом цвета от темного к светлому показано убывание общего числа значимых коэффициентов корреляции в каждом блоке в проекции на горизонтальную плоскость. Белым цветом показаны блоки, в которых коэффициенты корреляции не значимы (их величины не превышает по модулю 0.49).

Выводы 1. На основе статистического анализа установлена количественная связь между параметрами поля напряжений и сейсмической активностью Таштагольского месторождения, выраженная в статистически значимых коэффициентах корреляции. Найденная корреляционная зависимость является устойчивой во времени, о чем свидетельствует сравнение результатов анализа за 10, 15 и 20 лет.

2. Распределение коэффициентов корреляции в пределах геомеханического пространства позволило выявить границы зон взаимного влияния отработанного пространства и прилегающих к нему участков массива. Размеры этих зон варьируются в зависимости от рассматриваемого энергетического класса событий.

Число и местоположение очагов динамических событий в пределах установленных зон обусловлено действующими в массиве напряжениями.

3. Использование вышеописанного метода при условии сохранения во времени значимой корреляции между действующим полем напряжений и уровнем техногенной сейсмичности позволит в дальнейшем сделать прогноз развития сейсмической обстановки на руднике с учетом изменения конфигурации выработанного пространства.

Результаты моделирования хорошо согласуются с выводами, представленными в [2, 3]. В перспективе для получения прогнозных оценок влияния очистных работ на поведение массива и характер динамических проявлений планируется проведение детального анализа данных посредством более точных модельных представлений.

Литература 1. Дементьев А.Д., Назаров Л.А., Назарова Л.А. Деформирование и разрушение природных объектов. Новосибирск: Новосиб. гос. аграр. ун-т, 2001.

2. Лобанова Т.В. Разработка научно-методических основ геомеханического обеспечения подземной отработки железорудных месторождений Сибири в геодинамически активном регионе: Автореф. дис. … д-ра техн. наук. Новосибирск, 2009.

3. Зейц Ф.Ю., Мерзляков А.Г., Перепелицын Ю.А. Опыт математической обработки распределения гипоцентров динамических явлений в шахтном поле Таштагольского месторождения. Геодинамика месторождений: Сб. науч. тр.





Кемерово, 1990.

68 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

К ВОПРОСУ ИЗУЧЕНИЯ ЛИМНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ РЕСУРСОВ ОЗЕРНОГО ФОНДА КАЗАХСТАНА А.З.Таиров Институт географии Изучения озер на всех этапах истории развития обусловлены необходимостью и потребностями человеческого общества в их хозяйственном использовании: с освоением рыбного хозяйства и водного транспорта, строительства гидросооружения и гидроэнергетических ресурсов, широкого развития ирригации и др.

В Казахстане, в начале 50-х годов ХХ века, начали широкомасштабно проводить исследование и изучение лимнологии нашей страны. Отдельные элементы озер изучались и другими ведомственными структурами. Это было вызвано необходимостью подъема всего «народного хозяйства» страны.

В последние десятилетия, в связи с новыми подходами в исследовании озер, существенно изменилась и сама лимнология. Лимнологи стали рассматривать озера как сложный природный комплекс, тесно связанный с процессами массоэнергообмена и особо стали учитывать антропогенные воздействия, изменившие естественный ход гидрологического режима водных объектов [1, 2]. Собственно, это и обуславливает глобальному подходу изучения всех гидрологических процессов, происходящих на земном шаре.

В настоящее время следует считать общепринятым, что основная, ведущая особенность озер как водоемов замедленного водообмена – способность накопления вещества. Поскольку озера наиболее уязвимы антропогенной нагрузкой, что ярко проявляется в реакции лимнических экосистем на повышение содержания химических, биогенных и других загрязняющих веществ, то качество их вод можно использовать как индикатор общего загрязнения окружающей среды. И здесь, выражаясь словами известных ученых-гидрологов: озера являются «идеальнейшими природными индикаторами» (А.В. Шнитников), «гидроэкологического состояния экосистемы всего бассейна» (А.А. Турсунов).

Антропогенная нарушенность режима рек и трансформированность водного потока привели к гидроморфологическим изменениям водоемов, а также к изменению соотношения болотных, озерных и речных экосистем, тем самым, нарушив саморегулирующую и ассимилирующую способность водных объектов, превысив критический порог воздействия.

Таким образом, в условиях недостаточного увлажнения территории, а также значительным антропогенным воздействием на гидроэкосистему ускоряется естественный процесс отмирания водоемов. Эти воздействия существенно изменяют естественный ход эволюцию водоемов.

В нашей стране насчитывается около 48 262 озер, без учета плесовых озер, прудов и водохранилищ. Из них 47966 озер (99 %) малые (площадью менее 10 км2), что составляют 25,7 % от общей площади озер. Площадью зеркала более 100 км2 – имеют 21 озер, что составляют 60 % от общей площади водоемов. Распределены озера по территории Казахстана неравномерно и в соответствие с климатическими условиями количество водоемов закономерно уменьшается с севера на юг.

Полные количественные и качественные характеристики озер Казахстана собраны и составлены в 1982г.[3], а еще ранее в исследованиях 1975-80гг[4, 5]. В настоящее время все крупные водоемы Казахстана детально изучены и по ним накоплен большой научный материал, установлены их основные морфометрические показатели и лимноэкологические характеристики. Однако изученностью средних и малых озер Казахстана недостаточно изучены и обследованы, в силу их многочисленности и «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

трудоемкости. По многим имеются лишь отрывочные рекогносцировочные данные и/или сведения, полученные при попутных исследованиях. Ввиду этого в гидрологических исследованиях водоемов возникает недостаток фактических (натурных) материалов и гидрологических наблюдений, которые представляют собой наиболее ценные сведения для специалистов.

Озерная система Макпал (ОСМ) - один из слабоизученных водоемов дельтовой части Сырдарии. Лишь некоторые упоминания об озере мы встречаем у П.П. Филонца и Т.Р. Омарова, в проведенных ими гидрохимических исследованиях в конце 60-х годов прошлого столетия[6]. В тех же исследованиях авторов[7] отмечается, что озеро Макпал является «непересыхающим» водоемом. Однако, в последующие десятилетия интенсивного антропогенного воздействия на экосистему водоемов эффект взаимодействия руслового и пойменных потоков и их сложная совокупность внутренних динамических связей гидрологического режима была нарушена.

Соответственно, нарушилась саморегулирующая и ассимилирующая способность водных объектов. Вследствие чего водоемы ОСМ прекратили свое существование, как водные объекты.

Нами на протяжении нескольких лет (2003-10гг.) были проведены экспедиционные исследования озер ОСМ состоящий из 4 компонентов водоемов:

Кокколь, Жалтырколь, Кокшеколь и Макпал. Были детально изучены и рассчитаны основные морфометрические характеристики водоемов (табл.1).

К основным признакам, характеризующим особенность водных объектов, относится морфометрия водоемов. По морфометрическим показателям водоемов, выраженным в абсолютных и относительных величинах, можно судить о размерах и форме поверхности водоема, дают представления о форме котловин и вместимости чаши водоемов.

Таблица1 - Рассчитанные основные морфометрические характеристики водоемов ОСМ Абс.отм. уровня Длина, Ширина Площадь, Объем, км2 млн. м Озеро воды, м км макс., км Кокколь 58,00 4,8 2,70 8,0 5, Жалтырколь 57,50 4,3 3,40 6,6 5, Кокшеколь 56,80 10,4 3,30 23,2 26, Макпал 57,00 5,0 4,80 16,2 87, Основой для получения морфометрических показателей ОСМ являлись план и карта водоемов, построенная по данным батиметрической и нивелирной съемки (WILD T2 «Zeisa»), промеров и фиксаций координат береговых линий с помощью приборов глобального позиционирования («GARMIN» GPS12). Используя полученные материалы, были детально рассмотрены и уточнены морфометрические характеристики ОСМ.

Для характеристики формы озер в плане нами использован предложенный С.В.

Григорьевым показатель удлиненности водоемов (Ку). Анализ морфометрии объектов показывает, что форма дельтовых водоемов ОСМ в плане изменяется от близкой к округлой (Ку =1,5 – 3,0) - оз. Макпал, и близки к овальной форме (Ку = 3 - 5) - Кокколь и Жалтырколь, соответственно;

до овально-удлиненной (Ку = 5 - 7) – оз. Кокшеколь.

Показатели формы (емкости) озерных котловин (Кф) колеблются от 0,39 (форма конуса) до 0,80 (между полушаром и цилиндром), составляя в среднем 0,62 (форма, близкая к полушару и полуэллипсоиду).

Компактность (К) изменяется в пределах (0,4-0,8). Коэффициент развития береговой линии (М), характеризующий степень неправильности очертания берегов, для оз. Кокколь равен 1,20;

оз. Жалтырколь-1,22;

оз. Кокшеколь- 1,47 и для оз. Макпал равна 1,09 (например, для оз. Камыстыбас – 1,58, с заливами -2,01[8]). Эти данные 70 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

показывают, какую громадную роль играют заливы в конфигурации водоемов: при чрезвычайной мелкости заливов уже небольшое понижение уровня озера до неузнаваемости может изменить конфигурацию всего водоема. Чем изрезаннее берега и т.д. тем скорее идет процесс заполнения котловины озера продуктами разрушения берегов. Для ОСМ берега, которых изрезаны слабо, рельеф водоема менее благоприятствует заполнению озерной котловины аллювием.

Также, озера отличаются значительным показателем развития акватории (РА), так для озер Кокколь и Жалтырколь – 14,4 и 14,9 соответственно, Макпал – 12,0 и для Кокшеколь – 21,6. Показатель открытости озера (Кот), который представляет собой отношение площади зеркала к средней глубине водоема, позволяющий сравнивать водоемы по степени внешнего воздействия на водные массы для мелководных и относительно больших по площади озер, достигает высоких значений от 3,0 (Макпал) до 20,5 (Кокшеколь), свидетельствующих о большой доступности водной массы воздействию метеорологических факторов (ветра, притоков тепла и т.п.) через водную поверхность.

Другие относительные показатели, дополняющие морфометрическую характеристику водоемов и так или иначе отражающие форму озерных котловин, также позволяют типизировать озера. Так, по коэффициенту относительной глубины, предложенному П.В. Ивановым, к нормальным (а=2,0-4,0) озерам можно отнести Макпал, остальные три водоема «очень мелкие» (а=0,1-0,5) – Кокколь, Жалтырколь и Кокшеколь.

Если оценивать размеры водоемов, предложенному П.В. Ивановым, то к классу средних (от 10 до 100 км2) следует отнести два озера – Кокшеколь и Макпал, а два остальных озера являются малыми (от 1 до 10 км2) – Кокколь и Жалтырколь.

Немаловажное значение имеют представления о внешнем водообмене озера, которые дает показатель условного водообмена ( ус.вод ) – отношение среднего многолетнего объема притока к объему водной массы озера. По этим показателям озера относятся к водоемам с малым условным водообменом ( ус.вод 1,0), при этом необходимо учесть, что водообмен озер зоны недостаточного увлажнения и ее бессточности осуществляется за счет испарения с водной поверхности.

Другими наиболее важными морфометрическими показателями озера являются однозначные зависимости: кривые площадей и объемов (рис.1), представляющие собой основную топографическую характеристику водоема. Кривая объемов строится на основании кривой площадей и представляет собой связь между уровнем воды и объемом воды, находящимся в водоеме.

Рисунок 1 Кривая зависимости F=f(H) и W=f(H) оз. Макпал «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Площадь зеркала озер при разном уровне определялся путем планиметрирования батиметрической карты озера. На основании имеющихся данных для всех 4 водоемов построены однозначные зависимости: W=f(H) и F=f(H), где F – площадь поверхности (зеркала) озера;

W – объем водной массы озера и H – глубина, или отметка уровня воды.

С повышением уровня воды в озере площадь и объем водной массы всегда возрастают. При этом кривая W=f(H) всегда имеет плавный вид, а кривая F=f(H) обычно приобретает неправильные очертания. Последнее объясняется тем, что в зависимости от особенностей формы озерного ложа отношение приращения площади к приращению уровня может с повышением как возрастать, так и уменьшаться, вследствие чего кривая F=f(H) может характеризоваться одним или несколькими перегибами, как графически представлены на рисунке 1.

В исследованиях А.И. Макшеева [9, 10] есть скудные сведения, полученные при попутных исследованиях. В них рассказывается о способе земледелия на ОСМ, практиковавшемся в начале XIX в.: «Земледелие на Сыр-Дарье подчинено совершенно иным условиям, нежели внутри России. В ближайших окрестностях Аральского укрепления представляются только два места, которые отличаются удобством орошения и употребляются с давних времен киргизами (казахами – авт.) под пашни.

Это долина Айгерик (долина Акирек, что на оз. Макпал – авт.) и берега озера Камышлы-баша (оз. Камыстыбас)».

Когда хлеб сеялся по берегам озер, то строили плотину в протоке Карабогет и Казалы («канализованная» протока Кенесарык обводняющая водоемы ОСМ). Уровень воды в озере начинал опускаться, затем плотину разрушали, и озеро вновь наполнялось водой. При этом «долина Айгерик (оз. Макпал – авт.) считается самым плодородным местом по Сыру». Об урожайности зерновых говорят те факты, что в 1840-е годы, «со слов игенчи» («егінші» - земледелец) было отправлено во внутренние районы «хлеба более чем на 2 тысячах верблюдах».

Отсюда становится ясно, что такое ведения хозяйства не могло не отразиться на морфологии озерных котловин и на морфометрические характеристики в целом.

Отличительной особенностью рассматриваемых водоемов ОСМ является их мелководность (за исключением оз. Макпал (10м), достаточно большая площадь водной поверхности, значительная развитость акватории и береговой линии, простота и сложность конфигурации. Они же и отражают их генезис и являются результатом сложного взаимодействия природных факторов и гидродинамических процессов.

Главная особенность: почти все они образовались за счет накопления речного стока в периоды высокого стояния уровня речной воды и находятся в прямой зависимости от питания реки. Соответственно, площадь водоемов крайне не устойчива: она увеличивается в несколько раз, а в иные периоды и сезоны сокращается до полного пересыхания водоема.

В современных условиях в связи с нарастающим ростом дефицита пресной воды, угрожающими масштабами деградации природной среды, вместе с тем интенсивным водохозяйственным воздействием на гидроэкосистему, особую важность приобретает проблема рационального использования и водосбережения, охраны и восстановления ресурсов озерного фонда. Оценка (прогностическая), которых в перспективе (будущем) невозможно без учета и анализа изменений, которые произошли под воздействием природных и антропогенных факторов, в силу сложившихся новых гидроэкологических ситуаций на водных объектах.

Литература 1. Глобальные проблемы и общечеловеческие ценности: сб. / сост. Л.И.Василенко, В.Е.Ермолаева. – М.: Прогресс, 1990. – 495 с.

72 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

2. Современные глобальные изменения природной среды / под ред. Н.С.Касимов, Р.К.Клиге. – М.: Научный мир, 2006. – 696 с.

3. Атлас Казахской ССР. Том I. Природные условия и ресурсы. – Москва, 1982. – 81с.

4. Омаров Т.Р. азастанны зендері мен клдері. – Алматы: азастан, 1975. – 70 с.

5. Омаров Т., Филонец П. азастан клдері. – Алматы: «азастан», 1987. – С. 19.

6. Филонец П.П., Омаров Т.Р. Озера Центрального и Южного Казахстана. – Алма– Ата: Наука, 1973. – 198 с.

7. Филонец П.П. Очерки по географии вод Центрального, Южного и Восточного Казахстана. Алма–Ата: Наука, 1981. – 292 с.

8. Муравейский С.Д. Реки и озера. М.: Госиздат, 1960. 388 с.

9. Макшеев А.И. Путешествие по киргизским степям и Туркестанскому краю – С.Петербург: Военная типография, 1896. – 257с. // Электронная версия на сайте:

http://Kungrad.com/history/biblio/ 10. Макшеев А.И. Описание низовьев реки Сыр–Дарьи // Морской сборник. 1856. Т.

XXIII, № ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФЕРРОСПЛАВНОГО ПРОИЗВОДСТВА КАЗАХСТАНА И ЕГО СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ А.М.Мусин, М.Ж.Толымбеков, А.З.Исагулов, А.С.Байсанов, Н.И.Оспанов Карагандинский государственный технический университет Химико-металлургический институт им. Ж. Н. Абишева В Республике Казахстан за время независимости сформировалась новая металлургическая отрасль – производство марганцевых ферросплавов, включающая полный производственный цикл от добычи марганцевых руд, их обогащения и получения товарных марганцевых концентратов и выплавки из них кремний марганцевых ферросплавов – ферросиликомарганца.

В настоящее время Казахстан прочно занял позиции по производству марганцевых ферросплавов, которые пользуются повышенным спросом на мировом рынке, как высококачественные с пониженным содержанием фосфора.

Основная масса (около 95%) марганца производится в мире в виде ферросплавов и используется при выплавке различных типов сталей в качестве раскислителя и легирующей добавки. Потребление марганцевых ферросплавов непрерывно возрастает:

с 7 кг (в пересчете на марганец) на 1 т стали спокойных марок в 1960-е и в начале 1970 х годов до 10 кг в настоящее время. Потребление и выпуск ферросплавов определяется структурой сталеплавильного производства, объемом и сортаментом выплавляемой стали. Самым массовым сплавом, применяемым в сталеплавильной отрасли, является ферросиликомарганец. В общем объеме производства сплавов марганца его доля составляет 75-80%.

Важнейшей задачей ферросплавной подотрасли Казахстана является увеличение объемов производства качественных низкофосфористых марганцевых ферросплавов путем задействования и освоения своих недогруженных и простаивающих мощностей электротермического производства промышленных предприятий.

На территории Республики известно более 100 месторождений и рудопроявлений. Государственным балансом учтено 19 месторождений, около 60% запасов имеют содержание Mn от 10 до 20%, 32% содержание от 20 до 30% и только 11% имеют содержание более 30%. Для всех типов руд характерно низкое содержание «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

фосфора (0,02-0,08%) и серы (0,1-0,3%). Прогнозные запасы марганецсодержащих руд совместно с разведанными месторождениями составляют около 10 млрд. т. При этом марганцевые руды на 70% представлены железомарганцевыми разновидностями.

В мировом масштабе основные месторождения марганцевых руд сосредоточены в недрах 8 стран - ЮАР, Украина, Казахстан, Габон, Австралия, Бразилия, Китай и Индия. На рисунке 1 приведены общие запасы марганцевых руд, подтвержденные запасы марганцевых руд и производство товарных марганцевых руд по странам [1, 2].

Рисунок 1 – Общие и подтвержденные запасы марганцевых руд и производство товарных марганцевых руд по странам В странах СНГ основным производителем марганцевого концентрата и сплавов марганца является Украина. Запасы представлены рудами с высокой до 0,4%, концентрацией фосфора, что предопределяет его содержание в сплаве на уровне 0,5 0,6%. Для сравнения, содержание фосфора в рудах Казахстана и ЮАР составляет 0,02-0,06%.

Добыча марганцевой руды в мире находится на уровне 6-7 млн. т (в пересчете на чистый марганец) в среднем в год. Около 60% общей добычи приходится на высокосортные руды с содержанием марганца 37-52%. Оставшиеся 40% добычи приходятся на руды с более низким содержанием марганца (25-35%). Высокосортные руды добываются в ЮАР, Габоне, Бразилии и Австралии, низкосортные – в странах СНГ, Китае и Индии.

Главными продуцентами марганцевого сырья являются страны, обладающие наиболее значительными запасами - Китай (55% мирового производства), Украина (19%), Бразилия (4,5%) и Индия (13%). Крупными производителями марганцевой руды являются ЮАР и Австралия. Перечисленными странами в 2006 году было добыто до млн. т марганцевой руды (88% мировой добычи).

На рисунке 2 приведены производство, потребление силикомарганца и импорта ферромарганца [2].

74 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Рисунок 2 – Производство, потребление силикомарганца и импорта ферромарганца Добычей марганцевых руд в Казахстане занимаются ОАО «Жайремский ГОК»

(Ушкатын III, Жомарт и на 11 объектах ведется разведка), ТНК «Казхром» (Тур, Восточный Камыс), ОАО Атасуруда (Западный Каражал), ТОО «Металлтерминал сервис» (Шойынтас), ТОО «Абайкен» (Богач).

Разведанные запасы марганцевых руд уже сейчас позволяют развивать марганцеворудную промышленность, способную обеспечить сырьем производителей марганцевых сплавов Казахстана и России. Высокое качество казахстанских руд, благоприятная конъюнктура рынка по данному сырью дает основание считать развитие марганцеворудной промышленности в Республике необходимым и высокоэффективным.

Таким образом, важнейшей задачей в промышленности Казахстана является освоение местного марганцевого минерального сырья в металлургии с организацией впервые в Республике выплавки марганцевых сплавов, без которых невозможно обеспечение народнохозяйственного комплекса качественными видами металлопродукции.

Проведенный анализ современного состояния марганцевой базы и металлургического производства показывает, что в настоящее время при производстве около 200 тыс. т марганцевых сплавов в год спрос на казахстанские сплавы будет возрастать. Дальнейшее повышение объемов производства требует более рационального подхода по использованию марганцевого сырья Казахстана с решением технологических и экономических задач. Для увеличения объемов производства марганцевых сплавов и рационального использования марганцеворудных запасов Казахстана, имеющих большое стратегическое значение, необходимо вести комплекс мероприятий по нескольким направлениям:

- строительство обогатительных фабрик с полным циклом обогащения и классификацией сырья по фракциям и химическому составу, обязательным окускованием мелкой фракции концентратов, составляющей почти половину добываемой руды;

- разработка и внедрение технологии переработки железомарганцевых руд;

- вовлечение в металлургический передел хвостов обогащения, использование отходов производства ферросплавов, улучшение экологической обстановки;

«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

- углубление и расширение области проводимых научными организациями исследовательских работ по комплексному использованию марганцеворудного сырья Казахстана;

- расширение сортамента выплавляемых сплавов марганца с выходом на производство низкокремнистых сплавов, сплавов с широким диапазоном концентрации углерода, металлического марганца и марганецсодержащих лигатур;

- увеличение мощностей ферросплавного производства путем реконструкции действующих печей и оборудования заводов современными электропечами, а также разработкой технологий, позволяющих с высокими ТЭП выплавлять широкий сортамент сплавов марганца.

Литература 1. Святов Б.А., Толымбеков М.Ж., Байсанов С.О. Становление и развитие марганцевой отрасли Казахстана, Алматы, 2002, 416 с.

2. World Metal Statistics Yearbook 2005 / World Bureau of Metal Statistics. Ware, 2005.

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ КАПШАГАЙСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА А.Толекова Институт географии Иле-Балкашский регион – единый водный бассейн и уникальный природно технический комплекс, расположенный на территории двух государств – Республики Казахстан и Китайской Народной Республики.

Речной сток рассматриваемой территории за последние десятилетия существенно изменился под влиянием антропогенных факторов, обусловленных зарегулированностью стока водохранилищами, изъятием части стока крупными водопотребителями и хозяйственно-экологическими системами, дополнительными потерями на испарение с водной поверхности и другими причинам.

В последнее десятилетие в водном секторе прослеживается устойчивая тенденция снижения объемов используемой и отводимой воды во всех отраслях экономики. Все это связано с общим состоянием экономики Республики, характеризовавшимся спадом производства в промышленности и существенным снижением площадей орошаемых земель в сельском хозяйстве, которое пришлось на 90-е годы прошлого столетия.

С 2000 г. наблюдается достаточно заметный рост экономики в зоне деятельности Балкаш-Алакольского БВУ, как и республики в целом, однако, существенного роста объемов водопотребления не наблюдается. Это связано с более рациональным использованием воды в технологическом цикле (оборотное водоснабжение) и продолжающимся застойным периодом в орошаемом земледелии.

Достаточность намечаемых водохозяйственных мероприятий по каждому источнику водохозяйственного комплекса уточняется проведением расчетов по требуемой обеспеченности объемов использования поверхностных и подземных вод.

Основным водопотребителем в бассейне р. Иле является орошаемое земледелие.

Объемы водопотребления на нужды промышленности и коммунального хозяйства отнесены на второй план. Эта тенденция остается в силе на перспективу до уровня года. Тем не менее, на перспективу намечается увеличение валового продукта 76 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

сельского хозяйства в общем объеме производства продукции за счет реконструкции площадей регулярного орошения земель.

В связи с вышеизложенным, требуется создание современного инструмента исследования и описания использования водных ресурсов Иле-Балкашского бассейна, позволяющего оперативно решать различные водохозяйственные задачи. Создание математической модели для исследования водохозяйственных проблем и оперативного решения различных водохозяйственных задач позволит отражать изменение водных ресурсов региона по месяцам.

Капшагайское водохранилище располагается на р. Иле, в западной части Илейской долины, и является вторым по размерам среди искусственных водоемов Республики Казахстан. Площадь водосбора 113 тыс. км2. Кроме р. Иле, его достигает ряд мелких водотоков (реки - Шилик, Каскелен, Мал. Алматинка, Кутентай, Саз Талгар, Есик, Курузек, Карасу, Лавар, Терень-Кара, Актоган, ручьи - Шадай и Шенгельды). Наполнение водохранилища начато в 1970 году. Несмотря на более чем 30-летнее существование, в настоящее время оно заполнено примерно наполовину по сравнению с проектным объемом.

Первый водный баланс Капшагайского водохранилища, за 1971 год, составлен К.Б. Шергиной. Вопросу испарения с водной поверхности водохранилища отдельно посвящены работы Е.В. Большаковой и Э.В. Пакалн, а также были работы и других специалистов. Водные балансы Капшагайского водохранилища рассчитаны за 1971 2000 гг. [1].

В водных балансах Капшагайского водохранилища учитывался приток поверхностных вод, поступление воды с атмосферными осадками, сброс воды в нижний бьеф, испарение с водной поверхности, потери воды на орошение и испарение с подтопленных территорий, изменение объема в водоеме. Внизу показаны элементы блок-схемы Капшагайского водохранилища:

Приток это поверхностные воды Капшагайского водохранилища, кроме Иле, его достигает ряд мелких водотоков. Приток поверхностных вод находится в пределах 10,35…22,68 км3/год. В созданном математическом моделе поверхностный приток воды задается по долевому месячному распределению притока воды Капшагайского водохранилища. Для его построения были использованы среднемесячные расходы воды основных рек – притоков Капшагайского водохранилища.

Подземный сток Капшагайского водохранилища составлял от 0,10 до 0,28, в среднем 0,19 км3/год [2]. В расчете мы рассматриваем распределение подземного притока по месяцам согласно гидрографу горных рек этого региона.

Осадки - объем выпавших осадков составляет от 0,18 до 0,57 км/год.

Сброс – сброс воды в нижний бьеф через Капшагайский гидроузел составляет около 10,44…17,20 км3/год. В предлагаемой математической модели для расчета берутся среднемноголетние значения по данным поста Ушжарма в долях от единицы.

Испарение с водной поверхности Капшагайского водохранилища, составляет 0,76…1,34 км3/год – объем испарившейся воды. Величина испарения около вычисляется в зависимости от площади водного зеркала водохранилища.

Используя вышеперечисленные составляющие водного баланса Капшагайского водохранилища была составлена математическая модель, блок-схема (Рис.1), с помощью которой вычисляется месячное изменение объема воды в водохранилище.

Входными данными являются притоки р. Иле и поверхностные водные ресурсы остальных рек Заилейского Алатау, подземный приток, осадки на поверхность водоема, расходными частями являются сброс воды в нижней бьеф и испарение с водной поверхности.

«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Рисунок 1 – Блок-схема математической модели расчета параметров Капшагайского водохранилища В результате работы модели вычисляется изменение объема воды и уровня Капшагайского водохранилища.

Рассчитывалось расходование стока реки Иле в дельтовой части, составлен водный баланс региона между Капшагайским водохранилищем и озером Балкаш, также рассматривались реки Восточного Балкаша.

Озера Балкаш – крупный бессточный водоем Казахстана, расположенный на стыке Центрального и Юго-Восточного регионов республики. Впервые основные элементы водного баланса озера Балкаш попытался оценить А.В. Шнитников. Позже расчетами водного баланса этого водоема занимались Г.Р. Юнусов, Л.К. Блинов и М.А.

Буркальцева, М.Н. Тарасов, Т. Искендиров, Р.Д. Курдин, Е.Г. Мельничукова и С.М.

Мирошниченко, И.С. Соседов и другие авторы. Во всех упомянутых работах приведены водные балансы за разные промежутки времени. В водных балансах озера Балкаш учитывался приток поверхностных вод, поступление воды с атмосферными осадками, испарение с водной поверхности, подземный приток и отток. Внизу показаны элементы блок-схемы озера Балкаш:

Приток поверхностных вод Балкаша составляет около 9,69...17,30 км3/год.

Объем выпавших осадков на озере Балкаш колеблется в пределах 2,12...4, км /год. Ежемесячные величины осадков на модели учитываются в зависимости от уровня воды.

Испарения с водной поверхности Балкашского озера составляет 14,67...20, км3/год.

78 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Подземная составляющая водного баланса. Приток в водоем в целом и в его восточную часть получился 0,01 км3/год, Западный Балкаш - равным нулю. Отток при отметках уровня воды выше 341 м соответственно составил 0,45, 0,07, 0,38 км3/год, а при отметках ниже 341 м равнялся 0,22, 0,19 и 0,03 км3/год.

На основе выполненных воднобалансовых исследований была составлена математическая модель использования водных ресурсов Капшагайского водохранилища. Созданная модель позволяет помесячно в течение года отслеживать изменение водных ресурсов Капшагайского водохранилища. Приходная часть состоит из: притоков поверхностных и подземных вод;

осадков, расходная: сброс воды в нижний бьеф;

испарение с водной поверхности.

На основе анализа рассчитанных годовых водных балансов оз. Балкаш и основных его частей можно сделать следующие выводы:

- использованная методика расчетов водных балансов достаточно надежная и эффективная;

- большое влияние на водные балансы озера, его основных частей и на колебания уровня воды оказало создание Капшагайского водохранилища на р. Иле;

- в модели их значения принимаются равномерными в течение года.

Используя вышеперечисленные исходные данные изменения уровня озера Балкаш можно вычислить по составленной нами математической модели, блок-схему (Рис.2).

Рисунок 2 – Блок-схема математической модели расчета параметров озера Балкаш Литература 1. Проблемы гидроэкологической устойчивости в бассейне озера Балкаш/ Под редакцией А.Б. Самаковой. – Алматы: Издательство «Каганат» 2003. – 584 с.

2. Достаев Ж. Трансформация стока рек северного склона – Заилийского Алатау // Дис. на соиск. уч. степени канд. геогр. наук. - 1990. - 189 с.

«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

СТРУКТУРА ИМИТАЦИОННОЙ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ МОДЕЛИ ГЕОСИСТЕМ С КОНВЕЙЕРНО-ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ТРАНСПОРТОМ Ж.А.Адилханова Институт горного дела им. Д.А. Кунаева В связи с ухудшающимися горно-геологическими и горнотехническими условиями эксплуатации карьера, увеличением глубины разработки и себестоимости вывоза горной массы со дна карьера, ухудшением экологической обстановки на глубоких карьерах все большее значение приобретает конвейерный транспорт, а также его комбинация с другими видами транспорта, позволяющие значительно снизить себестоимость вывоза горной массы и увеличить производительность карьеров.

Вовлечение главного конвейера циклично-поточной технологии (ЦПТ) в транспортирование горной массы требует согласования и установления определенного ритма чередования выдачи со дна карьера разнородного сырья [1]. Стратегия комплексного освоения месторождений базируется на установлении закономерностей формирования горнотехнических систем при комбинированной геотехнологии.

Обязательным условием эффективности горнотехнической системы является формирование единой схемы вскрытия и подготовки запасов на весь период их эксплуатации [2].

Для решения таких задач одним из перспективных методов, в полной мере реализующих системный подход к исследованию сложных систем, является имитационное моделирование [3]. Методы имитационного моделирования могут решать задачи исключительной сложности.

В Институте горного дела им. Д.А. Кунаева РГП «НЦ КПМС РК» МИНТ РК разработан программно-методический комплекс имитационного моделирования геосистем с конвейерно-железнодорожным транспортом. Моделирование работы геосистем с конвейерно-железнодорожным транспортом – логико-математическое описание объекта, которое может быть использовано для проведения работ по проектированию, анализу и оценке функционирования объекта. Для обеспечения бесперебойного цикличного потока работа каждого из объектов должна быть равномерной, таким образом, работа дробильного устройства должна работать с пропускной способностью конвейерной ленты, но не превышать по объемам перегрузочного склада или же быть равной производительности конвейера.

Имитация работы конвейерно-железнодорожного транспорта заключается в воспроизведении сети конвейерных лент и железнодорожных транспортных коммуникаций и организации движения локомотивосоставов по последней, процессов погрузки в забоях и перегрузочных складах и выгрузки в пунктах разгрузки на отвалах и обогатительной фабрике, работу вспомогательного оборудования по транспортной сети. Процесс планирования относительно раздела технологии процессов разделяется на этапы:

подготовка исходных данных;

имитационное моделирование работы объекта на ПЭВМ;

анализ и оценка работы модели-объекта;

выбор и обоснование рационального варианта развития горных работ;

планирование объемов горно-транспортных работ.

Однако разделение по этапам здесь является условным, так как по мере выполнения исследований всегда возникает необходимость возвращения к тому или иному из них. Укрупненный алгоритм формирования исходных данных системы 80 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

имитационного объектно-ориентированного моделирования геосистем с конвейерно железнодорожным транспортом представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Укрупненный алгоритм формирования исходных данных моделирования геосистем с конвейерно-железнодорожным транспортом В блоке 1 вводятся характеристики конвейера: вместимость бункера, производительность дробильного устройства, мощность двигателя, ширина ленты, скорость движения конвейерной ленты, угол подъема, длина ставов и др.

Во втором блоке задаются параметры по локомотивосоставам и данные по схеме путевого развития.

В третьем блоке определяются пункты погрузки и разгрузки конвейерного и железнодорожного транспорта.

«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

В блоке 4 определяется организация перегрузки горной массы с конвейера на локомотивосостав. Если на поверхности организован перегрузочный пункт, то алгоритм переходит в пятый блок, в противном случае алгоритм переходит в седьмой блок. При наличии на поверхности перегрузочного бункерного устройства в шестом блоке осуществляется ввод его характеристик: вместимость, наличие питателей и других дополнительных механизмов.

При погрузке локомотивосостава перегружателем в восьмом блоке осуществляется ввод характеристик перегружателя, а в девятом блоке, исходя из производительности перегружателя, рассчитывается время, необходимое для загрузки одного локомотивосостава. В блоке 10 осуществляется ввод исходных технико экономических параметров конвейерно-железнодорожного комплекса.

В блоке 11 осуществляется расчет себестоимости 1 минуты работы и простоя горно-транспортного оборудования, а также амортизационные затраты на него.

После процесса формирования исходных данных начинается непосредственно моделирование работы системы. Для получения объективных и достоверных результатов моделирование работы комплекса должно осуществляться на точной имитационной модели комплекса. Последовательность имитационного моделирования работы геосистем с конвейерно-железнодорожным транспортом такова. В процессе имитационного моделирования работы сложных горно-транспортных систем осуществляется строгий и как можно полный учет порядка и последовательности всех операций имитируемого процесса. Ведется пошаговая фиксация состояния элементов горно-транспортной системы - накопительных бункеров, дробильных установок, конвейеров, пунктов погрузки и разгрузки конвейеров и локомотивосоставов, перегружателей либо перегрузочных бункеров, блок-участков схемы путевого развития. Учитывается время пребывания элементов системы в состояниях работы и простоя. В процессе моделирования накапливается и информация, характеризующая работу системы в целом. Это позволяет устанавливать качественное и количественное влияние каждого из элементов системы на конечные результаты ее функционирования и дает возможность оценить с технологических позиций рациональность того или иного варианта организации взаимодействия технологического и транспортного оборудования.

В результате моделирования получаются технико-экономические показатели работы транспортного комплекса, такие как:

1. технологические показатели по локомотивосоставам (рис. 2);

Рисунок 2 - Технологические показатели по локомотивосоставам 82 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

2. технологические показатели по конвейерам;

3. технологические показатели по перегружателю;

4. стоимостные показатели по комплексу;

5. диаграмма распределения стоимостных затрат;

6. технологические показатели за период.

Все результаты моделирования, кроме технологических показателей за период приводятся за смену.

Диаграмма распределения стоимостных затрат может быть представлена как отдельно по видам затрат (эксплуатационные и амортизационные), так и в целом по комплексу (рис. 3).

Технологические показатели за период рассчитываются исходя из того, что в течение недели горно-транспортный комплекс работает по схеме 9+4+1, т.е. из 14-ти 12-часовых смен недели 9 смен (4 смены в выходные дни и пять ночных смен) горно транспортный комплекс работает со 100%-й загрузкой, 4 (дневные смены в будние дни)- 65% и одну смену (в день взрыва) - 35%.

Также возможности комплекса позволяют просмотреть детальную информацию по каждому виду транспортных средств, по пунктам погрузки и разгрузки транспорта, по участкам транспортной схемы и т.д., а также сформировать диаграмму интервалов движения поездов в грузовом и порожняковом направлениях, осуществить анализ загруженности железнодорожной схемы и оценку пропускной способности участков транспортной схемы.

Рисунок 3 - Диаграмма распределения стоимостных затрат (общие) На основе полученных результатов моделирования подсистема позволяет производить полномасштабный технико-экономический анализ работы системы в целом и ее звеньев и элементов в отдельности, включающих эксплуатационные затраты, затраты на оборудование в состоянии работы и простоя, степень загруженности горного, транспортного оборудования, транспортных коммуникаций.

По результатам технико-экономического анализа выстраивается диаграмма распределения всех учитываемых затрат на эксплуатацию и поддержание в рабочем состоянии горно-транспортных систем карьеров.

«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Таким образом, разработан алгоритм формирования исходных данных имитационного моделирования геосистем с конвейерно-железнодорожным транспортом и определена структура имитационной объектно-ориентированной модели, включающая в себя следующие этапы моделирования:

формирование исходных технологических и технико-экономических показателей;

моделирование работы конвейерно-железнодорожного комплекса;

расчет выходных технологических и технико-экономических показателей работы комплекса;

оптимизация работы конвейерно-железнодорожного комплекса на предмет выявления резервов для повышения эффективности производства за счет сокращения необоснованных простоев единиц горно-транспортного оборудования и обеспечения его согласованной работы;

выбора технологически совместимого оборудования (рационального сочетания и численного соотношения) и т.д.

Система имитационного моделирования работы геосистем с конвейерно железнодорожным комплексом является мощным инструментом по постоянному выявлению резервов повышения эффективности производства за счет улучшения использования основного технологического оборудования и совершенствования организации работы основного технологического оборудования. Она позволяет определять необходимое количество единиц оборудования и их производительность, достаточные для выполнения плановых объемов с учетом вышеназванных принципов.

Результатами моделирования являются: экономические и технологические показатели функционирования горно-транспортного комплекса за период для каждого его звена, а также по схеме путевого развития, пунктам погрузки, разгрузки и перегрузки.

Литература 1. Федоренко С.А., Жуков С.А. Определение параметров формулируемого участка карьера при многоканально-интегрированной транспортной схеме 2. Рыльникова М.В., Блюм Е.А. Имитационное моделирование горнотехнических систем при проектировании комбинированной геотехнологии //Горный журнал.

– 2005. – № 4. – С. 47-50.

3. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. //Главная редакция физико математической литературы издательство «Наука». - М., 1978. – 399 с.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОКОТОКСИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ВО ВСКРЫШНЫХ ПОРОДАХ, НАХОДЯЩИХСЯ В УГОЛЬНЫХ ОТВАЛАХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ «КАРАЖЫРА» (ВКО) Е.П. Евлампиева Семипалатинский государственный педагогический институт Решение вопросов стабилизации и улучшения экологической ситуации в зоне влияния крупных индустриальных комплексов является крайне сложным вопросом.

Известно, что всякое промышленное производство в той или иной мере вмешивается в состояние природных сред. Порядка 90 % загрязнителей, попадающих в атмосферный воздух, имеют антропогенное происхождение, одним из источников их поступления является добыча угля открытым способом.

К основным отходам угольной промышленности относятся отвальные и 84 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

вскрышные породы, образующиеся в процессе разработки месторождения при отвалообразовании, которое является одним из технологических процессов, предусматривающих транспортировку и укладку на части земельного отвода попутно извлекаемой горной породы, некондиционных полезных ископаемых, шлака, золы [1].

Формирование отвалов приводит к целому комплексу негативных последствий:

сокращение площадей земель, пригодных для сельскохозяйственного использования (пашни, пастбища);

изменение природного ландшафта;

развитие эрозионных процессов;

нарушение гидрологического и гидрогеологического режима района и др.

Кроме того, при уплотнении породных масс отвалов и их оснований возможны самовозгорания, при которых дальность обнаружения загрязнения почв химическими элементами может достигать 30-50 км [2, 3]. Относительно более локальное, но вместе с тем наиболее интенсивное влияние оказывают техногенные потоки различных загрязнителей, образующиеся из отвалов вскрышных пород. Как правило, площади таких потоков в десятки раз превышают площади самих отвалов. Это определяет необходимость их детального изучения [4].

Для добычи угля используют ряд способов, среди которых наиболее масштабным по техногенному воздействию является карьерный способ разработок. Именно такой способ добычи угля широко применяется на месторождении «Каражыра», которое располагается в 130 км к юго-западу от г. Семей Восточно-Казахстанской области Республики Казахстан на землях бывшего Семипалатинского испытательного ядерного полигона (рис. 1).

Рисунок 1 – Схематическая карта расположения угольного месторождения «Каражыра», М 1: «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Производительность разреза по вскрыше составляет 7,0 млн. м3. В среднем добывается 4,7 млн. т/год угля. Система разработки – транспортная, что предусматривает вывоз вскрышных пород на внешний и внутренний отвалы.

Вскрышные породы месторождения «Каражыра» представлены рыхлыми и твердыми образованиями. Рыхлые образования являются песками и глинами делювиально-пролювиальных и аллювиальных четвертичных отложений и глинами палеогеновых отложений. Твердые образования внешней вскрыши слагаются из аргиллитов, алевролитов, песчаников, гравелитов и конгломератов средне нижнеюрского возраста [5].

С момента разработки месторождения и по настоящее время почвообразующие, коренные и вскрышные породы вывозились из карьерной выемки, образуя отвалы месторождения, а породы внешней межпластовой и внутрипластовой вскрыши представляют собой будущие отвалы.

Выбор мест отбора проб производился после изучения карты почвенной съемки и подробного изучения природного комплекса ключевого участка.

Валовый состав вскрышных пород изучен при помощи спектрального количественного анализа на приборах ДФС-8 и ИСП-28. Чувствительность метода для изученных элементов составляет от 1х10-1% до 1х10-6%.

Весь экспериментальный материал был обработан вариационно статистическими методами, описанными в руководствах Н.А. Плохинского [6].

Содержание в породах химических элементов, которые согласно принятой эколого-геохимической классификации опасности-токсичности химических элементов относятся к классу высокотоксичных, отражены в таблице 1.

Таблица 1 – Содержание высокотоксичных химических элементов во вскрышных породах, находящихся в отвалах месторождения «Каражыра», мг/кг (n = 51) Элемент ПДК почв [7] Кларк земной коры [8] lim х Бериллий 1,5 0,8 – 5,0 50 3, Кадмий 0,3 0,2 – 0,5 3 0, Мышьяк 15,0 5,0 – 20,0 20 1, Ртуть 0,1 0,04 – 0,2 1 0, Селен 0,5 0,5 – 1,0 4 0, Свинец 1,05 8,0 – 12,0 32 Примечание: здесь и для табл. 2: х - среднее содержание, lim - пределы колебаний.

Известно, что вскрышные породы относятся к одному из видов твердых промышленных отходов, следовательно, их эколого-геохимическое состояние может быть охарактеризовано при помощи коэффициентов концентрации и опасности.

Коэффициент концентрации (Кс) отражает увеличение содержания элементов в исследуемом объекте в сравнении с фоном, а коэффициент опасности (Ко) – увеличение содержания элементов в исследуемом объекте в сравнении с предельно-допустимыми концентрациями (ПДК). Кроме того, был вычислен кларк концентрации исследуемых элементов (Кк), который является формализованным универсальным показателем относительной распространенности химических элементов в природных телах и используется достаточно широко (табл. 2).

По уровню накопления во вскрышных породах тяжелые металлы образуют геохимический ряд:

Se (10,4) As (8,8) Cd (2,3) Hg (1,5) Pb (0,7) Be (0,4).

Установлено, что средние кларки концентрации вскрышных пород карьера превышают кларки земной коры для кадмия – в 17,7, мышьяка – в 5,2, ртути – в 18,1, 86 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

селена – в 20,8 раза, для свинца и бериллия превышений данного показателя не отмечено.

Таблица 2 – Кларки концентрации и коэффициенты опасности высокотоксичных химических элементов во вскрышных породах, находящихся в отвалах месторождения «Каражыра»

Кларки Коэффициенты Коэффициенты концентрации концентрации (Кс) опасности (Ко) Элемент пород (Кк) lim lim lim х х х Бериллий 0,4 0,2 – 1,3 0,7 0,4 – 2,5 0,03 0,02 – 0, Кадмий 2,3 1,5 – 3,9 1,0 0,7 – 1,7 0,08 0,05 – 0, Мышьяк 8,8 2,9 – 29,4 3,0 1,0 – 10,0 0,75 0,25 – 2, Ртуть 1,5 0,5 – 2,7 3,0 1,0 – 5,5 0,12 0,04 – 0, Селен 10,4 10,0 – 20,0 1,0 1,0 – 2,0 0,13 0,13 – 0, Свинец 0,7 0,5 – 0,8 0,7 0,5 – 0,8 0,33 0,25 – 0, Содержащиеся в породах отвалов элементы, по показателям среднего значения, не выше значений ПДК почв. Лишь в отдельных точках отмечено превышение до 2, раз мышьяка по отношению к ПДК почв.

Показатели Кк элементов в породах позволили выявить картину распределения элементов (рис. 2).

Рисунок 2 – Геохимические спектры распределения высокотоксичных химических элементов во вскрышных породах, находящихся в отвалах месторождения «Каражыра»

Анализ значений концентраций показал, что суммарные коэффициенты загрязнения пород, не превышает 10 и свидетельствуют о допустимой категории загрязнения этих пород.

В результате проведенных работ получена достаточно полная эколого геохимическая характеристика вскрышных пород месторождения, основываясь на которые можно сделать вывод, что в региональном геохимическом плане породы обогащены мышьяком, селеном, кадмием и ртутью. По отношению к почвам района месторождения в них отмечаются повышенные содержания мышьяка.

В общем плане почвы территории углеразреза какими-либо четкими и значительными аномалиями токсичных элементов не выделяются, то есть накопления элементов из вскрышных пород месторождения пока не происходит. Но при их складировании в отвалы возможно распыление с рассеиванием токсичных элементов в воздух, почвы и с поглощением растениями.

«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Литература 2. Слажнева Т.И. Научные и практические аспекты проведения экологического аудита на угледобывающем предприятии / Т.И. Слажнева, А.А. Корчевский, Т.А.

Акбаев и др. – Алматы, 2002. – 400 с.

3. Певзнер М.Е., Малышев А.А., Мельков А.Д., Ушань В.П. Горное дело и охрана окружающей среды. – М.: Изд-во МГУ, 2000. – 300 с.

4. Техногенные потоки вещества в ландшафтах и состояние экосистем. – М.: Наука, 1981. – 256 с.

5. Евлампиева Е.П. Эколого-геохимическая характеристика вскрышных пород углеразреза «Каражыра» Восточно-Казахстанской области / Е.П. Евлампиева, Панин М.С. / Экологические системы и приборы. – Москва, № 11, 2009. – С. 22-28.

6. Предварительная и детальная разведка угольного месторождения «Каражыра». – Караганда, 1995. – 44 с.

7. Плохинский Н.А. Биометрия. – М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1970.- 367с.

8. Kloke A. Richwerte’80. Orientierungsdaten fr tolerierbare Gesamtgehalte einger Elemente in Kulturbden // Mitteilunger VDLUFA. – 1980. – H. 1-3. – S. 9-11.

9. Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры // Геохимия. – 1962. - №7. – С.555-571.

О РЕЗУЛЬТАТАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВОК ОБРАТНО ОСМОТИЧЕСКОГО ОБЕССОЛИВАНИЯ, ПУТИ СНИЖЕНИЯ СТОКОВ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ТЭЦ – Т.Калдыкозов, Н.Д.Куатов, А.А.Мирзаев, Н.А.Репях, А.А.Мирзаева ТЭЦ – 3, Шымкент Южно–Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова Традиционно на ТЭЦ используют химические и термохимические методы водоподготовки, которые основаны на моделировании природных процессов фильтрации, сорбции и ионного обмена.

На Шымкентской ТЭЦ-3 до 2008 года на ВПУ использовались две технологические схемы:

- первая схема - обессоливающая установка для подпитки паровых котлов высокого давления 15,8 МПа;

- вторая схема - установка подпитки теплосети и градирен.

Технология ионообменного обессоливания воды (первая схема) упрощенно можно представить в следующем виде:

МФ - Нк. – H1cт.п. – Н1 ст.осн. - A1ст. - Д - Н2ст. – А2ст.

где: МФ - механический фильтр, загруженный кварцевым песком для удаления грубодисперсных примесей (взвешенные вещества);

Нк. – H1cт.п. – Н1 ст.осн. - ионообменные фильтры, загруженные катионитами поглощающими из воды катионы (Са2+, Mg2+, Na+, К+ и т.п.);

Д - декарбонизатор, предназначенный для удаления из воды свободной углекислоты;

A1ст - A2ст - ионообменные фильтры, загруженные анионитами, поглощающие из воды анионы (SO42-,С1-, NO3-, РО43- и т.п.).

Вторая схема - технология умягчения воды представлена в следующем исполнении:

МФ – Нк – Д 88 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

где: МФ - механический фильтр;

Нк - ионообменный фильтр, загруженный слабокислотным карбоксильным катионитом, поглощающим из воды катионы Са2+, Mg2+;

Д - декарбонизатор.

Обессоленная вода, подготовленная по первой схеме, практически не содержит растворенных примесей, удельное сопротивление не менее 10 МСм/см [1]. Достоинство схемы 1 - простота аппаратной реализации и максимальная изученность процесса, что позволяет легко его регулировать. Но в то же время, данной схеме присущи следующие недостатки: необходимость периодической замены ионообменных смол;

сложность автоматизации;

содержание кислотного, щелочного и реагентного хозяйства, образование большого количества сильноминерализованных сточных вод от их промывки, что является не решенной проблемой на сегодняшний день. Так, например, при работе ионообменной установки производительностью 50м3/час образуется около 400 м3/ сут сточных вод, с солесодержанием 4,7 г/л. Расходы реагентов на регенерацию ионитов первой ступени (катионитов и анионитов) в сутки составляет 311,2 кг 100% ной серной кислоты и 142,2кг 100%-ного едкого натра [2]. Регенерацию на второй ступени ОУ проводят не чаще 1 раза в трое суток, с расходом 100%-ной серной кислоты 34 кг и 33 кг 100%-ного гидроксида натрия. Анализ приведенных данных показывает, что основное количество минерализованных стоков и максимальное потребление реагентов приходится на первую ступень обессоливания. Эта проблема была решена заменой катионитных и анионитных фильтров первой ступени на установку обратного осмоса.

В связи с реконструкцией ТЭЦ в 2008 году была внедрена установка обратного осмоса производительностью 50 т/час. Измененная технологическая схема выглядит следующим образом:

МФ - обезжелезивание - УОО - Д - Н2ст - А2ст Исходная вода из горводоканала поступает на механический фильтр загруженный кварцевым песком [3]. Осветленная вода после обезжелезивания на фильтре, загруженного материалом BIRM, обработанная ингибитором отложения антискалантом Ameroyal 363 и подается на установку обратного осмоса.

Последовательно укомплектованную мембранными элементами HYDRANAUTICS RO 50.48.8040 ESPA 4. Пермеат собирается в баки и направляется на 2 ступень химического обессоливания на ионитных фильтрах, что обусловлено высокими требованиями правил технической эксплуатации к питательной воде котлов высокого давления. Концентрат УОО в количестве 10 - 15 т/час вместе с умягченной водой после карбоксильных фильтров установки подпитки теплосети и градирен подается на градирни. В таблице 1 приведены показатели состава исходной воды и пермеата УОО [4].

Таблица 1- Показатели качества исходной воды и пермиата Показатели Са2+ Mg2+ Щ рН Fe Na+ SО42 С1- NO3- SiО3 с/с Эл/ Т, Ж Мг/ Мг/ - Мг/ Мг/ 2- Мг/ пр °С Мг- Мг- Мг- Мг экв/л экв/л экв/л экв/ л л Мг/ л л Мг/ л л л л Исход- 20 3,4 2,2 1,2 3,2 7,5 0,07 7,59 30,7 2,5 0,02 7,2 210 ная вода Пермеат 20 0,025 0,01 0,01 0,06 6,2 0,01 1,2 0,03 0,5 0,0 0,2 5,1 Качественный состав пермеата УОО намного лучше качества частично обессоленной воды после 1-ступени ионитного обессоливания. Кремнекислота не поглощается низкоосновными анионитами 1-ступени, а задерживается «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

высокоосновными анионитами на 2-ступени сокращая фильтроцикл последнего. Работа УОО характеризуется высокой селективностью по минеральным компонентам 98,5 99,3% и по органическим соединениям 80 – 85 %. Эффективность удаления кремнекислоты составило 97,2%. Химическая промывка мембранных элементов раствором Ameroyal С 238 производится ежеквартально при снижении производительности на 10%. Экономический эффект от внедрения УОО составил млн.тенге в год за счет повышения качества питательной воды, сокращения расходов химреагентов и утилизации концентрата в качестве подпиточной воды для градирен.

Литература 1. Экономические сравнения технологий обессоливания воды энергетических котлов высокого давления В.В. Ноева, Т.Ф. Быстрова, Ю.А.Ситнявский и др.

//Энергоснабжение и водоподготовка, 1998. - №1. С. 47-51.

2. Первов Е.Б., Юрчеветский А.Г.Использование мембранных технологий в системах водоподготовки энергетических объектов. 2005.- №5.

3. Кишневский Современные методы обработки воды в энергетике. – Одесса, 1999. С.108-123.

4. Опыт внедрения установки обратного осмоса УОО-166 на Нижнекаменской ТЭЦ 1/Б.Н.Ходырев, Б.С.Федосеев, А.Н.Калашников и др.//Электрические станции,2002.

- №6. – С.54 – 62.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МЕХАНООАКТИВИРОВАННЫМИ ПРИРОДНЫМИ АЛЮМОСИЛИКАТАМИ Н.А.Струнникова, С.Т.Сагиева Восточно-Казахстанский государственный технический университет им.Д.Серикбаева В последнее время для очистки воды все большее применение находят природные сорбенты естественного происхождения, такие как бентонитовые глины, цеолиты, шунгизиты и другие глинистые породы, которые обладают достаточно высокой сорбционной емкостью, катиоонообменными свойствами, сравнительно низкой стоимостью и доступностью, иногда как местного материала.

В качестве естественных сорбентов практически могут служить все мелкодисперсные твердые вещества, имеющие развитую поверхность. Наибольшую удельную поверхность имеют тонкодисперсные (dэкв 100 мкм) и пористые сорбенты (100-1000 м2/г). Поры сорбентов делятся на: микропоры (rэфф 0,6-0,7 нм), супермикропоры 0,6-0,7 нм rэфф 1,5-1,6 нм), мезопоры (1,5-1,6 нм rэфф 100-200 нм) и макропоры (rэфф 100-200 нм) 1.

В Казахстане в настоящее время известны такие месторождения бентонитовых глин, как Чардарьинское (Южный Казахстан), впадины Карагие (полуостров Мангышлак), Кушмурунское, Верхне-Убаганское (Кустанайская область), Андреевское (Талды-Курганская область), Таганское (Восточный Казахстан), а также месторождения цеолитов, расположенные в Восточном, Южном и других районах Казахстана [2].

В Восточном Казахстане находится Приманракская группа месторождений природных алюмосиликатов, приуроченных к верхнемеловым и палеогенным отложениям. В южной части Зайсанской котловины выявлены Таганское, Манракское и Динозавровые месторождения бентонитовых глин и Тайжузгенское месторождения 90 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

цеолитов 3. Состав цеолитов Тайжузгенского месторождения и бентонитовых глин Таганского месторождения представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Усредненный химический состав цеолитовых руд Тайжузгенского месторождения Химический состав руд, % SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO CaO MgO K2O Na2O SO3 МnO H2O 65,5 0,2 14,27 0,87 0,53 3,20 0,80 2,04 2,83 0,07 0,04 10, Таблица 2 - Химический состав бентонитовых глин Таганского месторождения Средний химический состав, % Горизонт SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO 9 56.89 0.52 14.79 4.54 3.93 2.92 0.47 0.10 0. 10 56.69 0.38 14.16 3.78 2.81 2.84 0.70 0.11 0. 11 31.98 0.10 0.96 1.27 0.22 0.13 0.9 0.10 12 52.45 0.20 21.11 1.89 2.31 2.82 0.58 0.12 0. 13 56.06 0.63 16.11 8.00 1.96 2.63 0.45 0.06 0. 14 55.48 0.30 19.38 4.40 1.98 2.18 0.51 0.14 0. 15 59.56 0.78 14.92 4.27 2.12 2.26 0.27 0.17 0. Преимуществами природных бентонитовых глин и цеолитов месторождений Восточного Казахстана являются:

высокие сорбционные свойства, подтвержденными многолетними исследованиями;

доступность (месторождения расположены вблизи потребителей);

низкая стоимость (по сравнению с реагентами, используемыми в технологии очистки сточных вод);

устойчивость к температурам и климатическим условиям при транспортировке, хранении и работе.

Значительно расширяет область применения местных природных сорбентов тот факт, что можно получать различные модификации вышеназванных сорбентов или их композиции, для того, чтобы, целенаправленно изменять их свойства применительно к решению поставленной задачи в очистке сточных вод.

В работах [4,5,6] показана возможность использования природных алюмосиликатов Восточно-Казахстанских месторождений для очистки сточных вод и улучшения экологических свойств осадков городских сточных вод. Исследования [4, 6] показывают, что улучшить сорбционные свойства природных алюмосиликатов можно в результате химической активации. Однако, основной недостаток этого способа активации заключается в том, что возникает проблема утилизации или очистки образующихся в этом процессе растворов. Этого недостатка лишены так называемые «физические» методы активации – термический и механический.

Термическая активация природных алюмосиликатов часто не дает возможности достичь желаемого результата, вследствие особенностей поведения составных частей алюмосиликатов в процессе температурной обработки. Этим недостатком не обладает метод механоактивации.

Механоактивация позволяет уменьшить размеры частиц порошка в среднем от до 0,250 мкм с наличием значительной доли частиц с размерами до 50 нм [(7)9].

Активации кристаллических минералов в процессе механоактивации экспериментально подтвердила, что их сорбционная активность увеличивается не только под влиянием прироста свободной поверхности в результате измельчения, но также и из-за измененного состояния вещества, в зоне остаточного напряжения, происходящего в следствие механического воздействия. Вполне возможно, что это «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

будет способствовать более яркому доминированию именно хемосорбционных процессов.

Повышение химической активности измельченных минеральных веществ проявляется в изменении их сорбционной способности. Принято различать физическую адсорбцию, вызванную силами притяжения, и хемосорбцию. Здесь следует рассмотреть хемосорбцию, как процесс, развивающийся уже после акта измельчения и активации, понимая под этим сорбцию ионов или адсорбцию с диссоциацией сорбата (или адсорбцию с обменом электроном).

Переход электрона от сорбента к газу (или наоборот) происходит в силу сродства реагирующего газа и электрона, определяемого положением электронного обменного уровня, а также потенциалом Ферми. Здесь уместно напомнить об «эффекте туннелирования», суть которого сводится к тому, что в результате механохимического взаимодействия вещества переход электрона совершается без преодоления энергетического барьера, что существенно облегчает эти процессы.

В результате этого становится возможным ситуация, когда даже инертный газ реагирует с активированным сорбентом и при десорбции выделяется в новом виде. Так, например, становятся возможны процессы, когда кварц, активированный тонким измельчением способен адсорбировать метанол, а десорбировать (при нагревании) – водород.

Приведенный обзор изменений свойств и состава веществ показывает многообразие физико-химических процессов, протекающих под влиянием механических сил, например, при измельчении, или имеющих место в тонкодисперсной минеральной среде [(8)7].

Возможность повышения сорбционной способности природных алюмосиликатов в результате механоактивации определяется изменением запаса поверхностной и внутренней энергии сорбента. В табл. 3 представлены причинно-следственные связи процесса механоактивации, протекающего ступенчато.

Таблица 3 – Причинно-следственные связи ступеней механоактивации Причина Следствие Механические воздействия на Формирование зон остаточных напряжений, твердые упругие хрупкие вещества аккумулирующих энергию в виде “нарушений в при ударе, трении и периодических строении, подобного нарушениям, вызываемым нагрузках, не превышающих, однако, тепловыми колебаниями” предела прочности Образование новой поверхности, сопровождающееся:

Разрядка энергии зон остаточных а) излучением энергии в виде звуковых, напряжений световых и электромагнитных волн;

б) аккумуляцией энергии в поверхностном слое Возможные механохимические превращения на физико-химическом уровне еще Одновременно: непосредственно на стадии измельчения:

1. Увеличение свободной а) переход в новую модификацию поверхности и аккумуляция энергии б) аморфизация в поверхностном слое и в зонах в) гидратация/дегидратация остаточного напряжения. г) синтез, диссоциация 2. Разрядка энергии зон остаточных д) разложение и деструкция напряжений и поверхностной ж) твердофазные реакции энергии. з) ионное замещение е) структурные изменения кристаллической решетки 92 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Возможные механохимические превращения на физико-химическом уровне уже после измельчения (эффекты последствия):

а) изменение теплоты смачивания б) изменение растворимости в) изменение сорбционных характеристик г) изменение энтальпии веществ после активации Изменение физического состояния и - изменение энергетического потенциала;

химических свойств веществ в - облегчения реакций дегидроксилирования;

результате измельчения - изменение кинетического фактора хим.

реакций, их направленности и энергетического барьера;

- ускорение окислительно-восстановительных реакций;

- изменение сорбционной и каталитической способности;

- каталитическое воздействие на реакции диспропорционирования Представив активацию при измельчении в виде такой многоступенчатой лестницы, можно в первом приближении оценить значение тех или иных форм аккумуляции энергии в измельченном минеральном веществе и дать относительную количественную оценку времени хранения “законсервированной” энергии.

Если активация вещества выражена в формировании зон остаточного напряжения, предшествующих разрушению, то аккумулированная энергия сохраняется сравнительно недолго и только в условиях невысоких температур.

Повышение температуры более чем на 100°С резко увеличивает скорость релаксации остаточных напряжений и сокращает время существования зон остаточного напряжения [8].

Такие остаточные напряжения, способны проявиться под воздействием внешних факторов – и тогда разрушение идет по местам концентрации этих напряжений. Так капля воды рвет стекло по следу алмаза. Можно предполагать, что аналогичные процессы прослеживаются и при соприкосновении активированных измельчением кристаллических веществ с водой.

Если активация вещества обусловлена тонким измельчением и связана главным образом с увеличением поверхностной энергии, то ни длительная выдержка, ни нагревание (разумеется, до температур, не превышающих точки плавления, спекания или фазового перехода) не снимут активности измельченного материала. Но она проявится в процессах, идущих с сокращением свободной поверхности и стяжением вещества, таких как образование кристаллов радиально-лучистого строения конкреций, оолитов.

Изменение поверхностной энергии может быть замерено непосредственно и инструментально, например, с помощью дериватографа (прибор позволяющий определить соотношение свободной и связанной влаги в минеральных веществах). Так у веществ одного и того же химического состава, но разной кристаллической организации, например, мел и мрамор, прослеживаются четкие различия температуры начала диссоциации.

Если активация вещества измельчением приводит к образованию аморфного вещества, то аккумулированная при этом энергия будет сохраняться до тех пор, пока физико-химические условия не станут благоприятными для образования кристаллической фазы. К примеру, если кварц измельчен до дисперсности 100 м2/г и «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

при этом полностью превращен в аморфный кремнезем, то его потенциальная энергия увеличена на сумму: поверхностная энергия (18,6 кал/г) + энергия аморфизации ( кал/г) = 43.6 кал/г [8].

Именно такая энергия выделится при последующей кристаллизации аморфного вещества в кристаллическое и “поможет” более бурному и полному протеканию этого процесса. (Для наглядности, такого количества энергии достаточно чтобы нагреть данное вещество до температуры 250 - 300°С.) Если при механическом воздействии имел место переход вещества в новую кристаллическую модификацию, например, киноварь в метациннабарит, то аккумулированная при этом энергия, равная разности теплоты образования (в данном случае - 0.62 ккал) этих сульфидов ртути, сохранится как угодно долго, но выделится скачком при нагревании до точки обратного перехода в исходную кристаллическую форму.

Аналогичные процессы скачкообразного выделения энергии возможны и при переходе одного кристаллогидрата в другой, например, при растворении в воде.

Если в процессе измельчения произошла деструкция минерального вещества на простые окислы (SiO2, Al2O3, MgO, СаО), то выделение энергии произойдет лишь при образовании новых соединений, например, шпинелей MgO + А12О3 = MgAl2O4.

Обзор превращений веществ в результате механоактивации, с учетом состава природных алюмосиликатов показывает, что механоактивация бентонитов и цеолитов месторождений Восточного Казахстана обеспечит повышение поверхностной и внутренней энергии, что делает целесообразным проведение исследований для повышения эффективности сорбционной очистки сточных вод от различных загрязнений, в том числе и от ионов металлов механоактивированными сорбентами.

Литература 1. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. - Л.: Химия, 1982. – 264 с.

2. Бакенов М.М. Нематаллические ископаемые Казахстана. - Алма-ата.: КазПТИ, 1990. - 109 с.

4. Отчет по научно-исследовательской работе: Исследование свойств природных цеолитов и бентонитов с целью применения в качестве сорбентов, катализаторов и для изготовления материалов с антикоррозийными свойствами /Кравченко М.М., Сапаргалиев Е.М.- Усть-Каменогорск: АО ИГН «Алтай-Сорбент, 1996. – 123 с.

5. Адрышев А.К., Струнникова Н.А., Идришева Ж.К. Использование монтмориллонита Таганского месторождения для очистки фенолсодержащих сточных вод.//Вестник СГУ им.Шакарима, № 1(45), 2009, с. 113-117.

6. Адрышев А.К., Струнникова Н.А., Петрова О.А., Улучшение экологических свойств осадков городских сточных вод.//Вестник ВКГТУ, № 1, 2006, с. 67-73.

7. Адрышев А.К., Струнникова Н.А., Карибаева М.К., Извлечение ионов металлов из загрязненных подземных вод цеолитами // Вестник ВКГТУ, № 2, 2008, с. 102-108.

8. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. – М.: Химия, 1964. – 574 с.

9. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. – М.: Химия, 1982. – 400 с.

10. Авакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. – Новосибирск, 1980. - 297 с.

94 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ АЛЮМОСИЛИКАТОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД ПРИ ИХ ПОДГОТОВКЕ К УТИЛИЗАЦИИ О.А.Петрова Восточно-Казахстанский государственный технический университет им.Д.Серикбаева Одной из экологических проблем крупных городов является утилизация осадков бытовых сточных вод. Накопление больших количеств осадков такого типа приводит к загрязнению почв, поверхностных и подземных вод. При очистке городских сточных вод, представляющих собой смесь хозяйственно-бытовых сточных вод жилых районов, бытовых и поверхностных стоков промышленных предприятий, утилизация образующихся осадков является трудно разрешимой проблемой, так как в этом случае осадки содержат токсичные компоненты.

В осадках очистных сооружений г. Усть-Каменогорска присутствуют тяжелые металлы. Они поступают со сточной водой на очистные сооружения и в процессе очистки концентрируются в осадках. Так сточная вода, поступающая на биологическую очистку в аэротенки, содержит: Fe, Cu, Zn, Mo, Cd, Pb, Pd и другие металлы в концентрациях от 0,0004 до 10,79 мг/л. В наибольших концентрациях в осадках находятся медь и свинец. В осадках металлы находятся в ионной форме, что обуславливает их подвижность и легкость распространения в окружающей среде.

Накопление осадков на территории очистных сооружений происходит в результате практического отсутствия экологически безопасного и экономически доступного для коммунальных предприятий способа их обработки и утилизации.

Так как осадки городских сточных вод содержат большое число органических веществ, преимущественным направлением их утилизации является использование в качестве удобрения. В исследованиях, проведенных ранее, установлено, что с учетом сорбционных свойств природных алюмосиликатов, возможно использование данных осадков в качестве удобрений при условии снижения подвижности ионов тяжелых металлов в осадках после их обработки природными материалами.

Отличие от ранее проводимых аналогичных исследований в республике, странах ближнего и дальнего зарубежья заключается в том, что для достижения поставленной цели используется недорогие природные материалы – бентонитовая глина и цеолит, месторождения которых достаточно распространены на территории Казахстана.

Утилизации осадков в качестве удобрений предшествует необходимая их обработка с целью обеззараживания и снижения влажности.

На стадии подготовки осадков к утилизации при механическом обезвоживании необходимо изменение физико-механических характеристик осадков для обеспечения эффективного их обезвоживания на фильтрующих аппаратах. При этом перед утилизацией осадков в качестве удобрений недопустимо применение синтетических коагулянтов. На этой стадии целесообразной и эффективной является обработка осадков природными алюмосиликатами с целью улучшения их физико-механических свойств. Так для предварительной обработки осадков могут быть использованы бентониты и цеолиты.

Природные цеолиты – группа минералов, представляющих собой водные алюмосиликаты щелочных и щелочноземельных металлов. Цеолиты построены в виде непрерывного трехмерного каркаса из чередующихся алюмокислородных и кремнекислородных тетраэдров, соединенных между собой общими атомами кислорода. В структуре цеолита имеются крупные полости, которые сообщаются между собой. В структуре многих цеолитов присутствуют и каналы, пронизывающие «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

всю кристаллическую постройку. К этим каналам и полостям у цеолитов приурочены щелочные щелочноземельные катионы, а также молекулы воды. Наличие в цеолитах полостей обеспечивает развитую поверхность, на которой происходит сорбция.

Бентониты представляют собой тонкодисперсные высокопластичные горные породы смектитового состава и обладающие связующими и сорбционными свойствами.

В отличие от цеолитов бентонитовые глины имеют слоистую структуру, что существенно сказывается на их сорбционных свойствах.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 12 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.