книги / Промышленная безопасность. Опасные производственные объекты горнорудной промышленности

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

О.В. Лонский

ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Часть 4 Опасные производственные

объекты горнорудной промышленности

Утверждено Редакционнно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2012

1

УДК 614.83/84+331.456 ББК 65.247

Л76

Рецензенты:

доцент, канд. техн. наук И.П. Аман (Пермский национальный исследовательский политехнический университет);

профессор, д-р мед. наук О.В. Долгих (Пермский государственный национальный исследовательский университет)

Л76 Лонский, О.В.

Промышленная безопасность. учеб. пособие. Часть 4. Опасные производственные объекты горнорудной промышленности. Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 99 с.

ISBN 987-5-398-00893-7

Изложены виды опасных производственных объектов, норматив- но-правовая база производственной безопасности в горнорудной промышленности; аварии, их причины, а также основные меры безопасности, предупреждения и ликвидации аварий.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 280102 «Безопасность технологических процессов и производств». Будет полезно студентам, обучающимся по специальности 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере», а также студентам, обучающимся по направлению «Горное дело».

УДК 614.83/84+331.456 ББК 65.247

2

3

ВВЕДЕНИЕ

В мире существует постоянная значительная потребность в цветных и драгоценных металлах, горючих и других веществах ввиду того, что они являются сырьем для производства жизненно важных изделий во многих отраслях – от строительства до медицинского оборудования. В России имеются богатейшие запасы большинства таких полезных ископаемых.

Горнорудная промышленность оказала огромное влияние на природу во всем мире. Шахтеры поднимают из глубин земли огромное количество породы ежегодно.

Появление рудников, карьеров и угольных шахт привело к тому, что десяткам тысяч людей пришлось покинуть насиженные места, а еще большее число было подвергнуто воздействию токсичных химикатов и загрязнения. Работа в горнорудной промышленности является самой опасной из всех: в среднем каждый день на ней погибает 40 шахтеров, а еще больше получает увечья. Если подсчитать затраты на извлечение минералов, их обогащение и очистку, то окажется, что горная промышленность потребляет почти 10 % мировой энергии, в некоторых странах на ее долю приходится практически половина всех токсичных выбросов, она представляет угрозу почти для 40 % мировых нетронутых леcов. Вопросам безопасности в горнодобывающей промышленности посвящено много работ известных авторов [1–6], разработаны и действуют законодательные и подзаконные нормативные акты.

Изучению причин возникновения и развития аварий, а также методов и средств защиты от них был посвящен курс лекций «Промышленная безопасность», предназначенный для изучения студен-

и производств». Он полезен и для студентов других специальностей. Курс лекций был разработан сотрудниками кафедры «Безопасность жизнедеятельности» Пермского национального государственного исследовательского политехнического университета под руково-

4

дством доктора технических наук, профессора В.А. Трефилова: тема I – доктором технических наук, профессором В.А. Трефиловым и кандидатом технических наук, доцентом О.В. Лонским, тема II – доктором технических наук, профессором В.А. Трефиловым и кандидатом педагогических наук А.Е. Шевченко, тема III – доктором технических наук, профессором В.А. Трефиловым и кандидатом технических наук А.Л. Долиновым.

Предлагаемое учебное пособие является продолжением этого курса лекций и посвящено опасным производственным объектам (ОПО) горнодобывающей промышленности.

Введем основные понятия, используемые при изучении горнодобывающей промышленности.

Рудное полезное ископаемое, руда – это полезное ископаемое, используемое для извлечения из него минералов или элементов, преимущественно металлов.

Горнорудная промышленность – комплекс отраслей горнодо-

бывающей промышленности, занимающихся добычей и обогащением различных видов рудного сырья:

–железных руд;

–марганцевых руд;

–хромовых руд;

–титановых руд;

–руд цветных металлов;

–руд редкоземельных металлов;

–руд калийных и магниевых солей и т.п.

Железные руды – природные минеральные образования, содержащие железо и его соединения в таком объеме, когда промышленное извлечение железа целесообразно.

Существует три вида железорудной продукции, использующиеся в черной металлургии: сепарированная железная руда (с низким содержанием железа), аглоруда (путем термической обработки содержание железа повышено) и окатыши (сырая железосодержащая масса с добавлением известняка формируется в шарики диаметром около 1 см). Различаются следующие промышленные типы железных руд:

5

–титаномагнетитовые и ильменит-титаномагнетитовые в базитах

иультрабазитах;

–апатит-магнетитовые в карбонатитах;

–магнетитовые и магномагнетитовые в скарнах;

–магнетит-гематитовые в железных кварцитах;

–мартитовые и мартит-гидрогематитовые (богатые руды, образуются по железным кварцитам);

–гётит-гидрогётитовые в корах выветривания.

Главные промышленные типы железорудных месторождений:

1.Месторождения железистых кварцитов и богатых руд, образовавшихся по ним: бассейны КМА и Криворожский, район оз. Верхнего (США и Канада), железорудная провинция Хамерсли (Австралия), район Минас-Жерайс (Бразилия).

Имеют метаморфогенное происхождение. Руда представлена железистыми кварцитами, или джеспилитами, магнетитовыми, гематитмагнетитовыми и гематит-мартитовыми (в зоне окисления).

2.Пластовые осадочные месторождения: Лотарингский бассейн (Франция), Керченский бассейн, Лисаковское и др.

Имеют хемогенное происхождение, образовались за счет выпадения железа из коллоидных растворов. Это оолитовые, или бобо-

вые, железные руды, представленные преимущественно гетитом

игидрогетитом.

3.Скарновые железорудные месторождения:

Сарбайское, Соколовское, Качарское, Гора Благодать, Магнитогорское, Таштагольское.

4. Комплексные титаномагнетитовые месторождения: Качканарское, Кусинское, месторождения Канады, Норвегии.

Происхождение магматическое, месторождения приурочены к крупным докембрийским интрузивам. Рудные минералы – магнетит, титаномагнетит.

Второстепенные промышленные типы железорудных месторождений:

1. Комплексные карбопатитовые апатит-магнетитовые месторождения: Ковдорское.

6

2.Железорудные магномагнетитовые месторождения: Коршуновское, Рудногорское, Нерюндинское.

3.Железорудные сидеритовые месторождения: Бакальское, Зигерлянд в ФРГ и др.

4.Железорудные и железомарганцевые оксидные пластовые месторождения в вулканогенно-осадочных толщах: Каражальское.

5.Железорудные пластообразные латеритные месторождения: Южный Урал; Куба и др.

Одной из главных железных руд является гематит (рис. 1). Это широко распростаненный минерал железа Fe2O3.

Рис. 1. Гематит – главная железная руда

В природе встречается несколько морфологических разновидностей гематита: железная слюда (спекулярит), красная стеклянная голова («кровавик»), железная роза.

Также железная руда используется в производстве стали (рис. 2). Марганцевые руды – природные минеральные образования, которые содержат марганец в достаточном количестве для его извлече-

ния из породы.

7

Рис. 2. Бурый железняк

Виды марганцевой руды:

–оксидные;

–карбонатные;

–оксидно-карбонатные.

Основные промышленные руды – это оксидные руды. Они представлены пиролюзитом (рис. 3), псиломеланом, криптомеланом, манганитом, гаусманитом, браунитом, голландитом, коронадитом, биксбиитом, нсутитом, бернесси-

том, тодорокитом и т.д.

Виды месторождений руды по генезису:

– осадочные: осадочные ивул- каногенно-осадочные;

– вулканогенные;

– метаморфизированные;

– месторождения коры выветривания.

Добыча марганцевой руды осуществляется преимущест-

Рис. 3. ПиролюзитМnО2 венно открытым путем с ис- пользованием высокопродук-

8

торых экономически целесообразно извлечение металлического хрома и его соединений (рис. 4).

Собственно рудными компонентами являются так называемые хромшпинелиды. По составу среди них выделяют хромит, магнохромит, алюмохромит и хромпикотит. Термин «хромит» иногда применяется также для обозначения всей минеральной группы хромшпинелидов. В ассоциации с хромшпинелидами в хромитах постоянно встречаются серпентин, оливин, хлориты, иногда хромсодержащие гранаты. Местами с ними парагенетически связаны элементы платиновой группы. Химический состав хромитов колеблется в широких пределах: так, содержание СrО3 от 14 до 62 %, FeO от 0 до 18 % и более 96 %; велика также амплитуда колебаний содержания окиси магния, окиси алюминия, кремнезема. В зависимости от содержания хромшпинелидов различают вкрапленные (бедные) и массивные (богатые) хромиты. По областям применения хромиты делят на металлургические, огнеупорные и химические.

Хромиты встречаются почти исключительно в магматических ультраосновных породах — дунитах, перидотитах, серпентинитах и другие – в виде полос, линз, гнезд, столбов и жил.

9

Наиболее крупные месторождения хромитов в России сосредоточены на Урале (Сарановское и ряд соседних месторождений). Добыча хромитов ведется подземным и открытым способом.

Современная технология обогащения хромовых руд основана на реализации наиболее эффективного разделительного признака для данного минерального комплекса – плотности. Учитывая такие особенности сырья, как наличие нескольких типов по густоте вкрапленности хромшпинелида и широкий диапазон крупности его зерен, схемы обогащения обычно трехстадиальные с получением кондиционных концентратов различной крупности. Главными на большинстве обогатительных фабрик являются гравитационные методы обогащения (их сочетание) в тяжелых суспензиях, отсадка, винтовая сепарация и разделение на концентрационных столах. На некоторых предприятиях в зависимости от свойств сырья реализованы комбинированные схемы, в которых на первых стадиях используются гравитационные процессы, а на последней мелкозернистой стадии –

процессы магнитной сепарации в поле высокой напряженности для доводки продуктов концентрации руды на столах или флотации для извлечения тонкого хромшпинелида.

Титановые руды – при-

родные минеральные образования, содержащие титан в таких соединениях и концентрациях, при которых промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно. Главные минералы: ильме-

нит (43,7–52,8 %) (рис. 5),

рутил, анатаз и брукит (94,2–

10