Традиционные и перспективные технологии добычи торфа при освоении малых торфяных месторождений

ХАРАКТЕРИСТИКА ТОРФА И ВОЗМОЖНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ:

ТОРФ – органическая горная порода, образующаяся в результате отмирания и неполного распада болотных растений в условиях повышенного увлажнения при недостатке кислорода и содержащая не более 50 % минеральных компонентов на сухое вещество.

ТОРФ-СЫРЕЦ – торф, находящийся в естественном состоянии залегания.

ТОРФЯНОЕ СЫРЬЕ – торф, пригодный для производства различной продукции.

ТОРФЯНАЯ ЗАЛЕЖЬ – естественное напластование отдельных видов торфа от поверхности до минерального дна торфяного месторождения или подстилающих озерных или органо-минеральных отложений.

ВОЗДУШНО-СУХОЙ ТОРФ – торф, высушенный в естественных условиях до равновесной влаги.

Возможные направления использования продукции из торфа:

-Малая энергетика (отопление населенных пунктов, особенно в трудноступных районах).

-Торфяные удобрения и грунты.

-Рекультивация нефтезагрязненных земель.

-Получение плодородного слоя для благоустройств территорий, укрепления откосов насыпей автодорог и площадок в Северной климатической зоне в условиях дефицита естественного почвенного слоя.

ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЕ ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ ИЗ ТОРФЯНОГО СЫРЬЯ

Добыча торфа осложняется тем, что в естественном виде торф содержит до 80-90% воды, что исключает возможность его использования без предварительной подготовки.

Поэтому основные затраты при производстве продукции из торфа сводятся к обезвоживанию сырья до нормативной влаги.

Для использования торфа в топливных целях условная влажность продукции должна составлять 40%, для торфяных удобрений и грунтов- 60%

ОСНОВНЫЕ ТРАДИЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ДОБЫЧИ ТОРФА

В настоящее время существуют две основные традиционные схемы добычи торфа:

-Фрезерный способ (получение фрезерного торфа).

- Экскаваторный (получение кускового торфа)

Оба традиционных способа добычи имеют ряд недостатков и применимы в большей степени для больших месторождений при их промышленном освоении.

В современных условиях, при разработке небольших месторождений торфа ( например для нужд местной энергетики) традиционные технологии добычи экономически нецелесообразны в виду сложности осушения месторождений, длительных сроков производства подготовительных работ и больших затрат на подготовку производственных площадей к эксплуатации.

Ниже рассмотрены оба традиционных способа добычи.

1) ФРЕЗЕРНЫЙ СПОСОБ ДОБЫЧИ ТОРФА

Способ производства фрезерного торфа включает следующие операции:

- Фрезерование тонкого поверхностного слоя залежи (толщина слоя в зависимости от интенсивности осушения, свойств торфяной залежи и состояния погоды колеблется от возможно минимальной до 2 – 3 см);

- Сушка торфа в расстиле с применением нескольких ворошений Операция ворошения предназначена для ускорения процесса суш­ки крошки в слое;

- Сбор сухого торфа из расстила и транспортирование его до штабеля за пределы полей фрезерования;

- Штабелирование.

Основные преимущества:

- Повышенный сезонный сбор.

- Низкая стоимость продукции.

- Высокая степень механизации.

Основные недостатки:

- Производство фрезерного торфа вследствие невысоких цикловых сборов и больших потерь (низкий коэффициент циклового сбора) требует значительных эксплуатационных площадей.

- Требуются дорогостоящие работы по осушению месторождения.

- Повышенная пожароопасность осушенной торфяной залежи в летний период.

- Большая зависимость от метеоусловий.

- Требуется дорогостоящая специализированная техника, производство которой как правило уже прекращено (например бункерные уборочные машины МТФ-43А).

- Саморазогревание штабелей фрезерного торфа.

- Высокие транспортные расходы вследствие низкой насыпной плотности продукции.

2) ЭКСКАВАТОРНЫЙ СПОСОБ ДОБЫЧИ (КУСКОВОЙ ТОРФ)

Технологический процесс производства кускового торфа требует выполнения следующих операций:

- Экскавация торфа из залежи при помощи различных типов фрез или ковшей.

- Переработка извлеченного торфа путем перемешивания и диспергирования твердой фазы с целью получения пластичной торфомассы, состоящей из частиц оптимального фракционного состава и воды.

- Формование кусков из этой массы методом выдавливания под давлением через формующие насадки (экструзия).

- Стилка кусков в определенном порядке на поле сушки.

- Сушка, предусматривающая выполнение двух или трех механизированных операций.

- Уборка высушенного торфа, совмещенная с очисткой его от мелочи и крошек размером менее 0,025 м.

- Укладка готовой продукции в полевые штабеля, где он накапливается и хранится до реализации.

По сравнению с фрезерным способом добычи торфа производство кускового торфа меньше зависит от климатических условий, что позволяет получать качественную продукцию и хорошие сборы при неблагоприятных погодных условиях.

Основные преимущества:

- Кусковой торф можно высушить в полевых условиях до влажности 35 %, причем сушка продолжается и после уборки (за счет большой пористости штабелей).

- Кусковой торф не подвержен саморазогреванию, в то время как саморазогревание штабелей фрезерного торфа является серьезной проблемой для его производителей.

- Насыпная плотность кускового торфа примерно в полтора раза выше, чем у фрезерного. Это свойство позволяет значительно снижать транспортные расходы при доставке его потребителю.

- Вследствие более низкой влажности и высокой плотности тепловая ценность у кускового торфа значительно выше.

К отрицательным моментам при добыче кускового торфа можно отнести:

- Необходимость испарения большего количества воды, так как начальная влажность торфомассы составляет 80…88 %.

- Большие затраты энергии при механической переработке торфомассы.

- Сложность и сравнительно небольшая производительность применяемого технологического оборудования.

- Наличие карьеров после добычи кускового торфа экскаваторным способом.

- Требуется дорогостоящая специализированная техника, производство которой как правило уже прекращено (например стилочные машины).

Рис. 1. Примерная схема технологической площадки при добыче кускового торфа экскаваторным способом:

1 – экскаватор;

2 – стилочная машина;

3 – картовый канал; 4 – торфяные ленты на поле сушки;

5 – штабель;

6 – подъездные пути к штабелям (автомобильный или железнодорожный)

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ДОБЫЧИ ТОРФА

Ни один из традиционных способов добычи торфа не подходит для разработки малых месторождений, осушение и подготовка производственных площадей которых часто экономически нецелесообразна.

В связи с этим, выделены два основных способа добычи торфа в условиях разработки малых месторождений торфа с небольшой производственной программой:

1) Добыча торфа экскаваторным способом с устройством временных отвалов сырья и получением из них воздушно-сухого торфа. Данная технология может быть применена для разработки торфяных месторождений с небольшой производственной программой от 20 тыс.м3 до 300 тыс.м3, в том числе в Северной климатической зоне с неблагоприятными климатическими условиями.

2) Добыча торфа гидромеханизированным способом с применением плавучих земснарядов.

Данная технология может применена для сильно обводненных торфяных месторождений с низкой степенью разложения, в труднодоступных районах.

Описание технологии добычи указанных способов приведено ниже.

1) ДОБЫЧА ТОРФА ЭКСКАВАТОРНЫМ СПОСОБОМ С УСТРОЙСТВОМ ВРЕМЕННЫХ ОТВАЛОВ СЫРЬЯ И ПОЛУЧЕНИЕМ ИЗ НИХ ВОЗДУШНО-СУХОГО ТОРФА

Предлагаемая технология добычи и производства торфа совмещает в себе преимущества экскаваторного и фрезерного способа получения торфа.

Технология состоит из следующих, последовательно выполняемых операций:

-Подготовка разрабатываемого участка месторождения: сводка древесной растительности и верхнего очесного слоя бульдозером.

-Экскавация торфяного сырья из залежи на полную глубину в зимний период, когда торфяная залежь проморожена и существует возможность эксплуатации зимников.

-Транспортировка извлеченного торфяного сырья на специализированную технологическую площадку, располагаемую как правило на суходоле.

-Формирование бульдозером отвалов торфяного сырья расчетной высотой ( с учетом сработки слоя за сезон) для его обезвоживания.

-Подготовка торфа в полученных отвалах в летний период, включая операции по рыхлению, ворошению и уборке с применением бульдозера.

-Штабелирование полученного воздушно-сухого торфа и вывозка его потребителю.

Преимущества данного способа заключаются в следующем:

- Минимальные потери торфа при добыче по сравнению с другими способами (5-10%).

-Не требуются дорогостоящие работы по осушению месторождения.

-Не требуются работы по подготовке участка залежи (профилирование поверхности, корчевка пней как при фрезерном способе).

- Не требуется устройства постоянных автодорог на поверхности торфяного месторождения.

-Экскавация и транспорт торфа-сырца производятся в зимний период, когда торфяная залежь переувлажнена или полностью покрыта снегом, то есть не пожароопасна.

- Торфяная залежь в летний период находится в естественном переувлажненном состоянии, т.к. осушение при добыче не требуется что обеспечивает пожарную безопасность.

-Меньшая, по сравнению с фрезерным способом добычи торфа зависимость от погодных условий.

-В отвале отсутствует подпитка торфяной массы грунтовыми водами. В результате происходит интенсивное обезвоживание отвала по всей толщине

-Использование естественной солнечной радиации при подготовке и сушке торфа, что не требует дополнительных затрат энергоресурсов.

-Получение фрезерного торфа пригодного для использования в энергетических целях.

[if ppt]-[endif]

К недостаткам данного способа относятся следующие факторы:

-Технология применима к небольшим торфяным месторождениям с объемом добычи от 20 до 300 тыс.м3 в год.

-Для организации площадки подготовки торфа требуются дополнительные земельные ресурсы. Например при уровне добычи 30 000м3 требуется площадка около 5 га.

-Работы по экскавации торфяной залежи производятся в зимний период, что снижает производительность экскаватора и осложняет добычу.

2) ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАННАЯ ДОБЫЧА ТОРФА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАВУЧИХ ЗЕМСНАРЯДОВ

Технология добычи следующая:

Торфяная масса разрыхляется, разжижается водой, засасывается землесосным снарядом и по пульпопроводам перекачивается на берег где складируется в отстойники.

Уборка торфа из отстойников.

Уборка торфа из отстойников ведется при достижении им влажности 40…60 % на площадках, подвергающихся промораживанию, то есть в отстойниках, залитых в прошлом сезоне. До уборочной влажности торф подсушивают слоями, для чего верхний слой рыхлят, ворошат и сгребают бульдозерами в навалы вдоль одной из длинных сторон отстойника, постепенно формируя штабель, или фрезеруют, ворошат, валкуют, убирают машинами, используемыми в торфяном производстве, и формируют штабель вдоль одной из коротких сторон отстойника или за его пределами.

Выбор одной из этих технологий зависит от масштаба производства и требований к качеству продукции.

При значительных объемах производства и высоких требованиях к продукту целесообразно применять технологию, аналогичную технологии добычи фрезерного торфа.

При послойной технологии намыва влажность верхнего слоя торфа в отстойнике к концу сезона снижается до 82...85 %. После зимнего промораживания и оттаивания она понижается до 70...78 %. Это позволяет использовать любые механизмы для измельчения, дополнительной просушки и уборки торфа в складочные единицы. Разработка торфа со сложной стратиграфией залежи предъявляет к земснарядам требования:

1) корпус земснаряда и его рефулерная часть должны быть достаточно устойчивыми и обеспечивать надежную работу в период волнения в открытом водоеме;

2) земснаряд должен иметь комплект грунтозаборных устройств для разработки залежи на всю ее глубину, которые должны обеспечивать разработку верхних слоев, покрытых растительностью, и нижних уплотненных и связанных слоев;

3) установленный на земснаряде насос должен развивать напор, достаточный для транспорта пульпы на большое расстояние;

4) снаряд должен иметь надежные средства рабочих перемещений в условиях открытого водоема при многометровом слое донных отложений.

Рис. 1. Схема намыва торфа в отстойники:

1 – земснаряд; 2 – плавучий пульпопровод; 3 – магистральный пульпопровод наопорах; 4 – магистральный пульпопровод; 5 – отстойник; 6 – дамбы; 7 – переставные патрубки; 8 – водосбросные колодцы; 9 – трубчатые водосбросы; 10 – водоотводящие каналы

Основные преимущества:

- Объединение в одну технологическую цепочку добычи, транспорта, обогащения и складирования торфа.

- Отсутствие необходимости дорогостоящих работ по осушению торфяной залежи.

- Возможность полной выработки достаточно глубоких месторождений.

- Торфяная залежь в летний период находится в естественном переувлажненном состоянии, т.к. осушение при добыче не требуется что обеспечивает пожарную безопасность.

Основные недостатки:

- Образование взвеси коллоидных частиц сапропеля в воде и отрицательное ее влияние на экологическую обстановку в водоеме.

- Низкая концентрация твердой фазы в пульпе;

- Необходимость подготовки больших площадей под карты намыва или строительства отстойников;

- Большие затраты на осветление воды и отвод ее в водоем;

- Сезонность работ;

- Засорение растительными остатками плавучего и магистрального пульпопроводов.

- Невозможность производства работ при высокой пнистости залежи.

Выводы:

Рассмотренные перспективные способы добычи торфа могут применяться при разработке небольших месторождений с годовой программой добычи торфа от 20 тыс.м3 до 300 тыс.м3.

Данные технологии целесообразно использовать в случаях, когда традиционные способы добычи применить либо невозможно либо экономически нецелесообразно, например:

- При добыче торфа в Северной климатической зоне, когда невозможно применить традиционные способы ввиду климатических условий.

- В случаях, когда осушение месторождение трудновыполнимо в виду сложных гидрогеологических условий.

- В случаях когда требуется приступить к разработке месторождения в сжатые сроки, не затрачивая время на дорогостоящие работы по подготовке месторождения, которые могут достигать несколько лет.

- При добыче торфа для нужд малой энергетики в трудноступных районах.

- При добыче торфа для организации производства торфяных пеллет.

- При добыче торфа для организации производства торфяных питательных грунтов, для нужд благоустройства и озеленения территории.

- При добыче торфа на территории нефтяных месторождений, когда осушение залежи не допускается из-за пожароопасности в летний период

Проектирование карьеров ООО "ДОРГЕОПРОЕКТ"

Закажите технический проект разработки и рекультивации месторождения, проект горного отвода, проектную документацию на разработку карьера по лучшей цене и с лучшим качеством.

Напишите нам: info@dorgeoproekt.ru

Посетите наш сайт: www.dorgeoproekt.com