CC BY
40
УДК 666.97:69.059.25
О. М. ПШШЬКО, А. В. КРАСНЮК, В. П. ЛИСНЯК, О. В. ГРОМОВА (ДПТ)
АНАЛ1З 1СНУЮЧИХ СПОСОБ1В ОЧИЩЕННЯ I УТИЛ1ЗАЩ1 ЗАБРУДНЕНОГО БАЛАСТНОГО ЩЕБЕНЮ
Розглянуто основш аспекти проблеми утилiзацil вiдпрацьованого баластного щебеню, який накопичу-еться у значних об'емах при реконструкцiй та поточному утриманш колiй на Придшпровськш залiзницi. Встановлено, що найкращим напрямком утилiзацil вiдпрацьованого баластового щебеню е повторне його використання в колшному господарствi, при наявностi технiчних можливостей та економiчноl доцiльностi. Як показали попередш дослвдження вирiшення ще! проблеми буде мати значний еколопчний та економiч-ний ефект.
Рассмотрены основные аспекты проблемы утилизации отработанного балластного щебня, который накапливается в значительных объемах при реконструкций и текущем содержании путей на Приднепровской железной дороге. Установлено, что наилучшим направлением утилизации отработанного балластного щебню есть повторное его использование в путевом хозяйстве, при наличии технических возможностей и экономической целесообразности. Как показали предварительные исследования решения этой проблемы будет иметь значительный экологический и экономический эффект.
The basic aspects of problem of utilization of exhaust ballast to the macadam which accumulates in considerable volumes at reconstructions and current maintenance of tracks on the Pridneprovscaya rail way are considered. It is set that by the best direction of utilization of exhaust ballast to the macadam there is repeated his use in the travel economy, at presence of economic feasibilities and financial viability. How rotined previous researches of decision of this problem will have a considerable ecological and economic effect.
Загальна довжина коли Придншровсько1' за-лiзницi складае близько 7498 кiлометрiв. На кожен кшометр коли укладаеться до 2000 м3 баластного щебеню. Вартють баластного щебеню в Придшпровському регюш коливаеться вщ 37 до 170 гривень за 1 м3. Планова замша баластного щебеню вщбуваеться через кожш 10 ро-юв його експлуатаци, при цьому замшюеться вщ 50000 до 70000 м3 баластного щебеню.
На сьогодшшнш день юнуе проблема ефек-тивно! утилiзацiI вщпрацьованого баластного щебеню, який накопичуеться у значних об'емах при реконструкцш та поточному утриманш ко-лiй на Придншровськш залiзницi. Як показали попередш дослщження вирiшення цiеI проблеми буде мати значний еколопчний та економ> чний ефект.
Встановлено, що найкращим напрямком утилiзацiI вщпрацьованого баластового щебеню е повторне його використання в колшному господарств^ при наявносп технiчних можливостей та економiчноI доцiльностi.
Найбiльш забрудненим вважаеться баласт-ний щебiнь, що експлуатуеться безпосередньо шд дерев'яними або залiзобетонними шпалами, а також у мюцях, що iнтенсивно забруднюють-ся внаслщок специфiки умов експлуатацiI, таких, як стршочш переводи, завантажувально-вивантажувальнi шляхи, шляхи вiдстою рухо-
мого складу i т.п..
Як показав лпературний аналiз, сьогоднi в Украш не iснуе нормативного документу, що регламентуе способи утилiзацiI вщпрацьованого баластного щебеню. Але юнують державш стандарти, якi регламентують властивосп щебеню для його використання в транспортному будiвництвi. Тому основною метою дослщжень е розробка технологiI, яка дозволить ефективно проводити очищення забрудненого баластного щебеню до моменту, коли його можна буде повторно використовувати у транспортному буд> внищга.
Згiдно з законом про охорону навколишньо-го середовища, забруднений баластний ще-
бшь це вiдходи, якi утворюються безпосередньо на прошджш частинi залiзничноI колiI внаслiдок спочатку використаних матерiалiв та допомiжних речовин, якi застосовуються при ремонтних роботах, а також внаслщок дiI «спе-цифiчного залiзничного» забруднення та зви-чайних забруднень. Ц вiдходи е супутнiм яви-щем при перебудуваннi, реставрацiI та новому будуванш залiзничних шляхiв.
На рис. 1 показано вщвали забрудненого баластного щебеню Трудiвського щебеневого заводу.
Пщ баластним щебенем розумiеться тверде ломане камiння, що використовуеться для ба-ластування залiзничного шляху, яке вщповщае
високим будiвельно-технiчним вимогам. При цьому мова йде про чисте ломане природне ка-мшня з особливими вимогами щодо якостi ка-меню, форми та розмiрiв (як правило, мiж 25 та 45 (60) мм). Товщина шару щебеню до нижньо! поверхнi шпал складае 30 см, вщповщно роз-рахунковiй швидкостi руху та передбачуваного навантаження на залiзничний шлях.
Рис. 1. В1двали забрудненого баластного щебеню
За мехашчного навантаження внаслiдок руху потяпв та при перюдично проводимих ре-монтних роботах, а також внаслщок вив^рю-вання щебшь змiнюе свою форму. Через це, а також через накопичення шших порщ (зверху пилу та бруду, знизу дрiбнi частинки, якi утво-рюються пiд час земних коливань iз нижньо! будови колн) баластний щебiнь поступово втрачае сво! будiвельно-технiчнi характеристики, тому через 15...30 роюв його треба рестав-рувати чи замiняти. Забруднений щебiнь при реставрацн або перебудовi часто видаляеться разом з частиною нижньо! будови коли. Круп-ний щебiнь, розмiр якого 25 мм (iнколи шсля просiювання до 30 мм), який залишився пiсля просiювання на мющ робiт, може бути знову застосований разом з новим щебенем. Вщияш шсля очищення щебеню частинки, яю е мен-шими нiж 30мм (22мм залежно вiд сита), а також найдрiбнiшi частки та вщпрацьований ще-бiнь вивозяться для утилiзацi! вiдходiв.
При визначеннi рацюнальних з будiвельно-технiчно! точки зору та дозволених з точки зо-ру охорони навколишнього середовища шляхiв утилiзацi! вiдходiв треба принципово врахову-вати наступнi елементи:
- забруднення вiдходiв («речовинне» за-бруднення через небажаш дрiбнi частки) i пе-ревантаження шкiдливими речовинами («х1м> чне» перевантаження);
- можливостi, по-рiзному забруднеш мате-рiали за спецiальних будiвельних умов шдпри-емств залiзницi окремо для покращеного вико-ристання рееструвати i переправляти далi;
- запобпання недопустимого забруднення навколишнього середовища через гаранпю належно! якостi будiвельних матерiалiв i до-тримання обмежень тд час застосування ма-терiалiв.
Отже треба намагатися застосовувати висо-кояюсш пiсля повторного використання будi-вельш матерiали, щоб специфiчнi якостi мате-рiалу можна було б використовувати найкращим чином i гарантувати можливють нового використання.
Для здiйснення цих принципiв треба прово-дити на будiвельних майданчиках розподш ма-терiалiв (рис. 2), що дозволяе розрiзняти вiдхо-ди зпдно наступних прiоритетiв:
1. Безпосередне повторне використання або використання окремих фракцш на будiвельних майданчиках (перш за все крупного щебеню шсля його очищення).
2. Використання вiдходiв в якосп неза-бруднено! ви!мки грунту на iнших будiвельних майданчиках або як замшу сировиш.
3. Вивезення вiдходiв для збагачення (сухе просiювання або промивання) у спещальних пристроях, якщо потужнiсть цього пристрою потребуе попереднього сортування для покра-щення роботи. Метою е - подальша обробка матерiалiв, таким чином !х можна буде як неза-бруднену сировину без обмежень використовува-ти i залишки обробляти далi або захоронити.
1. Використання без збагачення
без обмежень
теля обробки г з обмеженнями
2. Обробка сухе проаювання
промивання
шин види обробки
3. Збер1гання оброблеш в^дходи
безпосередне поховання
Рис. 2. Шляхи утил1заци зал1зничного баласту
При аналiзi вiтчизняно!, закордонно! лiтера-тури виявлеш наступнi вiдомi способи очищення забрудненого щебеню (в залежносп вщ сту-пеня забруднення).
Сухе грохочення
Технолопя сухого грохочення покращуе меха-нiчнi характеристики баластного матерiалу, але лише трохи зменшуе стушнь його забруднення [1-3].
Промивка
Технолопчний процес i устаткування для промивки вiдпрацьованого баластного матерiа-лу схематично показаш на рис. 3.
часток баластного матерiалу з гуркоту i осадже-ного з води мула ущшьнюеться i пресуеться; при цьому утворюються брикети, яю використовують як фшьтрувальт.
Вмiст залишкових забруднень в промитому i висушеному баластному матерiалi не повинен перевищувати задано! величини. Найважлив> шим параметром забруднення шюдливими ре-човинами е вмiст полщи^чних i мiнеральних вуглеводнiв; вмiст важких металiв, як правило, допускаеться. Найбшьша кiлькiсть забрудню-вачiв звичайно залишаеться в пiску.
Рис. 3. Технолопя та обладнання для промивання ввдпрацьованого баластного щебеню
Знятий з шляху забруднений i засмiчений баластний матерiал в спецiальних вагонах транспортують на промивальну установку. Тут його по конвееру направляють в промiжне схо-вище. Звiдси навантажувачi на автомобшьному ходi порцiями перевозять його в приймальний бункер установки для попередньо! обробки. Магнiтний сепаратор видаляе з баластного ма-терiалу всi металевi включення, потiм калiбру-вальний сепаратор видаляе частинки розмiром бiльше 45 мм. Пюля цього баластний матерiал промиваеться. Промитий матерiал подаеться на сортувальний гуркiт, на якому проходять част-ки розмiром 6...45 мм. 1з забруднено! води, ви-користано! для промивки, за допомогою пдро-циклона вимиваеться пiсок, потiм вода додатково очищаеться методом осадження. Очищену воду знов направляють на промивку баластного мате-рiалу, чим забезпечуеться оборот води по замкнутому циклу. Сумш шску з гiдроциклону, дрiбних
Як показують результати дослiджень, тсля тако! звичайно! промивки ступiнь забруднення вщпрацьованого баластного матерiалу знижу-еться не менше нiж в 2 рази.
Якщо вмiст шкiдливих забруднювачiв в баластному матерiалi тсля промивки задовольняе вимогам, що пред'являються до незабрудненого матерiалу, такий матерiал можна повторно ви-користовувати без потреби в подальшш оброб-щ i без обмежень як баластний матерiал, так i як матерiал для дорожнього будiвництва, дре-нажних систем, забутування i т.п.
Якщо вмют шкiдливих забруднювачiв зна-ходиться у визначених межах для матерiалу, придатного до повторного використання з де-якими обмеженнями, такий матерiал можна за-стосувати як сировину для виготовлення бетону або асфальтобетону. Баластний матерiал, що складаеться з часток потрiбних фракцiй, але з округлими гранями, можна використовувати за
прямим призначенням, проте тiльки на друго-рядних шляхах
Грав^ацшне збагачення
Цей вид обробки складшше за промивку i включае декшька технологiчних процесiв, зок-рема гравпацшне вiддiлення забруднених i не-забруднених дрiбних фракцiй на грохотах, по-дрiбнення крупних часток, промивку, багатостутнчату сепарацiю на циклонах, а та-кож обробку використано! води. Крiм того, за-стосовуються екстракцшш технологi! для розчи-нення забруднювачiв за допомогою спецiальних хiмiчних реагенпв в рiдкому виглядi; одержанi при цьому розчини також направляють на стан-цiю обробки стiчних вод. Забруднювачi деяких видiв можна хiмiчно розщепляти з утворенням нейтральних продукпв.
Гравiтацiйне збагачення - дорогий вид обробки, який доцшьно використовувати тшьки у випадках, коли знятий з шляху баластний мате-рiал настiльки забруднений, що для його очи-щення просто! промивки недостатньо, а також якщо його складування у вщвал безпосередньо пiсля зняття з шляху неможливо по еколопчних або недоцшьно по економiчних мiркуваннях.
Складування у вщвал
Знятий з шляху баластний матерiал, ступiнь забруднення якого вщносно невисокий, можна складувати у вщвал для хiмiчно iнертних мате-рiалiв. Баластний матерiал з високим ступенем забруднення необхiдно заздалегiдь обробити або складувати в спещальний вщвал вщповщно до розпоряджень законодавства про промисловi вiдходи.
Види та джерела шкщливих речовин
Спосiб утилiзацi! утворених вiдходiв перш за все залежить вiд ступеню забруднення шкщли-вими речовинами, яю накопичувалися у щебе-невому баластi на протязi експлуатаци залiзни-цi. При виборi способу утилiзацi! в рiвнiй мiрi виршальними е також будiвельно-техничнi властивостi вiдходiв.
Встановлено, що вiдпрацьований баластний щебшь мiстить, як правило, механiчнi i хiмiчнi забруднення.
До механiчних вщносяться:
• дрiбна фракцiя, що утворилася внаслщок зносу i стирання часток щебеню;
• частки матерiалу земляного полотна, що перемшуються з щебенем;
• залишки рослинностi.
Хiмiчнi забруднення:
• важю метали, що мютяться в продуктах зносу колiс, рейок, контактного проводу i гальм.
Природним шляхом метали за звичайно! технологи вимиваються з мшеральних вiдходiв лише в невеликих концентращях. Для оцшки екологiчного забруднення металами треба ви-значити !х загальний вмiст. Для оцшки особливого впливу металiв на залiзницi враховуеться пiдвищений вмют, який може вмiщуватися природним шляхом у щебеневому баласп (це перш за все пщвищений вмiст Бе, Си, РЬ та 2п), а також «нормальний» внесок сезонних опадiв.
Внесок специфiчно залiзничних металiв (Бе, 2п, Си, 2п, РЬ, С^ Сг, N1) вiдбуваеться внасл> док: зносу матерiалiв гальмових колодок та накладок, рейок, колю, контактних мереж, стру-моприймачiв; вiдходiв вщ ремонтних та реставрацiйних робiт на стовпах, сталевих конструкцiях, тощо; змащувальних матерiалiв (дуже значна частина).
• специфiчно-залiзничнi органiчнi шкiдливi речовини (перш за все вуглеводш, ПАВ та гер-бiциди) накопичуються в наслщок:
- вивiльнення з укладених порщ, тобто з просочених дерев'яних шпал;
- застосування допомiжних речовин пiд час ремонтних робгт та пiд час експлуатацi! залiз-ницi;
- змащувальних матерiалiв (стрiлковi переводи, вiсi, амортизатори, гребеш бандажу);
- рiдкi та твердi вiдходи вiд експлуатацi! за-лiзницi;
• гербiциди.
На пiдставi проведених дослщжень, в зале-жностi вщ обсягу забруднення, пропонуеться наступна класифшащя вiдпрацьованого баласт-ного щебеню:
• незабруднений баластний щебшь - якщо вмют у ньому речовин шкщливих для експлуатаци та навколишнього середовища не переви-щуе допустимих норм. Такий матерiал можна без обмежень повторно використовувати в ко-лшному господарсти Придншровсько! залiзни-цi пiсля вiдповiдно! обробки - дроблення чи сортування;
• забруднений баластний щебшь - якщо вмют у ньому речовин шкщливих для експлуатаци та навколишнього середовища перевищуе допустташ норми. Такий матерiал необхщно обробляти за спещальною технолопею, яка дозволить перевести його в категорда незабруд-неного баластного щебеню.
Висновок
1. Найкращим напрямком утитзацп вщпра-цьованого баластного щебеню е повторне його використання в колшному господарствi, а та-кож застосування очищеного щебеню у транспортному будiвництвi, при наявносп технiчних можливостей та економiчно! доцшьносп.
2. Аналiтичний аналiз проведений з метою розробки технологи, яка дозволить ефективно проводити очищення забрудненого баластного щебеню до моменту, коли його можна буде по-
вторно використовувати у транспортному буд> внищта.
Б1БЛЮГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Бондаренко Б. Н., Варызгин Е. С. и др. Содержание балластной призмы железнодорожного пути - М.: Транспорт, 1978. - 142 с.
2. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. - М.: Транспорт, 1987. - 479 с.
3. Schmutz G. Rail International, 2000, № 8, р. 2-10.
Надшшла до редколегп: 02.04.2007 р.
