CC BY
67
----------------------------------- © Г.Г. Шальский, П.А. Данчук,
Т.В. Токунова, 2007
УДК 622.807
Г.Г. Шальский, П.А. Данчук, Т.В. Токунова
ПРАКТИКА ОБЕСПЫЛИВАНИЯ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО КОМБИНАТА
~П связи с ростом добычи, переработки и применения пы-
М.М лящих измельченных материалов, а так же процессов, сопровождающихся образованием и выделением большого количества твердых частиц, пыль стала одним из основных компонентов загрязнения атмосферы. Увеличивается разновидность пылей, различающихся своими свойствами и не всегда поддающихся осаждению и улавливанию. Как следствие, увеличивается загрязнение производственной и окружающей среды, что неблагоприятно сказывается на здоровье работников предприятий и жителей окрестных районов. Увеличивается число профессиональных заболеваний пылевой этиологии (хронических пылевых бронхитов, туберкуле-зов), артрозов, катаракт и т.д. [1].
Одним из серьезнейших источников твердых вредных веществ, загрязняющих атмосферу, являются металлургическая и горнодобывающая отрасли.
Полтавский горнообогатительный комбинат перерабатывает железные руды Кривого Рога, Желтых Вод и собственные со средним содержанием железа 29.5 %. Производительность комбината 12 млн т железнорудных окатышей с содержанием железа в простых окатышах 62 %, во флотационных - 65 %.
Диаметры окатышей от 0 до 5 мм (мелкие), от 9 до 12 мм (средние) и 16 мм (максимальные).
Расход связующего (бентонита) - от 9 до 13 кг на тонну окатышей.
Свою продукцию комбинат отправляет в основном на экспорт: в Россию, Польшу, Австрию, Китай и др.
Основным источником образования пыли на горнообогатительных комбинатах является известковая пыль, выделяющаяся в карьерах, дробильной фабрике, при транспортировке железной руды, ее дроблении и обогащении. В цехах по производству
железнорудных окатышей, где, в качестве связующего, используется бентонит, в окружающую среду выделяется значительное количество этого ценного компонента в виде пыли. А между тем бентонит - довольно редкий и дорогостоящий компонент производства. В мире насчитывается все семь его месторождений, в том числе одно на Украине (Черкасская обл.). Особенно интенсивным пылевы-делением сопровождаются процессы транспортировки размолотого и высушенного бентонита ленточными конвейерами и окатывания в роторных грануляторах, несколько меньшим - выгрузка из железнодорожных вагонов в приемный бункер, из бункера на конвейер и т.д.
Существующая на комбинате система улавливания бентонитовой пыли с помощью цилиндрических циклонов на ленточных конвейерах и перегрузки малоэффективна, централизованный пылеот-сос на бункерах бентонита выбрасывает эту пыль в атмосферу.
Основным требованием, предъявляемым к пылеочистному оборудованию, является обеспечение максимальной эффективности при минимуме энергозатрат. Однако далеко не всегда эти средства обеспечивают достаточную для соблюдения норм ПДК и ПДВ эффективность.
Одной из причин такого состояния является некачественное проектирование пылеулавливающего оборудования из-за отсутствия достоверных данных для выполнения расчетов. Это относится, в основном, к дисперсному составу и концентрации улавливаемой пыли.
До настоящего времени дисперсный состав ряда производственных пылей остается неизученным из-за невозможности его определения существующими приборами. К таким пылям относятся пыли пищевого производства, аграрного комплекса, предприятий легкой промышленности, имеющие волокнистую и волокнозернистую природу. К этой группе может быть отнесен и бетонит, имеющий чешуисто-слоистую структуру. Бетонит вообще очень гигроскопичен, характеризуется высокой степенью водопоглощения и разбухания (до 20-кратного). Взвешенная в турбулентных воздушных потоках бентонитовая пыль, как правило, состоит не из привычных частиц, а из агрегатов, количество и размеры которых в процессе движения постоянно меняются в зависимости от различных факторов. Силы взаимного сцепления частиц обратно пропорциональны их размеру и для мелкой бентонитовой пыли (10-5-5-10-6)м настолько вели-
ки, что повторно дисперсировать предварительно уловленную пыль до первоначальной крупности практически невозможно.
Роторные смесители участка окомкования железнорудных окатышей Полтавского ГОК обслуживают 5 технологических линий. При смешивании шихты для производства окатышей имеют место выбросы бентонитовой пыли в атмосферу.
Сотрудниками ДГМИ производились работы по усовершенствованию системы обеспылевания на технологических линиях цеха (нитки №№ 1-5) производства окатышей. На каждой технологической линии устраивались укрытия с отводами на центробежно-инетционные пылеулавливатели для очистки и сборки уловленной бентонитовой пыли (рис. 1).
Центробежно-инерционный пылеуловитель (рис. 2) предложенный сотрудниками ДГМИ (патент Украины №1311 от 15.07.2002), работает используя энергию пылевоздушного потока, создаваемого отсасывающим вентилятором [2]. Воздух, загрязненный бентонитовой пылью, попадает через воздуховод 4 в верхнюю коническую часть аппарата, где наиболее крупные частицы, закручиваясь, прижимаются к корпусу, тормозятся и осыпаются на дно. Это первая ступень очистки. Воздушный поток, двигаясь вниз, в сужающуюся часть, образует вихрь, который, поднимаясь вверх вдоль продольной оси, натыкается на радиальные решетки 3, сталкивается с ними, пылинки меняют направление, дополнительно аг-регатируются и тоже выпадают на дно (2-я ступень очистки). Самая мелкая фракция пыли, проходя вторую ступень, практически без «потерь», собирается конусом-юбкой 5, где, отстоявшись, также оседает на дно аппарта. Это - 3-я ступень очистки. Наконец, частицы меньше критических (5-10"5м) устремляются в выхлопную трубу. Пылеуловитель трехстадийный, сухого способа очистки, имеет эффективность, в зависимости от фракционного состава используемой пыли, до 85 %.
Пыль, накапливается в приемных емкостях 2, периодически сбрасывалась обратно на конвейер. Результаты работы на всех 5 линиях приведены в табл. 1 (номера пылеуловителей совпадают с номерами технологических линий). Следует отметить, что коллекторные воздуховоды, загрязнены слежавшейся бентонитовой пылью и реальное сечение их составляет от 60 % до 70 % от номинального.
1 2 3 4 5
Схема обеспыливания воздуха нитей 1 - 5 участка окомкования цпо-1: 1 - локализируещее-экранирующие укрытие, 2 - дозатор, 3 - ленточный конвейер, 4- транспортируемый материал (основной), 5 - аспирационный зонт, 6 - подводящий воздуховод, 7 - пылеотделитель, 8 - отводящий воздуховод, 9 - центральный коллекторный воздуховод, 10 - вентилятор, 11 - трубопровод подачи бетонита, 12 - трубопровод сбрасывания пыли, 13 - шибер
№№ пп. № технологической линии и пылеулов. Концентр. Бент.пыли, кг/м3 степень очистки, % Скорость на входе пылеулов, м/с Количество уловленной пыли, кг/м
до уст после
1 Нитка №1 7.10 1.30 81.7 19.0 6.96
2 Нитка №2 6.50 1.10 83.1 14.0 9.13
3 Нитка №3 6.80 1.30 80.9 16.0 12.26
4 Нитка №4 6.87 1.35 80.3 - 9.99
5 Нитка №5 7.40 1.40 81.1 20.0 6.94
А вообще, вопрос очистки воздуховодов, особенно коллекторных, остается открытым, учитывая то обстоятельство, что бентонитовая масса гигроскопична и способна к значительному разбуханию.
Замена существующих циклонов на двух участках окомко-вания в количестве 10 штук выразилась значительным экономически эффектом для комбината.
Принимая усредненное количество уловленной бентонитовой пыли на 1 пылеуловитель - т = 9 кг/час. Чистое время работы >й технологической линии усредненное Т! = 5500 час/год. Фактическая цена 1 т бентонита Черкасского месторождения с = 145.17 грн (по состоянию на 2001 г.).
Затраты на изготовление обеспыливающего аппарата - центробежно-инерционного пылеуловителя 10000 грн. Получим годовой экономический эффект (ожидаемый в результате улавливания бентонитовой пыли):
Э1 = ЮЛпТ^ = 10-3-9-10-5500-145.17 = 71859.15 грн Затраты на изготовление аппаратов улавливания:
3 = 10000-10 = 100000 грн Срок окупаемости пылеуловителей, год:
Т 2 = 3/Т>1.4
Таким образом, замена пылеулавливающего оборудования, улучшила экологическую обстановку в районе горнообогатительного комбината и городе Комсомольске в целом. Кроме того, сэкономлено ценное сырье в товарном виде - бентонитовая пыль. Учитывая этот фактор (бентонит размолот, высушен) реальный экономический эффект от улавливания этого компонен-
та, по крайней мере на 20% выше, т.е. 3 = 1.2-71859.15 86230.98 грн.
за***
возд>
Рис. 2. Центробежно-инерционный пылеуловитель: 1 - нижняя коническая часть; 2 - пылесборник; 3 - отбойные жалюзийные пластины; 4 - входной патрубок; 5 - конус-юбка; 6 - вихреобразователь
Кроме экономического, имеет место эффект экологический, выражающийся в снижении содержания пыли на рабочих местах и в городе в целом и как следствие, снижение уровня заболеваемости работников комбината и жителей Комсомольска, вызванных пылевым фактором. Вообще, обеспылевание (с утилизацией уловленной
пыли) пунктов складирования, перегрузов, размола, сушки, смешивания, гранулирования, спекания и т.д. бентонита - это шаг к созданию малоотходных (в перспективе безотходных) технологий в горнодобывающей и металлургической отраслях.
------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СтрацеВ. Промышленная очистка газов. - М.: Химия 1981, 616 с.
2. Декларацшний патент Украши №1311 «Пилювловлювач». Авт. Шаль-ский Г.Г., Данчук П.О., Буянов О.Д., Михайлова Л.Ф., Калюжний П.Г. Заявл. 17.09.2001, №2001096375/к. Опубл. У Б.1. №7 15.07.2002.
— Коротко об авторах -------------------------------------------
Шальский Г.Г. - Академик МАБИН, кандидат технических наук, Данчук П.А. - кандидат технических наук, доцент,
Токунова Т.В. - магистр, доцент,
Донбасский государственный технический университет.
