Научная статья на тему 'Укрепление пылящих поверхностей'

Укрепление пылящих поверхностей Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
116
23
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — А В. Савченко

Атмосферные выбросы вредных веществ при разработке полезных ископаемых открытым способом в основном связаны с механическими (пыль) и химическими (СО*, NO*, SO* и т.д.) примесями. Основными источниками пылеобразования и пылевыделения в атмосферу при открытой разработке месторождений полезных ископаемых являются взрывные работы, бурение, экскавация, транспортирование горной массы, складирование и дробление. Дополнительно как при ведении работ, так и после прекращения работы карьера действуют такие источники, как отвалы, пляжные зоны хвостохранилищ и гидроотвалов, эрозионные зоны. Поиск рациональных средств и способов снижения пылегазовых выбросов в атмосферу является актуальной задачей, особенно для карьеров. Здесь наиболее перспективными и технологичными являются мокрые способы, реализуемые в процессе увлажнения пылеобраэующего сырья и пылевого материала, орошения их и витающей пыли растворами и связывания жидкими гелеобразными веществами. Анализ средств и способов борьбы с пылью на карьерах свидетельствует о целесообразности использования на основных технологических процессах со стационарными и полустационарными источниками мокрых способов с интенсивным диспергированием водных растворов в теплый период года и снегообраэованием в холодный. В настоящее время на кафедре экологии, аэрологии и охраны труда проводятся лабораторные исследования, целью которых является поиск эффективного связующего вещества для коагуляции пылеобразующего сырья и пылевого материала в гранулы при их орошении.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Atmospheric emissions of harmful substances while open-cast mining are mainly caused by mechanical (dust) and chemical (CO2, NO*, SO*) admixtures. Blasting, boring, excavation, transportation of mined rock, storing and splitting are the main sources of dust formation and its emitting into the atmosphere while open-cast mining of mineral deposits. Such sources as dumps, beach zones of stored tailings and hydraulic mine dumps, erosive zones act additionally both at operating and non-operating open-casts. Searching for rational means and ways of decreasing in dust and gaseous emissions into the atmosphere is an actual task especially for open-cast mines. And wet methods being realized in the process of wetting of dust sources and dust material, spraying them with solutions and linking them with fluid gelatinous substances are more perspective and technologic here. The analysis of means and ways of dust control at open-cast mines indicates the expediency of usage of wet ways with an intensive dispersion of water solutions in warm period of a year and snow formation in cold one in the main technological processes with stationary and semi-stationary sources. At present laboratory researches are being carried out at the department of ecology, airology and labour safety to find effective substances for coagulation of dust-forming raw materials and dust materials into granules while being sprayed.

Текст научной работы на тему «Укрепление пылящих поверхностей»

УДК 62-784.4

А. В. САВЧЕНКО

Горный факультет, студент группы ИЗ-97-2, ассистент профессора

УКРЕПЛЕНИЕ ПЫЛЯЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Атмосферные выбросы вредных веществ при разработке полезных ископаемых открытым способом в основном связаны с механическими (пыль) и химическими (СО*, NO*, SO* и т.д.) примесями.

Основными источниками пылеобразования и пылевыделения в атмосферу при открытой разработке месторождений полезных ископаемых являются взрывные работы, бурение, экскавация, транспортирование горной массы, складирование и дробление. Дополнительно как при ведении работ, так и после прекращения работы карьера действуют такие источники, как отвалы, пляжные зоны хвосто-хранилищ и гидроотвалов, эрозионные зоны.

Поиск рациональных средств и способов снижения пылегазовых выбросов в атмосферу является актуальной задачей, особенно для карьеров. Здесь наиболее перспективными и технологичными являются мокрые способы, реализуемые в процессе увлажнения пылеобразующего сырья и пылевого материала, орошения их и витающей пыли растворами и связывания жидкими гелеобразными веществами.

Анализ средств и способов борьбы с пылью на карьерах свидетельствует о целесообразности использования на основных технологических процессах со стационарными и полустационарными источниками мокрых способов с интенсивным диспергированием водных растворов в теплый период года и снегообразованием в холодный.

В настоящее время на кафедре экологии, аэрологии и охраны труда проводятся лабораторные исследования, целью которых является поиск эффективного связующего вещества для коагуляции пылеобразующего сырья и пылевого материала в гранулы при их орошении.

Atmospheric emissions of harmful substances while open-cast mining are mainly caused by mechanical (dust) and chemical (CO2, NO*, SO*) admixtures.

Blasting, boring, excavation, transportation of mined rock, storing and splitting are the main sources of dust formation and its emitting into the atmosphere while open-cast mining of mineral deposits. Such sources as dumps, beach zones of stored tailings and hydraulic mine dumps, erosive zones act additionally both at operating and non-operating open-casts.

Searching for rational means and ways of decreasing in dust and gaseous emissions into the atmosphere is an actual task especially for open-cast mines. And wet methods - being realized in the process of wetting of dust sources and dust material, spraying them with solutions and linking them with fluid gelatinous substances - are more perspective and technologic here.

The analysis of means and ways of dust control at open-cast mines indicates the expediency of usage of wet ways - with an intensive dispersion of water solutions in warm period of a year and snow formation in cold one - in the main technological processes with stationary and semi-stationary sources.

At present laboratory researches are being carried out at the department of ecology, airology and labour safety to find effective substances for coagulation of dust-forming raw materials and dust materials into granules while being sprayed.

Атмосферные выбросы вредных веществ при разработке полезных ископаемых открытым способом в основном связаны с механическими (пыль) и химическими (С0Х, Ж)х, 80х и т.д.) примесями.

Основные источники пылеобразования и пылевыделения в атмосферу при открытой разработке месторождений (табл.1): взрывные работы, бурение, экскавация, транспортирование горной массы, складирование и дробление. Дополнительно к ним действу-54 _

ют, как при ведении работ, так и после прекращения действия карьера, такие источники, как отвалы, пляжные зоны хвостохрани-лищ и гидроотвалов, эрозионные зоны.

Интенсивность пылеобразования (пылевыделения) с поверхности техногенных массивов зависит от технологических характеристик применяемого оборудования и процесса (профиль поверхности складируемого материала, степень защищенности техногенного массива от внешних воздейст-

ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.150. Часть 1

Таблица 1

Источники пылевыделения в карьерах

Интенсивность пылевыделения Запыленность воздуха, мг/м3

Источник в единицу времени, мг/с на единицу добычи, мг/м3

Взрывные работы (30-170)103 500-4200

Бурение (СБШ) 17-1900 (с пылеподавлением) (0,24-3.4) 103 5-10

4-60000 (без пылеподавления) (0,32-148)103 200

Экскавация 100-7000 40-60

Транспортирование горной массы: • Автомобили 6000 0,7-103

• Конвейеры • Железнодорожный транспорт 400 100 2-11

Сортировка и складирование 115-150 15-150

Отвалообразование До 12000 15-150

Дробление на самоходном оборудовании 100-11000 60-250

вий, продолжительность хранения пород в отвале, параметры БВР и т.д.), а также физических параметров окружающей среды (скорость ветра, влаговыпадение - орошение, обводненность месторождения и т.д.). Так, например, пыление отвалов при скоростях ветра 3-4 м/с составляет 1-3 мг/(м2-с), а пляжных зон хвостохранилищ до

6,5 мг/(м2-с). Интенсивность взрывных работ, являющихся наиболее мощным источником пылевых выбросов, во многом зависит от крепости пород (с ростом крепости пород увеличивается удельное пы-леобразование). Например, для пород крепостью /= 5 по шкале Протодьконова величина удельного пылеобразования равна 0,04 кг/м3, а для пород крепостью /= 19-0,17 кг/м3

Пылевыделение и запыленность воздуха существенно зависят от времени года (табл.2).

Изменения содержания пыли в атмосфере карьеров в разное время года объясняются, главным образом, направлением и интенсивностью процессов тепломассообмена горного массива с атмосферой. Последние определяются термодинамическими параметрами атмосферы (температура, относительная влажность, влагосодержание,

скорость движения) и приконтурной части горного массива (температура, влагосодержание).

Таблица 2

Влияние времени года на интенсивность пылевыделения

Источник Интенсивность пылевыделения, мг/с

зимой летом

Экскавация горной массы 1100-3000 70-500

Бурение скважин 300-1100 До 400

Движение автомобилей Менее

с грузом (единичный объект) 3500-11000 1000

До настоящего времени не существует единой методики расчета пылевыделения с поверхности неорганизованных источников выбросов в атмосферу. Для различных производств, сгруппированных по качественным признакам, разработаны эмпирические методики расчета, применение которых основано на использовании справочных данных о коэффициентах удельных выделений вредных веществ при хранении различных материалов.

Пылевыделение при сдувании частиц с поверхности техногенного массива предлагается определять по формуле

- 55

Санкт-Петербург. 2002

Л/Т.м = 31,5^^3^(1-^)10"4, где К\ - коэффициент, учитывающий скорость ветра (рис.1); Кг - коэффициент, учитывающий степень защищенности площадки от внешних воздействий; К3 - коэффициент, учитывающий профиль поверхности техногенного массива, определяемый по соотношению фактической поверхности техногенного массива 5факт к площади основного штабеля 5Т (рис.2); т|' - эффективность применяемых средств пылеподавления.

Поиск рациональных средств и способов снижения пылегазовых выбросов в атмосферу является актуальной задачей, особенно для карьеров. Здесь наиболее перспективными и технологичными являются мокрые способы, реализуемые в процессе увлажнения пылеобразующего сырья и пылевого материала, орошения их и витающей пыли растворами и связывания жидкими гелеобразными веществами.

Анализ средств и способов борьбы с пылью на карьерах свидетельствует о целесообразности использования для борьбы с пылевыделением на основных технологических процессах со стационарными и полустационарными источниками мокрых способов с интенсивным диспергированием водных растворов в теплый период года и снегообразованием в холодный.

В основу конструирования различных снегогенераторов заложены принципы фазовых переходов диспергированной воды при свободном падении в потоке воздуха, движении затопленных струй в неподвижном воздухе, противоточном, поперечном или прямоточном движении воздуха, предварительном переохлаждении капель в камере смешивания с потоком расширяющегося сжатого воздуха и др.

Наиболее простыми по исполнению, но энергоемкими являются способы снегообра-зования гидро- или аэропультами с дально-струйным (30-100 м и даже 350 м) выбросом диспергированной в форсунках воды и ее замерзанием при движении в атмосфере. Гидропульты обеспечивают дальнобойность за счет высокого давления воды (более 1 МПа), пневмопульты за счет напора мощных движителей вентиляторов или 56 _

Скорость ветра, м/с

Рис. 1. Зависимость коэффициента А", от скорости ветра

Рис.2. Зависимость коэффициента К3 от профиля поверхности техногенного массива

газовых турбин. Более компактными и эффективными по затратам энергии являются снегогенераторы с использованием сжатого воздуха для диспергирования воды и начального переохлаждения капель.

Основным снегообразующим элементом различных устройств, сконструированных и испытанных в ИГД ЯФ СО РАН, является пневмогидравлическая форсунка (рис.3), в которой вода под давлением по каналу 3 через радиальную выточку 4 и

Рис.3. Устройство для получения искусственного снега

1 - корпус; 2 - кожух; 3 - канал для подвода воды;

4 - радиальная выточка; 5 - кольцевая щель; 6 - смесительная камера; 7 - диффузор; 8, 10 - каналы для подачи холодного и горячего воздуха; 9, 12 - сопла Лаваля; 11 - кольцевая полость

¡ЯНЫ 0135-3500. Записки Горного института. Т.150. Часть 1

кольцевую щель 5 поступает в смесительную камеру 6. По каналу 8 сжатый воздух подается через сопло Лаваля в смесительную камеру 6, диспергируя воду, и далее водовоз-душная смесь поступает через диффузор 7 в выходное отверстие, где охлаждается воздухом, прошедшим через второе сопло Лаваля 12, и направляется в атмосферу.

Испытания различных устройств пыле-подавления свидетельствуют о высокой эффективности их использования как в холодный, так и в теплый период года. Пылевыде-ление в атмосферу и вынос пыли снижаются на 10-15 %. Дальность действия многофорсуночных установок составляет до 8 м, площадь обработки - 2-3 м2 на одну форсунку.

Научный руководитель профессор, д.т.н. Ю.В.Шувалов

- 57

2

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.