ВВЕДЕНИЕ
Федеральное агенство по образованию
Петрозаводский Государственный Университет
Физико-технический факультет
Кафедра горного дела
Реферат
На тему:
Способыи средства борьбы с пылью на горных предприятиях.
Выполнилстудент 4 курса
Группы21407
АвраменкоСергей Николаевич
Преподаватель:
КаменеваЕлена Евгеньевна
г.Петрозаводск
2007г.
Содержание.Пылевыделение………………………………………………………………………3 Анализ влияния источников пыли ГП на окружающую среду……………6 Пылеподавление.
3.1.Пенообразователь для подавления пылеобразования………………….…8
3.2. Мокрые способы борьбы с пылью……………………………………………….9
3.3. Высадка клевера на хвостах (прим.Оленегорский ГОК)…………………..10
3.4. Пылеподавление нагрунтовых дорогах горных предприятий………….124. Новые способы закрепления хвостохранилищ…………………………………14
Заключение…………………………………………………………………………………16
Литература………………………………………………………………………………….17
Введение.
Интенсификацияпроцессов добычи и переработки минерального сырья, характерная для современногоразвития горного производства, связана с весьма значительным загрязнениемокружающей среды, в частности, атмосферного воздуха пылью.
Наибольший вклад в загрязнение атмосферы выбросами пыли вносят неорганизованныеоткрытые источники пылевыделения, основными из которых являются пылящиеповерхности техногенных массивов (80 %). В настоящее время только в Россииизвлечено из недр и находится в отвалах и хвостохранилищах около 500 млрд. м3горных пород и отходов переработки полезных ископаемых.
Техногенные массивы характеризуются большими площадями и нарушеннойповерхностью, на которой под воздействием атмосферных условий происходятпроцессы пылеобразования (в сутки с 1 га — от 2 до 5 т пыли), способствующиераспространению пыли на большие расстояния. По данным исследований установлено,что при привнесенном количестве пыли более 58 кг в месяц на 1 га, наблюдается эффектугнетения жизнедеятельности большинства растений и животных этого района.
Существующие способы предотвращения пыления основаны либо на закреплениипылящих поверхностей с помощью экологически вредных химических веществ, либо напроведении биологической рекультивации. Тем не менее, несмотря на большой объеми достигнутые успехи исследований, до настоящего времени комплексногоэкологически безопасного и биологически продуктивного метода обеспыливания несуществует.
1. Основныеположения.
1. Основными источниками пылевыделения, оказывающими негативное воздействие наокружающую среду при открытой разработке месторождений и складировании отходов,являются стационарные и техногенные нестационарные площадные массивы,интенсивность пылеобразования которых определяется объемами отбиваемых,транспортируемых и перемещаемых пород, площадью поверхности, скоростью ветра,гранулометрическим составом и плотностью пыли в виде степенно-показательныхзависимостей.
2. Снижение пылевой нагрузки на окружающую среду обеспечивается связываниемчастиц пыли в процессе пылеобразования путем добавления к мокрым средствампылеподавления клеящего материала на основе органического, экологически чистоговещества — сапропеля, обладающего биоактивными свойствами и обеспечивающегообразование упрочненного биопродуктивного слоя на больших территориях.
3. Для реализации разработанного способа пылеподавления целесообразноиспользовать усовершенствованную модель установки для связывания аэрозолей иаэрогелей пыли (на основе снегогенератора), режим эксплуатации которойопределяется климатическими параметрами, а область эффективного применениянаходится в пределах ветровой нагрузки до 8-10 м/с.
2. Анализ влиянияисточников пыли ГП на окружающую среду.
Источники образования и выделения пыли
на горнодобывающих и перерабатывающих предприятиях:
По оценкам специалистов мировое потребление минерального сырья достигло около12 млрд. т в год, а извлечение горных пород из недр ежегодно составляет около100 млрд. т. В целом по России добыча угля составляет 259,9 млн.т (по даннымМинэнерго России и «Росинформугля»), металлических руд — 230 млн.т,стройматериалов — 1,4 млрд.т. Одновременно с увеличением масштабов добычи ипереработки минерального сырья наблюдается рост мощности единичного горногопроизводства, под которым понимается концентрация добычи и переработки сырья вотдельных горнодобывающих и перерабатывающих предприятиях. Общий рост добычи имощности добывающих предприятий вызывают рост отрицательного воздействиягорнодобывающего и перерабатывающего производства на окружающую среду. При этомследует иметь в виду, что в связи с истощением запасов богатого минеральногосырья, возрастают объемы добываемой горной массы и количество отходовпереработки минерального сырья. В результате происходит образование техногенныхмассивов, представленных горными породами, отходами обогащения, золами,шлаками, шламами. В настоящее время только в России извлечено из недр и находитсяв отвалах и хвостохранилищах около 500 млрд. м3 горных пород и отходовпереработки полезных ископаемых.
Примером может служить производство чугуна и стали, при котором всетехнологические процессы сопровождаются большим количеством отходов в виде шлаков,которые становятся источником пыления в атмосферу, проникают в гидросферу илитосферу. Для производства 1 т чугуна нужно извлекать из недр 100 т руды ипрактически те же 100 т складировать в виде отходов в шлакоотвалы. Насегодняшний день в них накоплено около 500 млн. т шлаков,
к которым ежегодно добавляется около 80 млн. т. Ветры разносят образующуюсяпри их хранении пыль, усугубляя экологическую обстановку в городах и регионах.
Только в Воркутинском промышленном районе от деятельности шахт и обогатительныхфабрик образовано 28 отвалов и золоотстойников содержащих 24414,6 тыс. м3породы и более 9 млн. т. золошлаков (3 класс опасности), соответственно,которые представлены кусковатой или мелкодисперсной массой.
Даже такие горные производства, как карьеры и дробильные фабрики строительногокамня (диабаз, гранит, песчаник, известняк и др.) дают до 20 % отсева, неиспользуемого, а складируемого на поверхности. До 40-60 % этого материаласоставляет пыль с размерами частиц не более 1 мм.
Выход из сложившегося положения необходимо искать путем разработки
на горнодобывающем и перерабатывающем предприятии новых способовпылеподавления, так как по количеству выбрасываемых веществ в окружающую средупыль является основным загрязнителем, наряду с оксидом углерода.
Практически все производственные операции, выполняемые на карьерах: взрывныеработы, бурение, экскавация транспортирование горной массы складирование,сопровождаются пылеобразованием.
Мощные выбросы пыли происходят при массовых взрывах (100-250 т). Пылевое облакопри массовом взрыве выбрасывается на высоту 150-300 м, в своем развитии ономожет достигать высоты 16 кми распространяться по направлению ветра на значительные расстояния (10-14 км).
Источникипыли при ОГР:
— Экскавация
— Пыль с поверхностей отвалов
— Взрывные работы
— Бурение скважин
— Транспортирование горной массы
Значительным пылевыделением сопровождается транспортировка горноймассы в карьерах, особенно велико оно при использовании автомобилей (в угольномкарьере — 3000-4000 мг/с, в рудном — 600-1200 мг/с).
В угольных шахтах наибольшее количество пыли образуется при выемке угля ипроведении выработок. Наиболее интенсивно пыль образуется при работе очистных ипроходческих комбайнов, на долю которых приходится 90-95 % всей пыли,образующейся при проведении горных работ. Исследованиями установлено, что общееколичество пыли, содержащееся в разрушенном угле, складывается из вновьобразованных частиц и частиц, находящихся в пустотах и трещинах пласта.
Основными источниками загрязнения атмосферы пылью при переработке минеральногосырья являются агломерационное, доменное, сталеплавильное производства.Дополнительно к ним действуют, как при ведении работ, так и после прекращениядеятельности горнодобывающего и перерабатывающего предприятия, такие источники,как отвалы (не менее 30 % площади), пляжные зоны хвостохранилищ (25 % площади)и эрозионные зоны.
Например, на Лебединском горно-обогатительном комбинате объекты промышленнойплощадки, занимая немногим более 10 % общей площади предприятия, выбрасывают ватмосферу более 60 % всей пыли.
В зависимости от расположения, все источники пыли делятся на внешние ивнутренние. От внешних источников пыль посредством ветра проникает ввыработанное пространство, ухудшая состояние его атмосферы. К этим источникамотносятся дробильные установки, обогатительные и агломерационные фабрики,металлургические предприятия, шлаковые отвалы, автомобильные дороги и др.
Внутренние источники (буровые станки, выемочно-погрузочные машины, взрывныеработы, дробилки и др.) вызывают как местное, так и общее загрязнениеатмосферы. При этом по характеру действия все внутренние
источники классифицируются как точечные, объемные, линейные и распределенные.
Кроме того, источники пыли могут быть непрерывно действующими ипериодическими. По положению источники бывают стационарными и не стационарными,равно как и по интенсивности поступления пыли в окружающую среду (стабильное инестабильное).
Выбросы пыли в атмосферу зачастую имеют региональный и глобальный характер снеобратимым влиянием на биосферу. Региональное запыление
атмосферы характерно для промышленных городов, где в настоящее время среднеечисло пылевых частиц в 1 м3атмосферного воздуха составляет до 10000 единиц. Однако, это не относится,например, к глобальному распространению тонкодисперсных канцерогенныхасбестовых волокон, число которых вблизи мест добычи и переработки асбеста всреднем составляет 12000-14000 в 1 м3, а на удалении 7-8 км от мест добычи — свыше 7000-8000 в 1 м3 воздуха.
Суммарные массы атмосферных выбросов пыли от источников могут достигатьдесятков тысяч тонн в год, а перенос пыли ветром может осуществляться додесятков километров от источника.
3. Пылеподавление.
3.1.Пенообразователь для подавления пылеобразования.
Фирма «СОЮЗ» предлагает пенообразующий реагентдля подавления пылеобразования. Одним из наиболее эффективных методов борьбы спылеобразованием является пенный метод. Испытанияэтого метода, проведенные вразличных шахтах, позволиливыявить его преимущества по сравнению с другими методами: высокая эффективность, достигающая 95 %, высокая смачиваемостьпыли, снижения вторичногопылеобразования, большаяплощадь контакта пены с разрушенной массой и др.
Для эффективного подавления пыли расход пены должен составлять из расчета неменее пяти ее объемов на один объем угля или руды. Пена кратностью 800обеспечивала снижение запыленности воздуха на рабочем месте машиниста с 0.26 до0,006 г/м.
Не менее эффективным методомпылеподавлением воздушно-механической пеной является применение данногореагента в цементной промышленности и в коксохимическом производстве. Реагент относится к трудногорючим,невзрывоопасным соединениям. Температурасамовоспламенения 430 С.Он относится к биоразлагаемым малотоксичнымпромышленным веществам.
3.2. Мокрые способыборьбы с пылью.
Способы подавления пыли, основанные наиспользовании воды и ее свойствах смачивать и связывать пылевые частицы.
Мокрые способы борьбы с пылью делятся наспособы предупреждения подъема пыли в воздух, образующейся при разрушении,погрузке и транспортировании горной породы (предварительное увлажнение массиваи отторгнутой горной породы, орошение и смачивание в момент ее разрушения идр.); обеспыливания воздуха или подавления взвешенной пыли распыленной водой(орошение, водяные завесы и др.) и предотвращения повторного поступления ввоздух осевших пылевых частиц (орошение и связывание осевшей пыли).
Мокрые способы борьбы с пылью составляетоснову комплекса обеспыливающих мероприятий в шахтах, рудниках и карьерах.
Наиболее эффективны способы,предупреждающие поступление пыли в воздух, так как бороться со взвешенной пыльюзначительно труднее, чем предупредить ее подъем в воздух; кроме того, ониуменьшают и пылеотложение в выработках.
3.3. Высадка клевера на хвостах (прим.Оленегорский ГОК).
Подобноегипетским пирамидам, возвышаются в окрестностях города залежи «хвостов»,нажитые непосильным трудом горняков за полстолетия с гаком. Непосвященные путники,следующие по «ленинградке», с удивлением наблюдают эти монументальныерукотворные сооружения, кажущиеся издали незыблемыми. На самом деле это «замки»из песка. И порой в ветреные летние деньки на Оленегорск обрушиваются настоящиепесчаные бури. Общий выброс пыли в атмосферу,- по подсчетам специалистов,составляет 1260 тонн в год.
Внастоящее время площадь пыления хвостохранилища «Олкона», по данным управленияпо технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по Мурманскойобласти, составляет 645 гектаров. В соответствии с расчетами для достиженияпредельно допустимых нормативов веществ, загрязняющих атмосферу, общая площадьзакрепления пылящей поверхности должна равняться 180 гектарам.
Всвязи с этим на комбинате разработан проект «Рекультивация поверхностихвостохранилища ОАО «Олкон», а в его рамках — программа «Экологическоесопровождение горнодобычных работ». Из названия проекта понятна цель — восстановление земель, нарушенных в ходе технологического цикла производства,возвращение земле плодородия и биологической продуктивности. Проще говоря,плата по счетам матушке-природе за то, что десятилетиями люди хозяйничали в еенедрах.
Предусмотреноприменение современных технологий для закрепления пылящих поверхностейхвостохранилища. В результате ожидается снижение вредного воздействия наокружающую среду. Учеными разработан ряд методик для обуздания технологическойпыли — «Олкон» для закрепления поверхности отработанных участков выбралбиологическую рекультивацию с посадкой многолетних трав, способных произрастатьна песчаных почвах, обедненных питательными веществами. Столь неприхотливымиоказались красный клевер и волоснец песчаный. В дикой природе эти растенияпрекрасно себя чувствуют, украшая побережье всего Кольского полуострова.Стоит отметить,что биологической рекультивации прежде всего подвергнутся отработанные участки,куда новые «хвосты» подаваться уже не будут. Там предстоит заторфовываниеверхнего слоя на три-пять сантиметров с внесением удобрения, а следом посадкасемян травы-муравы. В нынешнем году ГОК планирует засеять клевером и волоснецомпервые пять гектаров хвостохранилища.
3.4. Пылеподавлениена грунтовых дорогах горных предприятий.
Временные автодороги(ширина проезжей части 6 м)на уступах являются самыми неблагоприятными зонами, где пылевой слоймелкодисперсной пыли легко переходит во взвешенное состояние под действиемветра и при движении транспорта.
Количество пыли на дорогах достигает 70-90% от общегоколичества в карьере, образуемой всеми источниками. Широко распространенныйметод обеспыливания дорог путем гидроорошения малоэффективен из-заограниченности времени действия.
Поэтому дляпылеподавления на автодорогах было разработано пылесвязующеевещество-универсин. Универсин поставляется в железнодорожных цистернах емкостью50-60 тонн
в готовом для применения виде.
Для обеспыливанияавтодорог универсином использован метод разлива (распыления) вещества наповерхность покрытия автодорог в выходные дни.
Перед обработкойпокрытия дороги универсином производится удаление пыли и грязи. Перед разливомпокрытие дорог должно быть сухим. Эксплуатация обработанных дорогдопускается не ранее полного впитания в покрытие: внекарьерных дорог-через 3часа, внутрикарьерных-через 0,5 ч. После полного впитывания универсинапроизводится россыпь щебня (крупностью 3-4 мм) из расчета 0,5-0,6 м2 на 100 м2 полотна дороги. Послеобработки покрытие обработке и 0,5 л/м2 при повторном разливе. Объем покрытияавтодорог и расход универсина уплотняется движением автомобилей.
Расход универсина дляобработки покрытия составляет 2л/м2 при первичной приведены в таблице(1).
Этапы
работ
Объем покрытия, м2
Расход универсима, т
Всего
Первич-
ная об-работка
Вторичная обр-ка
На первую
обработ
ку
На вторичную обработку
Всего
Через
15 дней
Через
20 дней
Через
15 дней
Через
30 дней
1980 год
280000
90000
140000
140000
180
1610
560
2350
1985 год
340000
110000
170000
170000
220
1275
680
2175
2000 год
360000
120000
180000
180000
240
1350
720
2310
4. Новые способы закрепления хвостохранилищ.
Извсех известных устройств, для закрепления пылящих поверхностей, меньше всегоиспользовалась возможность увеличения контакта частиц пылящей поверхности исвязующих веществ. Этот недостаток требовал повышенного расхода реагента иусиленного воздействия на поверхность рекультивируемого объекта (укатываниекатками, выравнивание бульдозерами). Представленная конструкция позволяет одновременно выравнивать, орошать,перемешивать и укатывать пылящую поверхность. Так же предусмотрено применениеодновременно двух реагентов, подаваемых из емкости разделенной перегородкой,к первому и второму рядам дисков смесителей. Все механизмы объединены в единую конструктивную схему, способствующуюболее качественному приготовлению закрепляющей смеси и позволяющую производитьработы на пылящих поверхностях крутых откосов.
Емкостьс реагентом соединена трубопроводами с соплами, подающими реагент к месту перемешивания, установленными неподвижно на внутренних поверхностях дисков таким образом, чтобы они служили и для очистки внутреннихповерхностей дисков от налипающей смеси.
Рядывогнутых дисков установлены соосно на осях с возможностью изменения угла наклона осей к направлению движения — этопозволяет осуществить разрыхление каждым диском слоя хвостов. Вогнутая конструкция диска с загнутыми в виде лепестков краямиспособствует захвату порции пылеватых частиц, их перемещению по внутренней поверхности диска и перемешиванию с реагентом. Установка дисковпервого ряда вогнутыми поверхностями наружу, а дисков второго — внутрь позволяет произвести сплошнуюобработку пылящей поверхности, что обеспечивает получение закрепляемого слоя,однородного по составу и свойствам. Глубина обработки рассматриваемойповерхности зависит от глубины погруженияв нее дисков за счет вертикального перемещения рамы с дисками относительноколес, предназначенных для транспортировки устройства. Наличие фторопластовогопокрытия предохраняет поверхность катка от налипания смеси пылеватых частиц иреагента.
На рисунке изображен общий вид устройства.
Устройство длязакрепления пылящих поверхностей хвостохранилищ и отвалов горныхпород включает: 1-диски, 2-каток, 3-пневматические колеса, 4-расходную емкость,5-подающие магистрали, 6-датчик давления в емкости, 7-заливноеустройство, 8-гидроцидиндры для перемещения рамы с дисками, 9-сопла для подачи реагента и для очистки внутренних поверхностей дисков, 10-шарнирное соединение осидисков-смесителей с рамой, 11-пластину с отверстиями, 12-узел креплений трособлочной системы.
Даннаяразработка позволяет:
1.Повыситьэффективность и производительность работ по пылеподавлению на поверхностяхинженерных сооружений за счет тесного контакта связующего вещества и частицпыли.
2.Предоставляетвозможность работы на крутых склонахдамб и отвалов за счет применения трособлочной системы.
3.Образовываетна пылящих поверхностях прочного, влаго- и морозостойкий слоя, обеспечивающийнадежную защиту от пыления рассматриваемых объектов.
Напредставленное устройство получен патент.
Заключение.
Источники пыли были, есть и будут. От них никуда недеться и поэтому необходимо принимать меры по пылеподавлению. Все описанныеметоды имеют высокую эффективность.
Наиболее перспективным и актуальным решениемпроблемы снижения пылевой нагрузки на окружающую среду при добыче и переработкеминерального сырья является совершенствование способов закрепления пылящихповерхностей техногенных массивов, т.к. они являются основными источникамизагрязнения.
Литература.
1. http://www.maxi-exkavator.ru/articles/encyclopedia/~id=1415~print=1
2. http://www.minproc.ru/thes/2001/volume1/125thes.doc
3. http://inep.ksc.ru/htm/web-5/ippes/conf/STS-100-081006/conf/Section4/s4-pan.htm
4. http://www.b-port.com/info/smi/mv/?issue=1714&article=32878
5. http://www.sibpatent.ru/default.asp?khid=23817&code=520194&sort=3