Введение к работе
Актуальность работы. Проблема улучшения атмосферы по пылевому фактору при ведении открытых горных работ в настоящее время приобрела исключительную актуальность. Это объясняется, с одной стороны, ростом уровня механизации добычных и транспортных работ, с другой - возрастанием интенсивности поступления пыли в атмосферу разрезов и ухудшением условий естественного воздухообмена. Запыленность атмосферы разрезов часто превышает ПДК в десятки раз и является серьезным препятствием к интенсивному ведению горных работ. Кроме того, загрязнение производственной атмосферы пылью создает реальную опасность заболевания рабочих пневмокошгозом и пылевыми бронхитами.
Одним из путей решения проблемы борьбы с пылью при разработке полезных ископаемых открытым способом является использование пылесвязывающпх составов, содержащих неорганические и органические вещества, для покрытия пылящих поверхностей. Но лишь немногие из них находят применение для борьбы с пылеобразозанпем, что связано с ограниченным спектром действия веществ, их шізіссп эффективностью пли экологической опасностью. Ужесточение требований к охране труда и защите окружающей среды стимулирует создание более эффективных и надежных способов п средств борьбы с пылью на основе дальнейших теоретических и экспериментальных исследований.
Цель работы - исследование процесса пылеспязывания пород различной природы и разработка технолопш применения пылевлагосвязысагащих составов на пылящих поверхностях угольных разрезов.
Идея работы заключается в использовании химических веществ, влияющих на силы меяшолскуляриого взаимодействия, с целью управления процессом связывания н взметывания пыли.
Задачи исследований:
оценка возможюстп использования глинистых минералов для пылевлагосвязивашш;
установление возможности применения для пылесвязы-вашш высокомолекулярных соединений, обладающих способностью образовывать па пылящей поверхности полимерную пленку, экранирующую пылящую поверхность;
разработка технологии нанесения на пылящие поверхности пылесвязывающнх составов в виде суспензии (глинистые минералы) или эмульсии (высокомолекулярные соединения);
испытание и внедрение пылесвязывающнх составов и технологий их нанесения на предприятиях угольной и горнорудной промышленности.
Методы исследований включают в себя анализ и обобщение научно-технической литературы по рассматриваемым вопросам, теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условия, обработку экспериментальных данных методами математической статистики.
Основные научные положения, выносимые на защиту;
процесс пылевзмстывання на пылящих поверхностях разрезов является физико-химическим, и им следует управлять с помощью химических веществ определенной природы;
физико-химический подход к описанию процесса пылевз-метывания и пылесвязывания позволяет связать в единое уравнение запыленность воздушной среды, аэродинамические параметры воздушного потока и частиц (силы инерции) и энергию поверхностного взаимодействия в пылящем материале (силы аутогсзіш);
теоретический анализ процесса пылесвязывания позволяет выработать основные требования к пылесвязывающнм составам, предусматривающие поверхностное взаимодействие химических веществ с пылящим материалом, при котором на поверхности формируется корка или пленка;
экспериментальные исследования показывают, что для предотвращения загрязнения атмосферы разрезов пылью, выделяющейся при складировании угля, формировании отвалов и на других пылящих поверхностях, в зависимости от условий ведения работ необходимо применять как естественные материалы, так и высокомолекулярные соединения, дающие покрытия с длительным сроком службы. Эффективность действия покрытия зависит от адгезионной и когезионной прочности пленки н атмосферно-температурных условий се формирования;
для практического применения с целью охраны труда и достижения предельно допустимых концентраций пыли предложены новые составы для пылесвязывания на основе глин, кубозых остатков дистилляции альфа-метилстирола и латекса со сроком службы покрытий, до 90 суток, а также технология нанесения пылесвязывающнх составов на пылящие поверхности открытых разработок.
Достоверность научных положений, выводов и рекомен-
дациираооты подтверждается: ~
результатами теоретических исследований процесса пыле-связывания и большим объемом лабораторных и промышленных испытаний;
удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных и стендовых экспериментов с выводами теоретических исследований (при степени надежности 0,95 с ошибкой 8-10%);
результатами апробации и внедрения разработанных пылесвязывлющих составов и технологий их нанесения на пылящие поверхности на ряде промышленных предприятий Жай-ремской группы полиметаллических месторождений и Экибастуз-ского угольного месторождения;
экспериментально установленным фактом снижения запыленности воздуха в рабочих зонах при апробации разработанных рекомендаций.
Научное значение работы заключается в применении физико-химического подхода к количественному и качественному описанию процесса пылесвязывашш веществами различной природы и в выборе оптимальных составов с учетом физико-химических свойстз пылящих объектов.
Практическая ценность работы. Разработана технология нанесенім пылесвязывзющих составов на пылящие поверхности, предусматривающая оптимизацию компонентов как по пыл сев я-зываншо, так и по стабильности суспензий и эмульсий на основе естественных и синтетических еєщєств, предложены на уровне изобретений технологические состави, применение которых обеспечивает высокую эффективность обеспыливания в конкретных горио-геологичеекпх н климатических условиях.
Реализация резулі>татов исследования осуществлена путем
внедрения рззрзоотапных пылесвязывающнх составов на авто
мобильных дорогах /Кайремского ГОКа и угольных разрезов ПО
"Экпбастузуголь". Результаты работы включены в "Инструкцию
по пылесвязываншо на временных карьерных автодорогах и
других пылящих поверхностях с использованием естественных и
синтетических материалов" и в "Руководстпо по борьбе с пылью на
пылящих поверхностях предприятий стрэйшщустрии с приме
нением природных и синтетически); материалов" и используются
при чтении специального курса по охране окружающей среды для
хнмнков-экологоз Карагандинского государственного
университета.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены к оСзсуждены на республиканской научно-практической конференции "Внедрение научно-исследовательских и производственно-технических работ по химии и химической технологии" (г. Караганда, 1935 г.); П региональной
научно-технической конференции "Состояние и пути снижения уровня загрязнения окружающей и производственной среды" (г. Караганда, 1985 г.); Всесоюзной научно-технической конференции 'Повышение природоохранных работ в угольной промышленности" (г. Пермь, 1986 г.); региональной конференции "Опыт снижения уровня загрязнения окружающей среды в регионе" (г. Караганда, 1987 г.); П Всесоюзной научно-технической конференции "Аэродисперсные системы и коагуляция аэрозолей" (г. Караганда, 1988 г.); региональной научно-практической конференции "Молодые ученые - науке Казахстана" (г. Караганда, 1988 г.); I региональной научно-технической конференции "Проблемы комплексного освоения недр" (г. Караганда, 1989 г.); региональной школе-семинаре "Борьба с пылью в строительстве и промышленности" (г. Ростов-на-Дону, 1989 г.); республиканских научно-практических конференциях "Экологические проблемы Центрального Казахстана" и "Интенсификация и повышение эффективности использования научно-производственного потенциала" (г. Караганда, 1989 г.); Всесоюзной конференции "Эффективные технологии, способы и средства, обеспечивающие современные требования к экологии при разработке полезных ископаемых" (г. Москва, 1990 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Интенсивные и безотходные технологии и оборудование" (г. Волгоград, 1991 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Обеспыливание воздуха и технологического оборудования в промышленности" (г. Ростов-на-Дону, 1991 г.); научно-технических п научно-теоретических конференциях КарГУ (1981-1990 гг.); научных семинарах лаборатории борьбы с пылью на угольных шахтах п разрезах и отделения рудничной аэрологии и борьбы с внезапными выбросами ИГД им. А.А.Скочннского (г. Люберцы, 1991-1992 гг.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликована 31 печатная работа. .
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и. заключения, изложенных на 130 страшщак машинописного текста, и содержал- 28 рисунков, 28 таблиц, список литературы из 105 наименований и приложения.
Диссертационная работа выполнена на кафедре коллоидной химии и экологии Карагандинского государственного университета и в лаборатории борьбы с пылью на угольных шахтах п разрезах ИГД им. А.А.Скочииского. Постановка теоретических и экспериментальных исследований осуществлена
автором совместно с профессорами, докторами технических наук А.А.Цыцурой и И.Г.Ищуком. В проведении лабораторных и промышленных испытаний принимали участие сотрудники лаборатории разрушения пылевых аэрозолей КарГУ.
Автор приносит благодарность всем за помощь при проведении исследовании.
