Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Источники пыли при разработке месторождений строительных материалов открытым способом
1.1. Технология ведения горных работ и источники пылеобразования при разработке месторождений строительных материалов
1.2. Динамические источники и оценка интенсивности пылевыделения и пылепереноса (классификация, описание)
1.3. Классификация методов борьбы с пылью при проведении открытых горных работ
Цель и задачи исследований 44
ГЛАВА 2 Анализ запыленности карьеров строительных материалов от действия. динамических источников пылевыделения
2.1. Запыленность рабочих мест в карьерах строительных материалов
2.2. Влияние пыли на здоровье горнорабочих карьеров строительных материалов
2.3. Анализ заболеваемости горнорабочих от динамических источников пылевыделения
2.4. Анализ способов снижения пылевыделения при разработке месторождений строительных материалов Выводы 80
ГЛАВА 3. Исследования эффективности аэропенного способа борьбы с пылью
3.1. Методика исследований аэропенного способа борьбы с пылью 82
3.2. Разработка установки для исследования аэропенного способа борьбы с пылью
3.3. Лабораторные исследования пылеподавления аэропенным способом Выводы 108
ГЛАВА 4. Разработка технологии и рекомендации аэропенного способа пылеподавления для условий карьеров -кузнечное» оао «гранит-кузнечное»
4.1. Общая характеристика предприятияОАО «Гранит
4.2. Процессы пылеобразования на карьерах и применяемая методика пылеподавления на карьерах ОАО «Гранит-Кузнечное»
4.3. Разработка рекомендаций и технологии аэропенного способа пылеподавления при взрывных работах
4.4. Разработка рекомендаций и технологии аэропенного способа пылеподавления при линейных динамических источниках
4.5. Экономическая оценка нового способа пылеподавления 128
Выводы 134
- Динамические источники и оценка интенсивности пылевыделения и пылепереноса (классификация, описание)
- Влияние пыли на здоровье горнорабочих карьеров строительных материалов
- Разработка установки для исследования аэропенного способа борьбы с пылью
- Процессы пылеобразования на карьерах и применяемая методика пылеподавления на карьерах ОАО «Гранит-Кузнечное»
Введение к работе
Актуальность работы. Основными источниками пылеобразования при открытой разработке месторождений строительных материалов являются: бурение; разрушение горных пород взрывом; погрузочно-доставочные и дробильно-сортировочные работы. По данным практики установлено, что удельное количество выделяемой при горных работах пыли на единицу объема добытой горной массы находится в пределах от 30 до 160 г/м3, при этом суммарная величина выделения пылевого аэрозоля (размеры частиц менее 20 мкм) открытыми горными составляет 0,46 млн. т в год.
Рост легочных и других профессиональных заболеваний горнорабочих является следствием загрязнения атмосферного воздуха пылью и газообразными продуктами, эффективное противодействие которому необходимо искать в разработке новых нетрадиционных способов пылеподавления.
Существующие способы борьбы с пылью от динамических источников основаны на их нейтрализации различными растворами, пенами, пылесвязывающими добавками.
Проблеме пылеподавления при ведении горных работ в карьере посвящены работы В. В. Адушкина, П.В. Бересневич, Н.З. Битколова, В.Б. Комарова, К.З. Ушакова, В.С. Никитина, Ю.В. Шувалова, С.В. Михейкина, и других. Труды этих ученых внесли значительный вклад в развитии теории и практического применения различных методов пылеподавления. Тем не менее, несмотря на достигнутые успехи, до настоящего времени эффективного способа пылеподавления не существует.
Цель диссертационной работы. Улучшение условий труда работающих на основе снижения содержания пыли в рабочей зоне карьеров при использовании аэропенного способа пылеподавления.
Идея работы: Снижение уровня загрязнения рабочей зоны пылевым аэрозолем горнорабочих и уменьшения вероятности профессиональных заболеваний может быть достигнуто за счет применения аэропенного способа пылеподавления на основе использования поверхностно-активных веществ.
Основные задачи исследований:
1) анализ и оценка мест выделения пыли от динамических источников на карьерах строительных материалов, их влияние на окружающую среду и здоровье человека;
2) разработка аэропенного способа пылеподавления от динамических источников;
3) разработка методики и лабораторной установки для исследования процессов взаимодействия пыли с водоэмульсионными и аэропенными составами;
4) исследование свойств и состава аэропены для снижения пылевыделения от различных источников на карьере;
5) разработка технологии и рекомендаций по пылеподавлению аэропенным способом при динамических источниках.
Методы исследований.
Работа выполнена с использованием комплекса методов исследований, включающего системный анализ проблемы на основе разработок российских и зарубежных ученых; патентно-информационный анализ; лабораторные и натурные методы изучения процессов пылевыделения и пылеподавления: микроскопический, седиментационный, ситовой анализ дисперсности материала. Исследования проводились на базе кафедр безопасности производств и взрывного дела Санкт-Петербургского государственного горного университета. Для математической обработки данных использовались современные стандартные компьютерные программы пакета MS-Office.
Научная новизна работы:
1) Установлены зависимости массы коагулируемой пыли от состава и концентрации пен на основе пеновоздушных аэрозолей;
2) Определены рациональные области применения аэропенного способа пылеподавления для различных источников образования пыли;
Защищаемые научные положения:
-
Для пылеподавления образующейся пыли в технологических процессах при разработке месторождений строительных материалов следует применять пеносодержащие растворы на водной основе с содержанием олеиновой кислоты (0,8 – 1,2 %), соды каустической (0,4 – 0,6 %) и глицерина (0,2 – 0,4 %).
-
Аэропенный способ борьбы с пылью от динамических источников на карьерах строительных материалов, повышает уровень пылеподавления на 20 % по сравнению с используемыми водоэмульсионными способами.
-
Применение аэропены в качестве забойки скважинных зарядов уменьшает на 30 % выбросы пыли при проведении взрывных работ на карьере.
Практическая значимость работы:
- предложена технология снижения пылевыделения от динамических источников аэропенным способом;
- предложен состав пылегасящей жидкости для аэропенного способа;
- предложены схемы создания системы пылеподавления на карьерах строительных материалов;
- определены оптимальные параметры пеногенерации в зависимости от характеристики пыли.
Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций подтверждается большим объемом аналитических, лабораторных и экспериментальных исследований аэропенного способа пылеподавления, сходимостью в пределах погрешности численных расчетов с данными инструментальных и опытно-промышленных исследований, результатами внедрения на карьерах строительных материалов ОАО «Гранит-Кузнечное».
Апробация диссертации. Основные положения и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 14 международных, российских научно-технических конференциях, совещаниях, симпозиумах, выставках, в том числе: «Перспективные технологии XXI века» (II Международная выставка и конгресс, г. Москва, 2008,.); 57-й Всемирный Салон инноваций, научных исследований и новых технологий «Иннова-энерджи-2008» (Брюссель - Эврика 2008); VIII Международная конференция «Актуальные проблемы промышленной безопасности от проектирования до страхования» (Санкт-Петербург, 2010 г.); международной выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (г. Санкт-Петербург, 2009 г.). Научные разработки отмечены сертификатами, дипломами, медалями.
Реализация результатов работы. Разработанные рекомендации по пылеподавлению на дробильно-сортировочных установках и при проведении взрывных работ предполагается внедрить на карьерах ОАО «Гранит-Кузнечное», а также возможно применение на других карьерах по добыче строительных материалов. Научные и практические результаты диссертационной работы можно использовать в учебном процессе при подготовке специалистов по направлению «Горное дело».
Личный вклад автора: заключается в постановке задач исследований, анализе отечественной и зарубежной горнотехнической литературы по теме диссертации, участии в проведении натурных исследований, обработке полученных данных, анализе натурных данных, создании лабораторной установки для исследования особенностей аэропенного способа пылеподавления от динамических источников, выполнении численных экспериментов и разработке практических рекомендаций.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, из них 4 в издании, рекомендованном ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 146 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 96 наименований, включает 37 рисунков, 22 таблиц.
Автор выражает глубокую благодарность и признательность научным руководителям – заслуженному деятелю науки РФ, д.т.н., проф. Ю.В. Шувалову и д.т.н., проф. Г.П. Парамонову за идеи, которые послужили основой проведения исследований, внимание, помощь и поддержку, оказанные в процессе выполнения работы; техническим работникам ОАО «Гранит-Кузнечное» и ООО «Городской центр экспертиз» за помощь в сборе информации и проведении промышленных исследований; сотрудникам Центра коллективного пользования Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) за помощь в проведении химического анализа компонентов аэропены, сотрудникам кафедры безопасности производств и взрывного дела за полезные замечания и ценные советы.
Динамические источники и оценка интенсивности пылевыделения и пылепереноса (классификация, описание)
Наряду с оценкой запыления атмосферы важной задачей является выяснения степени загрязнения окружающей территории выпадающими из движущегося облака частицами пыли, что является прямым последствием пылепереноса от проведения взрывных работ на карьере. Для решения этой задачи в Институте- динамики геосфер РАН была разработана трехмерная физико-математическая модель образования пылегазового облака, его распространения и выпадания частиц на землю (автор модели Ю.В. Шувалов). Модель включает гравитационное осаждение частиц, турбулентную диффузию, перенос частиц ветром. К недостаткам модели следует отнести отсутствие механизмов, коагуляция и осаждение частиц дождем, не учитываются физико-химические процессы, нет изменения скорости ветра с высотой. С помощью разработанной модели оценена картина выпадений частиц размером менее 100 мкм из облака в диапазоне расстояний до 1000 км для случая типичного карьерного взрыва ВВ суммарной массой 1000 т. Максимальная высота пылегазового облака составила 700 м, радиус основания 250 м. Выявлены снижение плотности выпадений и расширение следа за счет турбулентной диффузии по мере распространения облака.
Также к динамическим источникам пылеобразования относятся выемочно-погрузочные работы. При выемочно-погрузочных работах в карьере образуется огромное количество пыли (рис. 1.4), оказывающей неблагоприятное воздействие рабочих. Например, запыленность воздуха в зоне работы одноковшовых экскаваторов без применения средств борьбы с пылью составляет 130 мг/м и более; в кабине машиниста экскаватора в зависимости от направления ветра запыленность колеблется от 20 до 100 мг/м . [7]
Погрузочно-разгрузочные работы сопровождаются значительным выделением пыли. Максимальное количество пыли выделяется при работе экскаваторов, несколько меньшее - при работе бульдозеров.
Концентрация пыли при выемочно-погрузочных работах, также как и при буровзрывных, зависит от крепости и естественной влажности горных пород.
Результаты замеров концентрации пыли в кабине машиниста и в забое на рудных карьерах [5] показали, что часто она одинакова-зимой и летом или выше в период отрицательных температур. Это связано как с отсутствием средств гидрообеспыливания, так и за счет большей? ветровой. активности в зимний период. На увеличение запыленности зимой влияет также частое осыпание смерзшихся кусков породы с верхней части забоя.
Экспериментально установлено; что в составе витающей пыли в зоне работы экскаваторов типа механической лопаты преобладают тонкодисперсные фракции, доля частиц которых достигает 83,2-97%. [12]
Именно поэтому этот динамический источник является также весьма опасным. Рассмотрим такой динамический источник пылеобразования как транспортирование горной массьь (рис.1.4). Основными причинами пылеобразования при движении транспорта в карьере является взаимодействие состава с дорогой, а также воздушных потоков с поверхностью перевозимой горной массы. Пылевыделение на, автодорогах достигает 65% общего количества пыли, поступающей в атмосферу карьера от внутренних источников.[12]
Негативное воздействие на окружающую- среду существующих видов транспорта проявляется в виде отчуждения территорий, при сооружении транспортных коммуникаций, загрязнения воды подвижным составом и обслуживающим хозяйством, загрязнения атмосферы пылью в результате сдувания- ее с поверхности транспортируемого материала. Автомобильный транспорт, помимо этого, загрязняет атмосферу при движении в результате взаимодействия автомобильных колес с поверхностью дороги. Интенсивность пылеобразования зависит от скорости движения, грузоподъемности автомашин, а также от состояния дороги, материала верхнего покрытия. Запыленность воздуха в зоне автодороги может достигать десятков и сотен миллиграмм на 1 м3.
При. работе автомобильного и железнодорожного (тепловозы) транспорта загрязнение атмосферы карьера происходит также за счет выброса вредных веществ при сжигании топлива в двигателях внутреннего сгораниям При этом в атмосферу с отработавшими газами поступают аэрозольные и газообразные компоненты. Наиболее опасными из газообразных выбросов дизельных двигателей являются нормируемые вредные вещества: оксиды азота NOx - сумма N0 и NO2 в пересчете на МЬ; оксид углерода (II) - СО; углеводороды СН - пары несгоревшего топлива и смазочного масла в пересчете на СН; частицы - твердый фильтрат (углерод) С и аэрозоли несгоревшего топлива и смазочного масла. К ненормируемым вредным веществам относятся: оксиды серы SOx - сумма SO2 и SO3 в пересчете на SO2.
При использовании конвейерного транспорта на карьерах появляются новые источники выделения пыли: дробильные и сортировочные установки, запыленность воздуха при работе которых достигает сотен миллиграмм на 1 м . В процессе проведения и после завершения проведения работ на карьере образуются колоссальные площади разрушенных горными работами земель, которые при определенных метеорологических условиях становятся интенсивным динамическим источником пылевыделения. Это борта и рабочие площади карьера, отвалы вскрышных пород и хвостохранилища, а также временные и постянные склады готовой продукции. При экскаваторном отвалообразовании концентрация пыли выше, чем при бульдозерном. Это объясняется в основном количеством, высотой разгрузки и перемещения горной массы.
Влияние пыли на здоровье горнорабочих карьеров строительных материалов
Гидрообеспыливание используется почти при- всех процессах добычи полезного ископаемого и во всех климатических условиях, даже при отрицательной температуре. При гидрообеспыливании используется свойство воды и растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) смачивать пылевые частицы и связывать их между собой, с кусками породы и с прочими предметами;, на- которые осаждается пыль. Эффективность гидрообеспыливания, зависит от способа использования и удельного расхода-воды, равномерности увлажнения или орошения! горной1 породы или взвешенной пыли, величины удельной поверхности жидкости (степень распыла), смачиваемости частиц и др. Вода, предназначенная для гидрообеспыливания, не должна содержать взвешенных минеральных частиц более 50 мг/л, иметь колититр более 300 смЗ и не быть кислотной; Для повышения пылеподавления в воду добавляют ПАВ (смачиватели): ДБ, ОП-7, ОП-10, ДС-РАС, ДС-Na и др. Они вводятся в водопровод либо централизованно на центральной станции, либо на участках с помощью дозаторов смачивателей. Другим способом повышения, улавливания-частиц пыли распыленной жидкостьюt является подзарядка водяных капель электричеством. Эффективность этого способа зависит от размеров частиц и капель, величины заряда капли и относительной.скорости движения капель и частиц пыли. [18]
Рассмотрим еще один из популярных во всех областях «мокрый» способ пылеподавления — орошение.
Орошение — это направленная подача на какой-либо объект распыленной, воды. При обеспыливающем орошении происходит увлажнение и связывание отложившейся или находящейся в отбитой- горной массе пыли, а также улавливание и осаждение взвешенной пыли водяными каплями. Орошение — наиболее простой, легко осуществимый и в то же время эффективный метод борьбы с пылью. Смачиванию витающей и связыванию осевшей пыли способствуют смачивающие добавки (ДБ, ДС—Na и др.), добавки электролитов, подзарядка капель воды электричеством. [18]
Орошение осуществляется с помощью специальных оросителей (форсунок). Эффективность орошения зависит от удельного расхода жидкости, дисперсности капель, условий захвата каплями пылинок (скорости относительного движения частиц и капель, электрозаряженности капель), смачиваемости пыли и равномерности орошения .
Орошение при« работе добычных комбайнов и врубовых машин — воду подают непосредственно в место разрушения угля- и равномерно» распределяют по всему фронту разрушения; в местах, где пыль переходит во» взвешенное состояние, производят дополнительное орошение:
При работе машин с плоским баром воду подают в зарубную щель с помощью оросителей, установленных на баре; при работе с кольцевым баром вода подается на входящую ветвь режущей цепи из насадок. Отбойные, погрузочные и отвальные устройства орошают из плоскоструйных форсунок, подающих воду на всю поверхность устройства . В1 барабанных исполнительных органах вода подается непосредственно через» барабан или производится внешнее орошение.
Для эффективного подавления пыли (не менее 80—90%) при" работе выемочных машин при оптимальных режимах работы оросителей необходимо1 расходовать не менее 30—40 л воды на 1 т руды, а при работе врубовой машины — 80—100 л на 1 т штыба. Уменьшение расхода воды резко снижает эффективность орошения при выемке и транспортировании.
Оросительной системой предусматривается подавление пыли и смачивание рудной мелочи при- отбойке нижними и верхними барабанами, подавление пыли, образующейся при падении породы, и экранировка потока пыли вертикальной завесой. При давлении воды 15 кгс/см и расходе 40 л/т эффективность пылеподавления»составляет 70—80%.
При работе струговой установки орошение отбиваемого угля и взвешенной пыли производится с помощью форсунок, расположенных по всей длине лавы отдельными блоками из 2—4-х форсунок поочередно включающихся впереди струга.
При работе врубовых машин орошение производится с помощью» насадок, расположенных на баре, в разрыве верхнего листа на расстоянии 0,5 м от его конца. Вода из них подается поверх режущей цепи на рабочую и холостую ветви.
При работе проходческих комбайнові рекомендуется производить орошение мест разрушения забоя и погрузки угля- с одновременным отсасыванием запыленного воздуха и очисткой последнего в фильтрах при непрерывном деятельном проветривании забоя.
Применение орошения на этих комбайнах позволяет снизить запыленность в 3—5 раз. Большого снижения запыленности (до 7— 10 раз) достигают установкой пылеуловителей типа ПУ-3 и ПВ-1. Для наиболее распространенных проходческих.комбайнов ПК-3 разработана эффективная система1 пылегашения, состоящая из одиннадцати форсунок, расположенных на конической части коронкю исполнительного органа, и шести форсунок, установленных на цилиндрической втулке. Вся система форсунок вращается вместе с режущим органом, образуя! вихревой водовоздушныш поток у забоя. Вода к форсункам подается под давлением 20—30 кгс/см2. При расходе 30 л/мин запыленность воздуха снижается в десяткираз. [18]
Для борьбы с пылью при бурении скважин большого диаметра (буровые машины ЛБС, МБС-2, ШБ и др.) наряду с промывкой и сухим пылеулавливанием используются: Орошение устья скважин форсунками, подача в скважину воды, распыленной тумано-образователями, а также водовоздушная смесь, которая одновременно служит энергоносителем (при бурении машин с пневмоприводом). Расход воды при использовании форсунок 20—35 л/мин, туманообразовате-лей—10—15 л/мин, воздушно-водяной смеси в соотношении 1/30—1/20 и 10—25 л/мин. Эффективность пылеподавления составляет 90—95%. [18]
Разработка установки для исследования аэропенного способа борьбы с пылью
Газообразование может происходить при обычной температуре, а также при нагревании смешанной с газообразователем массы до высокой температуры. Назначение газообразователя заключается- в том, что газы, выделяющиеся в результате химических реакций, стремятся і выйти из свежеприготовленной массы и при этом образуют в ней поры. Высокопористая структура1 материала получается вследствие введения, в-полужидкую массу газообразователя.
К газообразователям предъявляют ряд требований. Они должны выделять значительные объёмы газа, быть химически стойкими и не разлагаться при хранении w транспортировании, не выделять вредные продукты. Если газообразователь применяется при высокой температуре, то наибольшее количество» газов он должен выделять при температуре, соответствующей оптимальной вязкости вспучиваемых масс.
Скорость газовыделения» регулируется применением соответствующих ускорителей и замедлителей, которые иногда называют активирующими и пассивирующими добавками. Активирующей добавкой при использовании алюминиевой пудры является, например, pacтвop двуххлористой и однохлористой ртути (Hgl2 и Hg2Cl2), который разрушает пленку окиси алюминия на поверхности его мельчайших частиц, увеличивая этим, их активность при взаимодействии с гидратом окиси1 кальция. Пассивирующие добавки - это сильные окислители, например азотная кислота, перекись водорода и др. Действие активирующих и пассивирующих добавок прямо противоположно: активирующие добавки очищают поверхность газообразователя от окиси, а пассивирующие окисляют поверхность газообразователя.
По времени жизни пены подразделяются на устойчивые (более нескольких часов) и неустойчивые (от нескольких секунд до нескольких часов).
Меньшая устойчивость пенв обусловлена тем, что пленки пен микронной толщины легко подвержены внешним воздействиям (движение воздуха, испарение и т. д.). Лишь в условиях строгой герметизации в неподвижном сосуде пены" приближаются по устойчивости к высококонцентрированным эмульсиям, стабилизированным теми же пенообразующими веществами, в которых пленки непрерывной фазьъ защищены от испарения и других воздействий жидкостью дисперсной- фазы.
В некоторых случаях пены настолько устойчивы, что жидкость дисперсной фазы испаряется, а пена остается в виде твердого каркаса поверхностно-активных веществ. Это так называемые твердые пены [55].
В устойчивых пенах механическое равновесие в жидкой» фазе достигается за счет так называемого расклинивающего давления, действующего в ламеллах и уравновешивающего разность между давлениями в газовой и жидкой фазах. Оно возникает в результате перекрытия областей действия молекулярных сил со стороны каждого из поверхностей пленки-.
Как правило, пенообразующие вещества образуются заряженными или полярными молекулами.
При изучении электропроводности растворов пен был сделан вывод о том, что в водных растворах подобных веществ наряду с ионами и молекулами находятся! большие заряженные агрегаты — мицеллы. При увеличении концентрации пенообразующих веществ увеличивается их взаимодействие в растворе, а значит, увеличивается и мицеллообразование. При достижении критической-, концентрации! практически все молекулы пенообразующего вещества связываются- в достаточно крупные агрегаты -мицеллы.
Учитывая указанные особенности пенообразующих веществ, можно схематически представить процесс эволюции пены следующим образом: под действием капиллярного давления (разности давления газа в пузырях и гидростатического давления в жидкости) жидкость будет вытекать до тех пор, пока противоположные поверхности каждой ламеллы не «почувствуют» друг друга. Для ионо- или катионоактивных пенообразующих веществ электростатическое отталкивание между поверхностями ламелл ведет к предотвращению её разрыва. Таким образом, упорядоченная пена может быть весьма устойчива.
Вещества; способные понижать поверхностное натяжение воды, называют поверхностно активными -сокращенно ПАВ. Чем эффективней! ПАВ; тем слабее поверхностное натяжение воды и, соответственно, затраты энергии- на формирование пены- будут меньше. Установлено; что ПАВ — это вещества, содержащие полярные группы молекул, которые химически активны как к одной фазе, в нашем, случае это - вода, так и к другой фазе -воздуху. Например, группы ОН или СООН будут притягиваться к водной среде, а углеводородные к неполярной среде. Всистеме жидкость/газ водородные группы выталкиваются из воды.
Поверхностно-активные1 вещества состоят обычно из молекул асимметрично-полярной структуры, которая обусловливает способность таких молекул концентрироваться нач межфазных пограничных слоях, уменьшая поверхностное натяжение жидкости.
В общем виде, поверхностно активное вещество состоит из двух частей [52,50,51,53,56,57]: - неполярная гидрофобная часть (направлена в сторону органической фазы, газовой среды или твердой гидрофобной поверхности); - полярная гидрофильная часть (находится в водной1 фазе). Все поверхностно-активные вещества, независимо от состава и способа получения, по своей структуре подразделяются на четыре класса [52, 50; 51, 53,56,57]. Первый класс - анионактивные поверхностно активные вещества (наиболее распространённые и потребляемые (80 %)) - функциональные группы которых при диссоциации образуют отрицательно заряженные ионы (носители поверхностной активности) и обуславливающей их растворимость в воде катион. Мыла - алкиларилсульфонаты, алкилсульфаты; пены для использования в пожаротушении.
Второй класс - катионоактивные поверхностно активные вещества (3 %) - функциональные группы которых при диссоциации образуют положительно заряженные ионы и неорганический анион. Амины, получаемые из жирных кислот иі спиртов. Флотореагенты способны гидрофобизировать поверхности, с которыми они соприкасаются - ускоряют обогащение полезных ископаемых, ускоряют сушку очищаемых тканей, емкостей, машин.
Третий класс — неионогенные поверхностно активные вещества (Г5 %) - практически не образуют Ві водном растворе ионов. Их растворимость обусловлена наличием одной оксиэтильной группы на каждую метиленовую группу в гидрофобной части. Высокомолекулярные производные целлюлозы, сапонины; ОП-7, ОП-10, 0П-2О - применяются в текстильной? промышленности в качестве смачивателей. Их можно также получить на основе- моно- и диэфиров- сахарозы» — применяются- в косметической и пищевой промышленности.
Четвёртый класс - амфолитные поверхностно активные вещества (2 %), которые действуют в зависимости» от рН среды: в- нейтральной, среде ведут себя как неионогенные, в кислой - как анионные и в щелочной» - как катионные соединения. Типичные представители - белки, алкиламинокислоты.
Процессы пылеобразования на карьерах и применяемая методика пылеподавления на карьерах ОАО «Гранит-Кузнечное»
Кратность вспенивания показывает кратное увеличение объема вспененного продукта по отношению к первоначальному объему и позволяет косвенно оценивать средний объемный вес аэропены. В Таблице 4.3 приведены данные по корреляции кратности вспенивания с получаемым средним объемным весом аэропены при свободном вспенивании:
Результаты лабораторных исследований показали, что для аэропены выбранного состава и времени существования (12 часов), потеря ее стойкости (высоты аэропены в цилиндре) составляет 4 %, что подтверждает возможность ее применения в качестве забойки.
Исследования эффективности применения аэропены в качестве забойки скважинных зарядов проводились в условиях карьера «Ровное-1» ОАО «Гранит-Кузнечное». Опытные взрывы проводились по породам с крепостью по проф. Протодьякон ову М.М. f=10-12. Заряды граммонита 79/21 размещались в скважинах диаметром 150 мм. Глубина скважины составляла 10 м, длина забойки 3 м.
В процессе вспенивания и отверждения композиции необходимо согласование скорости вспенивания и отверждения: когда скорость вспенивания заметно выше скорости отвержения, наблюдается усадка аэропены, а если скорость отверждения превышает скорость вспенивания, то аэропена быстро теряет тякучесть и способность к формаванию, имеет более высокий объемный вес.
Кратность вспенивания К зависит не только от соотношения воды и вспенивающего агента, но и от массы композиции, что может быть объяснено потерями тепла при вспенивании комозиции меньшей массы, сопровождающимися уменьшением кратности вспенивания К. [92]
Изменяя концентрацию раствора по образовавшейся пене в цилиндре можно судить о ее стойкости. Результаты лабораторных исследований показали, что для времени существования аэропены 12 часов, потеря ее высоты (стойкости) составляет 4%.
Для оценки пылевого загрязнения при взрыве зарядов с забойками из аэропены и бурового шлама, на расстояниях 50-150 м от края взрываемого блока устанавливались пылеотборники. Результаты анализа осевшей пыли представлены на рис.4.2.
Результаты опытных взрывов показали, что при использовании аэропенной забойки практически вся пыль (частицы размером менее 200 мкм) осела на расстоянии менее 90 м. В исследуемых пробах пыли обнаружено на 30% больше мелкодисперсных частиц, коагуляция аэропеной которых способствовала их оседанию на исследуемых расстояниях значительно раньше, чем при использовании забойки из бурового шлама.
Зависимость количества осевшей пыли фракции 0-250 мкм от расстояния при взрыве скважинных зарядов: 1 - заряд с забойкой из бурового шлама, 2 - заряд с забойкой из аэропены. Таким образом применяемая аэропена в качестве забойки скважинных зарядов снижает уровень загрязнения атмосферы карьерного поля на 30 % по сравнению с забойкой из бурового шлама
Разработка рекомендаций и технологии аэропенного способа пылеподавления при линейных динамических источниках.
Аэропенный способ борьбы с пылью на карьерах строительных материалов является, в своем роде, повсеместно применяемым методом. Его можно применять как при проведении взрывных работ, используя его составляющие компоненты в качестве забойки; так и на линейных динамических источниках пылевыделения.
Путем применения диффузионного подхода с элементами теории переноса построены математические модели линейных источников пылевыделения, позволяющие исследовать зависимость концентрации рассеиваемой пыли от основных параметров, с целью снижения запыленности.
Открытые горные работы на современном уровне развития связаны с многочисленными операциями по перегрузке горной массы, которые, как правило, являются интенсивными источниками пылевыделения. Согласно принятой классификации среди таких источников пылевыделения значительное место занимают линейные источники
Снижение пылевыделения в окружающую среду, как одно из основных санитарно-экологических требований, является проблемой при перегрузке горной массы при открытых горных работах. Решение этой проблемы! непосредственно связано с научными и практическими вопросами совершенствования методов расчета концентрации рассеиваемой пыли от основных источников пылевыделения, в частности, линейных.
Анализ рассеивания пыли линейными источниками показывает исключительную сложность этих процессов, так как они зависят от множества факторов, которые невозможно учесть. Поэтому как один из возможных путей преодоления этих трудностей предлагается целесообразным воспользоваться методом математического моделирования ]. Применение этого метода позволит не только построить модель, учитывающую необходимые особенности протекания процесса рассеивания пыли, но при условии адекватности модели, провести имитационное моделирование с применением средств вычислительной техники. 123
Анализ процессов пылевыделения при открытых горных работах, в частности, линейными источниками, указывает на возможность применения при математическом моделировании диффузионного подхода с элементами теории переноса [5]. Это дает возможность воспользоваться методами математической физики, а именно, уравнением диффузии ec/a=D(e2c/ax2+a2c/5y2+62c/az2)-vxac/ax-vyac%-vzac/az+q(x,y,z,t)(4.2) где с- концентрация пыли, г/м ; D - коэффициент диффузии, м /с; x,y,z -декартовы координаты точки, в которой находится концентрация пыли, м; t -время, с; vx,vy,vz - проекции скорости частичек пыли на координатные оси, м/с; q(x,y,z,t) - плотность источников пылевыделения, г/м3с.
Для нахождения решения дифференциального уравнения необходимо задать начальные и граничные условия. В начальный момент времени (t=0) концентрацию пыли естественно принять равной постоянной величине
В настоящее время на карьерах ОАО «Гранит-Кузнечное» используется мобильный дробильно-сортировочный завод с объемом производства более 1,2 млн. кубометров щебня в год. В случае необходимости этот завод может быть оперативно перебазирован к любому месторождению. Это дает предприятию уникальную возможность оперативного реагирования на изменения спроса на тот или иной вид щебня на строительном рынке города.
Установка первичного дробления выполнена на базе самоходного аппарата на гусеничном ходу и передвигается за фронтом разработки карьера. Такой метод позволяет существенно экономить на транспортных расходах. Предварительное измельчение горной породы происходит непосредственно в карьере. Для ее доставки горной массы в приемный бункер мобильного дробильно-сортировочного завода (рис.4.2) после измельчения не требуется специализированный горный транспорт
