К.т.н. Смирнов Ю.Д., Иванов А.В.

Санкт-Петербургский государственный горный университет

Опыт создания надежной системы пылеподавления для различных температурных условий

Проблемой большинства горно-обогатительных комбинатов северных регионов России является высокий уровень выбросов пыли в атмосферу. Источниками пылеобразования, как при ведении работ, так и после прекращения деятельности карьера, являются следующие источники: различные технологические процессы, внешние и внутренние отвалы, пляжные зоны хвостохранилищ и эрозионные зоны. Сложность определяется тем, что карьеры расположены в различных климатических районах, имеют различные горно-геологические условия и параметры, отрабатывают полезные ископаемые и вмещающие породы с различными физико-механическими свойствами и минералогическими составами, другими факторами [1].

При работе станков механического разрушения пород, не оборудованных средствами пылеподавления и пылеулавливания, запыленность воздуха может достигать нескольких сотен мг/м³. Запыленность воздуха в процессе выемочно-погрузочных работ может достигать до 1000 мг/м³, при бурении - нескольких тысяч мг/м³. При работе конвейерного транспорта на узлах перегрузок до 50000 мг/м³ [1].

В Санкт-Петербургском государственном горном университете был предложен способ круглогодичного пылеподавления с использование специальных форсунок. Работа форсунки основана на пневмогидравлическом распылении воды в потоке сжатого воздуха. Сжатый воздух проходит через профилированное сопло Лаваля, сжимаясь и разгоняясь до скорости 1,1 – 4,1 скорости звука, а зачем, абиабатически расширяясь и снижая свою температуру, далее смешивается с водой и выходит через выходной диффузор.

Таким образом, образуется мелкодиспергированный водный аэрозоль. Частицы аэрозоля, сталкиваясь с пылинками загрязненного воздуха, за счет сил адгезии образуют тяжелые соединения [2]. Вокруг этих соединений может происходить дальнейшая коагуляция пыли с последующим осаждением. В условиях околонулевой и отрицательной температуры воздуха частицы водного аэрозоля, сталкиваясь с пылинками, образуют снежинки за счет скрытой энергии адиабатического расширения и низкой температуры окружающей среды. Использование снега в условиях околонулевой и отрицательной температуры окружающей среды позволяет избежать обледенения, ухудшения работы и дальнейшего выхода из строя оборудования, находящегося в зоне пылеподавления [3]. В учебно-экспериментальных мастерских Санкт-Петербургского государственного горного университета было изготовлено несколько экспериментальных образцов пневмогидравлической форсунки.

Первая серия экспериментов проводилась с целью определения параметров распыления воды с помощью форсунки пылеподавления при разных исходных параметрах, а также, определение оптимальных параметров форсунки для наиболее экономичного и эффективного распыления воды.

Было установлено, что для данной конструкции форсунки наиболее пригодный для пылеподавления мелкодисперсный водный аэрозоль образовывается при использовании сопла Лаваля с диаметром отверстия 2,7 мм, ширине кольцевой щели для подачи воды 0,75 мм, расходе воды 30-40 л/c. Полученный водяной факел представляет собой мелкодиспергированный аэрозоль с сильной зависимостью от ветра, длина факела 2 – 2,5 м.

Вторая серия экспериментов проводилась на специальном бункере пылеподавления, который представляет собой металлический кожух, установленный над конвейерной лентой. Размеры бункера пылеподавления 120х100х150 см. Ширина бункера выбрана с учетов ширина ленты конвейера. В бункере устанавливается форсунка пылеподавления так, что водяной факел падает на проходящую по конвейеру породу. Таким образом, осуществляется пылеподавление на конвейере. На крышке бункера имеется три точки крепления форсунки: на боковой наклонной стенке, на боковой вертикальной стенке, на верхней стенке. Также бункер имеет возможность регулирования высоты благодаря съемным стенкам, возможны значения высоты бункера. В нижней части бункера имеет отверстие, через которое пропускался устойчивый поток воздуха. Для имитации движения конвейера. Навеки цементной пыли массой распылялись в потоке воздуха. Поток запыленного воздуха проходил через поток водного аэрозоля создаваемого форсункой, происходило пылеподавление. На выходе в десяти точках с помощью пылемера TSI DustTrak 8520 замерялся уровень запыленности.

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод о том, что для бункера данных геометрических параметров (а, следовательно, и соответствующего конвейера) использования одной форсунки недостаточно. Максимальная эффективность пылеподавления при использовании одной форсунки достигается при ширине зоны пылеподавления до 45-50 сантиметров.

Литература.

1.  Косинова И.И. Классификация источников техногенного воздействия на природную среду в пределах Новолипецкого экогеорайона / И.И. Косинова,  Н.В. Крутских.  – Геология ХХI века. – Саратов. 2000.

2.  Смирнов Ю.Д. Проблема воздействея промышленной пыли на работников предприятий минерально-сырьевого комплекса и рациональный путь ее решения / Ю.Д. Смирнов, А.В. Иванов // Сборник конференции «Экология-2010», 2010г. УГАТУ, Уфа, с. 100-106.

3.  Смирнов Ю.Д. Проблема пылевого загрязнения атмосферы на предприятиях минерально-сырьевого комплекса и рациональный путь ее решения / Ю.Д. Смирнов, А.В. Иванов // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики. Материалы 6-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики, 2010г., ТГУ, Тула, с. 269-276