VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Целью исследований является обоснование необходимости и разработка нового способа пылеподавления при отрицательных температурах воздуха и горных пород.

Открытые горные работы занимают ведущее место (более 70%) в добыче полезных ископаемых. Их существенными недостатками являются значительные нарушения земной поверхности и загрязнение рабочей зоны выбросами пыли. При разработке месторождений функционирует значительное количество различных источников пылевыделения (буровзрывные работы, экскавация, транспортировка горной массы и т.д.). Запыленность при ведении открытых горных работ может варьироваться в пределах от 0,5 до 10000 мг/м³. Пылевая нагрузка приводит к повышенной заболеваемости горнорабочих, значительному снижению трудоспособности. Основными заболеваниями являются особые формы заболеваний легких, а основной группой риска - сотрудники предприятий со стажем работы во вредных условиях более 15 лет [1]. Открытые горные работы являются серьёзным источником пылевыделение, пыль опасны не только для человека, но и для окружающей среды. На сегодняшний день с повышением добычи повышается и пылевыделение, а как следствие повышается и влияние на окружающую среду. Помимо этого на интенсивность пылевыделение влияет ещё температура и влажность воздуха. На интенсивность пылевыделения влияет абсолютная влажность воздуха, которая снижается с уменьшением температуры. Для примера можно рассмотреть угольные разрезы характерных горнодобывающих регионов республики Саха (Якутия), работающие в условиях резко-континентального климата.(рис.1)..

Рис. 1 Изменение .влагосодержания воздуха в течение годового цикла

на разрезах центрального региона РС(Я)

Из графика (рис. 1) видно, что влагосодержание минимально в зимние месяцы. По данным исследований установлено, что пылевыделение углей разрезов Якутии достигает 150-170 г/т. [2], а так как температура воздуха в холодный период года падает ниже -30⁰С [4], это означает, что типичные средства пылеподавления основанные на фазовых переходах жидкости малоэффективны, они не в состоянии уловить высокодисперсные частицы. Влага, при таких низких температурах, попросту вымерзает и перестаёт связывать частицы пыли. При этом особо опасными для человека являются мелкодисперсные частицы размером меньше 1 мкм, которые находясь во взвешенном состоянии в атмосфере разреза, легко проникают в легкие человека.

В связи с этим был разработан новый, комплексный способ пылеподавления при помощи снега и увлажнённого воздуха. Принципиальная схема установки для реализации способа показана на рис.2. Установка состоит из форсунки снегогенератора 1 направленной на пылевое облако 5 и форсунки для подачи влажной части сжатого воздуха 2, которая направлена непосредственно на источник пылеобразования 4. Форсунки 1 и 2 соединяются с разделителем потока сжатого воздуха (труба Рамка – Хилша) 3.

Отличия способа заключаются в том, что подаваемый в водовоздушную форсунку для снегообразования сжатый воздух предварительно разделяют с помощью вихревой трубы на две части: горячую увлажнённую и холодную сухую. Затем горячую часть подают непосредственно к источнику пылеобразования для связывания крупной фракции пыли за счёт эффекта конденсации на ней влаги и последующей коагуляции, а холодную часть воздуха в водовоздушную форсунку для оборудования снежного факела, который направлен в верхнюю часть пылевого облака для осаждения мелкодисперсной пыли.

Рис. 2 Установка для пылеподавления

Данная установка позволяет обеспечить эффективное пылеподавление, как при отрицательных, так и при положительных температурах воздуха. так как за счет использования эффекта Ранка-Хилша возможно получение снега даже при положительных температурах воздуха. Предельная температура воздуха определяется специальным расчетом по методике, изложенной в работе[3].

Установка может быть использована не только для подавления пыли от точечных источников, но и при устройстве складов сыпучих материалов, отвалов и др., так как позволяет создавать устойчивый снеговой покров на пылящей поверхности.

Кроме того данный способ характеризуется высокой энергетической эффективностью. Давление для создания благоприятной температуры для снегообразования, вне зависимости от влажности атмосферного воздуха, незначительно, и составляет примерно 0,110 МПа [3,5]. Весь снег генерируется в ограниченном объеме - в факеле холодного воздуха. Именно этот принцип и даёт возможность минимизировать влияние внешних атмосферных факторов на снегообразование..

ЛИТЕРАТУРА

1.Гаспарьян Н.А. Пылеподавление на основе использования фазовых переходов влаги при ведении открытых горных работ : диссертация ... кандидата технических наук. – СПб., 2008. – С.5- 9.

2.Публикации для учащихся / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://vbibl.ru/sport/116369/index.html (дата обращения: 11.11.13).

3.Коновалов В.И. Орлов А.Ю. Кудра Т. Разработка расчёта вихревых труб Ранка-Хиша // ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2012. Том 18. № 1. / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http://vestnik.tstu.ru/rus/t_18/pdf/18_1_008.pdf (дата обращения: 09.05.13).

4.Климат городов / России [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http://www.atlas-yakutia.ru/weather/temp/climate_russia-III_t.html (дата обращения: 11.11.13).

5.Тарунин Е.Л., Аликина О.Н. Вычислительные эксперименты для вихревой трубки Ранка-Хилша. / Труды Международной конференции RDAMM–2001 2001 Т. 6, Ч. 2, Спец. выпуск. – 369С.

Код для цитирования: Скопировать