4.3 Источники пылевыделения в карьерах

При работе дизельного карьерного оборудования, автомобильного транспорта, взрывных работах в карьере выделяются вредные газы, содержание которых всегда превышает ПДК и карьеры закрываются для профилактических природоохранных мероприятий. Наиболее опасны альдегиды, окислы азота и углерода. Степень загрязнения атмосферного воздуха пылью и газами зависит от интенсивности работы оборудования, динамики воздухообмена в карьере, климатических условий и эффективности работы имеющихся средств пылепогашения.

Таблица 4.2

Источники выделения и выброса загрязняющих веществ на добывающих предприятиях

Наименование операции	Наименование источников выделения	Наименование источников выброса
1	2	3
Добыча и дробление	1. Место производства буро - взрывных работ 2. Место пересыпки камня в приемный бункер 3. Щековая дробилка 4. Конусная дробилка 5. Грохот 6. Место пересыпки молотых материалов с конвейера	Неорганизованные выбросы

Таблица 4.3

Классификация выбросов пыли в атмосферу

№№ (код)	Название (формула) соединений	ПДК м.р. ПДК с.с. ОБУВ мг/м3	Класс опасности
2907	Пыль неорганическая (SiO2 > 70 %) динас и др.	0,150	3
2908	Пыль неорганическая (SiO2 = 20-70 %) цемент, шамот и др.	0,300	3
2909	Пыль неорганическая (SiO2 <20 %) известняк и др.	0,500	3

Интенсивность загрязнения окружающей среды зависит от размеров карьера, вида добываемого материала, типа используемого оборудования, экологической уязвимости территории. Основные методы снижения неблагоприятного воздействия карьеров на окружающую среду предполагают:

• обустройство и рекультивацию земель;

• пылеподавление водовоздушными смесями;

• пылеудаление путем применения циклонов, рукавных фильтров, укрытий источников пылеобразования;

• регулировку двигателей используемой техники;

• очистку поверхностных стоков;

• корректировку режима работы предприятия в соответствии с климатическими и метеорологическими условиями.

При буровых работах образуется пыль, для борьбы с которой наиболее рационально применение мокрых пылеуловителей и тканевых рукавных фильтров, а также перспективно подавление пыли водовоздушной смесью, получаемой путем рыхления воды потоками сжатого воздуха.

Эффективен способ гидрообеспыливания, как внешняя и внутренняя водяные забойки скважин. Внутренняя забойка производится при взрывании обводненных скважин; внешняя – путем установки над скважинами полиэтиленовых емкостей с водой, взрываемых на доли секунд раньше скважинных зарядов. Образующаяся при этом водяная завеса позволяет уменьшить количество пыли в 1,5 – 2 раза, окиси азота в 1,3 – 2 раза.

Орошение пылегазового облака возможно также искусственным осадкообразованием или с помощью дождевальных установок.

Воду, удаляемую из карьеров, необходимо сбрасывать в ближайший водоток или место, исключающее возможность ее обратного проникновения в выработки и заболачивания прилегающих территорий. Сброс воды следует производить после ее осветления или после очистки от вредных примесей.

Промывка материалов на притрассовых карьерах с осветлением промывочной воды производится в тонкослойных отстойниках, прудах - отстойниках или промывочных барабанах типа скрубберов. Для сильно загрязненных каменных материалов применяют вибрационно-промывочные машины с низким расходом воды и высокой производительностью (до 60 м³/ч).

Таблица 4.4

Интенсивность выделения пыли различными источниками в карьерах

Источники пылевыделения в карьерах	Интенсивность пылевыделения в карьерах, мг/с
Шарошечное бурение шпуров и скважин (в зависимости от скорости бурения)	60 -140
Экскавация породы (в зависимости от вида породы, ее влажности и скорости ветра)	30-400
Транспортирование породы автосамосвалами (в зависимости от состояния покрытия, скоростей движения и климатических условий)	330-1200
Сдувание пыли с карьерных отвалов (при скорости ветра 3-5 м/с)	До 3600
Взрывные работы в карьерах	до 5000

Рисунок 4.3 - Проведение буровзрывных работ в грунтовом карьере

Пруды – отстойники можно устраивать в замкнутых котлованах или в оврагах (путем перегородки их дамбами).

При промывке нерудных материалов в притрассовых карьерах и промбазах дорожного строительства организация оборотного водоснабжения с осветлением промывочной воды в тонкослойных отстойниках и прудах - отстойниках является, как правило, обязательной.

На дробильно-сортировочных установках в карьерах пылеобразование происходит при дроблении и сортировке каменных материалов в узлах их перегрузки с конвейера на конвейер, а также при транспортировке. Существенным (до 40 %) является также «вторичное» пылеобразование, получаемое при раздувании осевшей пыли движущимися маховиками и конвейерами. При дроблении горных пород основная часть пыли силикозоопасна (при дроблении гранита – 67 – 72 %, песчаника – 93 – 95 %), поэтому к защите атмосферного воздуха в карьерах предъявляются повышенные требования.

Процесс дробления обычно двухстадийный. На первой стадии применяется щековая дробилка, на второй – конусная или роторная.

Кроме дробления, переработка каменных материалов включает в себя сортировку (грохочение), транспортировку и складирование

Показатели выбросов пыли на камнедробильно-сортировочных установках приведены в таблице 4.5.

Сортировка производится также на двух стадиях: 1 стадия (предварительное грохочение) – для отделения загрязняющих примесей на колосниковых грохотах; 2 стадия (контрольное грохочение) – для разделения щебня и гравия по фракциям на вибрационных грохотах.

Наибольше пылеобразование происходит при дроблении, особенно кислых пород. Концентрация пыли зависит также от вида дробилки и режима дроблений. Наименьшее количество пыли образуется у конусной дробилки, наибольшее – на выходе из роторной дробилки, что связано с высокими скоростями воздушных потоков при вращении дробящего ротора. Ориентировочная запыленность воздуха при переработке каменных материалов представлена в таблице 4.5.

Таблица 4.5

Показатели выбросов при дроблении

Источники выброса	Объем загрязненного воздуха, м3/ч	Концентрация пыли, г/м3 (С)
1. Дробление Дробилка щековая (9001200130); (12001500150):
изверженные породы	14000	13
карбонатные породы	14000	12
Дробилка конусная (КОД 1200; КОД 1750)
изверженные породы	8500	25
карбонатные породы	8500	20
Дробилка роторная
изверженные породы	18000	18
карбонатные породы	18000	34
2. Грохочение Грохот ГИЛ-52
изверженные породы	3500	10
карбонатные породы	3500	11
3. Транспортировка Конвейер
изверженные породы	3500	5,5
карбонатные породы	3500	7,0

В настоящее время к качеству покрытий строящихся автодорог предъявляются повышенные требования как по прочностным характеристикам, так и по форме и размерам наполнителей. Рост интенсивности и скорости движения автомобилей заставляет в полный голос говорить о безопасности движения, одна из составляющих которой — высокое качество дорожного покрытия.

Анализ продукции, выпускаемой предприятиями нерудной промышленности, показывает, что они в основном выпускают щeбень в виде смеси фракции 5-20 мм и фракции 20-40 мм. Камни горных пород фракций 5-20 мм в основном используемой для приготовления асфальтобетонных смесей для верхних слоев покрытий. Имеются серьезные претензии со стороны дорожно-строительных организаций, которые из-за отсутствия качественного сырья нужных параметров не могут применить новые технологии в строительстве высококачественных автомобильных дорог.

Дробильный комплекс на базе машины ДИМ-800К способен при соответствующей настройке производить узкие фракции камня горных пород с шагом в 5 мм, а также избавить предприятие от малоликвидной продукции за счет минимального количества отсевов (отходов фракции 0-2 м).

Применение кубовидного щебня позволяет получить ровную фактуру покрытия, что снижает шумность и увеличивает шероховатость. Кубовидная форма щебенок обеспечивает их более плотное прилегание друг к другу, повышает износостойкость и срок службы покрытия. Метод активного удара «камень о камень», применяемый в дробилке ДИМ, дробит камень горных пород по линиям естественных разломов, что повышает прочность дорожного покрытия не только за счет снижения лещадности, но и за счет снижения «трещиноватости» кубовидного щебня, а также снижает количество выделяемой при дроблении пыли.

Рисунок 4.4 – Современный мобильный дробильно-сортировочный

комплекс Fintec 1107-1080-542

В состав этого комплекса входят:

• Самоходная щековая дробилка Fintec 1107

• Самоходная конусная дробилка Fintec 1080

• Самоходный грохот Fintec 542

Применение в дорожном строительстве кубовидного щебня приводит к заметной экономии строительных материалов и трудозатрат. Снижается расход как связующих (битум, цемент), так и самого камня горных пород. Снижаются время производства дорожных работ и трудозатраты. В перспективе примененный в строительстве дороги кубовидный щебень – это существенно увеличенный срок службы покрытия.

Отсев фракции камня горных пород 0-5 мм, получаемый на дробилке ДИМ, также имеет кубовидную форму и может быть с успехом применен в качестве наполнителя для создания асфальтобетонных смесей. Степень дробления дробилки ДИМ имеет наивысший показатель 1:200. Такие пески («мука») могут сами являться конечными строительными материалами или же служить для производства качественных строительных материалов: мелкие наполнители для бетонов и асфальтобетонов, рубероидная посыпка, абразивные порошки.

Современные мобильные дробильно-сортировочные комплексы применяются для переработки рудных и нерудных полезных ископаемых. Они могут работать непосредственно в карьерном поле или на производственной площадке [9].

Каждый технологический модуль полностью автономен и может использоваться как отдельная установка для решения других технологических задач.

В зависимости от крупности исходного материала и требуемой продукции дробление необходимо производить в одну, две или три стадии. Для переработки прочных горных пород следует применять щековые и конусные дробилки, а для однородных малоабразивных, как правило, дробилки ударного действия. Дробилки, устанавливаемые на последовательных стадиях дробления, должны быть увязаны между собой по производительности и размеру максимального куска в питании, который не должен превышать 0,80 - 0,85 ширины приемного отверстия дробилки. Тип грохотов следует выбирать с учетом производительности, границы разделения, требуемой эффективности грохочения.

На последней стадии при выпуске фракционированного щебня грохочение, как правило, должно производиться в замкнутом цикле.

Таблица 4.6

Запыленность воздуха при переработке каменных материалов

Технологическое оборудование	Перерабатываемая порода	Места отбора проб воздуха на запыленность	Содержание пыли в воздухе, мг/ м3
1	2	3	4
Щековая дробилка	Гранит Известняк	Над загрузочным отверстием На выходе Над загрузочным отверстием На выходе	215….290 3520…14490 170…210 8420…9230

Продолжение таблицы 4.6

1	2	3	4
Роторная дробилка	Гранит Известняк	Над загрузочным отверстием На выходе Над загрузочным отверстием На выходе	475 18320 120…170 3840…13450
Конусная дробилка	Гранит Известняк Доломит, порфирит	Над загрузочным отверстием На выходе Над загрузочным отверстием На выходе Над загрузочным отверстием На выходе	60…160 4910…9670 165…175 4171…4900 180…190 3420…3800
Вибрационные грохоты	Гранит Порфирит	При поступлении материала на грохот Над поверхностью верхнего сита При поступлении с 1 сита на ленту конвейера При поступлении со 2 сита на ленту конвейера При поступлении материала на грохот Над верхним ситом нижнего грохота При поступлении материала с верхнего сита на транспортер	335…620 440…720 500…875 380 700 1300 680

Продолжение таблицы 4.6

1	2	3	4
Конвейеры	Гранит Известняк	Над транспортером после 1-ой стадии дробления То же после 2-й стадии дробления Над транспортером после 2-ой стадии дробления То же после сортировки	820 460…640 120 370

Для пылеподавления (особенно в летнее время) на карьерных дорогах необходимо проводить следующие мероприятия: периодически поливать покрытие водой; производить профилактическую обработку его гигроскопическими веществами, растворами солей, вяжущими материалами.

Перечень обеспечивающих пылепогашение материалов, удельный расход и длительность их действия приведены в таблице 4.7.

Таблица 4.7

Эффективность мероприятий по пылеподавлению

Обеспечивающий материал	Удельный расход, кг/м2	Длительность эффективного действия, сут
Хлористый кальций	0,6 - 1,4	60
Хлористый магний	0,8 - 1,5	60
Природный карналлит	1,1 - 1,8	45
Обогащенный карналлит	0,9 - 1,3	45
Битумная эмульсия	2,0 - 2,2	60
Каменноугольная смола	2,0 - 2,5	60

Приведем методику расчета валовых выбросов загрязняющих веществ в карьерах.

При разработке карьеров необходимо учитывать выбросы загрязняющих веществ при выемочно-погрузочных и буровых, работах.

Выбросы при выемочно-погрузочных работах

Максимально разовое количество пыли, выделяемое в атмосферу при погрузке экскаватором в автосамосвалы, рассчитывают по формуле:

г/с (4.1)

где Р₁ - содержание пылеватых и глинистых частиц в породе, в долях

единицы. ( P₁ = 0,05);

Р₂ - коэффициент, учитывающий скорость ветра в зоне работы

экскаватора;

Р₃ - коэффициент, учитывающий влажность материала ;

Р₄ - коэффициент, учитывающий местные условия;

g - количество перерабатываемой экскаватором породы, т/час (зависит

от производительности экскаватора и от количества заданной техни-

ки на предприятии.

Таблица 4.8

Зависимость Р₂ от скорости ветра

Скорость ветра, м/с	P2
до 2	1,2
до 5	1,2
до 10	1,5
До 20	2,0
свыше 20	2,5

Таблица 4.9

Зависимость Р₃ от влажности материала

Влажность материала, %	Р3
0-0,5	1
свыше 0,5 до 1,0	0,9
свыше 1,0 до 3,0	0,8
свыше 3,0 до 5,0	0,7
свыше 5.0 до 7,0	0,6
свыше 7,0 до 8,0	0,4
свыше 8,0 до 9,0	0,2
свыше 9,0 до 10	0,1
свыше 10	0,01

Таблица 4.10

Зависимость Р₄ от местных условий

Местные условия	Р4
Склады, хранилища открытые:
- с 4-х сторон	1,0
- с 3-х сторон	0,5
- с 2-х сторон	0,2
-с 1-й стороны	0,1
- закрытые с 4-х сторон	0,005

Валовой выброс пыли рассчитывают по формуле:

, т/год (4.2)

где t₄ - время работы экскаватора в год, час.

Выбросы загрязняющих веществ при буровых работах

Максимально разовый выброс пыли при бурении скважин и шурпов рассчитывают по формуле:

, г/с (4.3)

где N - количество одновременно работающих буровых станков;

g - количество пыли, выделяемое при бурении одним станком, г/ч

(можно принять 2200-3500 г/час);

 - эффективность системы пылеочистки, в долях единицы.

Таблица 4.11

Применяемые системы пылеочистки

Способ бурения	Система пылеочистки	
	Циклоны	0,75
Шарошечное	Мокрый пылеуловитель	0,85
	Рукавный фильтр	0,95

Валовый выброс пыли рассчитывают по формуле:

, т/год (4.4)

где G₆ - разовый выброс пыли при бурении, г/с;

t₅ - время бурения в день, час (принимается согласно заданию);

n₁ - количество дней бурения в год.