книги из ГПНТБ / Чулаков П.Ч. Теория и практика обеспыливания атмосферы карьеров

машине. Насос агрегата работает, от коробки отбора мощности автомобиля. Дождевальная установка раз­

и скорости ветра не более 1,5 м/сек составляет 60 м.

жет вращаться вокруг вертикальной оси на 360°. Рас­ ход воды около 120 м3 /ч. Для подачи воды преду­ смотрен консольный насос.

Обычно одна такая установка на базе автосамо­ свала МАЗ-525 с емкостью цистерны для воды 24— 25 м3 обеспечивает орошение навала горной массы на забоях трех экскаваторов.

При экскавации горной массы для подавления пыли, кроме гидроорошения, иногда применяют оро­ сители с большим радиусом действия, достигающим 20—25 м [45]. Расход воды составляет 150—480 л/мин.

При орошении навала горной массы, чтобы исклю­ чить обрушение козырька и образование пыли, струю воды направляют на верхнюю часть уступа. Постепен­ но стекая с верхней части забоя, вода доходит допо-

80

дошвы и смачивает всю отбитую горную массу. Иног­ да производят принудительное обрушение козырьков

СевГОКа и Сибайского карьера БМСК считается ра­ циональным удельный расход воды 30 л/м3 горной массы для карьеров Учалинского ГОКа — 20 л/м3 , Коунрадского карьера — 200 л/м3 [43, 46].

Большие колебания в количестве воды объясня­ ются отсутствием единой методики определяния опти­ мального ее расхода.

Расход воды, при котором запыленность атмосферы при погрузочно-разгрузочных работах уменьшается до

Величина коэффициента k зависит от степени из­ мельчения горной массы и естественной ее влажности и устанавливается экспериментально исходя из балан­ са воды

производительность экскаватора при погрузке или раз­ грузке, устанавливаемая хронометражным наблюде­ нием, т/ч; фі — средняя влажность пылевидных частиц размером меньше 1 мм в течение каждого часа, %; <7и—количество іводы, испаряющейся с увлажненной поверхности горной массы, т/ч.

81

При гидроорошении отбитой горной массы в усло­

Как видно из приведенных данных, с течением вре­ мени в результате испарения воды с орошенной по­ верхности и погрузки более увлажненной части нава­ ла горной массы влажность ее постепенно уменьша­ ется.

Количество влаги, испаряющейся с поверхности, на основании закона диффузии газов можно определить по формуле [47]

парциальное давление водяных паров на орошенной

Лабораторные эксперименты, проведенные при от­ носительной влажности воздуха 5 9 ± 2 % и температуре 25 ±0,5° С (что соответствует летним климатическим условиям Зыряновского карьера), позволили устано­ вить изменение коэффициента массообмена ß в зави­ симости от влажности пылевидных частиц горной массы:

Величины Рпн, ^в, PQ В период проведения наблю­ дений в карьерных условиях изменялись следующим образом:

82

32,2 кг/т горной массы содержание пылив воздухе при погрузочно-разгрузочных работах в условиях Зырянов­ ского карьера не будет превышать предельно допу­ стимой концентр а ции.

Аналогично можно определить удельный расход

Количество воды, необходимое для увлажнения от­ битой горной массы в одном забое в течение смены,

83

Глава V

ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЕ НА КАРЬЕРНЫХ АВТОДОРОГАХ

§1. ОПЫТ ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЯ

Всвязи с расширяющимся использованием на карьерах автомобильного транспорта все большее значение приобретает задача борьбы с пылеобразованнем на автодорогах.

Внастоящее время карьерные автодороги яв­ ляются одним из источников наиболее интенсивного пылевыделения. Например, на автодорогах Сибайского карьера запыленность воздуха без применения средств пылеподавления достигает 60—80 мг/м3 , на

Из практики эксплуатации карьерных автодорог известно, что для автомашин грузоподъемностью 25—45 т при интенсивности движения 3—3,5 тыс. ма­ шин в сутки пригодны дороги с щебеночно-гравийным покрытием. Так, на железорудных карьерах Криво­ рожского бассейна автодороги от экскаваторов до от­ валов имеют щебеночное покрытие из мелкораздроб­ ленных кварцитов и сланцев. На карьерах СоколовскоСарбайского комбината в качестве щебеночного материала для покрытия применяют легкие фракции породы после обогащения. На Сорском молибденовом руднике для этого используют выветренные породы без абразивных включений. На Сибайском медноруд­ ном карьере щебеночные дороги строят из Мелковзорванных пород, куда входят альбитофиры, диаба­ зовые порфиры и туфы. На меднорудном карьере Беркли в США для покрытия дорог используют дроб­ леный шлак металлургического производства. Такое покрытие выдерживает автосамосвалы грузоподъем­ ностью до 65 т.

Пылеобразование на автодорогах происходит в результате износа покрытия, высыпания из кузова мелочи породы и руды, внесения пыли колесами авто­ машин, заноса ветром с прилегающих территорий и износа автопокрышек. На интенсивность пылеобра-

84

зования на автодорогах влияют в основном физикомеханические свойства материала покрытия, скорость движения, вес и вид машины, размеры дороги и метеорологические условия. С увеличением скорости движения и веса машин увеличивается интенсивность пылевыделения, так как при этом усиливаются вихре­ вые потоки за колесами машин и повышается дина­ мическое воздействие на покрытие. Увеличение линей­ ных размеров дорог также приводит к повышению интенсивности пылевыделения.

При выпадении значительных атмосферных осад­ ков запыленность воздуха на автодорогах временно понижается. Однако при этом нарушается плотность покрытия, так как вместе с водой уносятся с поверх­ ности дорог глинистые, песчаные и другие заполни­ тели и обнажается твердое покрытие.

Для снижения запыленности автодорог на боль­ шинстве карьеров применяют воду. Так, на Сибай-

время эффективного действия обильной поливки при

тивного действия поливки автодорог водой при тем­ пературе воздуха 15—27°С составляет около 50 мин (рис. 19), а с увеличением интенсивности движения машин и повышением температуры атмосферного воздуха это время сокращается.

Изменение запыленности воздуха на автодорогах в зависимости от времени, прошедшего после поливки, характеризуется выражением

85

ными затратами и имеет ряд других существенных недостатков. Частая поливка водой разрушает по­ лотно дороги и уменьшает срок ее службы, что при­ водит к преждевременному износу материальной части автомашин, увеличению тормозного пути и зна­ чительному снижению скорости движения. Кроме того, возникает необходимость в дополнительных затратах на ремонт.

Рис. 19. Изменение запыленности воздуха на автодорогах при по­ ливке водой

Для снижения запыленности карьерных автодорог применяют также пылесвязывающие средства, кото­ рые можно разделить на две группы: гигроскопиче­ ские соли и органические вяжущие вещества. К гиг­ роскопическим солям относятся хлористый кальций, хлористый натрий, а к вяжущим веществам — суль­ фитно-спиртовая барда, битум, сырая нефть и мазут.

Хлористый кальций впервые был испытан в 1911г. для снижения запыленности грунтового шоссе в жар­ кое летнее время, когда поливка водой не давала желаемого результата. В 1931 г. вновь был поставлен вопрос об испытании хлористого кальция.

Опытный участок длиной 400 м был выбран в районе Средне-Волжского края1 . В основании дороги

1 Здесь использованы данные Ф. Я. Резника,

86

был глинистый чернозем. Интенсивность движения

На основании проведенных опытов были сделаны следующие выводы:

1) применение хлористого кальция 50%-ной кон­ центрации для снижения запыленности дорог дает положительные результаты в течение 2—4 недель;

2)оптимальной нормой разлива за одну поливку можно считать 3—4 дм3 /м2 ;

3)применение хлористого кальция концентрацией не менее 25% является наиболее рациональным спо­ собом борьбы с пылевыделением.

Согласно данным, приводимым Ф. Я. Резником, при испытании хлористого кальция в штате Миссури (США) было установлено, что срок действия этого пылесвязывающего средства был незначителен, что частично вызывалось реакцией с грунтом. Хлористый кальций, поглощенный грунтом, образует новое со­ единение. Однако хлористый кальций частично рас­ ходуется на этот обмен при первичной обработке, при повторной обработке этого не происходит.

Были проведены также эксперименты по изучению изменения влажности покрытия в зависимости от его гранулометрического состава и от расхода хлористого кальция. Нормы расхода хлористого кальция состав­ ляли 1,0; 0,5; 0,3 кг/м2 . Гранулометрический состав покрытий на трех опытных участках — более 5 мм, от 5 до 2 мм и менее 2 мм.

Для определения влажности с поверхности покры­ тия брались пробы в различные периоды времени с момента разлива раствора до наступления дождей, в период дождей и после дождей. Как показали на­

87

увеличились, а уменьшение крупности материала спо­

автодорог в юго-западных штатах США [50]. Перед обработкой полотно дороги разрыхлялось зубьями самоходного грейдера на глубину 15 см. Разрыхлен­ ная масса сгребалась в две гряды, а затем размель­ чалась специальным рыхлителем на куски размером около 5 см. Затем рассыпался хлористый кальций из расчета 0,4 кг/м2 , и после этого грунт перемешивался смесителем и сверху орошался водой. В местах, где поверхность увлажнялась недостаточно, производи­ лось вторичное перемешивание и орошение. Движение по дороге начиналось сразу после укатки катком. Пылевыделение при этом резко снизилось. Участок до­

а обработанная часть дороги оставалась в удовлетво­ рительном состоянии в течение двух лет.

В случае же применения раствора хлористого каль­ ция запыленность в течение 12 дней в среднем соста­ вляла 2,4 мг/м3 .

На угольном разрезе «Ханна Колл» в США, где применяются автомашины грузоподъемностью 45 и 57 т, при интенсивности движения 2200 машин в сутки дороги из известнякового щебня обрабатыва­ лись раствором хлористого кальция из расчета 1,5 дм3 на 1 м2 покрытия. В летнее время через три-четыре недели производились профилирование полотна до­ роги и дополнительная пропитка хлористым каль­ цием. При этом создавалось плотное покрытие и пылеобразование резко снижалось.

Испытание эффективности применения хлористого кальция производилось также институтом Унипромедь

88

на Сорском молибденовом комбинате [51]. Опытный участок дороги обрабатывался гранулированным хло­ ристым кальцием при норме расхода его 0,6 кг на 1 м2 дороги. Было отмечено, что даже в жаркое время дня при относительной влажности не более 30% по­ верхность дороги, обработанная хлористым кальцием, становилась влажной через 10—15 мин. Наиболее ин­ тенсивно влага поглощается ночью, и поверхность покрытия сохраняется влажной до конца дня. В ре­ зультате произведенной обработки запыленность воз­

хода хлористого кальция составляла 0,3 кг/м2 . Стои­

дой с учетом расходов на ремонт составляют 1,1 руб.

При опытных работах по применению хлористого кальция (10—20%-ной концентрации) для снижения

воды на поливку, уменьшена трудоемкость операции по пылеподавлению и снижена ее стоимость на 20—30%.

Для изыскания наиболее эффективного способа пылеподавления на автодорогах Зыряновского карьера были испытаны порошкообразный кальций и его водные растворы (10, 15, 20, 30, 40 и 50%-ной концентрации).

Климат в районе карьера резко континентальный и характеризуется большим количеством безветрен­ ных дней. Скорость ветра на поверхности карьера колеблется от 0 до 1 м/сек и в редких случаях до­ стигает 2—2,5 м/сек. По данным последних трех лет, количество безветренных дней в зимние и осенние месяцы колеблется от 80 до 95%, а в летние и весен­ ние месяцы — от 60 до 85%. Абсолютная максималь­ ная температура в июне, июле и августе колеблется от +35 до +39° С, а абсолютная минимальная в де­ кабре, январе и феврале — от —45 до —51° С. Относи­ тельная влажность воздуха в течение года изменяется в среднем в пределах от 45 до 85%.

Среднемесячное количество осадков, по данным

89