Технические науки/13. Охрана труда

 

К.т.н. Бектурганова Г.С.

 

Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева, Республика Казахстан

 

Определение удельного расхода жидкости для увлажнения навала горной массы - как способ борьбы с запыленностью

 

Добыча, обогащение  и металлургическая переработка сульфидных руд на различных месторождениях Республики Казахстан порождает ряд серьезных экологических последствий. Извлечение из недр горной массы нарушает геологическую структуру по­родных массивов, изменяет их гидрологический режим. Формирование карьерно-отвальных комплексов и хвостохранилищ создает очаги эрозии и интоксикации почвы, водного и воздушного бассейнов. Все это оказывает пагубное воздействие  на природную среду, ухудшая среду обитания организмов и человека.

Основными источниками загрязнения окружающей природной среды твердыми  вредными веществами являются энергетические и химические отрасли промышленности, предприятия чёрной, цветной металлургии и строительной  индустрии.

По данным приведенным в Государственном докладе, эти отрасли промышленности только в 1995 г. выбросили в атмосферу 914,5 тыс. тонн твердых вредных веществ. Из них на долю строительных, химических и металлургических отраслей промышленности приходится 453,2 тыс. тонн, что составляет  около 50% из общей массы выброса твёрдых вредных веществ за один год. В отличие от энергетической отрасли промышленности, добываю­щие и перерабатывающие минеральные ресурсы предприятия отличаются разнообразием технологических процессов, что приводит к затруднению   в выборе средств и способов, позволяющих предотвратить или снизить загряз­нения природной среды вредными веществами.

Причиной загрязнения атмосферы промышленных зон является пылеобразование и интенсивное пылевыделение при различных технологических процессах добычи полезных ископаемых.

Основными источниками загрязнения промышленные зон являются тех­нические процессы, ведение которых вызвано самой сущностью добычи полезных  ископаемых. При добыче полезных ископаемых, в основном, предусматривается разрушение горных пород различными средствами и способами. Основными   средствами   разрушения   являются   буровые   станки   и взрывчатые  вещества, а способами –  различные виды бурения и взрывания.

Технологические схемы промышленных предприятий включают в се­бя добычу, доставку, измельчение (стадийное дробление и помол), сорти­ровку, перегрузку, складирование, а в случаях получения конечного продук­та в виде порошкообразного материала   упаковку его в тару.

Существуют различные достаточно эффективные средства и способы борьбы с пылью при добыче полезных ископаемых. Однако, для увеличения эффективности осаждения пылевого облака, необходимо предварительное увлажнения массива, а также локализация пылевого облако в ограниченном пространстве с применением водо-воздушных струй. При этом в целях ресурсосбережения расход воды должен быть строго обоснован.

Одним из распространенных способов профилактики пылеподавления при открытой разработке полезных ископаемых является опережающее увлажнение массива, сущность, которой основана на физико-механических свойствах разрушаемого массива, а также его геологической особенности.

Многие месторождения полезных ископаемых имеют свои особенности, но независимо от этих особенностей они харак­теризуются пористостью и трещиноватостью. Предлагаемый способ пред­варительного увлажнения основан на использовании особенности строения горных массивов. Поэтому при открытой разработке полезных ископаемых следует использовать особенности строения руд и пород в массиве.

Во многих исследованиях, при определении удельного расхода жидкости учитывается содержание фракции до 1 мм, а также максимальная молекулярная влагаемкость частиц фракции до 1 мм. Как известно, под пылью подразумевают мелкие твердые частицы размером от 10-4 до 0,5 мм.  Частицы размером 1 мм к пыли не относятся. С уменьшением размеров частиц пыли изменяется удельная поверхность. Например,  если частицу с объемом 1 см3 и поверхностью 6 см2  раздробить на частицу размером до 0,1 мкм, то ее поверхность увеличивается до 600 000 см2. Поэтому рассмотрение в способе определения удельного расхода уменьшение размеров частиц 10-4 до 0,5 мм увеличивает удельную поверхность. Увеличение удельной поверхности при взаимодействии с жидкостью существенно изменяет смачиваемость частиц размером 10-4 до 0,5 мм. Поэтому целесообразно для повышения точности способа определения удельного расхода жидкости использовать частицы размером 10-4 до 0,5 мм. В соответствии с этим необходимо определять максимальную молекулярную влагоемкость частиц размером 10-4 до 0,5 мм. Использование этого способа при определении удельного расхода жидкости при увлажнении навала горной массы снижает точность и увеличивается погрешность определяемой величины.

Предлагаемый способ определения удельного расхода жидкости для увлажнения навала горной массы осуществляется следующим образом. Все перечисленные величины определяются существующими, известными методами. При максимальной молекулярной влагоемкости  принимаются частицы фракции  10-4 до 0,5 мм, а удельный расход жидкости определяется из математического выражения:

                                         (1)

где ,  - плотность жидкости, кг/м3; - плотность частиц пыли, мг/м3; - пористость навала горной массы, м3/м3; - содержание частиц фракции  10-4 до 0,5 мм, % ;- максимальная молекулярная влагоемкость частиц фракции  10-4 до 0,5 мм, %; - естественная влажность горных пород, %; - относительная влажность горных пород, %.

Предлагаемый способ увлажнения позволяет с достаточно большой точностью определить удельный расход жидкости, а также снизить погрешность определяемой величины.  

Результаты опытно-промышленных испытаний предлагаемого способа увлажнения на карьерах Саякского рудника представлены в таблице 1.

 

Таблица 1 - Результаты опытно-промышленных испытаний предлагаемого способа увлажнения:

№ п.п.

, кг/м3

,

 кг/м3

, м3/м3

,

%

,

%

,

%

,

 %

,

м3/м3

м3/м3

1

1000

2357

0,23

2,5

13,4

1,89

75

 

 

2

1000

2362

0,25

2,5

14,3

2,1

76

3

1000

2360

0,24

2,5

13,8

2,0

75

4

1000

2359

0,2

2,5

13,8

1,89

74

5

1000

2360

0,25

2,5

14,2

2,0

75

 

Как видно из таблицы, в сравнении с известными способами, предлагаемый способ обеспечивает уменьшение удельного расхода воды в 1,5 раз и позволяет повысить экономичность, за счет увеличения точности определения величины удельного расхода жидкости.

 

Литература:

1. Авторское свидетельство № 84229. Кл. Е21F5/00 от 17.06.2011г.  Жараспаев М.Т., Мырзахметов М.М., Бектурганова Г.С. Способ определения удельного расхода жидкости для увлажнения навала горной массы.