Снижение запыленности на карьерных автодорогах

Обеспыливающее проветривание

Обеспыливающее проветривание производится установками местного проветривания или вентиляторно- оросительными установками при экскавации угля с погрузкой его в автосамосвалы и железнодорожные полувагоны для обеспечения хорошей видимости.

Для осаждения пыли производится ее коагуляция и утяжеление, т. е. увеличение скорости выпадения частиц из воздушной среды. При этом могут быть использованы такие способы, как введение диспергированных капель в запыленную среду, создание условий для конденсации влаги на частицах пыли.
Для местного проветривания и пылеподавления в экскаваторных забоях, а также на больших площадях используют достатоно эффективные установки ПВУ-6 конструкции Донгипроуглемаша и УМП-1 конструкции НИПИгормаш.
Для проветривания застойных зон и подавления локальных очагов пыли и растворимых газов, орошения отбитой горной массы и полотна автомобильных дорог угольных карьеров, для очистки полотна автодорог от выпавшего снега и посыпки их песком, для создания направленного движения воздуха в небольших угольных разрезах и общего их проветривания в комплексе с основными вентиляционными установками предназначена установка местного проветривания УМП-1А. Она оборудуется водяным баком, гидромонитором, коллектором с форсунками для орошения и обработки реагентами покрытия автодорог.
Для проветривания и увлажнения забоев и больших площадей на разрезах также применяют установки установки АИ-20КВ и НК-12КВ.
Установка АИ-20КВ на базе турбовинтового двигателя и воздушного винта диаметром 4,5м смонтирована на шасси автомобиля, для пылеподавления в струю воздуха подается вода (расход воды 120 -150 м³/ч).

Вентиляционная установка НК-12КВ на базе силовой установки самолета ТУ-114 с двумя соосными винтами встречного вращения рассчитана на создание горизонтальных или слабонаклонных струй большой дальнобойности. Она состоит из автотягача, на котором смонтирована емкость объемом 28 м³ для топлива, и прицепа с установленным на нем турбовинтовым двигателем.
Для проветривания застойных зон объемом 20-40 млн м³ глубоких го-ризонтов разрезов, применяющих автотранспорт, а также для водораспыления с помощью мощных воздушных струй и очистки автодорог при снежных заносах предназначена универсальная вентиляционная установка УВУ, монтируемая на шасси автосамосвала БелАЗ-540А.

Запыленность воздуха на автодорогах с твердым покрытием значительно ниже, чем без покрытий. Но твердое покрытие для временных дорог в большинстве случаев экономически не выгодно. Чаще устраивают автодороги без твердых покрытий, но для снижения пылевыделений изыскивают способы, связывающие пыль.

Уровень запыленности на автомобильных дорогах с щебеночным или гравийным покрытием без применения средств борьбы с пылью достигает 500 мг/м³. Максимальная предельно допустимая концентрация пыли в воздухе рабочей зоны составляет 10 мг/м³. В пылевом облаке более 90% пылевых частиц имеет размер менее 10 мкм.

Для предупреждения пылевыделения на автодорогах и подавления пыли применяют следующие способы: орошение дорог водой; орошение растворами гигроскопических солей; обработку поверхности дорог различными эмульсиями.

К веществам, связывающим пыль автодорог предъявляются следующие требования: они должны иметь большую скорость смачивания, малую лету-честь, низкую температуру застывания, незначительную растворимость при вы-падении осадков, не должны разрушать резину и иметь малое коррозионное во-здействие на металл, не выделять летучих вредных веществ, обеспечивать эла-стичное, но достаточно прочное связывание пылевых фракций, иметь низкую себестоимость.
Орошение дорог в техническом отношении процесс несложный и дешевый, однако срок действия поливки при высоких температурах незначительный в пределах 30-120 минут. Орошение дорог водой может осуществляться поливочными машинами или из специальных водопроводов.
Поливочные машины комплектуются обычно на базе трактора К-700, авто-мобилей БелАЗ 540 А, БелАЗ 548 А. Вместимость цистерны от 6 до 30 м³. Ши-рина поливки в зависимости от конструкции от 6 до 18 м. Про-изводительность при поливе от 50 до 150 тыс. м³/час. Рабочая скорость от 10 до 20 км/час.

Для снижения запыленности от автомобильной дороги обычно используют воду. Однако эффективность использования воды очень невысока из-за быстрого высыхания дороги и защитное действие при температуре 15-27⁰ С составляет 50 мин. Поливка автомобильной дороги водой связана со значи-тельными затратами. Частая поливка разрушает полотно дороги и уменьшает срок его службы, что приводит к преждевременному износу материальной части автомобилей, увеличению тормозного пути и значительному снижению скорости движения автомобилей.

Удельный расход воды на пылеподавление зависит от интенсивности ее испарения, что связано с метеорологическими факторами и определяется по формуле:

где Т_п, - температура поверхности дороги, градус; Т₂- температура воз-духа на высоте 2 м от поверхности дороги, градус; v₁₀ -скорость воздушных по-токов на высоте 10 м от поверхности дороги, м/с; l_п - упругость насыщенного пара при температуре поверхности, МПа; l₂ — упругость пара на высоте 2 м от поверхности дороги, МПа; k_д-коэффициент, учитывающий дополнительные потери, связанные с полив-кой обочин, уносом воды проходящим транспортом и т. д.

Число машин для поливки автодорог определяется по формуле

где k_р - коэффициент резерва поливочных машин, 1,25; L_д – протяжен-ность карьерных дорог, находящихся в эксплуатации, м; b - средняя поливочная ширина дороги, м; q_п - удельный расход воды за одну поливку, м³/(м².ч); п_по - частота поливок дороги в час; Q_п - производительность поливочной машины:

где Q_e -емкость поливочной машины, м³; k₀ - коэффициент, учитывающий время ожидания на перекрестках, у заправочной станции и др.; q_н - производи-тельность насоса, установленного на поливочной машине, или средний расход воды при свободном истечении ее из брызгал, м³/ч; q_з -производительность на-соса, установленного па заправочной станции, м³/ч; l_c - среднее расстояние от заправочной станции до поливаемого участка, км; v_x, v_г - средняя скорость дви-жения поливочной машины в холостом и груженом направлении, км/ч.
Поливка автодорог может осуществляться и с помощью форсунок от ста-ционарных водоводов, проложенных вдоль дороги. Такой способ увлажнения целесообразен на дорогах в зонах карьера, не подверженных влиянию взрывов. Дальнобойность форсунок при одном водоводе должна быть равна ширине до-роги, а при двух- половине ширины.

Производительность насоса при непрерывном орошении:
Q_н= q_п L_д b, м³/ч (3.14)

При периодическом орошении:

где q_п - удельный расход воды на поливку, м³/(м².ч); L_д- длина поливаемой дороги, м; T_ц -продолжительность поливки в одном цикле,ч; Т_м - время между поливками,ч.
Несмотря на простоту и достаточную эффективность подавления пыли на автомобильных дорогах с помощью воды этот способ имеет ряд недостатков. К таким недостаткам относятся следующие: орошение водой щебеночных дорог приводит к вымыванию мелких фракций щебня, разрушению покрытия и обра-зованию неровностей в полотне дороги, т. е. в конечном счете к уменьшению срока службы проезжей части, в условиях сухого и жаркого климата требуются частые поливки дороги, что связано со значительными эксплуатационными затратами.
На ряде карьеров для повышения эффективности пылеподавлений на автомобильных дорогах используются различные способы обработки верхнего слоя полотна различными материалами, связывающими пылевые частицы. Это хлористый кальций, сульфитно-спиртовая барда, нефтепродукты и др.
В районах с высокой относительной влажностью (не ниже 55 - 65%) положительные результаты пылеподавления наблюдаются при применении хлористого кальция, который может наноситься на автодорогу в виде водных растворов или в твердом виде. Действие хлористого кальция (и других гигроскопических солей) основано на том, что они в периоды повышенной относительной влажности воздуха (наблюдающейся в ночные часы) адсорбируют атмосферную влагу и тем самым смачивают пылящий слой на дороге. По данным Уральского научно-исследовательского и проектного института медной промышленности (Унипромедь), применение хлористого кальция с удельным расходом 0,6 кг/м² позволяет в течение 45 - 90 дней значительно снизить запыленность воздуха. Запыленность может быть снижена также за счет применения поваренной соли и ее смесей с хлористым кальцием. Запыленность воздуха на дорогах снижается с 16 - 32 до 2 - 3 мг/м³ при обработке их гранулированным хлористым кальцием, до 1,8- 2,6 мг/м² при обработке смесей поваренной соли и хлорированного кальция и до 3,5 - 4,5 мг/м³ при обработке поваренной солью. Одним из существенных недостатков покрытия автодорог как поваренной солью, так и хлористым кальцием, по данным зарубежной практики, является то, что они способствуют коррозии металла автомашин. Кроме того, область их применения весьма ограничена: при низкой относительной влажности они неэффективны. Частые ливневые дожди быстро вымывают эти соли.

Наиболее целесообразно для связывания пылевых фракций продуктов из-носа дорожных покрытий использовать вяжущие вещества с образованием эластичного коврика из этих компонентов. Эти способы можно разделить на две группы: использование гигроскопических солей и органических вяжущих веществ. К гигроскопическим веществам относятся соли хлористого кальция (СаСl₂) и натрия (NaCl). К вяжущим органическим веществам относится сульфитно-спиртовая барда, битум, сырая нефть, мазут, универсин.

Универсин представляет собой смесь химических соединений жидких компаундированных битумов. Вяжущие должны выбираться с учетом следующих требований: образование эластичного коврика с достаточно прочным связыванием пылевых фракций, нетоксичность, не растворимость в воде, неагрессивность к резине автомобильных покрышек, экономичность использования.

Срок защитного действия в часах при использовании различных пылесвязывающих средств следующий: вода - 1,5; сульфитно-спиртовая барда – 120; хлорид кальция 240-300; мазут - 600; универсин 160-330 часов.

Применение хлористого кальция в концентрации 50% для снижения за-пыленности дорог дает положительные результаты в течение 2 - 4 недель. Оп-тимальной нормой разлива за одну поливку можно считать 3 - 4 дм³/м². Наибо-лее рациональной концентрацией хлористого кальция считается не ниже 25%.

Применение в качестве связующего вещества раствора хлористого кальция и мазута имеет следующие недостатки: ощутимое воздействие на природную среду загрязнением карьерной воды и выделением вредных паров. Применение хлористого кальция целесообразно в районах с высокой относительной влажностью. Хлористый кальций гигроскопичен и его действие основано на поглощении влаги непосредственно из воздуха в периоды повышенной влажности, особенно в ночные часы. Пылеобразование из влажной массы замедляется. Часто хлористый кальций применяют в смеси с поваренной солью. Недостатком применения хлористого кальция является его коррозионное воздействие на металл автомашин и быстрое вымывание при дождливой погоде.

В районах с умеренным климатом и незначительным количеством осадков дороги со щебеночным покрытием обрабатывают растворами сульфидно-спиртовой барды (ССБ), являющейся отходами бумажно-целлюлозной промышленности. Применение сульфитно-спиртовой барды снижает интенсивность пылевыделения при щебеночном покрытии на 80-90%. Обычно используется раствор сульфидно-спиртовой барды концентрацией порядка 25%. Оно оправдано в случае отсутствия существенных атмосферных осадков. Ливневые дожди полностью вымывают вещество из дорожного покрытия. После использования сульфитно-спиртовой барды вновь осевшая на поверхность полотна дорог пыль не связывается.

Раствор ССБ вносят в щебеночное покрытие из расчета 0,5-0,65кг/м² ав-тодороги. Обработанную дорогу выдерживают 3-4 ч и вводят в эксплуатацию. Через 15-20 дней дорогу обрабатывают повторно из расчета 0,25-0,30 г/м².
После этого пылевыделение практически отсутствует в течение 1-1,5 месяца.
Щебеночное покрытие можно обрабатывать эмульсией из сульфидно-спирто-вой барды типа ЕБЖ, содержащей 53,4%твердого концентрата, 46,6% битума марки Б-4, или В-З, 8- 10% солярового топлива и 40-5 %воды. Однократная обработка обеспечивает в течение трех месяцев хорошее состояние дороги.

При обработке дорог мазутом разрыхленную и спрофилированную поверхность дороги поливают разогретым в гудронаторе мазутом и засыпают слоем щебня 8-10 см. После укатки дорога практически не пылит в течение месяца.
На карьерах предприятий цветной металлургии используют высокосмо-листую нефтью, наносимую специальной установкой. Дорогу обрабатывают сначала с удельным расхдом 0,1- 0,2 кг/м² за один проход с суммарным расходом 0,6 - 0,8 кг/м², затем через 1- 2 дня вторично при расходе нефти 0,02- 0,04 кг/м².

Нефтяная обработка снижает износ дороги, скорость самосвалов увели-чивается на 12%, расходы на текущий ремонт дороги сокращаются в 3-4 раза.
На угольных карьерах страны все более широкое применение находят средства пылеподавления на основе нефтепереработки - тяжелые нефтяные остатки и высокоароматизированные продукты (экстракт очистки масляных фракций, газойлевые фракции коксования каталитического крекинга), получив-шие название “универсин”. Универсин выпускается трех марок: марка “С”– се-верный для зимнего периода года с температурой воздуха до -40⁰С; марка “Л” - летний для весеннего, летнего и осеннего периодов; марка “В” - высоковязкий используемый в южных районах страны. Универсин является труднораствори-мым пылесвязывающим веществом. Время его впитывания на укатанных учас-тках автодорог от 0,5до 4 часов в зависимости от покрытия дорог, а на разрых-ленных участках от 0,2 до 1,0 часа. Глубина рыхления перед нанесением уни-версина равна 15-30 мм. Нанесение универсина осуществляется использова-нием специально переоборудованных дорожных машин. Расход 0,8 - 1,0 л на 1 м²полотна дороги. Обеспечивается снижение пылеобразования на 95-98%.
Северин-2 представляет собой низкозастывающую (-50⁰С)легкоподви-жную маслянистую жидкость. Он получен из газойля каталитического кре-кинга, с добавлением смеси крекинг-остатков. Северин-2 имеет высокую адге-зию к металу и обладает хорошими антикоррозионными свойствами. Для улуч-шения вя-жущих свойств Северина-2 к нему добавляется топочный мазут М-40.
Пылеподавление на дорогах в зимний период осуществляется поливом ан-тифризом и смесями отходов нефтехимии в зависимости от метеорологических условий. При отсутствии обычного снега эффективно снижение запыленности с использованием искусственного снега, образуемого с помощью специальных устройств-снегогенераторов.
Ниогрин-3 представляет собой низкозастывающую легкоподвижную масс-лянистую жидкость темно-коричневого цвета из керосино-газойлевых фракций коксования, каталитического и термического крекирования с добавлением присадки для снижения температуры застывания и улучшения его смачивающей способности. Самым ценным свойством Ниогрина-3 является то, что он тобладает хорошими антикоррозионными свойствами.

В начале и в конце зимы, при неустановившихся отрицательных темпера-турах воздуха, необходимо дороги обрабатывать соленым антифризом на осно-ве СаСI_2, NaCl, MgCl₂ с ингибиторами коррозии. Срок действия обработки до 2х суток.
При установившихся отрицательных температурах воздуха от -10° до -25⁰Сдороги следует обрабатывать смесью Ниогрина-3 и топочного мазута М-40 с соотношением компонентов в зависимости от температуры воздуха. Эффективный срок действия 10 – 14 суток.

Обработка карьерных автодорог пылеподавляющими веществами заключается в подготовке полотна дороги и поверхностной его обработке. Бульдозером или автогрейдером производится уборка просыпей горной массы и выравнивание полотна дороги. Затем рыхлителями разрушается верхний укатанный слой покрытия на глубину 4-5см. После этого обрабатывается пылеподавляющим веществом, которое наносится из перфорированной трубы поливочной машины самотеком во избежание образования в воздухе аэрозоля этого вещества.

Расход пылеподавляющего вещества при первичной обработке 2,0-5,0 л/м², при последующих обработках - 1,2-2,5 л/м².

Таблица 3.11 – Смесь компонентов в зависимости от температуры воздуха

Температура воздуха, ^0С	Смесь Ниогрина-3 с топочным мазутом М-40 (в процентах)	Смесь Северина-2 с топочным мазутом М-40, (в процентах)
Ниогрин-3	Мазут М-40	Северин-2	Северин-2	Мазут М-40
	98.0	2,0	94,5	5,5
-5	98,5	1,5	95,2	4,8
-15	99,4	0,6	97,0	3,0
-20	99,7	0,3	98,0	2,0
-25	99,9	0,1	98,6	1,4
-30	—	—	99,0	1,0
-35	—	—	99’З	0,7
-40	—	—	99,6	0,4
-45	—	—	99,9	0,1

Для уменьшения пылеобразования на автомобильных дорогах с твердым покрытием необходимо своевременно убирать просыпи горной массы дороги, а также своевременно производить ее очистку от грязи. Для очистки используются поливочные и уборочные машины с металлическими щетками.

Дата добавления: 2014-10-15