Влияние фоновых концентраций KCI и NaCI в атмосферном воздухе промплощадки на состав пылевых потоков в исходящем из рудника воздухе

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВЛИЯНИЕ ФОНОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ KCI И NaCI В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ ПРОМПЛОЩАДКИ НА СОСТАВ ПЫЛЕВЫХ ПОТОКОВ В ИСХОДЯЩЕМ ИЗ РУДНИКА ВОЗДУХЕ

Н.В. Норина

На руднике БКПРУ-2 ОАО «Уралкалий» проведены исследования по измерению фоновых значений концентрации KCl, NaCl в поступающем в шахту БКПРУ-2 атмосферном воздухе и исходящем потоке из вентиляционного ствола рудника. На промплощадке рудника выделено несколько источников выбросов KCl и NaCl - это сушильное отделение обогатительной фабрики, участок отгрузки и склады руды. Добыча руды сопровождается также выделением в атмосферу горных выработок значительного количества пыли, которая переносится вентиляционными потоками по подземным выработкам на значительные расстояния, большая ее часть оседает в процессе движения воздуха по вентиляционным выработкам. Поток исходящего воздуха из рудника выбрасывается по стволу № 3 в атмосферу. концентрация шахта вентиляционный рудник

На уровень запыленности исходящей воздушной струи влияет множество факторов, в первую очередь запыленность зависит от ее физико-химических свойств, основным отличительным свойством соляных пород является гигроскопичность. Соляные породы относятся к сухим, но не безводным, кроме кристаллизационной воды в некоторых минералах соли содержатся едва различимые глазом вростки рассолов, а также в незначительном количестве содержится пленочная и межкристаллическая вода. Нередко мельчайшие капельки рассола входят в состав кристаллической структуры и хорошо различимы под микроскопом. Химические анализы проб пыли показывают [2], что в соляных породах содержится небольшое количество воды (0,3-0,6%). К природной влажности добавляется вода, адсорбированная из воздуха, это приводит к полному растворению легко растворимых минералов, образованию кристаллизационных вод и к коллоидному набуханию частиц. Скорость оседания частиц пыли определяется в зависимости от соотношения сил тяжести и сил сопротивления, при одинаковых условиях скорость зависит только от диаметра и плотности пылевых частиц, частицы пыли диаметром менее 0,1 мкм ведут себя в воздухе подобно газовым молекулам, участвуя в броуновском движении [1]. Адгезия и аутогезия характеризуют одни и те же свойства пыли, поскольку обуславливаются аналогичными причинами. Адгезия (прилипаемость) характеризует взаимодействие частиц с твердой поверхностью, а аутогезия (слипаемость) - взаимодействие частиц между собой.

Наибольшее количество пыли образуется при выемке руды и проходке выработок, при буровых работах, а также при выполнении операций по транспортированию, интенсивное пылеобразование имеет место при работе очистных и проходческих комбайнов, на долю которых приходится 90-95% всей пыли, образующейся в процессе ведения горных работ.

Для исследования пылевой обстановки на руднике БКПРУ-2 ОАО «Уралкалий» были проведены измерения запыленности рудничной атмосферы по длине всего вентиляционного пути. Для этой цели были выбраны следующие места замеров, представленные на рис. 1. Замеры для определения фоновой запыленности воздуха, поступающего в рудник определены точками 1 и 2.

т. 1. Воздухоподающий ствол № 1.

т. 2. Воздухоподающий ствола № 2.

Замеры необходимые для определения запыленности в воздушном потоке исходящей струи из рудника определены т.3.

т. 3. Диффузор (ствол № 3).

Замеры для определения уровня запыленности воздухоподающих выработок определены точками 4 и 5.

т. 4. Главные воздухоподающие выработки северного крыла рудника.

т. 5. Главные воздухоподающие выработки южного крыла рудника.

Замеры необходимые для сравнения средней запыленности в источнике образования пыли с запыленностью в исходящей струе рудника определены точками 6 и 7.

т. 6. Околоствольный двор (пласт КрII, ствол №3, ГЮВШ).

т. 7. Околоствольный двор (ствол № 3, ГСВШ).

Рис. 1. Схема расположения точек измерения запыленности рудничного воздуха

Исследования воздушной среды рудника проводятся в соответствии с НД на МВИ: СТО 4.51-02Э-08 - Методика выполнения измерений массовых концентраций хлорида калия и хлорида натрия в атмосферном воздухе методом пламенной фотометрии.

Фоновые замеры запыленности поступающего в рудник воздуха производились на промплощадке возле воздухозаборников надшахтных зданий стволов № 1, № 2 и исходящей струи возле диффузора. Замеры, необходимые для определения запыленности исходящего из рудника воздуха, а также содержания в нем KCl и NaCl производились в устье ствола № 3 в местах сопряжения ствола с главными вентиляционными выработками северного и южного крыльев. Полученные замеры концентрации вредных выбросов приведены в таблицах № 1 и № 2.

Таблица 1 Средние значения концентраций NaCl и KCl в период с марта по август 2008 года.

Таблица 2 Средние значения концентраций NaCl и KCl в период с сентября по декабрь 2008 года.

Свежий воздух, поступающий в рудник, уже имеет начальную запыленность. В околоствольном дворе и в воздухоподающих выработках его запыленность возрастает за счет действия местных источников пылеобразования (конвейерные линии, самоходный транспорт, пересыпы). Высокая запыленность в забоях объясняется разрушением массива добычным оборудованием с образованием огромного количества пыли. Большая часть этой образовавшейся пыли улавливается местными источниками пылеподавления или же оседает на первых же участках вентиляционных выработок (в основном это крупнодисперсная пыль). Мелкодисперсная же пыль переносится воздушной струей дальше, где по мере продвижения постепенно оседает за счет гигроскопических свойств, вследствие чего запыленность при подходе воздушной струи к вентиляционному стволу снижается.

Основным источником запыления исходящих потоков являются забои очистных и подготовительных выработок, также в запылении исходящих потоков участвуют в меньшей степени источники, расположенные в воздухоподающих выработках и околоствольном дворе, к которым относятся различные узлы перегруза руды. В этом случае пыль попадает на вентиляционный штрек за счет внутренних утечек воздуха и в общей сложности в забоях очистных и подготовительных выработок выделяется большое количество пыли, большая часть которой оседает в вентиляционных выработках и до исходящей струи рудника доходит лишь незначительная ее часть.

Количество вредного вещества, переносимого потоком воздуха в единицу времени (Z, мг/мин) определяется по формуле (1):

где Q - расход воздуха, м3/мин; Cср - средняя концентрация вредного вещества в потоке, мг/м3.

Воздух в рудник поступает по двум стволам, общий расход поступающего воздуха равен 23 000 м3/мин в холодный период года и 23 500 м3/мин в теплый период года.

Таким образом, приведен расчет баланса выбросов вредных веществ в течение исследуемого периода, представленный в таблицах 3 и 4. Баланс по вредному веществу определен, как разность между содержанием вредного вещества в исходящем потоке воздуха и содержанием вредного вещества в поступающем потоке воздуха.

Таблица 3 Баланс выбросов NaCl и KCl в период с марта по август 2008 года.

Таблица 4 Баланс выбросов NaCl и KCl в период с сентября по февраль 2008 года.

Исследования воздушной среды вентиляционного ствола рудника БКРУ-2 показали, что основными составляющими выбросов являются хлориды калия и натрия. В результате проведенных замеров запыленности исходящего из рудника воздуха определено содержание в нем хлорида калия, имеющего значения от 0,22 мг/м3 до 0,32мг/м3, в зависимости от времени года и хлорида натрия содержание которого составило 0,4мг/м3. Представленный баланс выбросов KCI и NaCI в течение 2008 года показал, что их количество составило 2,34 т/год, в виду того, что масса вредных веществ в выбросах незначительна, то необходимость в разработке природоохранных мероприятий не требуется.

Список литературы

1. Медведев И.И. Аэрология калийных рудников / И.И. Медведев, А.Е. Красноштейн; УрО АН СССР. - Свердловск, 1990. - 251 с.: ил.

2. Медведев И.И. Борьба с пылью на калийных рудниках / И.И. Медведев, А.Е. Красноштейн. ? М.: Недра, 1977. ? 192 с.

Размещено на Allbest.ru