автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Разработка способов пылеподавления на открытых рудных складах с использованием защитных покрытий

РГО од

лРИВОРХЗЬКИЙ Г1РН1ЛОРУДНИЙ 1НСТИТУТ

На правах рукопису

ГАЦЬКИЙ Анатолхй Костянтинопич

Г03Р0БКА 3AC0B13 ШОПОДАВЛйННЯ НА В1ДКРИТИХ F/ДНИХ СЮшДАХ 3 БИНОРИСТАННШ ЗАХИСНИХ ПОКРИТЛЗ

Спецхальнхсть - 05.26.01 Схорока npaqi i пожежна безпека

Автореферат дисертацП на здобуття нау;;ового ступени кандидата технхчних наук

Кривий Pir 1993

Дисертац:я е рукопие.

Робота виконана в Кригорхгькому гхрничорудному хчстлт;

на ка-редр! рудни:.ово'1 аеролэгп та охорони працх.

Науковий керхвни.. кандидат технхчниих наук,

доц-знт А.6.Лапшин 0ф1ц1йк1 опоненти

доктор технтчнкх наук,професор П.В.Бересневич

кандидат технхчних наук б.Ю.Тишук

Провхдна орган!зад1я - ВО "Крив5асрудап,м:сто Кривий

Захист дизертацП в!дбудеться %!\Л/Ог{Л' '.

ъ "/»"^ годан: на зас!данн: спец1ал:зовано?" ради Д 068.] Криворхзь КОГО Г 1рН11^ОруДНОГО Iг!с ти'^уту за адресов: 324027 к Кривий °1Г, вул. ХХП партзЧзду, II.

3 дисертагцею можна ознайомитись в бхбл.:отец1 1нститу1 за адресою: 324002, ьул.Пушк'на, 37.

Автореферат розхсланий "_-/'/■ 1993р.

Ьчений секретар ,

спецхалхзов^ног ради --—— * г"— :

кандидат технгчних наук,профес~р . , Г.Т.Фаус

ЗЛГАЛЬНА ХАРА^ЕРИСГШСА РОБОТИ

Актуальность соботи. Ефективна х нодхйна робота гхршчо-видобувних гпдприс:-:стз яшагав каявностх резервхв -товарно! сиро вини. В зв'язку з цим шахти, кар»ври I збагачувальнх фабрики маять скта дн для накопичения I збеяеъэння гхрничо! „¡геи. 3 бхлыпостх випадкхв цх складп вхдкрлтх, чю дай лхлпй ряд пе-реваг. Вони проегх э експлуатацх?, жяи чахптлльнх

затратн : мають зелиху .'.исткхсть. Пордд з цнм зхдкритх руд:а с клад. I учють : н°долхки, як1 полягають а тему, дс технологиях преизеи хараятерпзувтьея хнтеьеивни:.: пиловщцленням. Эап:!лен1сгь на тернгерх! вхдкритих склад!в х прилеглих рапо-знаходиться з мепах 3,8 - 18,8 мг/м3, до перевицуе в десятки раз I б гдк.

Рслташовупться зхдкритх склади на прсмкслоВих майданчи-кях шахт, лк пргвило, послк.;у аитлових !*асивхв. Зхтря, до дують з рхзниг напрямах, сприяють внчис;, пилу з хх терпторП I розехванню його на великих зхдетанях' , забруднгючл прокисловх :,;айдакчлки 1 -ытлозх райони. гйлькхсть зидхленого пилу зале-тлть. ~ сснАвнс?.!1, зхд клхматичних у;,гоз: в осхнньо-весняний перход року, коля випадас основна маса атж>сфернг*х опадхв, зисока вхдносна вологхсть яозхтря, слабе випаровування воло- -ги з поверх«! складованях руд, спостерхгаетъся .мениа ¿нтен-•;ибнхс7Ь ггллэвидхлення нгх зимою чи злхтку.

Сдким з ссяозчих д"<ерел пило вид хлення на вхдкрнтих складах ; ча-лбхль": ¡тротя^ннм в "аех з дидузания пилу з поверхнх рудп в перхзд збегетэння. ^фективних зассбхв по лохалхза-дх; пилу на вхдкрптйх складах руди як при проекгуванн!, так

I спорудженн: стаде в не передбачалось ^ силу вхдсутностх IX розробок, а т; мхрк, що заст^совуються, я^ляються V лоефектив-ними : техн-чно недосконалим-.

Найбхлыл ефекттним способом пклоподазленк^ на рудних складах е эрошення. Однак В1дсугн:ст'> пилоте'язуючих розчи-Н1Б I засобхз 1х чансезння че дозволяють ейективно бороткся з зидхленням пилу. Зкачно гидзишити ефактивнхсть пилоподав-лення мочиги^о шляхом застосування форсунок тонкого розпчлу : велико! далькоб!йност:, эдагних "овертатигя чавколо свое* осл ваклир"1 використовуеати ийлоз^'язуючг зпояуки, як! не заг^р-зають при м1нусо':й темпесатурх.

Мета роботу;. Зничення штекоивноот: пилал;цпле.,ня при яроведечн! технолопчних процосхв на в1дкрйтих складах.

1дел роботи полягае з досягненн: зниченн^ хнтенсивнос.т: чиловидхлэння за гахунок викорчстання пилозз'язуючих засос;в • в:т,ход:в ххмхчно! про!.глслово~т1, що наносяться на порер;.Н£ г:тэничо1 маси за допомогою форсунок.

иетоди досг1дженъ. Теоретичн: 1 експер-л..,ентальш досл:д--.ення виконан: 1з зг^стосуванням метод:в корреляц:Лного I гехшко-економтчного анал:зу. "кспериментальн: дос;.1дтснпЯ проведен: в лаборатсрних : ггромислоьлх умоЕах я;. за загаль-. нортдомими методиками, так 1 розроблоними автором.

Науков! положения, як! захиаа' ться в дис^отац:.! автором:

Коогезгйний зв'язок частинок пилу поверхневого шаг;' рудных штабелхв вхдбуваеться за рахунок в'яиучих власти-возтей пластифхкатора £орм:аткэ-спиргового.

з'

Бикористання реактивно! сили для обертання зроцузалыкх ~ристр0';з Í ВТДЦЭНТрСЗО! СИЛИ ДЛЯ ПХЬИ!"?ННЯ В НИХ тиску pi-дини.

Сбгрунтован1сть i достовхрнхсть нчукоЕих полотзвнь i рекпменгац!:! пхдтверд^стьса задовхльгоот збггим результатов теоретичних i експерге.йнтзлыппс дослхдяень з лаборатолгапг. i промислових умсва::, про ио сзхдчать акти промислоБи:: вн-пробунакь на шахтах "Сг.ксагань'" i Твардхйеька", ъксотил значения!-/! гхльнсстх статистпчного зв'яз:су з одерланп:: рхв-няпнях perpecif (0,85 ~ 0,55) , вфектиенхстю рсбсти спсте-пилоподавл^ння на шахтах Кривба^у.

Наукове значения робе, и:

1. Зстановлено хьтенсиЕн:гсть видування пилу з поверхи! руда при ií рхзнсмаштнхй волсгостх.

2. Еизначено критиччх шзидксстх зивхтрювання пилу з поверхнх ру„и рхзнох зологостх,

3. Остановлено прсцес фхзи::о-ххм1чкот ззазмодх! шпстп-фххатора формхатяо-спирточого з частнкка:л! рудного пилу, що поясняя Лого пилозв'язувч1 i закрхпляючх властпвостх.

4. Бикористання рэактивних сил для обертання гхдравлхч-них та пнавмогхдтавлхчклх проиувальних пристро!в.

Практична значекпл рсбстп.

1. Розробл^чо конструкцп розчилювальних пристро1в для нанзсення пилозв'язуючих сумшхв на поверхню складовано! руди. Запрспонованх зропувальнх пристро! забезпечують рсз-пилювання рхди"и вхд 0,15 до 2,0 при далекоб1йкостх факела 12 - 20 м.

2. Розроблено систему пилоподавлэння для В1дкритих

естанадних скляцхв застосуванням пклозв'язуючих розчинхв що зменцуе пилоз: бикини в атмосферу на 60-85 % при рхзних технолог 1чни:. процесах i погодно-клгмагичних уповал. При цьо>*у на MCxi сапхтарних зон шахт досяга^ться грапично-до-цустима концентрация пилу в п.вхтрх.

3. Рорроблепо алгоритм розрахунку i керуванкя системою пилоподавленпя на вхдкритнх рудних складах.

Реалтзацтя ьлсновкхв i ггоспозкщй

Результата дослхд^ень по вивченью пилазв'язугачих *ла-стивостей пластифхкаторп формхатпо-спиртового i розроблена система пилоподавл^нкл впровад^енх на шахтах "Саксагань*, ' :м.Леп1на, хм.орджопхкхдзе, "Гвардхйська", в,0."Кривбасруда".

На основ! результатов дослхдтень i розробки заеоб!в нанесения пклозв'язуйчих розчитв розро^лено "1нструкц1я по експлуатацп сис^еми пилоподавлення на вхдкритих рудних схла-дах гзхт в.о. "Кривбасруда". яку погоджено з санешдем-тан-цхол м.Кривого Рогу i затверджэно головним хнженером в.о."Кривбасруда" в 1991р. Одержано дозвхл санепхдеыстанцх! мхета Кривого porir на використання в прошеловю. умовсх пластифхка-тора форматно-спиртового як пилозв'язуючо! сушат.

Апробац1я робгти. Результати ^оплхджень п:; ди^ертацхй-нхй роботi доповЦались на: технхчнхй нарад* за участю головного irateHepa в.о. "Кривбасруда" /м.Кривий Piг,грудень 1990р./ на ы:ж^^сцубл1канськ1й научно-технхчнхй конференцп молодых вчених /м.Губкх:т,березень 1990р./, на науково-технхчному семтнарх "Удосконалення комплексно! вхдкрито-гпдземно! роз-рэбки рудних родовищ" /м.Криг'-.й Pir, листопад 1990р./, на м1жресиубл1канськхй конференцп "Шляги розв'язання еколого-

'.-e-^HO.iori'-nni- заздань на гхрнглглх гидприекствах1* /м.Ташкент, червень 1991р./,кэ науково-тг-яхчнхй конференцх! "Пройлегях /гбоеколсгхг i фхттелхорсцхг®' /м.Льв»з, вересень 1991р./, на Есесоюзнх"; кь/ково-технхчнхй кокфер нцп "'Удоеконалення тех:олог!1 ирютого ппрсбгощтва гэ энк^еина негативно! дх! на оточупче пр:гродне с зредовище* /м.Крчвпй Рхг, 1991р./', на нзуково-тзхшчнхк конференцх" "Прэблеш гсстехколоГ11 i in-~энермо! екологхУ /м.Кщв, березень, 1£Э2р./, кз, каухгавс-технхчнхп кокферэнцх? "Екологхя Крлзбаоу - проблеет i пср-зпект!!в:1п / м.Кризяй Рхг, черв^нъ, ISS3p./.

Публ1кау£. 3? наслхдкали виконантк дсслхдгень опубликовано ¿0 роб одэрлано 2 авторсьгогх свхдо'Цгтта.

Ооеяг робота. Дпсертацхя складасться хз вступу, п'яти

/A3

глаз i висновку, ягп винлаценх наусторхнках иапиноппского тексту, що включая 23 таблкцх, 35 рясушав, список лхтератур:! з 103 найменувань i 8 дсдзткхв. ЗагальчиРсбсяг дггсертацх! £03 сторхнок.

С€Н0ЕИЙ SblCT FOBGTK

В1дкрит1 руднх склади являються практично постайнии д™е-релсм хктенсивного пиловщздлення. Се^ед технолог!«них проце-схз, що проводяться на вхдкритиг складах, налбхлыя хнтенсивлм i лсстхйним но пиловид1ленню являеться збереяення руда в птабелях. Завдяки дх" зхтровиг потокхв заго.ленхсть на Tspirropil окладу i прилеглих районхв моле в 10 раз перевишрзати допустима/. Пи?а::нян пилэутворення при збереяеннх гсицучих ма-ерхаЛв i ЙоротьЙ1 з запилечкдм присвоен! роботи вчених Дгзнгяа А.К., Д'яко°а З.В., Борисова В.П., Бересневича П.В., Михайлова В. А., Ватанхо B.C., Битколова Н.З., Т;щука В.Э., Чулахова П.З. i хн.

Результата IX дослхджень складають ••аукову основу боротьби з пилсутворенням на гхрничих пхдприемствах. Однак, практично вхд-сутнх робота по локалхзацхт пилу Но. вхдкритих рудних складах. Аналхз стану боротьби з пило/творенням при збереяеннх сицучих матерхал1в показав вадсутнхсть ефективних методхв х засобхв пилоподавлення. На основ: багаторхчких стагистичних даних I наших дослхджень за перход 1989-1993рр. встановлено, що причиною зисокоТ запиленостх атмосфер'.; являчться видування пилу при завантаженнх складу, навантая^ванш гхрничо! гаси в вагони х збереженнх руда в штабелях.

Найбхлып ¿нтенсивним х постхйно дхючим фактором являеться видування пилу з поворхнх штабелхв вхтровим потоком. Так,при шв"дкост! В1тру б1пьш1й 6 м/с процес видування переходить в пи то в х бурх. Враховуючи, що середньор1чнх швидкостх в¿тру на територц Кривбасу складають 4,5 м/с, пиловх Зур! являться частими х тривалиьи. Тому для досягнення мети ? зниження хнтен-сивносгх пиловидхлення на вх, ;критих рудних складах х реалхза'ц 1де1( в роботх рхшались слхдуюч1 заздання:

Визначити стан забруднення ат...осфери на вхдкритих рудних складах.

Дати аналхз метеорологхчних умов району Кривбасу.

Дослхдити аеродинамхку пов1тряних поточхв на рудних склада с

Провёки аналхз фхзико-механхч"их властиьостей руд, цо збе-рхгаються на вхдкритих складах.

Дослхдити процсс здгування 1млу з поверхнх штабелхв.

Винайтл I дослхдити ефективнх пилозв'язуючх розчини.

Розробити способи х засоби нанесения пилозв'язуючих роз-чинхв на поверхню рудних штабелхв.

Розробити систему пилспсдавлення I змочуваншх поверхих рудних складхв.

3 цхсю метою в роботг дано аналхз способ£в I засоб1В шо-подавления на складах сипучих матерхадхв, що використовуються в гхрни'пй промислосзстх. Вох засоби, що застосовуються, мавть цхлий ред недолхкхв: складнхсть в приготузаннх, деф1пит I дороговизна компонзнтхв, неможяивхсть використання при мхнусовит температурах, невисока е^ектизнхеть пилозв'язува! ля.

Вказанг основн: недслхки сппсобхв, що вико^истовугться для пилоподавлення на вхдкритих рудних складах.

На хнтет сизнхсть пилоутворен!:я при збереяеннх руди на в:д-кгитих складах ¿стотний вхлив мае температура повхтря, його во-логхст.., швидкхсть вхтру т к1льк!сть опадзв.

На базх статистичних даних метеорологхчно! станцп м.Кривого Рогу було одержано середньомхсячпх 1 середньор1Чнх значения температуря, ¡лдносно! зологостх, щвидкостх вхтру I -плькпстЗ ОПаД1В, В результат! аналхзу встановлего, що середньорхчна температура повхтря коливасться в ;.тет»ах вхд + 6,3сС до 8,3°С. Найбхлып высока середньомхсячна вхдносна еологхсть повхтря взимку 82-9СЙ. а сама низька влхтку 55-62%. Середньорхчна швидкхСжЬ вхтру збхльшу-еться в схчнх, лютому, березнх, жовтнх, грудш знилувться в КВ1Т-нх 1 .дстсладх, м:нхмального значения досягае в чгрвт, липнх, серпнх мтсяцях. Основна кхлькхсть атмосфергах опардв випадав пер ходами протягом декхлькох д..хв пхдряд. Таких пзрходхь, коли, ви-падае 10мм х бхльзе опадхэ небагато, зсього вхд 13 до 19 на р1к. Ресультатг анслхзу показують, що тхльки 25-35$ дихв на рхк з опз^ да:,'и, здатними змочити пзверхню рудних штабелхв I попередитк про-, пзс пиловиносу.

Д^но характеристику оабруднення атмосфера ка вздкритих руд-нгх складах. Затруднения повхтря на тeppIlToptяx складхв перевищуе гранично допустим* нор:.гл х складаа 3,8-40,3 мг/м3. Крхы иього, на вхдстанх £00-300 м в!д склад!з, де знаходяться гмтлоех райони, за-бруднення повхтря перевищуе гранично-допутиму концентрацхю пилу.

Аесодинашка територх! В1дяритих с клад! в яьлязться складною. Головним фактором формузання повхтрянкх потлав з висота I форма тттабеля, розмхри надштаОельного простору. Проведен! замхри дозволили нстановити, що шьидк1сть повхтряногс потоку максимальна на вершин! штабеля в пхдестакаднхй пцлинх, з 3-3,5 рази переь.лиуе швидкхсть зхт^у бхля пхднхжля штабеля. При швидкост: зхтру бхля пхднх.чга згтабелю 1,0-3,Ом/с швндкхсть зхтру над штабегем в щхлинх змх.шв-лась вхд 1,8 м/с пр'-; бис от х щхлини 12 м до <3,4 м/с при ви-сотх эхлини 1,5 м. При малих швидкостях Ехтру в надштабел^нхй долин! посилюеться в!тровий поток I виносяться шло в! фракцп мате-глалу, тдо складуеться.

При вивченн! ф!зш:з-механ!чних власт,.востей руди, що складу-еться, було встановлено, цо ыатерхал, який складуеться, «¡!стить зхд 10,64 до 24,<± % пилових частинок, як! здатн! перейти в за-вкслий стан. Руда в своему склад! вмхщуе в!д 6,99 до 18,1 % вхлъ-ного двоокису кремнм, частинки якого здатн! перемщатися вхтром внаслхдок мэншот питомо? ваги. Вологхсть рудл, ¡до складуеться, ко-ливазться в межах вхд 2,99 до 7,32 ы для рхзних пер!од!в року х шахт. Встановлено, що зологхсгь поверхневого шару нижче нхж в штабел! на 0,7 - 2,5 %, а з окрем! перходи року руда поверхневого шару практично суха. 1з зменшенням вологост! зростае кхлькхсть пилу, що зид!лясться з поверхн' рудк.

При дх! поз!трлних потзкхв на частинку пилу дхе сила аутоге-з1х Геи ,маса частинки Р , лобоиий тиск /ъ ! п!д!ймальна

сила . Якщо лхдхймальна сила перевчпуз сумарьз знияеннл

рести сил, частника переходить в завислий стак. В дхапазонх чисел Рейнольдса Я < I, со мае мхсцэ з приграничному

гарх, критична зхвдкхсть вхдризу частники визначаеться формулою

^ <-П

тГ- гар-^ т

пэ ¡7 - коефхахснт тертя- а. - дхаметр частники, м, // - вязкхсть повхтрл кг/м с.

Врахозуичи складихсть виэначення сил аутогезп, величину критично! швидкостх визначили експериментально на аеродинамхчнхй мо-делх в лабораториях уловах. Одзрпан: експериментально дан:

булл обробленх на ЕВМ за приграмоп КРРА -2. В результат! горзля-цхйно-рс;тресхйного аналхзу одержано ряд загззсностей, шо дозволяет ь визначити хнтенсивнхсть здування з поверх« руди дано! вело-гостх в залекност! вхд пвмдкостх пэвхтряного потоку. Використову-вчи сдержя.н! залемностх, лобудовано гтзафхни хнтрнсивностх вяду-вання пилу з поверхнх руди залеясю вхд швидкостх повхтряного потоку (рисЛ) . Бикористовучщ. одержан! дан1 побудовано номсгоаыу для визначення хнх-енс.ивностх пиловидзлсння з псверхнх руди, цо складуеться при рхзнхй :1 вологостх х швидкостх поьхтряного потоку (рис.2).

Резулътати виконанлх дослхджень показали, шо гггенсившсть видування дута висока. 3 метою зменьшення цьогс негативного фактору запропоновано штучне збхл^зенкя сили аутогезх! за рахунок застосувакня гшлозв'язуточих розчинхв. Енбхр IX зроблено на осно-п! максимально! ефективностх при мхнхмальнхй вартостх I пгпдливо-стх. На основ: прове^еногс аналхзу х лабораторних досл1дгень Рекомендовано Пластифхкатор формхатно-спиртоЕий П£С , цо являвть-г ся вхдходом ххмхчно! промисловостх.

Залежнхсть ihtphchbi.octí видування m;.ту В1д шбвдкпстх потока повхтря

200 160

120

40 О

/,

/ ' / /

к / // / /

À / у

Щ s -yS

é к

4 8 12 16 tf'Vc

î.~ Суха; 2 - / =1,0-2,0& 3- / =2,0-3,0$; 4 - <f *=3,U-4,0í;í>-jP=4,0.5,0í; 6 -/>=ö,0-^,C

Рис. I

Номограмма вилначення хнтенсивност: влдування пилу при pisHlíí вологост; руди i швидкост! в i тру

12 3 4 5 ^^ Рис.2

Вивчелня ф!зико-х1м:чних параметрхв ПФС дозволяю встанови-и огезхйш'й зв'язок шх" еих частинок поверхнево го шару руд них абелхв за пагуно": його зв'язуючих властиЕостей. Коагуляция про-дить шляхом ■'злипання" аастинпк скр!плення IX вуглеводневим стком. В дано-лу випадку в ргл1 таких м:стк!в гиступаоть молеку-полхспиртхз i caxapiB. Фрагмент утворэно! просторово1 струт:-ри показано на (рис.31.

Фрагмент просторового структурного зв'язку молекул полхспмсту i залхза

' '/ /

000

-0-k -o-h-o-h-o-

I

0-И

I

сиг

i

i

CHi

0-и

i

■ -о-fa -O-Fe-O-Fe-O-

1 i !

0 0 0 III

Рис.3

Дсслхдаено залежшсть поверхневого натягу i температури га-иерзання водних розч.шв IHC, що дозволяв • вибрати концентрацхю розчину в а^чежностх в!д температур» пов!тря (ррс.4) .

Залежнхсть псшерхнсгого натягу температура замерзания под-лних розчшпБ НФС гад л vn концзнтрацп

'í:с i

70

30 25 \ 20 15 -10 -5

G

60 50 40 30 20 10

0

■

/ - 5 :---- —.

-------

\ S

----

s

•0 30 40

iT 70 LC

90

г '/

А

1 • Знэтопня поиерхнепого ьатягу.

2 - Граф;к замерзания розчинхп П1>0

3l ежш'.'ть íhtehchbhoctí пилоби-дглоння з закреплено! nosepxt'i рудп В1Д витрпт П5С

а технгчними хасантэтастиками температура замерзания ПФС

Результат!! дослхдгень хнтенснзностх пиловидхл^ннк вхд пито-х зитрат ПФС показано на рис.5. Зстаковлено, до йитррти 1.5-

являються достатчхмг, i подальше збхльиенчя затрат не иводить до суттевого збхлыпення ефектиЕност1 лнлозз'язувакчя.

Зисока ефективнхсть застссування пилозз'язуэчи:: рсзчгтив до-гаеться за рахунок piEH-MipHoro нанесения fx на порерхню мач'ерх-у, що складуеться. Аналхз засобхв розго.лення рхдкн, г:о icnysvb, казав, що для умов рудних складхз можливо яге нневма-чг-л-ге, так гхдравлхчкэ розпиления рхднн*,:.

Ропроблено метод ризрахунку обертових гхдравлхчних i пкевма-чних розпилмючих пристро!в. При po6oTi обертових форсунок ка них ъгь сили: реактивна - при влходх води хз сопла, Kopiotfica за хунок наданнл тангеншгяьно "^о прнскэрення русомхй водх i сила с?*, шарнхра форсунки. Сили Корхолхса х тертя в шарнхрх сприяэть рухомостх форсунки, а реактивна сила намагазться зрушити фирсув-вздовя oci факела в протиленний бхк.

Реактивну сипу визначаемо is закону збереження i¡.¡пульсу

Гр (2)

/77 -маса зитхкаючо! води, кг; 'и - швидкхс^ъ поди на вихо-: хз форсунки,м/с; ^ - час витоку маси води Г77 ,с; Q. - витии боди, кг/с; fp - реактивна сила при витхку води,' Н.

Сила Корхолхса дхе на воду, яка рухяеться по радгальнхй тру: вхд дарнхру до форсунки

де <f- - частота обертання форсунки, ~/с; /? - вхдетань В1Д . ori шарнхру до сопла форсунки, м; ГП - маса впди, кг.

3 врахуванням того, що витрата води Q - , а часто-

У

га , мояна эаписати

Ьк-зЯЧО-Я (4)

0п1р пов!тря труби, яка повертазться.складазться хз опору само! труби та форсунки

Сила опэру форсунки

(о)

де Ср - коефхц:;нт лобового опору форсунки, який визначаеться ек^периментальло; ЗтА - м1делевчй перетин форсунка в напрямх руху, мс.

Сила лобового опору труби, яка повертаеться, змхнюеться вхд нуля г центр: до максимально: на лереферх! : :! можливо ьизна"и-тг як хнтегральну эеличигу

(7)

- а. к

2

де Стр - коеф1ц*ент лобового опору труби:^густина повхтря, кг/м3: $ - д:?четр труби, м; Ня - коеф!ц1енп,1 яки Г

зрах^зуе турбулелтнхсть потоку.

3 зрахуванням лхнглно! щэздко-тх руху форсунки *)/" = К

визначазмо

! 8;

Тод: сила эпопу дэрхвнюватиме

¿Ь'тр.СтрКяЬв^о-Я I

Ггр^г/Ьр^л^г о)

Так як швидкхсть обертання форсунок велика, то режим обтхкачня

пов!трям - турбулентний, тону коеф:п:ент мохливо не-

враховувьти.

Зчгалъна сила опору посхтря

Баланс влще перерахозаних сил буде рхвшй

Пхдставивши в формулу II значения знайдеких складовгог визначимо частоту обертання форсунок

I I

^{Сф^^Сгр.ё-К) 112)

При обертанш форсунки 1 труб з за дою в них з 'являемся додатковий тиск за рахунок вхдцентрово! сили. племен" яаси, який знаходиться на в:дета!л /? вхд центру сЬ)=$тр ДЯ--Р£ , д:е вхдцентрова сила

(13]

о

де ¿2 - вхдцентрове прискирення, м/с.

а^л'ЯУЧ

Тод: /?■<//? Сх4^

або Р--2$У2йтр-У*г. (15)

Додатковий тмск в форсугац буде

Таким чином, хз збхльшенням частоти обертання або ра^дуса тиск росте "ло квадратичной залежностх.

При виходх капель 13 обертових форсунок на ша д;в сила 1нерцх1, радхальна : тангенщал^на сили, а також гравхтащйна I сила опор„ повхтря. В плоппнх обертання швидкхсть руху каллх П1сля виходу 13 форсунки залетать вхд р.*ц1ально1 1 тангенцхальнох складових.

Радхальна швицкхсть визначаеться хз залежностх

'Тр

• ■ (17Г де - коефхцхент витрати сопла форсунки; Р - тиск в фор-

сукцх, Па; {у\< - густкча рхдш-Г!, кг/м3. Тангекцхальна складова шзидкоетх

а повна шзвдкхсть капл:

Ито :товг, цо О ~ 3,81 и/с2, Рк = 1000 кг/и3,

ц

^ = кг/м3, /1 =5300 Па с, залегкностх натянуть вигляп, вхдповхдно: для лаглхнар.-ого ретогту У =0,051 турбулентного 1]

Тоаекторхя каплх пхсля виходу хз форсунки залечить в^ початкозо* пзидкостх х напрямку струме ню ос.1 форсунки

в просторх без врахування тертя повггря

У= ¡Л ■ -

(21)

Сила опору повхтря

гг

? 2 ° звхдкхля швидкхст^

?/"- I /

(Уо СО,и-]/-^-; )-1 {23)

— у. V,

Пхслярхсання знайдер4Х рхвн^шь" одзркж.ю

:ня знайдер4Х рхвн.едь одзркж.ю

, / ^

Розробленг конструкцп обертових I пиворотгетс гхдравлхчшх х пкеЕмогхдравлхчни:: пристрохв, на якх одержано позитивнх рхпзен-ня державного комхтету по винаххдництву. Пристро! иоткуть працю-вати в ручьому х автоматичному режимах за рахуьзк реактивно! сили витхкеючого струмеяга. Регулювьння частсти обертання при— стро!в проводиться за рахунок дхаметра рзгулхжчого струиеню I кута установки форсунки.

Розрсбленх зрсшувальнх пристро! випробуванх в промислових умовах иахт Кривбасу. Промисловх випробування показали, що гхд-равлхчнх пристро! при тиску води 3,5-5 кПа, дхаметр1 вихгдного сопла 3-5 мм мають слхдуючх технологхчнх параметри: витрати води 15-20 л/хв , далекоб1йшгть факела 4,5-6 м, сзредня дисперснхсть крапл'шок знаходиться в межах 0,15 -=■ 0,5 мм. При випробуваннх пневмог1дравл1Чних пристро!в одержано слхдуючх результата: тиск рхдин^ 4р—ф кПа, тиск повхтря 3,0-6,0 кПа, витрата рхдини складас 4Р-60 л/хв , витрата повхтря 5,0-10,3 м3/хв, далекоб1й-нхсть зрошувального факела 15-20 м, середнхй дхаметр краплин'-к вхд 0,15-1,35 шЫ-,

Частоту обэртання форсунки можка регулювати за дспомогою зм!ни кута установки форсунки х дхаметра сопла. Оптимальний ку* установи., форсунки вадносно п!двхдних патрубкхв 20-25°, а дхаметр вихгдного отвору форсунки, що регулюеться ¿¿«г = (0,5-0,8^^5" Зиходячи з технхчних характеристик розроблених пристро1в рсз-пилення рхдини було розрсблено схему розташування !х на галере! складу вхдкритого типу. В залеж*гостх вхд умов х конструкцхй скла-д!в розроблено три варханти зротувальних пристро!в на естакадх вхдкритого складу еташонарне розмщепня форсунок хз застосу-занням повсротних форсунок г комбхнована схема. Практика ечсплуа-тацх! запропоноваких вархантIв розмхщеннл форсунок на вхдкритих

складах показала, що найбхлъш ефетги~но працяють форсунки по дт: го.му х третьему вархант^^. Кхлькхсть устаноЕлених зроаувальних пристро!в за цими вариантами в 2-3 рази мекша, а обслуговуванн; значно прост :п:е.

1озроблено такок систему зрошення х закрхш.эння штабелхв I лозн'язуючими розчинами. Основнимк кснстхзуктивтгаи елементами с стеми являються мхсткхеть д.;я понимания, прт,готування I збереж ня пклозз'лзушчих роз«чн!в, пристрхй для нанесения розчину, тр; бопрлводи для подач! р!д;;нц ; зроаувальн! прис~ро1.

Розроблено алгоритм розрахун.;у оптимальних режим!в ¿мччув ня позгрхн! рудних ш?а5ел!в залежно вхд погодно-клхматичн;:х ¿чл ! золог^ст! материалу, цо складуеться. Де дае мояливхсть визна ти зб'зм рхдини для зрошування гтабелхв руди, враховувчи взлзг ма-ер!алу, крупихс-ъ : погодио-клхматичнх уыови.

Експлуатацхя скстеми пилоподавлсння показал'*, високу ефек^ н!сть роботи: затиен!сть на зсвнхшнхй меж! сан!тарних зон не ревищуы гранично-^опустиму нгрму. (табл.! ).

Таблица I

Параметри ! ефективнхсть еистемч пилогюдг злення

Найменування шахт

Параметри

Зитрати

ч!дйни

л/хв

|Запилен1сть пэвхт •ря ка зовн!шн'"

Витсатя!Ч/сло'п (меж! сан!¿атэноI поЕ1тоя!фор-Утп<_ 1зони, мг/м3' мЗ/хв' !н?к ¡0об_ -

' М . -IV « г

'спор?-клл ! ми ! ¡.г 1 !

I

(

Без ви-корте-! !тання !засс51в Iпилопо-(давлен-■ ня

3 викори-

станням

засоб!в

пилопо-

давлення

1Тт;

!н: !ш

!пс л£ HJ

Саксагань 35-40

4,0-10 стац. 13200 12

пов..

3500

!:;.0вджон!кхдзе25-35 4,0-8,0 т. У

обер.2

!м.Денхна 30-35 5,0-8,0 ст.18 15000

пов. 2

Гзардхйсь.са 35-38 4,0-7,0 ст. 6 14500

обер.2

1,78

2,9 1,8 1,47

0 ¿9

0,48 0,45 0,39

Екопомхчний ефе::т впровадзкення системи пилсподзвлення на зхдкритих руд них складах передбачаеться одеряати ¿а рахунок знп-■хення пилових викидхв на 70-75'/?. Розрахунок зниз.-эння еконсмхчни" втрат за рахунок природаохсрокних захсдхв проведено е зхдповхд-ноот! з "Временной типозой методикой определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и сценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загряз-ненисмокружшкй среды" 254/284/134.

Зкитгення рхчних економхчних вграт визначаяться г-я форм/леи:

Шп+йЗ)+&п)-[лс+Ен ; ' (¿б)

де Й - чистий економхчний есрект в крб.; '-^¡л - попегед-,!:ен! економзчнх втрати, одертлн: Енаслхдок згагкення винидхб пкг?.-ливих сполук в атмосферу, з кеб.; Д0 - «ародкогссяздарсък»!! ефект, додатковии прибуток ¿-д викерчетання оеалхзацх! псодук-тхв, од^р'яаних в результат! утилхзацх! зхдходхв або «конок 2 аервхено: сиров ».ни, з крб.; &[! - гослодарський ефект п:д-приемства, виракений у виглядх прибутку зниження с^бхвартостх зипускаючо! продукцх* ,в крб.; аС - додатковх експлуата-цхй::х зитрати на утримування х обслуговувакня ггриродозахкених об'«зкт1з, обуслоьлених здхйсненням даного ааходу, в крб.; ко, - додатковх капхталовкладення в оудхзннтхтво цих об'сктхв, в крб.; Гц — норматквний ксефшхент еко'гпмхчне:; ефективчостх капхталовкл:.день прпродоохоронного призначення ¿.ц - 0,15.

Розрахунск проведено в цхнах, дхяч::х на УкраШх до 1.0б.93ро-ку. Розрахунск згегаенчя екологхчних втрат за рахунок застссуБан-ня пристро!в пилоподавлення ла вхдкритих складах шахти Твардхй-ська" дорхвнее 7,3 мгн.крб на рхк.

Б Я С Н 0 й К И

На основ! результатов виконаних дослхдсень дано нове рхск ня актуально? науково-технхчно! задач: по зникенкю хнтенсивнос пилсвидхлення за рахун~к використання пилозв'язувчих засобхь.

1. На основ: промпслових замхрхв забрудкеностх ловхтря бг ноьлено, що в:дкрити. руднх склади язлякгься дяерелом постхйно: пиловидхлення. Фактичнс. забрудненость при збереженн: горничо! маси на ззвнхгнхй чэ\.х санхтарних зон даревидуе гранично догтус му норму в 10 I больше разов.

2. Естановлено вплив фхзико-механхчних властивостэя :кла, заког рут,; о погодно-клхматичних умов на хнтенсивнхсть пплоьи-д!лення.

3. Дослхджено аеродкчамхку повхтряних потокхв вхдкригих ^кладов: на окремих дхлянках поверхнх штабеля, ивидкхсть повх1: одного потоку б 3,0-3,5 рази гт^резищуе ивидкхсть вхтру у пхдн:

Дсслхдкенс хн'генсивнхсть здування пилу з поверхнх руд, ъ залежностх зхд о! вологостх х швидкостх повхтряного потоку. Зетано°лено критичну ивидкхсть здування пилу.

5. Дослодтено власткзоот1 пилозв'язуючоги розчину-пласти-фгкатсра формхатнс-спиртовсгс, ркий являзться вхдходом ххмхчн? промисловостх. Завдяки його найбхлыпхй ефективностх, мхнхм^.ль-них вартостх х ькадливостх, запропоновано, як пилозв'язуючий розчин.

6. Дослхд'-хено ефектиьнхсть застосування розчину Л'ЗС в за. ■аностх в!д його кокц=нтрацо£ о витрат. Рекомендовано економхч вчгхдну концентрацхю бодни« розчинов ПФС залежне зад темпера?;

ри ПОБХТрЯ.

Бстэновленс коогезо.йний эн'язок пилевих частинок поветах-

невого пару рудних штабелхй за тхунок зв'яз}.очих властивостей пластификатора форьпатно-спиртозого•

7. Розроблено метод розрахунку обертових розпилювачхв, пс дозволило розрахувати оснззнх IX параметру. i висоту установки.

3. Розроблено конструкц!? розпилю::чих пристро1в рхдини, птзизначених для пилоподавлення i зрошеьня штабелгв, на як! одержано поситивн: рхпення дер:..аЕнсго комхтету зинаххдншав i paixic-нал1затог!1Е.

9. Розроблено систему пилоподавлення для вхдкоити:: рудних с:-лад1в,В результат: ii застссуьання досягаеться знжхенкя заб-руднення ча зовн!пш1й межх санхтарних зон до гранично допустимо! норми.

10. Економхчний ефект за рахунок знит.еняя екологгчнтпс зтрат з умсзах захти ТЕардглс^ка" сяг^я 7,3 млп.крб.

Осhobhi положения дисертг'-Ш опублхлсван: в роботах:

1. A.C. 1796556 СССР, 5Ш В65 CII/00. Слуок для сыпуччх материалов/ А.Е.Лапшин, Г.„.Слюсаренко, А.К.Гадкий. -0ц>бл.в Б.И.

1=93 LV.

2. A.C. 3 1796649 СССР, МНИ С 09 К 3/22. Средство для покрытия сыпучих материалов от пыленля / А.Е.Лапшин, 3 Г.Слюзарзнко,

Б.А.Берестнез, 'З.И.Караманец, А.К.Гашетй.-Стубл. в Б.И. 1993 '"»7.

3. Исследование условий преобразования и средств закрепления поверхности птабелеГ? руды на открытых складах /А.К.Гацкий.: Кривороя.горно-рудн.ин-т,-Кривой Рог, 1992.-1сСт- Деп.в УкрИНТЗИ. 07.05.92. № 586.

4. Определение оптимальных соотношений компонентов пылесвязываю-щих растворов / А.К.Гашгай:Криворояс. горчо-руд. ян-т.-Кривой Рог, 1992 - Юс.-Деп. в Укр ИНТЗИ. 08.06.92.J? 846.

5. Лапшян А.Е., Гацкий А.К. Обеспылгвание технологических пропе^ сов на открытых рудных ^кладах // Комплексное и рациональное освоение железорудных месторождений к охрана природы. Тезисы докладов 1У областной научно-практической конференции молодых ученых. - Губкин. НША.1990. - с.55-56.

6. Лапшин А.Е., Слюсаренко В.Г., Гацкий А. 1С. Улучшение экологической обстановки на территориях шахт Кривбасса. Тез::сы докла-доз Всесоюзной научно-техничезкой конференции//"Совершенствова-ние технологии горного производства для снижения негативного во: действия на, окружающую природную среду."-Кривой Рог, НИГРИ.1991

7. Лапнин А.Е. .Слюсаренко В.Г., Гацкий А.К. Пути решения околог технологических задач при длительном хранении железных руд на о' крытых площадках. Тезисы докладов межреспубликанской научно-пра: тической конференции.//Пути решения эколого-технологических зад, на горных предприятиях. Ташкент. 1991.-с.77-78.

8. Лапшин А.Е..Слюсаренко В.Г.,Гацкий А.К.Проблемы урбоекологп на територп промислового Кр::вбаоу//Проблеми урбоекологл I фтт мелхорацп. Тези доповхдей науково-практично! конференцп .-Львхв 1991 -с.19.

9. Лапшин А.Е.,Гацкий А.К. Заа^та пылящих поверхностей рудных складов от действия ветровых потоков. Тезис:: докладов научно-те: нического семинара //Совершенствование комплексной открыто-подз' ной разрабстки рудных месторождений.-Кривой Рог.1990-с.96-97.

10. Лапшин А.Е.,Слюсаренко В.Г., Гацкий А.К. Снижение загрязнения атмосферы пылью при складировании и хранении горной массы на открытых складах. Тезисы докладов.// Проблемы геотехнологии мнжеьерной экологии. -Киев. 1992.-е.10-11.

Аспирант

А.К.Гацкий

Зак.№ 84 Об'ем 1д.л.

РТП КГР1 м.Кривий Р1Г,вул.ХХП партзЧзду.Н

Зак.№ 84 тираж ЮОекз.Подписано до-друку листоп.199Зр