Очистка воздуха в горнодобывающей промышленности

Проектирование систем по очистке воздуха в горнодобывающей промышленности

Горнодобывающая промышленность – область, которая специализируется на добычи минеральных ресурсов из недр земли. В ходе протекания этих процессов выделяется большое количество вредных веществ, которые загрязняют воду, землю, воздух, а также влияют на флору и фауну местности. Проблемой является то, что примерно только до десяти процентов добываемых материалов являются полезными ископаемыми, остальные идут в отходы. Например, при добычи полиметаллических руд из них извлекаются только пару металлов, которые необходимы, все остальные составляющие выбрасываются вместе со слоем земли.

Существует два основных вида добычи полезных ископаемых:
Открытый способ – который считается наиболее дешевым, но при этом именно он приводит к ландшафтному изменению и значительным выделениям вредностей в окружающую среду;
Закрытый, или подземным способ, который является более опасным и дорогим.

При открытом способе добычи, вследствие массовых взрывов на карьерах, в слои атмосферы выделяется большое количество пыли и ядовитых газов, таких как окись углерода, двуокись азота, карьерные воды и т.д.

При закрытом способе добычи ископаемых происходят значительные выделения пыли (рудной, угольной), ядовитых газов, таких как углекислый газ, метан, сернистыми газами.

Основные виды вредностей

Все вредности, которые выделяются в горнодобывающей промышленности можно поделить на две основные группы:
Химические вещества;
Промышленная пыль.

В зависимости от степени воздействия на организм человека, все химические вредные вещества можно поделить на четыре класса опасности.

Способы выделения вредных веществ в процессе горной добычи минералов:

• Углекислый газ образуется при окислении древесины и угля, а также его наблюдается его выделение из угля и других пород.
• Оксид углерода появляется в случае пожаров на рудниках, в следствии взрывов угольной пыли и метана.
• Оксиды азота тоже выделяются в случае взрывных работ.
• Сероводород выделяется из пород, в том числе угля.
• Метан является основным загрязняющим рудничным газом. Он выделяется из обнаженных пластов пород и из выработанных пространств.

Основные источники вредностей, которые выделяются в горнодобывающей промышленности можно разделить на несколько основных групп:

• Организованные источники, такие как аспирационные установки и системы комплекса шахт;
• Неорганизованные источники, такие как горящие породные отвалы шахт, это значит, что их температура на 30 ℃ превышает температуру наружного воздуха;
• Стационарные источники, такие как сушильные и аспирационные установки, удаляемый воздух из шахт;
• Передвижные источники, такие как выбросы из автотранспорта, работающего на бензине или дизельном топливо.

Мероприятия по охране воздушного бассейна

Рассмотрим более детально мероприятия, которые нужно проводить для охраны воздушного бассейна при закрытой добычи.

Они разделяются на две основные группы:

Мероприятия общего характера, которые могут способствовать улучшению состояния воздушной среды в пределах района добычи пород:

• Территориально-планировочные мероприятия, которые включают в себя несколько подвидов мероприятий:
• По уменьшению площадей эродируемых поверхностей;
• По рекультивации нарушенных земель;
• По утилизации отходов горной промышленности.

• Мероприятия по улучшению качества воздуха за счет предотвращения или снижения выделения вредностей;
• При этом, улучшение качества воздуха в таких случаях может осуществляться таким образом:
• Предупреждением пылеобразования в местах массовых взрывов;
• Организацией серии мероприятий, которые предупреждают возникновение пожаров и предотвращают возгорание пород.
• Снижают загрязнение воздуха выхлопными газами автотранспорта.
• Дегазация угольных пластов.

• Плотность частиц;
• Их сыпучесть;
• Растворимость в жидкости
• Адгезивность, то есть возможность прочного сцепления;
• Смачиваемость;
• Электрические и электромагнитные свойства частиц;
• Склонность к самовозгоранию.

Методы очистки воздуха от химических веществ

Рассмотрим детальнее методы, которые используются в горнодобывающей промышленности для улавливания химических веществ, которые при этом выделяются.

Таким образом, по характеру протекания физико-математических процессов такие методы бывают трех основных групп:

1.1. Промывка выбросов растворителями. Его еще называют методом абсорбции.

Принцип работы этого метода заключается в том, что очистка выбросов происходит посредством разделения газовоздушной смеси и поглощением жидкостью вредностей, которые должны при этом улавливаться. Это происходит за счет пропускания загрязненного воздуха через поглощающую жидкость, либо же ее распылением.

1.2 Промывка выбросов растворами реагентов, который способны химическим способом связывать вредности. Еще такой метод называют хемосорбцией.

Принцип работы этого метода заключается в поглощении вредностей жидкими или твердыми поглотителя. Это в итоге приводит к образованию малолетучих или малорастворимых соединений.

1.3 Поглощение вредных веществ твердыми активными веществами. Такой метод еще называют методом адсорбции.
Принцип работы этого метода основан на поглощении вредностей из воздуха твердыми пористыми телами.

Они чаще всего работаю периодически, реже непрерывно, являют собой емкости, которые заполнены непосредственно пористым адсорбером, через который пропускается воздух, нуждающийся в очистке.
В отличии от метода адсорбции, методы абсорбции и хемосорбции обеспечивают непрерывные технологические процессы, а также являются экономичной очисткой большого количества вредностей.

1. После проведения процесса адсорбции должен происходить процесс десорбции, где извлекают уловленные компоненты для того, чтобы их потом повторно использовать. С помощью этого есть возможность улавливания разных видов растворителей, в том числе сероуглерода.
2. После того, как вредности адсорбируются, их подвергают термическому или каталитическому дожиганию.
3. После использования вещества, которые использовались как адсорбенты, не подвергают регенерации, а утилизируют путем захоронения или сжигания.

Принцип работы такого метода заключается в превращении вредных примесей, которые содержаться в удаляемом воздухе в безвредные вещества. Все это происходит за счет использования катализаторов. Катализаторами могут выступать минералы, простые металлы, сложные соединения. При этом, это осуществляется двумя разными методами:

• В стационарном неподвижном состоянии катализатора;
• В искусственно создаваемом подвижном режиме, который предполагает изменение направления движения воздушной смеси.

1.5 Метод термической нейтрализации использованных газов.

Принцип работы такого метода основан на окислении вредностей, состоящих в составе удаляемого воздуха до менее токсичных. Это осуществляется за счет большого количества кислорода и высокой температуры газов. Используется чаще всего в случаях, когда нужно очистить большое количество воздуха, концентрация вредных веществ в котором достаточно высокая.

Методы очистки воздуха от промышленной пыли

ІІ. Рассмотрим детальнее методы, которые используются в горнодобывающей промышленности для улавливания промышленной пыли.
Для правильного подбора пылеулавливающего оборудования следует учитывать такую характеристику пыли, как ее слипаемость.

В зависимости от этого фактора, а также от других характеристик подбирают необходимый тип пылеулавливающего оборудования.

Все типы подобного оборудования можно условно поделить на несколько основных видов.

Рассмотрим подробнее основные из них:

Аппараты «сухой» механической очистки воздуха. Принцип их действия основан на улавливании пыли сухим способом, без использования дополнительных веществ.

Поделяються на несколько основных видов:
Пылеосадительные камеры.
Такие установки являют собой камеры, которые могут быть пустотелыми или могут иметь конструкцию, включающую в себя горизонтальные полки. Осаждение частиц пыли в таких камерах происходит за счет гравитации, поскольку загрязненный воздух проходит через них с небольшой скоростью, примерно 0,2-0,8 м/с.

Жалюзийные пылеулавливатели.
Такие установки используют для улавливания крупных частиц пыли, которые имеют размер порядка 20 мкм. Такие камеры позволяют разделять воздушный поток на два отдельных потока, загрязненного воздуха и очищенного воздуха. При этом скорость перемещения таких потоков составляет примерно 12-15 м/с.

Ротационные пылеуловители.
Подобные установки используются для очистки воздуха, которая происходит за счет действия центробежных сил. Они позволяют улавливать частицы пыли размеров больше 5 мкм. При этом принцип их действия заключается в том, что загрязненный воздух подает в вентиляторное колесо, после чего частицы пыли прибиваются к стенкам и ссыпаются в пылеприемное отверстие.

Циклоны.
Подобные установки представляют собой корпус, в который попадает и загрязненный воздух, под действием центробежной силы частицы по стенкам корпуса попадают в бункер. После них обычно используют фильтры более тонкой очистки или электрофильтры. Могут быть как одиночного исполнения, так и группового.

Аппараты мокрой очистки. В отличии от аппаратов сухой очистки, такой вид оборудования характеризуется более высокой эффективностью, но в то же время имеет ряд недостатков, поскольку в результате их работы выделяется большое количество шлама, который нужно обрабатывать.

Все виды такого оборудования можно разделить на несколько типов:

Аппараты мокрой очистки, которые улавливают вредности в объеме камеры.
Принцип их действия заключается в том, что воздух, который необходимо очистить движется навстречу потоку жидкости, при этом частицы пыли задерживаются в воде, а очищенный воздух попадает наверх, при этом охлаждаясь и увлажняясь. Такой вид оборудования еще называют полыми скрубберами.

Скрубберы Вентури
Принцип работы такого оборудования заключается в том, что жидкость распыляется в потоки загрязненного воздуха, тем самым пыль улавливается каплями воды и попадает в каплеприемник, а очищенный воздух удаляется из аппарата. Такой вид очистки считается очень эффективным для частиц размером 1-2 мкм (до 99% улавливания).

Форсуночный скруббер
Принцип работы такого аппарата состоит в том, что очищаемый воздух подымается вверх, при этом на него распыляется жидкость, которая разбрызгивается с помощью форсунок. После чего очищенный воздух удаляется наверх, а шлам собирается в нижней части установки.

Насадочные скрубберы
Принцип их работы заключается в том, что они тоже распыляют жидкость с помощью форсунок на поток загрязненного газа, при этом загрязненная вода собирается внизу аппарата. Такой вид оборудования используют для предварительного охлаждения газа, а также для улавливания тумана или растворимой пыли.

Барботажно-пенные скрубберы
Принцип их работы заключается в том, что в них газ подается под решетку через отверстия, над которыми находится слой жидкости с пенным слоем. Таким образом, вредности, которые состоят в составе газа, задерживаются в этих слоях, а очищенный воздух удаляется наружу.

Аппараты фильтрационной очистки, то есть очистки с помощью разнообразных фильтров. Такой вид очистки используется для тонкой очистки пыли за счет разнообразных пористых фильтрующих перегородок.

Существует несколько разновидностей таких фильтров:

Фильтры с зернистыми перегородками, перегородки которых состоят из неподвижных материалов.

Аппараты электрофильтрационной очистки. Такое оборудование используется для очистки больших объемов газа. Принцип их действия заключается на прохождении воздушного потока через электрическое поле, которое находится под напряжением, таким образом частицы пыли заряжаются и осаждаются на электродах, тем самым очищая воздушный поток. Далее пыль удаляется из фильтров путем встряхивания электродов в сухих электрофильтрах, промывкой в мокрых.

Следует отметить несколько особенностей работы пылеочистителей разных типов:

• Устройства сухого типа малоэффективны при улавливании пыли, которая является мелкодисперсной или налипающей;
• Устройства мокрого типа малоэффективны при улавливании пыли, которая является плохо слипающаяся;
• Устройства типа электрофильтров малоэффективны при улавливании частиц пыли, которая плохо заряжается;
• Рукавные фильтры малоэффективны при улавливании веществ, которые являются налипающими и увлажненными загрязнителями;
• Мокрые скрубберы не рассчитаны на работы вне помещения в холодный период года.

Исходя из этой информации, стоит отметить то, что все эти разновидности пылеуловителей в зависимости от размера частиц, которые они фильтруют, имеют разные показатели эффективности.

Подробнее о способах и методах очистки воздуха и газов, которые выделяются в ходе работы горнодобывающей промышленности можно ознакомится в ДБН В.2.5-67:2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», ДСТУ 3493-96 «Вентиляционные системы. Воздушные фильтры. Типы и основные параметры», а также в книгах Чупалова В.С. «Воздушные фильтры», Алиева Г. М-А. «Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов».

Заказать проектные работы систем очистки воздуха в горнодобываю<

Для того, чтобы уменьшить нагрузку на воздушный бассейн вокруг этих мест, следует использовать оборудование, которое будет очищать воздух от химических вредностей и разных видов пыли. Все эти факторы индивидуальны, поэтому невозможно подобрать универсальное оборудование, которое сможет использоваться во всех предприятиях такого рода. Поэтому рекомендуем вам обратиться к специалистам нашей компании, которые помогут рассчитать и подобрать необходимое оборудование, учитывая все особенности производственных процессов, типа местности и характера выделяющихся вредностей. Но правильно подобрать оборудование мало, для того чтобы его работа была корректной, необходимо, чтобы оно было правильно смонтировано. Эту работу тоже лучше доверить профессионалам, которые имеют многолетний опыт работы и являются специалистами своего дела. Идеально, это когда одна компания выполнит и проектные и монтажные работы, и в этом вопросе мы готовы вам помочь. Такой подход позволит вам быть уверенными в том, что такие системы очистки воздуха будут работать правильно и успешно исполнять свои функции. 

Наши приоритеты — это надежность, качество и эффективность, поэтому сотрудничая с нами, Вы имеете возможность по достоинству оценить все преимущества работы с профессионалами!