Избавимся от пыли: системы пылеподавления в действии

Промышленная пыль — извечная «головная боль» добывающих предприятий. При этом «чёрное небо» не только бьёт по имиджу предприятия, главное здесь — вред здоровью людей. Страдает от запылённости и техника. Но прогресс не стоит на месте. Сейчас эту проблему уже нельзя назвать нерешаемой, эффективность современных методов может превышать 90%. Так какие же методы борьбы с пылью используют горнопромышленники Казахстана?

Чем опасна пыль?

Чем же опасна пыль на добывающих предприятиях? Перечислять можно долго, но в первую очередь это, конечно, вред для здоровья людей.

«Мелкие частицы пыли, оседая в нижних отделах лёгких, вызывают целый перечень профессиональных заболеваний. В зоне риска находятся не только сами работники предприятий, но и жители прилегающих территорий. Населённые пункты, расположенные с наветренной стороны, могут в буквальном смысле накрываться пылевыми облаками», —
рассказывает генеральный директор ООО «ЕИМ инжениринг» Игорь Марагаев.

Страдают не только люди: при поступлении пыли более 58 кг/га в месяц наблюдается эффект угнетения жизнедеятельности большинства растений и животных в данном районе.

«Особенно опасны частицы диаметром меньше 10 микрон (мкм; по принятому в США обозначению — РМ 10), а также менее 2,5 мкм (РМ 2.5). На каждые 10 микрограммов (1х10-5 г) на 1 м3 увеличения концентрации в воздухе этих частиц количество пациентов лечебных учреждений с хроническими респираторными заболеваниями возрастает на 7%, из них 3,5% приходится на респираторные заболевания в острой форме и 3% — на сердечно-сосудистые заболевания, а смертность от рака лёгких возрастает на 8%», — отмечает в своей статье «Основные аспекты пылеподавления на угольных складах» коммерческий директор ООО «ВК-Торг» Павел Герасимов.

Свои риски существуют и для техники. В первую очередь это механический износ из-за попадания абразивных частиц в трущиеся детали. Также возможны сбои в системе управления машиной из-за того, что повышенное количество пыли попадает в электронные блоки управления.
В результате ресурс двигателей, работающих в условиях запыления, сокращается в 2-3 раза.

«Воздействие пыли увеличивает интенсивность процесса коррозии, обслуживание и ремонт техники становятся сложнее и продолжительнее по времени», — пишет Павел Герасимов.

Таким образом, промышленная пыль повышает износ оборудования и механизмов и увеличивает риск несчастных случаев на производстве, резюмирует Игорь Марагаев.

Мокрые методы доминируют

Хотя проблема пыления ассоциируется в массовом сознании в первую очередь с углём, на самом деле с ней сталкиваются и добытчики руды и нерудных материалов. Ключевая разница в том, что пыль в данном случае не разносится на большие расстояния, из-за неё не выпадает «чёрный снег». К тому же при добыче руды и нерудных материалов намного меньше риск возгорания и взрыва. Тем не менее везде, где идёт дробление материалов, проблема пыления стоит крайне остро.

Как же на добывающих предприятиях решают проблему пыления? Сразу стоит сказать, что существует несколько способов, которые традиционно разделяют на мокрые и сухие. Авторы статьи «Обзор способов и средств снижения профессиональной заболеваемости пылевой этиологии на гранитных карьерах Центрального Казахстана» Валентина Малашкина и Светлана Кривошеева подразделяют последние на технологические и организационные. Под технологическими способами понимают использование специальных устройств по борьбе с пылью на горных механизмах и машинах.

«Кабины горного и транспортного оборудования должны быть герметизированы и оборудованы кондиционерами для очистки и кондиционирования воздуха. Эти способы в сравнении с мокрыми требуют больших экономических затрат и не обладают высокой эффективностью», — отмечают Валентина Малашкина и Светлана Кривошеева.

Организационные методы подразумевают использование средств индивидуальной защиты: респираторов, масок, очков и т. д.

«Мокрые способы борьбы с пылью подразделяются на способы предупреждения подъёма пыли в воздух, образующейся при разрушении, погрузке и транспортировании горной породы (предварительное увлажнение массива и отторгнутой горной породы, орошение и смачивание в момент её разрушения и др.); обеспыливания воздуха или подавления взвешенной пыли распылённой водой (орошение, водяные завесы и др.) и предотвращения повторного поступления в воздух осевших пылевых частиц (орошение и связывание осевшей пыли).

Наиболее эффективны способы, предупреждающие поступление пыли в воздух, так как бороться с взвешенной пылью значительно труднее, чем предупредить её подъём в воздух; кроме того, они уменьшают и пылеотложение в выработках; а также замена сухих способов работы влажными или мокрыми, например, мокрое бурение в шахтах и рудниках, орошение пылящих материалов и т. д.», — считают
г-жи Малашкина и Кривошеева.

Здесь стоит отметить, что мокрые методы могут использоваться как в закрытом помещении (при дроблении или перевалке), так и на открытой площадке. Ключевое отличие заключается в том, смачивают пыль или обычной водой, или водой с растворённым в ней реагентом.

«Реагенты применяют во всем мире, и Казахстан здесь не исключение. Они дают хороший эффект пылеподавления при выборе верной дозировки и способа нанесения. Основной их минус — это высокая стоимость», — комментирует практику Игорь Марагаев.

Кроме того, как правило, реагенты изготавливают из продуктов нефтехимии, отсюда возникают опасения по поводу экологичности их использования. И всё же высокая эффективность метода привела к тому, что сегодня орошение с использованием реагентов является самой распространённой технологией пылеподавления.

Вода vs «сухой туман»

Для орошения водой на предприятиях используют дождевальные установки. В их состав входят нагнетающий водяной насос, дозирующий насос (подающий в воду присадку), насосы для подачи воды или раствора под давлением в форсунки, форсунки и система управления (датчики и пульт управления). Управляться они могут как вручную, так и автоматически.

В то же время этот метод не лишён недостатков. В первую очередь это дорогое обслуживание: затраты на рабочую силу (если установка не автоматизирована) и электроэнергию. К тому же в засушливых районах, а это в полной мере относится ко многим районам Казахстана, доставка воды тоже может стать серьёзной проблемой. Стоит отметить и непродолжительный эффект.

После испарения воды проблема с пылением возвращается. Наконец, пожалуй, ключевой недостаток технологии в том, что орошение неэффективно в подавлении вдыхаемой пыли, т. е. не уменьшает концентрацию опасной для здоровья пыли в воздухе, так как размер капель составляет от 200 до 600 мкм, что значительно больше, чем размер частиц вдыхаемой пыли (2–10 мкм). Впрочем, решение есть.

«В Казахстане всё большую популярность набирают системы пылеподавления пятого поколения. Это системы «мокрого» и «сухого тумана», которые приходят на смену дождевальным установкам, применение которых имеет ряд недостатков, таких как повышение влажности обеспыливаемого материала, сложность применения при отрицательных температурах», — отмечает Игорь Марагаев.

Технология «сухого тумана» предполагает распыление тонкодисперсной воды. С помощью специальных форсунок жидкость разбивается на такие мелкие капли, что они становятся сопоставимы с размером пылинок, что и позволяет уловить и осадить мельчайшие частицы.

«Тут также очень важен охват всех участков пыления. К нам порой приходят с задачей по самому проблемному участку, где нужно обеспечить нормы на рабочих местах и на границе санитарно-защитной зоны. К сожалению, как правило, работая только с одним источником пыления, пусть даже самым мощным, решить проблему не получается. Нужно подходить к вопросу комплексно и учитывать все участки пылеобразования. Хотя начинать, конечно, нужно с самых заметных и сложных пылящих зон», — подчёркивает Игорь Марагаев.

В связи с этим данная технология оптимально подходит для закрытых технологических участков, где происходит пыление.

Относительно новая технология — ультразвуковые генераторы тумана. Здесь в форсунку под низким давлением (2–5 бар) одновременно подаются вода и сжатый воздух. Система состоит из воздушного компрессора, форсунок и системы управления с электропитанием. Форсунка ультразвукового генератора тумана сконструирована по принципу свистка: сжатый воздух разгоняется в сужающемся канале сопла и затем расширяется в его более широкой части, попадая в камеру резонатора, усиливающего действие волн.

В результате возникают мощные ударные волны, веерообразно распространяющиеся со скоростью звука. Вода или иная жидкость, введённая в поле этих волн, дробится на мелкие и однородные по размеру капли порядка 1–10 мкм (более мелкие по сравнению с «гидравлическими» форсунками) и с низкой скоростью движения, которые лучше осаждают вдыхаемую пыль без дополнительного использования другой влаги. Воды потребляется относительно мало, и окружающие предметы и грунт не увлажняются. За счёт изменения давления воздуха можно регулировать размер капель.

Ещё один инструмент — пушки пылеподавления. Они представляют собой направляющий кожух, в который заключён мощный электровентилятор. Форсунки располагаются по окружности края кожуха на специальном кольце. Они генерируют миллиарды мельчайших водяных капель, которые подхватываются потоком воздуха, создаваемым вентилятором. Однако стоит отметить, что пушки пылеподавления — это прежде всего мобильное оборудование, скорее ориентированное на периодическую, временную работу.

Пылеподавление: опыт Казахстана

Что можно сказать об опыте казахстанских предприятий в деле пылеподавления? Америку здесь открыть сложно, в целом местные компании используют те же технологии и оборудование, что и добытчики по всему миру. Как отмечает Игорь Марагаев, на рынке систем пылеподавления РК присутствуют итальянские, китайские, российские и местные производители. Но своя специфика всё же есть.

«При выборе метода пылеподавления необходимо учитывать микроклиматические условия Центрального Казахстана. Временные оперативные мероприятия по предотвращению пыления поверхностей не могут дать положительных результатов, так как применение только одного этого метода будет недостаточно. Карьер «Сарыарка-Гранит» расположен в пустынном районе, в котором преобладает засушливый жаркий климат, где запылённость превышает предельно допустимые нормы…

В карьерах, расположенных в пустынных районах с засушливым жарким климатом, в летне-осенний период запылённость общей атмосферы достигает более высоких уровней — 6–8 мг/м3, а в кабинах машинистов экскаваторов запылённость в указанное время года может составлять от 10–15 до 30 мг/м3…

Эффективность пылеподавления на карьерах может быть достигнута, как правило, применением комплекса мероприятий, включающих меры как постоянного эксплуатационного, так и временного оперативного или технологического закрепления», — пишут Валентина Малашкина и Светлана Кривошеева.

Если говорить о конкретных кейсах, то из последних проектов стоит отметить опытно-промышленные испытания реагентов пылеподавления казахстанского производства на месторождении Пустынное в Карагандинской области. Полученные результаты подтвердили их эффективность, сообщает издание Toppress.kz. Всего для испытаний были определены 4 разных реагента для дорог и сухих пляжей хвостохранилища, а также был определён один метод для пылеподавления пыли на дробильно-сортировочном комплексе.

По оценкам специалистов, даже после однократного применения вещества количество пыли существенно снижается, из-за чего исчезает необходимость целыми днями использовать поливальные машины. К тому же при повторном внесении вещество соединяется с ранее внесённым. Таким образом, постепенно накапливаясь, частицы пыли обволакиваются и становятся тяжелее. Намного меньше остается мелких частиц, способных подняться в воздух в виде пыли. Экономия воды имеет особое значение для Казахстана с его засушливым климатом. Важно и то, что реагенты безопасны для людей, техники и окружающей среды, отмечает Toppress.kz.

Успешные испытания реагентов для пылеподавления на полях Евразийской ресурсной группы провели и специалисты томского Инжинирингового химико-технологического центра (ИХТЦ). В данном случае речь идёт о концентрате, который разводят водой, а после готовым раствором поливают пылящую землю и поля. Эффект длится от нескольких месяцев до года в зависимости от режима обработки, утверждают разработчики. С помощью реагента заказчики смогут решить проблему пыления металлургических и угольных шлаков, приводит слова директора ИХТЦ по развитию Ильи Мазова официальный сайт компании.

Как мы видим, специалисты отрасли в Казахстане не только пользуются мировым опытом в борьбе с пылью, но и ведут собственные разработки.

В стране есть необходимые технологии пылеподавления, ключевой вопрос — деньги. Пока не все добывающие предприятия готовы раскошелиться на дорогостоящие установки и реагенты. Так что борьба с пылью идёт с переменным успехом.

Игорь Марагаев, генеральный директор ООО «ЕИМ инжениринг»

«Для открытых площадок также есть хорошо зарекомендовавшая себя технология — система «мокрый туман». Принцип действия схож с технологией «сухого тумана». Отличием является только то, что в технологии «мокрый туман» присутствуют капли воды более крупного размера (неэффективные к осаждению пыли) для осуществления транспортной функции, что и позволяет покрыть большие открытые площади. Используя же комплекс технологий «сухого» и «мокрого» тумана, можно решить практически любую задачу, связанную с пылением на предприятии. Такова позиция специалистов нашей компании».

Текст: Андрей Халбашкеев