Илья Юрьевич Курносов, аспирант, ассистент кафедры техносферной безопасности
119049, г. Москва, Ленинский пр-кт, д. 4
Ilya Yu. Kurnosov, Post-graduate student, Assistant of the Technosphere Safety Department
4, Leninskiy Prospekt, Moscow, 119049
Александр Эдуардович Филин, доктор технических наук, профессор кафедры техносферной безопасности
119049, г. Москва, Ленинский пр-кт, д. 4
Aleksandr E. Filin, Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Technosphere Safety Department
4, Leninskiy Prospekt, Moscow, 119049
Светлана Вячеславовна Тертычная, кандидат технических наук, доцент кафедры техносферной безопасности
ResearcherID GNW-2462-2022
119049, г. Москва, Ленинский пр-кт, д. 4
Svetlana V. Tertychnaya, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Technosphere Safety Department
ResearcherID GNW-2462-2022
4, Leninskiy Prospekt, Moscow, 119049
Введение. Вредные компоненты рудной пыли, образующейся при разгрузке продуктов подготовки железорудного концентрата (ППЖК) на стадии смешивания, наносят ущерб как работникам, так и оборудованию. Для решения этой проблемы применяется орошение жидкостным аэрозолем с использованием форсунок больших диаметров (>20 мкм). Однако данный метод неэффективен в улавливании мелкодисперсных частиц пыли, поэтому повышение эффективности метода осаждения орошением пыли ППЖК становится актуальной задачей. Целью данного исследования является изучение воздействия технологии «Сухой туман», генерирующей капли жидкости размером до 20 мкм, на этапе разгрузки ППЖК горно-металлургического предприятия при осаждении взвешенной мелкодисперсной пыли. Основной задачей данного исследования являлась оценка эффективности и возможных преимуществ применения технологии «Сухой туман» для орошения пыли с последующим осаждением, поскольку к пыли ППЖК описанная выше технология ранее не применялась.
Материалы и методы. Эксперимент по осаждению пыли ППЖК проводился в специально созданном лабораторном стенде. Посредством физического моделирования были получены параметры процесса осаждения. Далее полученные результаты подвергались анализу с точки зрения получения зависимости осаждения пыли с течением времени с учетом влияния технологии «Сухой туман». Для физического моделирования была разработана программа эксперимента. Согласно данной программе, пыль равномерно загружалась внутрь лабораторного стенда (сверху), распределялась в воздушном потоке по всему объему стенда крыльчаткой, а прибор, расположенный в нижней части, фиксировал изменение концентрации во времени. Далее были проведены эксперименты по осаждению пыли с применением жидкостного орошения. Совместно с загрузкой пыли в объем лабораторного стенда посредством форсунок, генерирующих капли размером 10 и 15 мкм, подавалась жидкость — отфильтрованная вода. Эффективность технологии «Сухой туман» при осаждении пыли ППЖК определялась визуально, и далее — на основании сопоставления графиков. Изучалась динамика изменения усредненных концентраций пыли от времени как при осаждении без орошения, так и с применением технологии «Сухой туман». В процессе эксперимента фиксировались характеристики микроклимата внутри лабораторного стенда (влажность, температура и скорость движения воздуха) и параметры двух форсунок — их рабочее давление и время распыления подаваемой жидкости.
Результаты исследования. Сравнение результатов эксперимента показало уменьшение времени осаждения на 40 % и 75 % при использовании форсунок на 10 мкм и 15 мкм соответственно.
Обсуждение и заключение. По результатам эксперимента подтверждена эффективность технологии «Сухой туман» для осаждения пыли ППЖК при разгрузке на стадии смешивания. Полученные базисные результаты позволят в дальнейшем оценить эффективность осаждения пыли с применением дополнительно режима пульсирующей вентиляции. В таком сочетании ожидается повышение эффективности осаждения еще на 20–25 % относительно результатов, представленных в данной статье. Полученные результаты дают возможность обосновать рациональные параметры и применить на производстве вышеописанный способ для повышения эффективности осаждения пыли. Помимо этого, они создают основу для разработки методики ускорения осаждения пыли ППЖК с применением метода пульсирующей вентиляции.
Introduction. Harmful components of ore dust, formed during the unloading of products in the preparation of iron ore concentrate (PPIOC) at the mixing stage, cause damage to both workers and equipment. To address this issue, liquid aerosol spraying using nozzles with large diameters (>20 μm) is used. However, this method proves ineffective in capturing fine-dust particles. Therefore, enhancing the efficiency of the dust deposition method through PPIOC dust spraying becomes a pressing challenge. The aim of this study is to investigate the impact of the Dry Fog technology, generating liquid droplets up to 20 μm in size, during the unloading stage of PPIOC at a mining and metallurgical enterprise in the precipitation of suspended fine-dust particles. The primary goal of this research was to assess the effectiveness and potential advantages of applying the Dry Fog technology for dust spraying with subsequent precipitation, as this technology has not been previously applied to PPIOC dust.
Materials and Methods. The experiment on the PPIOC dust deposition was conducted in a specially designed laboratory setup. Through physical modeling in the laboratory setup, parameters of the precipitation process were obtained. Subsequently, the results were analyzed to understand the dependence of dust precipitation over time, taking into account the influence of the Dry Fog technology. An experiment program was developed for physical modeling. According to the devised program, dust was uniformly loaded into the interior of the laboratory setup (from the top), distributed in the air stream throughout the volume of the setup by a fan, and an instrument located at the bottom recorded changes in concentration over time. Experiments on dust precipitation were then conducted using liquid spraying (filtered water as the liquid) introduced into the setup through nozzles generating droplets with sizes of 10 and 15 μm, concurrently with the loading of dust into the laboratory setup. The effectiveness of the Dry Fog technology in the deposition of PPIOC dust was determined visually and further analyzed based on a comparison of graphs. The dynamics of changes in the average dust concentrations depending on time was studied both during precipitation without spraying and using the Dry Fog technology. During the experiment, the characteristics of the microclimate inside the laboratory setup (humidity, temperature and air velocity) and the parameters of two nozzles — their operating pressure and the supplied liquid spraying time — were recorded.
Results. The comparison of the results showed a reduction in the dust precipitation time by 40 % and 75 % when using nozzles with sizes of 10 μm and 15 μm, respectively.
Discussion and Conclusion. The experiment results confirm the effectiveness of the Dry Fog technology for PPIOC dust precipitation during unloading at the mixing stage. Fundamental findings have been obtained, providing a basis for further assessment of the efficiency of dust precipitation with the additional application of pulsating ventilation. In such a combination, an additional 20–25 % increase in precipitation efficiency is anticipated compared to the results presented in this article. The obtained results will support the justification of rational parameters and the implementation of the described method in production to enhance dust precipitation efficiency. Additionally, they will aid in developing a methodology to accelerate the PPIOC dust precipitation using the pulsating ventilation method.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.