Оценка влияния системы орошения на этапе подготовки продуктов железорудного концентрата

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.

1. Калимулина Е.Г., Темников В.В. Утилизация пылей аспирации сталеплавильного производства в АО «ЕВРАЗ НТМК» Черные металлы. 2018;(7):38–40.

2. Казюта В.И. Очистка газов ферросплавных печей в рукавных фильтрах. Сталь. 2022;(4):51–61.

3. Петров Г.В., Фокина С.Б. Повышение промышленной и экологической безопасности электросталеплавильного производства на основе переработки отвальных цинксодержащих пылей. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017;(S5–2):277–285.

4. Кочетов О.С., Отрубянников Е.В. Форсуночный скруббер для очистки газов от пыли и химических вредных веществ. В: Труды международной научно-практической конференции инновационный путь развития как ответ на вызовы нового времени Магнитогорск, 20 сентября 2021 года. Уфа: Аэтерна; 2021. С. 48–49.

5. Сницерева В.П., Козлова Л.О. Источники пылеобразования и комплексное обеспыливание на Жезказганских обогатительных фабриках. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2021;(S1–1):38–46. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_1_1_38

6. Cecala A.B., O'Brien A.D. Dust Control Handbook for Industrial Minerals Mining and Processing. CreateSpace Independent Publishing Platform; 2015. 312 р.

7. Chaulya S.K., Chowdhury A., Sunil Kumar, Singh R.S., Singh S.K., Singh R.K., et al. Fugitive dust emission control study for a developed smart dry fog system. Journal of Environmental Management. 2021;(285):112116. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112116

8. Филин А.Э., Курносов И.Ю., Колесникова Л.А., Овчинникова Т.И., Колесников А.С. К вопросу моделирования процесса осаждения пыли для условий угольной шахты. Уголь. 2022;9(1158):67–72. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2022-9-67-72

9. Красилова В.А., Эпштейн С.А., Коссович Е.Л., Козырев М.М., Ионин А.А. Разработка методики измерений гранулометрического состава угольной пыли методом лазерной дифракции. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2022;(2):5–16. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_2_0_5

10. Сухих Е.А., Крылов А.А., Смольникова А.И., Антипьева М.В., Уланова Т.С. Методы определения респирабельных фракций мелкодисперсных частиц в воздушной среде. В: Труды международной научно-практической конференции «Здоровье и окружающая среда» Минск, 19–20 ноября 2020 года. Минск: Белорусский государственный университет; 2021. С. 454–457.