Непыльное дело. Ещё раз о пылеподавлении

Удивительно, что о проблеме угольного пыления во всеуслышание заявил даже не Кузбасс или Донбасс, а Дальний Восток. Уже, видимо, вся Россия наслышана о приморских митингах. Нет, уголь здесь не добывают — зато идёт открытая его перевалка. И над населёнными пунктами повисает чёрное облако — ветер разносит угольную пыль далеко от порта.

В Кузбассе, конечно, тоже не всё хорошо. В конце лета на Новокузнецк обрушился ураган. И в соцсетях горожан немедленно появились жутковатые фото. Поваленные деревья и сорванные щиты — это буйство стихии, подобные последствия можно и ликвидировать. Но ветер поднял в воздух настоящие тучи угольной пыли. Небо над Новокузнецком стало чёрным. Виной всему, конечно, угольная пыль.

Да, есть санитарные зоны, и угледобывающие компании стараются их соблюдать — даже помогают жителям с переездом, если границы разреза расширяются. Но на бумаге, по расчётам всё вроде бы верно, а снег в городах и деревнях всё равно чернеет.

Скажем, небольшая деревня Ургун в Новосибирской области. Рядом идёт добыча угля. И деревня, казалось бы, находится за пределами санитарно-защитной зоны, и количество пыли всегда соответствовало ПДК, только вот жители всех сомневающихся приглашали приехать и подышать.
В общем, пыльная проблема набирает актуальность.

Теория пыли

Надо сказать, что пылят фактически все горнодобывающие предприятия — не только угольные разрезы или объекты транспортировки и перевалки угля. Просто чёрная пыль — самая распространённая да и самая заметная. Задача пылеподавления — общая для многих промышленных компаний

Собственно говоря, а что в этом страшного? Большое дело — пыль!
И как получается, что добывают уголь на разрезах, а маленькие его частички покрывают городские улицы?

Принципиальные теоретические аспекты объяснила эколог лаборатории обеспечения экологической безопасности и экологического проектирования АО «НЦ ВостНИИ» Татьяна Клепова.

Итак, размеры частиц пыли — от 1 мм до долей микрона. Чем меньше пылинка, тем она активнее — дольше находится в воздухе в состоянии броуновского движения. В воздухе, который мы называем чистым, пыль тоже содержится — но меньше миллиграмма на куб.

А вот если запылённость большая, то в одном кубе уже оказываются сотни и даже тысячи миллиграммов.

«Выделение пыли на разрезах происходит при всех основных технологических процессах. Крупные фракции осаждаются внутри разреза. Фракция менее 50 микрон выносится воздушным потоком за пределы разрезов.

Загрязнение воздуха в районе разрезов зависит от горно-геологических и климатических условий. Так, при скорости ветра 2 м/с сухая пыль переносится на значительные расстояния.

Росту выбросов способствует также сооружение высоких отвалов, поскольку скорость ветра увеличивается по мере роста их высоты.

Если говорить о Кемеровской области, то наибольший объём выбросов неорганической пыли приходится на Новокузнецкий и Кемеровский районы, наименьший — на Тисульский», — рассказала Татьяна Клепова.

«Осаждение частиц угольной пыли на различные поверхности имеет крайне негативные последствия. В местах отложения и/или высокой концентрации угольной пыли значительно сокращается цикл жизнедеятельности растений и животных, люди чаще страдают от заболеваний дыхательной системы, в том числе возрастает процент смертности от рака и туберкулёза.

Подвижные части машин и механизмов, на которые воздействуют частицы угольной пыли, имеют повышенный механический (абразивный) износ и увеличенную интенсивность коррозионных процессов.

Угольная пыль также создаёт множество проблем в системах управления и цепях питания техники, в том числе в связи с повышенной взрывоопасностью пылевой угольной взвеси, особенно в закрытых (замкнутых) пространствах с высокой температурой и недостаточной вентиляцией.

Эффект усиливается в жаркую безветренную погоду.

При сильном ветре угольная пыль, естественно, распространяется по большей площади и осаждается на большей территории», — уточнил ведущий инженер ООО «Стакер» Илья Мартынов.

Вода с добавками

Каким же образом предприятия сегодня решают проблему пыления? Классический вариант для разрезов — мокрое обеспыливание. То есть по технологическим дорогам регулярно проезжает «поливалка» — как правило, такие машины создают на базе самосвалов. Пыль увлажняется, связывается и перестаёт летать над разрезом.

Однако сегодня всё чаще звучит мнение, что такой способ неэффективен. И производители химреагентов настоятельно рекомендуют использовать не просто воду, а воду со спецдобавками.

Таковые производит, например, инжиниринговая компания «Брент».

Её директор Артём Бегунов рассказал, что это могут быть средства двух составов: абсорбирующего и плёнкообразующего.

«Абсорбирующий состав применяется для смачивания поверхности пыления и туманообразования в местах ведения горных работ.

При низких температурах он имеет свойство замерзать, поэтому в определённых ситуациях мы рекомендуем использовать плёнкообразующий состав. Он создаёт защитный слой на пылящей поверхности.

Применять его необходимо при плюсовой температуре, а когда полимеризация завершена, он работает в широком диапазоне температур», — объяснил Артём Бегунов.

По словам производителя, использование подобных составов поможет не только улучшить экологическую обстановку, но и повысить эффективность транспортировки угля, поскольку антипылящие составы уменьшают его потери при перевозках в открытых вагонах.

Артём Бегунов отметил, что состав способен удерживать частички угля при воздушном потоке 25 м/с — это равносильно скорости в 90 км/ч — быстрее железнодорожный состав вряд ли поедет.

Разработчики проводили испытания на Берёзовском разрезе, чтобы подтвердить экономическую эффективность состава.

А достигается она за счёт того, что состав имеет долгосрочное действие: во время эксперимента в месяц делали только шесть поливов, причём каждый раз количество реагента уменьшалось.

То есть мы имеем меньший расход воды и меньшее время работы машины, что как раз и выливается в экономическую эффективность.

Ещё одни испытания разработчики проводят на шахте «Рудная».

«На объекте мы определили источник пыления, по показанным участкам сформулировали рекомендации по методам воздействия.

При сортировке и транспортировке стоит применять туманообразование — так не происходит выветривание. Штабель угля и технологические дороги мы рекомендовали покрыть плёнкообразующим составом», — рассказал Артём Бегунов.

Пылепонижающие составы создаёт и компания «ПАРАГОН» — они используются для решения проблемы на технологических дорогах. Председатель совета директоров предприятий Александр Босов отметил схожие преимущества этого решения по сравнению с традиционным «мокрым пылеподавлением»: более длительный эффект и сокращение количества поливов.

«Обработанная составом грунтовая поверхность после регулярных обработок становится укреплённой в результате так называемого синергетического эффекта. Состав наносится любым устройством, обеспечивающим равномерное распределение водного раствора. Необходимо два-три подхода. Расход — примерно 0,3–0,6 кг концентрата на квадратный метр.

Перед нанесением дорожное полотно разрыхляют грейдером, а потом укладывают катком», — объяснил Александр Босов.

Ударить по пыли из турбины

Компания «БОРЕЙ» предлагает решать проблему пылеподавления с помощью необычного оборудования — турбин. Именно с их помощью специалисты предприятия генерируют сухой туман. Такая техника во многом универсальна: она может работать и летом, и зимой, а также устанавливаться на различного рода спецтехнику, становясь тем самым мобильной.

Распылять предполагается воду — ту, которая доступна конкретному предприятию, или же воду в смеси с химреагентами.

«В системе использованы необычные форсунки — это запатентованное решение, наша собственная разработка. В классических системах туманообразования форсунки имеют малые сечения и засоряются даже от водопроводной воды.

Мы пошли другим путём, пересмотрели конструкцию форсунки: увеличили сечение, добавили давление. Такое решение позволяет эксплуатировать систему без регулярной очистки и с минимальными затратами», — подчеркнул специалист департамента пылеподавляющего оборудования ООО «АкадПП «БОРЕЙ» Арсений Рябов.

Туманный вопрос

Вопрос эффективности применения реагентов для пылеподавления обсуждали участники круглого стола на выставке «Уголь России и Майнинг».

И присутствующие в зале специалисты отрасли обратились к производителям с вопросом о безопасности подобных соединений для работающих на предприятии людей. Подобные сомнения, надо сказать, и являются причиной того, что химреагенты сегодня используют для решения «пыльных» задач не так активно, как обычную воду. Особенно остро встал вопрос о процессе туманообразования.

«Туман распыляется в зоне работы людей: водителя погрузчика, подсобных рабочих и так далее. На них этот состав как витамин действует или он вреден? Насколько исследован этот вопрос?», — последовала реплика из зала.

Специалист инжиниринговой компании «Брент» рассказал, что для создания тумана используется вода с 1- или 5-процентным содержанием химреагента, на вещество имеется паспорт безопасности, выданный московской лабораторией. «ПАРАГОН» также представил свой состав как «многокомпонентный экологически безопасный для людей и окружающей среды жидкий продукт».

«СанПИН предусматривает, что любое орошение или туманообразование производится с использованием воды питьевого качества. Если такую воду взять из водоёма, то живущие там микроорганизмы окажутся в тумане и опять-таки попадут в зону дыхания людей.

К качеству воды необходимо предъявлять очень высокие требования», — подчеркнули присутствующие в зале экологи. Они также напомнили, что крайне нежелательно использовать для этих целей нефтепродукты, поскольку, как правило, такие соединения не являются биоразлагаемыми.

Читайте также: Безопасны ли системы пылеподавления для людей и природы?

Опыт «Сибирского Антрацита»

Приведём пример использования реагента для пылеподавления. Такой опыт есть, в частности, у компании «Сибирский Антрацит». Мы уже упоминали деревню Ургун, вдоль которой пролегает технологическая дорога с разреза. Так вот, разрез этот как раз и принадлежит «Сибирскому Антрациту».

По дороге ежедневно проезжают более сотни самосвалов — отсюда и проблема пыления. Компания не проигнорировала просьбы жителей и приняла меры — химического свойства.

«Сибирский Антрацит» закупил бишофит — препарат на основе хлористого магния. Принцип действия реагентов такого типа мы уже описывали, говоря о плёнкообразующих составах.

Кристаллообразные частицы растворяют в воде, состав заливают в поливочную машину. Сначала дорогу поливают обычной водой, потом — «коктейлем». На квадратный метр дороги нужно 100 граммов сухого средства. Оно абсорбирует влагу, удерживает её, и пыль в воздух не поднимается. Несколько дней сохраняется эффект только что увлажнённой поверхности.

Проведённые замеры показали, что количество взвешенных частиц в воздухе благодаря использованию реагента снизилось на 57–85%.

Объём инвестиций в этот проект «Сибирский Антрацит» не уточняет, препарат позиционируется как безвредный для природы. В данном случае угледобытчик поливает рассолом только несколько километров дороги — там, где она проходит в границах населённого пункта.

Дальше людей нет, поэтому нет и необходимости в подобных работах. Да и в зимнее время работы по пылеподавлению тоже не проводятся. А ещё представители компании уточняют: если прошёл дождь — начинаем заново: чудодейственный состав перестаёт работать.

За экраном

Оставим на время химию в покое и обратимся к альтернативному способу защиты от угольной пыли — созданию защитных экранов.

«Смысл пылезащитной стены — это борьба не с самой угольной пылью, а с её распространением на большие расстояния. Перфорация в стенках позволяет существенно снизить скорость ветра. Как следствие — пылинки угля быстрее оседают, и площадь распространения пыли уменьшается», — объяснила Татьяна Клепова.

Мы уже упоминали, что жители Приморья настолько устали от угольной пыли, что вышли на улицы с плакатами. Такая ситуация, в частности, сложилась в посёлке Ванино Хабаровского края.

Ну а порт Ванино — крупнейший транспортный узел региона. Основные грузы здесь — уголь и лес, и отсюда — как раз и претензии жителей. Одно из их требований — это как раз установка защитных экранов.

Специалисты, правда, уточняют, что тут нужен целый комплекс мер — в идеале должно быть ещё и оборудование для пылеподавления и пылеудаления. В период очередных волнений губернатор Хабаровского края заверил жителей, что меры будут приняты.

На конвейере

Как мы уже отмечали, проблема пыления возникает не только при добыче угля, но и при его транспортировке — в частности, на открытых конвейерах. Принципы борьбы с пылью — в целом те же самые. Традиционно на территориях складирования и транспортировки угля используют системы так называемой пассивной и активной аспирации.

К первым относятся укрытия конвейерной ленты в виде арок из листов нержавеющего металла или полимеров, а также стационарные защитные экраны. Активная аспирация — это системы водяного или водоэмульсионного орошения и системы фильтрации воздуха.

«Системы орошения имеют ряд очевидных недостатков. Это дополнительные затраты на ГСМ, на обслуживание парка техники и персонал. Также часто возникают трудности с подвозом воды и реагентов на удалённые территории.

Отмечу также, что системы, использующие в работе только воду, недостаточно эффективны из-за того, что вода имеет свойство испаряться. То есть такое пылеподавление имеет только временный эффект.

В системах фильтрации с принудительным нагнетанием воздуха требуется периодическая замена фильтров, а также ремонт и замена движущихся частей механизмов», — отметил Илья Мартынов.

Наиболее эффективным способом в данном случае специалист назвал комбинированные системы аспирации. Например, такой вариант.

На конвейерный став устанавливаются самонесущие металлические укрытия из гофрированного профиля, внутри укрытия вдоль конвейерного става прокладывается магистраль для подачи водоэмульсионной жидкости и через определённые промежутки — блоки спринклерных оросителей.

Также внутри укрытия устанавливаются системы фильтрации циклонного типа.

«Комбинация всех этих решений позволяет добиться высокой эффективности пылеподавления и пылеудаления, но есть и значительные минусы — стоимость эксплуатации подобной системы достаточно высока», — уточняет Илья Мартынов.

Специалист также отметил, что в своих проектах компания использует системы пассивной аспирации в виде укрытий конвейерной ленты, закрытые узлы пересыпа с конвейера на конвейер и брезентовые чехлы на подвижной стреле мобильных радиальных телескопических конвейеров «Телестакеров», которые постоянно модернизируются.

«Например, в одном из портов Владивостока к системе пассивной аспирации мы добавили систему циклонной фильтрации. На очереди установка комбинированной системы аспирации в порту острова Диксон: в дополнение к укрытиям конвейерной ленты монтируется система спринклерного орошения и система вытяжных вентиляторов с фильтрами», — поделился опытом инженер компании «Стакер».

Зелёные насаждения против пыли

Отметим и ещё один, крайне необычный, подход к решению задачи пылеподавления. Речь идёт о зелёных насаждениях прямо на отвалах. Пока этот вариант является экспериментальным.

Первый закономерный вопрос: а приживутся ли растения на такой почве? Ведь отвал — это площадь под уклоном, и, самое главное, здесь нет плодородного грунта. Однако есть позитивный опыт, который говорит о том, что таким способом можно убить сразу двух зайцев: уменьшить пыление и добавить добывающему объекту эстетики — последнее особенно важно, если работы ведутся вблизи населённых пунктов.

Тестированием технологии сегодня занимается компания «Сибирский кедр».

«Несколько слов о технологии гидропосева, по которой мы работаем. Речь идёт о способе закрепления семян на горизонтальной или наклонной поверхности. С помощью гидросеялки мы распыляем смесь. Она включает в себя мульчу, которая создаёт каркас, семена, полимерные материалы и различные добавки.

Мульча может быть целлюлозной — это отходы древесного производства — или древесной — волокна древесины. Высаживать растения можно на уклоне до 40 градусов без использования решёток», — объяснил директор ООО «Сибирский кедр» Владимир Земляной.

Специалисты компании уже проводили тесты в Якутии. Как известно, здесь с плодородным грунтом в принципе большие проблемы. Работали с разными составами и разными смесями — в ряде случаев удалось добиться позитивных результатов: порядка 30% семян прижились.

«Технологию можно применять и на действующих отвалах — даже тех, где предполагается рекультивация. Таким образом, можно закрыть выходящую к населённому пункту чёрно-серую стену, которая стоит 10–20 лет, пока отвал работает», — уверен Владимир Земляной.

Технология пока тестируется и дорабатывается. Не все опыты успешны — есть и отрицательные результаты. На одном из угольных разрезов траву высадили на отвале с уклоном 45 градусов, ко всему прочему, он оказался горячим.

В итоге вся земля с него просто сошла вместе с гидропосевом.

По словам директора «Сибирского кедра», с каждым разрезом нужно работать индивидуально: породы разные, химический состав, соответственно, тоже, а значит, нужно тщательно подбирать состав смеси, использовать удобрения, гидрогели и так далее.

Сегодня «Сибирский кедр» заключил договор с компанией «Стройсервис» — новые тесты будут проходить на её отвалах. Здесь они намерены отработать технологию и подобрать необходимый состав смеси.

Сегодня компания работает на небольших площадях, стоимость квадратного метра составляет 50–90 рублей.

Однако при озеленении более существенных территорий, в частности угольных отвалов, компания намерена снизить цену до 20 руб./м2. Цену работ формирует стоимость сырья и оборудования, и они у «Сибирского кедра» импортные — вынужденно.

«К сожалению, в России, кроме семян и целлюлозы, ничего больше не производят. Нет закрепителей, нет жидких удобрений. Мы сейчас как раз и работаем над тем, чтобы найти отечественных поставщиков», — отметил Владимир Земляной.

Удар по угольной пыли

Снегогенераторы как средство против угольной пыли первой в Кузбассе начала использовать компания «Стройсервис» на разрезе «Берёзовский». Предприятие приобрело шесть импортных снегогенераторов Hedco Standart.

Их производительность составляет 100 «кубов» снега в час, дальность распыления взвеси — 100 метров на 360 градусов вокруг своей оси. Один генератор статично обрабатывает площадь в 40 000 квадратных метров.

«Пушки» — это только один из элементов системы пылеподавления, функционирующей на «Берёзовском». Летом работают поливооросительные машины, которые круглосуточно увлажняют дороги. Также на всём протяжении технологических трасс работает водовод — это помощь «поливалкам» в особенно жаркие периоды.

---