Охорона довкілля при збагаченні вугілля
Під охороною довкілля розуміють сукупність державних, адміністративних, правових, економічних, політичних і суспільних заходів, спрямованих на раціональне використання, відтворення і збереження природних ресурсів землі.
Сучасний стан довкілля
У сучасному світовому виробництві використовується лише 5-10 % вихідних сировинних продуктів, інші 90-95 % перетворюються на промислові відходи, більша частина яких попадає в атмосферу, гідро-, літосферу і забруднює їх .
Частка шкідливих речовин, що потрапляє у довкілля з виробничими викидами, пропорційна збільшенню виробництва продукції. Суттєвий внесок у ці процеси роблять вуглезбагачувальні фабрики: забруднюють атмосферне повітря, поверхневі й підземні водні джерела, землі, а також негативно впливають на людський організм шумом.
Безперервний ріст енергоозброєності при обмеженості запасів рідкого палива потребує збільшення постачання твердого палива. Одночасно збільшується вироблення відходів видобутку і збагачення вугілля. При цьому маса відходів збільшується не пропорційно зростанню видобутку й обсягу його переробки, а більш швидкими темпами, що обумовлено погіршенням гірничо-геологічних умов вугільних родовищ. У результаті видобуте вугілля значною мірою засмічене відходами, які виділяють на збагачувальних фабриках і складують. Складування потребує значних матеріальних витрат, але головним чином відторгнення із сільськогосподарського виробництва земельних угідь. Науково-технічний прогрес, під впливом якого відбувається ро-звиток різних галузей промисловості, у тому числу й вугільної, подвійно впливає на довкілля. З одного боку, збільшення кількості промислових підприємств спричиняє зростання негативного впливу на природу, з іншого — науково-технічний прогрес має необмежені можливості для усунення таких негативних впливів. Таким чином, вуглезбагачувальні фабрики є підприємствами, що негативно впливають на природне середовище і живі організми. При цьому ступінь забруднення природи значною мірою залежить від об'ємів породи, що міститься в перероблюваному вугіллі, і її якісних характеристик.
Зниження шкідливого впливу вуглезбагачувальних фабрик на довкілля здійснюється у двох напрямках: удосконалення техніки, технології збагачення вугілля і складування відходів вуглезбагачення; комплексне використання продуктів збага-чення вугілля включаючи утилізацію відходів.
Перший напрямок передбачає розробку й освоєння технологіч-них схем збагачення, які забезпечують мінімальний випуск відходів, і технологічних прийомів, що виключають або суттєво знижують шкі-дливий вплив відвалів, газових викидів і стічних вод на природне се-редовище.
Другий напрямок більш кардинальний, оскільки вирішує питан-ня повної ліквідації відвалів, роблячи їх сировиною для виробництва корисної продукції.
Джерела забруднення довкілля відходами вуглезбагачення
Величезні масштаби видобутку і переробки мінеральної сирови-ни, у тому числі й вугілля, спричиняють необхідність розробки заходів і нових процесів безвідходної технології, за якою всі складові час-тини корисної копалини розділяються на кінцеві товарні продукти. Вирішення задач комплексного використання мінеральних ресурсів, повної утилізації продуктів переробки тісно пов'язане з охороною довкілля.
Вугільну промисловість відносять до галузей, які негативно впливають на довкілля, що виявляється у шумі й віб-раціях підвищеного рівня; забрудненні атмосфери викидами твердих і газоподібних шкідливих речовин; негативному впливі на водний ба-сейн скидом забруднених мінеральними і механічними домішками шахтних вод; порушенні земель гірничими роботами і відвалами .
Характерна особливість вуглезбагачувальних фабрик — велика насиченість обладнанням, робота якого супроводжується шумом і вібраціями. Шум підвищеного рівня несприятливо діє на організм лю-дини. Ступінь цієї дії залежить від характеристики шуму та індивідуальних особливостей людини. Шум діє не тільки на органи слуху, але й на нервову систему, спричиняє підвищення кров'яного тиску, ослаблення уваги. А це, у свою чергу, призводить до зниження продукти-вності праці й підвищення рівня травматизму.
Існуючими нормативами передбачається максимально допусти-мий рівень звуку, що дорівнює 85 дБ. Рівень звукового тиску на частотах 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 і 8000 Гц не повинен перевищувати відповідно 99, 92, 86, 83, 80, 78, 76 і 74 дБ. Нормується також значення вібраційної швидкості: на частотах 16, 32, 63 і 250 Гц вібра-ційна швидкість не повинна перевищувати 0,15; 0,22; 0,27; 0,35 см/с. При тривалості дії вібрації не більше 20 % робочого часу допускаєть-ся збільшення вібраційної швидкості в 1,5 раза. Обладнання, що створює вібрацію, яка перевищує гранично допустиму або є причиною виникнення шуму, розміщують в ізольованих приміщеннях або встановлюють на спеціальних фундаментах і амортизаторах.
Одним із джерел забруднення атмосфери поряд із промисловими котельними установками й аспіраційними системами є сушильні установки збагачувальних фабрик, які викидають відпрацьовані димові гази з відносно високою запиленістю і великим вмістом продуктів спалювання палива. Димові гази, що утворюються в процесі сушки, містять тверді частинки, оксиди сірки, вуглецю, азоту, тому в ат-мосферу вони повинні випускатись тільки після очищення.
Надмірне забруднення атмосфери оксидами вуглецю й азоту, сірчистим ангідридом і сірководнем спричиняє різні захворювання у людини: хронічні бронхіти, емфізему легенів, астму та ін. Також забруднення цими газами негативно впливає на лісові масиви, сільськогосподарські культури.
Забруднення повітря впливає не тільки на живу природу. Викиди у атмосферу SO2 і Н2S збільшує швидкість корозії цинкових покрить дахів будов у результаті осадження на них сполук сірчистого заліза з надмірним вмістом сірчаної кислоти. При її контакті з цинком вона переходить у сульфат цинку, а вивільнене залізо створює плями іржи. Дія дощової води на такий дах приводить до його руйнування.
Поєднання забрудненого SO2 повітря з його вологістю і ступенем дії сонячних промінів приводить до корозії металічних конструкцій будов, споруд збагачувальних фабрик та інших об'єктів. Нижня критична межа вологості повітря, при якій починається корозія стальних конструкцій є 60-75 %, алюмінієвих — 80 %, мідних і нікелевих — 63-70 %.
Діоксид сірки найбільш шкідливий для організму людини. При його концентрації у повітрі 6 частин на мільйон подразнюється слизова оболонка гортані, носа й очей.
Окисли азоту, які викидаються в атмосферу є джерелом створення так званого фотохімічного смогу. Велику шкоду природі наносить діоксид вуглецю. Вміст його в атмосфері через виробничу діяльність промислових підприємств безперервно збільшується. При накопиченні в атмосфері діоксид вуглецю поглинає частину теплової енергії і перешкоджає її виходу у космос, але при цьому пропускає сонячні промені. Цей ефект негативно впливає на процеси життєдіяльності. Вугільний пил є також однією з основних речовин, що забруднює повітря.
Гранично допустимі викиди шкідливих речовин (ГДВ) і гранично допустимі концентрації (ГДК) в очищених газах залежать від висоти джерела викиду (димові труби висотою більше 40 м), температури газів і їхньої витрати, швидкості виходу газу з устя джерела, кількості джерел забруднюючих речовин та їхнього територіального розташування, а також ряду інших специфічних факторів. Тому в кожному конкретному випадку, виходячи з дисперсності матеріалу, що надходить на сушку, необхідно оцінювати сукупний вплив усіх цих факторів на ГДВ і на основі розрахунків визначати найбільш ефективні й економічні системи пиловловлення. Сьогодні всі сушильні агрегати вуглезбагачувальних фабрик обладнані триступеневими системами пиловловлення, які складаються з розвантажувальних пристроїв, сухих і мокрих пиловловлювачів.
Іншим джерелом забруднення атмосфери є палаючі відвали, які крім того становлять безпосередню небезпеку для обслуговчого персоналу. Присутність людей у зоні горіння відвалу, де температура досягає 800—900оС, а також у зоні сильного газовиділення небезпечна для життя. Не менш небезпечні скриті лійки, усередині яких відбувається згоряння газу при температурі 1000—1100оС. Головна небезпека полягає у тому, що ці лійки покриті кіркою спеченої породи, яка легко руйнується під дією маси людини. Не меншу небезпеку становлять можливі вибухи, що періодично відбуваються на породних відвалах. Вони виникають, як правило, при порушеннях структури відвалу в результаті переміщення шарів гірських порід під впливом різних причин. При цьому відбувається раптовий викид великих об'ємів накопичених усередині відвалу газів, які при змішуванні з атмосферним повітрям створюють вибухові суміші.
У літній період року при сухій вітряній погоді відвали є джерелом пилоутворення для навколишньої місцевості. Пил, що знаходиться у завислому стані, негативно впливає на здоров'я людини і при визначених концентраціях може створювати вибухонебезпечні пилоповітряні суміші.
Вміст пилу у робочих зонах, тобто у просторах висотою 2 м над рівнем полу майданчика, де постійно або тимчасово знаходяться робочі люди, не має перевищувати 3-го або 4-го класу небезпеки .
ГДК шкідливих речовин для приземного шару атмосфери над територією підприємств встановлюється рівною 30 % тих же шкідливих речовин у повітрі робочої зони.
У найбільшому ступені пил впливає на органи дихання. При вдиханні пилу сумісно з повітрям частинки затримуються в оболонці верхніх дихальних шляхів і спричиняють її подразнення і навіть запилення. Найбільше шкідливими є частинки крупністю 1-5 мкм, які при попаданні у легені сприяють ущільненню легеневої тканини, що приводить до антракозу. Найбільш небезпечним у цьому відношенні є кварцовий пил з вмістом SiO2 понад 10 %.
Більш гострою є дія пилу на очі й шкіру. Тонкий пил спричиняє запалення рогівки очей, а крупний пил може нанести механічні ушкодження оку.
У визначених умовах пилоповітряні суміші можуть бути вибуховими. Вибуховість вугільного пилу залежить від його крупності, зольності, вмісту летких речовин, концентрації у пилогазових сумішах, наявності в них кисню або іншого активного газу, вмісту леткої сірки, вологості суміші.
Ступінь вибуховості пилу характеризується коефіцієнтом вибуховості Кв.
Групи вибуховості пилу залежно від коефіцієнта Кв :
Безпечно щодо вибуху 0-10
Мала вибухонебезпечність 10-25
Середня вибухонебезпечність 25-35
Підвищена вибухонебезпечність 35-50
Особлива вибухонебезпечність 50-80
Вибуховість пилу збільшується при збільшенні виходу летких речовин і зменшується при підвищенні вологості й зольності. Небезпечною до вибуху є концентрація пилу 112—500 г/м3, при концентрації більше 1500 г/м3 і менше 30 г/м3 вугільний пил не вибухає. Чим менша крупність пилу, тим при меншій концентрації пил вибухає. Найбільш вибухонебезпечний пил крупністю 70-100 мкм; при крупності 120—150 мкм вугільний пил вибухобезпечний. Дуже тонкий пил завдяки великій питомій поверхні встигає значною мірою окислитись до виникнення вибуху, тому у випадку його виникнення, він є дуже слабким.
Однією з причин вибуху пилу є надмірне пересушування концентрату в процесі термічної сушки. Вуглезбагачувальні фабрики з мокрими процесами збагачення мають розвинуті водно-шламові схеми зі значними об'ємами циркулюючих оборотних вод. Збагачувальні фабрики повинні мати, як правило, повністю замкнений водний цикл водно-шламового господарства з оборотним технічним водопостачанням. Скид шламових вод у шламову каналізацію може здійснюватись тільки у випадках аварії, при ремонті апаратури або при збільшенні концентрації зважених речовин у воді оборотного циклу вище допустимої за технологічними вимогами. Оборотні води збагачувальних фабрик представлені гідросумішшю, яка складається з трьох фаз: рідкої, твердої і газоподібної. Рідка фаза — це, як правило, шахтна вода, газоподібна — розчинене у воді повітря, тверда — частинки мінерального (в основному породні) й органічного походження.