Файл: Чулаков П.Ч. Теория и практика обеспыливания атмосферы карьеров.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.07.2024
Просмотров: 108
Скачиваний: 1
rax карьеров Тургайского бокситового рудоуправле ния 330 г/сек.
Массовые взрывы периодически вызывают значи тельное увеличение содержания пыли и газов (глав ным образом, окиси углерода и окислов азота) в ат мосфере карьеров. Концентрация пыли в пылегазовом облаке взрыва достигает 600—5000 мг/м3 .
Развитие ветровой эрозии почв и занос пыли опре деляются климатическими условиями, почвеино-растн- телыным'И особенностями района и зависят от физикомеханических свойств пород и руд.
Известно, что интенсивное едуваине пыли с отва лов обычно происходит при скорости ветра более 3— 4 м/сек, а пылеобразование от ветровой эрозии почв и пород на участке с ненарушенным почвенным по кровом — при скорости ветра более 4—5 м/сек у поверхности почвы. Интенсивность запоса пыли при скорости ветра 3 м/сек на Сибайском карьере достига ет 36000 мг/сек. Летом в сухую погоду при скорости ветра 3—7 м/сек запыленность атмосферы карьера составляет 1,4—7 мг/м3 .
Таким образом, на открытых горных работах все технологические процессы в той или иной мере при водят к загрязнению атмосферы карьеров.
§2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТИЦ ПЫЛИ ПО РАЗМЕРАМ
ВАТМОСФЕРЕ КАРЬЕРОВ
Для выбора наиболее эффективного способа сни жения запыленности воздуха важное значение имеет установление характера распределения частиц пыли по размерам, так как существующие средства и 'спо собы пылеподавлення применимы лишь при опреде лённых аэрозолях.
Полидисперсиые частицы распределяются на фрак ции неравномерно, поэтому они рассматриваются как некоторая статистическая совокупность и их дисперс ный состав целесообразно устанавливать с примене нием теории вероятности и математической стати стики.
Размеры частиц являются аргументом совокупнос ти. Сумма долей фракций частиц составляет объем статистической совокупности. Долю частиц каждой
9
фракции можно назвать частотой или абсолютной ча стостью. Частоты, отнесенные к объему совокупности, называются относительными частотами.
Распределение частиц пыли по размерам может быть представлено в виде графиков или таблиц. Однако по ним трудно судить об общих закономер ностях распределения частиц при различных техно-
логичесюих процессах. Поэтому |
преимущества |
мате |
|||||||||
матического |
выражения |
этих |
закономерностей |
оче |
|||||||
видны. |
|
|
|
|
|
G(l) и |
|
|
|
||
Для |
характеристики |
весового |
плотности |
||||||||
счетного |
Р(1) |
'распределения |
дисперсного |
состава |
|||||||
пыли предложен ряд эмпирических формул |
[5, 6, 7]. |
||||||||||
К ним относятся: |
|
|
|
|
|
|
|
||||
а) |
формула Роллера, применимая « большому чис |
||||||||||
лу промышленных порошкообразных |
материалов |
с |
|||||||||
самой |
разнообразной дисперсностью, |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
G ( / ) = a ^ e x p ( — ^ ) ; |
|
|
(1.5) |
||||
б) |
формула |
Розина — Раіммлера, |
применяемая |
к |
|||||||
сравнительно |
грубоднслерсным ныл ям крупностью бо |
||||||||||
лее 60 моем H туманам, полученным |
механическим |
рас |
|||||||||
пылением, |
|
G(/) = exp(— а/*); |
|
|
|
(1.6) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
в) |
более совершенная |
формула |
Нукиямы — Тана- |
||||||||
савы для грубодисперсных туманов |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
P(Q = а/2 |
ехр (—&/*), |
|
|
(1.7) |
|||
где а и b — функции s; s — степень эмпирической за висимости, характеризующая рассеяние частиц по крупности; / — размер пыли в поперечнике;
г) эмпирическая формула А. С. Бурчакова, выра жающая распределение частиц пыли по размерам в лавах и забоях подготовительных выработок уголь ных шахт,
J al°dl
£ ( / , _ , ) = , |
i |
l |
— , |
(1.8) |
|
i% — ii |
|
||
где a и Ь —экспериментальные |
коэффициенты. |
|||
Все эти формулы применимы к |
определенным |
|||
аэродисперсным системам, |
и «и |
одна |
из них не рас- |
|
10
крывает |
общего закона 'распределения |
дисперсного |
|
состава |
пыли. |
|
|
Многие 'исследователи, выражая результаты дис |
|||
персных |
анализов |
в виде кривых плотности распре |
|
деления, |
заметили, |
что при большом |
разнообразии |
кривых для различных материалов имеется некоторая устойчивость в их форме. Характерно, что «наиболее мелкие фракции измельченных материалов выража ются, как правило, несимметричной кривой с одним максимумом. Замеченная исследователями устойчи вость формы кривых плотности распределения вызва ла многочисленные попытки выразить в аналитической форме закономерности распределения размеров ча стиц.
Теоретически закон распределения размеров ча стиц, наиболее полно соответствующий действительно му положению, обоснован А. Н. Колмогоровым [8].
Логарифмически нормальный закон распределения имеет большие преимущества по сравнению с други ми. Как пишет Н. А. Фукс, логарифмически нормаль ное распределение — это пока единственное распреде ление, которое может быть получено теоретически для систем, образующихся при длительном диспергирова нии, Этот закон в природе распространен, по-видимо му, гораздо шире, чем до сих пор было известно. Ему подчиняется распределение взвешенных частиц в воз духе и воде, частиц породы при дроблении, химичес ком осаждении и пр.
Предполагая, что распределение логарифмов разме ров частиц не зависит ни от абсолютных размеров частиц исходного материала, ни от применяющихся методов измельчения, закон распределения плотности вероятности по размерам частиц математически пред
ставлен |
в виде |
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
Г |
(In I — u)a I |
|
, . |
n |
|
|
- — j = |
exp |
— - |
£i- |
при |
/ > |
0 |
|
|
ІвѴТя |
Ч |
|
w |
I |
K |
^ |
(1.9) |
где P(l) |
О |
|
|
|
|
при |
I = О, |
|
— плотность вероятности при |
/>0; а — пара |
|||||||
метр, характеризующий |
меру |
рассеивания |
частип |
|||||
пыли по их линейным размерам; |д.— параметр, харак теризующий среднее значение.
11
Доля частиц размером /, l + dl
dE(l) = P(l)dl. |
(1.10) |
Выход любой фракции как разность соответствую щих ординат легче установить по суммарной кривой распределения, и она менее чувствительна к интерва лам крупности отдельных фракций.
Интегральная функция распределения получается интегрированием выражения (1.10) от 0 до / ч
|
|
|
1 |
|
Г / 1 „ 1 |
, Л 2 л |
|
|
|
|
|
|
|
|
dl |
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
„ |
(In 1-ц)" |
|
||
|
|
|
2сг- |
'dl. |
(1.11) |
||
|
,1 |
/О) |
2л |
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
Введем новую переменную |
1 п ' |
|
|
||||
тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
In / — (.1 N _ |
|
1 |
|
||
|
|
V aV2 |
J |
|
fa/2 |
|
|
подставляя |
эту переметшую |
и значение гі/ = /а]/2й£ в |
|||||
выражение |
(1.11), получим |
|
|
|
|
||
|
In / |
—ц |
|
|
|
|
|
|
аѴ2 |
|
|
|
|
|
|
a иJ/T
In Z4 —ц
Функция P(/) отличается от 0 и имеет положитель ные значения при Іч>0. Поэтому нижний предел ин теграла будет 0. Тогда
12
a УТ
= ^ ( |
l + e r ï | 0 . |
(1.12) |
2 |
|
|
где erf | i = — = 7 І е ~ 5 г ^ — функция Крампа; |
|і — зна- |
|
о |
|
|
чение g, соответствующее |
In /ч . |
|
Для построения интегральной кривой £ ( / ) , выра жающей долю частиц с размером меньше /ч , из экспе риментальных данных находятся численные значения
а и д.. |
|
|
Менаду параметрами а, |
р, математическим |
ожида |
нием М(1) и дисперсией D2 (/) существуют зависимо |
||
сти [9] : |
|
|
ОЦІ) = e2 H-a'(e"° — I); |
(113) |
|
M(/) = e |
' . |
(1.14) |
Возводя в квадрат уравнение (1.14) и решая его совместно с уравнением (1.13), получим
D* (/) = е°2 — 1, М2 (О
откуда
, / , „ [ ^ + 1 |
(1.15) |
Подставляя в уравнение (1.14) значение а, найдем
и = — In |
M* (Г) |
(1.16) |
|
||
2 |
|
|
Распределение фракций пыли (в долях) в атмос фере карьера, установленное экспериментальным пу тем при экскаваторной погрузке горной массы и ско рости воздушного потока около 1 м/сек, приведено в табл. 2,
13