Study of features of air-and-water ejectors use for reducing dust formation during transportation of mined rock in quarries — Науково-технічний журнал «Техногенно-екологічна безпека»

Study of features of air-and-water ejectors use for reducing dust formation during transportation of mined rock in quarries

V. Kolesnyk, A. Pavlychenko, O. Borysovska, M. Boyarkin

DOI: 10.5281/zenodo.1469333

Received: 20 September 2018

Accepted: 21 October 2018

Published online: 23 October 2018

ABSTRACT

Sources of dust formation in quarries are analyzed and the effectiveness of methods for suppressing dust at mining enterprises is determined. The state of the solution to the problem of reducing dust emissions in mining equipment in quarries for the processing of ore and non-metallic materials has been investigated. It has been established that finely dispersed dust is formed in the docking stations of the equipment, which weakly interacts with fairly large drops of typical hydro-sprinklers. The degree of entrainment of dust particles by water droplets is determined by jointly solving the equation of flow continuity and the equation of motion of a particle in the coordinate system associated with the streamlined drop. The method and means of reducing dust emissions into the atmosphere coming from the nodes of the mining equipment of the mining complexes in the quarries are substantiated. The method is based on the use of a water-air ejector - a hydraulic sprinkler with a highly efficient use of sprayed water. The mode of operation of the water-air ejector was chosen depending on the characteristic concentrations and sizes of dust particles, affecting the desired range of the spray cone and water consumption. With a pressure of 0.2 MPa, the distance of the drops is 1.5...2.5 m, and the water consumption is 0.8...1.6 dm³/min. On wide conveyors and large transshipment nodes of mining equipment, it is advisable to place two water-air ejector in parallel. The effectiveness of suppressing dust in the area of the torch of a water-air ejector is about 95...98 %. A decrease in the total dust emission into the atmosphere from an open bunker docking station with a conveyor belt is expected to be at 75...85 %. The results of laboratory studies of the basic parameters of an experimental sample of a water-air ejector and a combined hydro-injector, which are proposed for use in air protection activities of mining enterprises, are presented. The use of water-air ejectors will reduce the emissions of dust into the atmosphere and its propagation outside the sanitary protection zone of the quarry.

Keywords: quarry; environmental safety; dust suppression; water-air ejector.

REFERENCES

1. Drebenstedt, C. (2015). Cyclical-and-Continuous Method and in-Pit Crushing Operation Experience in the World. Gornyi Zhurnal, 11, 81–87. doi: https://doi.org/10.17580/gzh.2015.11.17.

2. Gumenik, I., Lozhnikov, O. (2015). Current condition of damaged lands by surface mining in Ukraine and its influence on environment. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 139–143.

3. Mormul, T. M., Terekhov, Ye. V. (2017). Environmental and economic estimation of technological solutions in terms of land resource conservation in the process of open-cast mining. Scientific Bulletin of National Mining University, 3, 122–128. Available: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nvngu_2017_3_21.

4. Lilic, N., Cvjetic, A., Milisavljevic, V. et al. (2017). Environmental noise management in the area of opencast mines. Tehnika, 72(1), 47–52. doi: 10.5937/tehnika1701047L.

5. Berry, P., Pistocchi, A. (2003). Multicriterial Geographical Approach for the Environmental Impact Assessment of Open-Pit Quarries. International Journal of Surface Mining, Reclamation and Environment, 17(4), 213–226. doi: 10.1076/ijsm.17.4.213.17476.

6. Neustupa, Z. (2004). An information system for managing the reclamation of a landscape degraded by opencast mining. Acta Montanistica Slovaca, 9(1), 9–15. Available: https://actamont.tuke.sk/pdf/2004/n1/3
neustupa.pdf.

7. Kozlovskaya, T. F., Chebenko, V. N. (2015). Puti snizheniya urovnya ekologicheskoy opasnosti v rayonakh dobychi poleznykh iskopayemykh otkrytym sposobom. Vísnik Kremenchuts'kogo natsíonal'nogo uníversitetu ímení Mikhayla Ostrograds'kogo, 6/2010(65), 163–168.

8. Khomenko, O. Ye., Kononenko, M. N., Mironova, I. G., Yurchenko, K. O. (2017). Puti snizheniya tekhnogennoy nagruzki na gornodobyvayushchiye regiony Ukrainy. Zbírnik naukovikh prats' NGU, 51, 77–83.

9. Shmandiy, V. M., Kharlamova, O. V. (2013). Teoretychni ta praktychni aspekty upravlinnya ekolohichnoyu bezpekoyu na osnovi antropotsentrychnoho pidkhodu. Visnyk KHNU im. V. N. Karazina, 9(1070), 24–30.

10. Adamenko, M. I., Darmofal, E. A. (2014). Otsinka ekolohichnoho ryzyku v shakhtnykh rehionakh kompleksno-informatsiynym metodom. Systemy obrobky informatsiyi, 8, 171–173.

11. Belogurov, V. P. (2014). Razrabotka metodologii integral'nogo otsenivaniya ekologicheskogo sostoyaniya territoriy. Skhídno-Êvropeys'kiy zhurnal peredovikh tekhnologíy, 5/10(71), 51–56. doi: 10.15587/1729- 4061.2014.28173.

12. Bul'bashev, A. P., Shuvalov, YU. V. (2006). Bor'ba s pyl'yu na kar'yerakh pri dobyche stroitel'nykh materialov. Mezhdunarodnaya akademiya nauk ekologii, bezopasnosti cheloveka i prirody (MANEB). SPb, 208 s.

13. Symonenko, V. I., Patsʹora, S. V., Shvetsʹ, V. YU., Voropayeva, Z. V. (2009). Ekolohichni problemy rozrobky skelʹnykh budivelʹnykh materialiv v rayonakh prylehlykh do zhytlovykh zabudov. Naukovyy visnyk NHU, 3, 12–16.

14. Kobrin, V. N., Kobrina, N. V., Kostyuk, V. Ye. et al. (2010). Modelirovaniye protsessa pylepodavleniya pri pogruzke, razgruzke i transportirovke sypuchikh materialov. Otkrytyye informatsionnyye i komp'yuternyye integrirovannyye tekhnologii, 48, 248–252. Available: http://nuczu.edu.ua/sciencearchive/Articles/vambol/.

15. Libetskiy, K. (2004). Pylevyye opasnosti v gornodobyvayushchey promyshlennosti. Glavnyy institut gornogo dela, 486 s.

16. Kolesnik, V. Ye., Golovina, L. A., Levchenko, M. V. (2008). Lokalizatsiya i snizheniye pylevogo vybrosa ventilyatora glavnogo provetrivaniya ugol'noy shakhty na osnove gidroorosheniya zapylennykh potokov. Forum gírnikív-2008: mízhnar. konf. D: NGU, 78–84.

17. Kolesnyk, V. E., Levchenko, M. V., Klochkov, V. H. (2009). Osobennosty lokalyzatsyy pylevykh vybrosov v atmosferu hydrooroshenyem. Zbirnyk naukovykh pratsʹ NHU, 32, 235–245.

18. Vambol, S. A., Vambol, V. V. (2017). Issledovaniye osobennostey primeneniya dispergiruyushchikh ustroystv v sistemakh upravleniya ekologicheskoy bezopasnost'yu. Tekhnogenno-yekologíchna bezpeka, 1, 68–74.

19. Tverda, O. YA., Tkachuk, K. K., Davydenko, YU. A. (2016). Porivnyalʹnyy analiz sposobiv minimizatsiyi pyloutvorennya z vidvaliv hranitnykh karʺyeriv. Vostochno-Evropeyskyy zhurnal peredovykh tekhnolohyy, 2(10), 40–46.

20. Vambol, V., Rashkevich, N. (2017). Analysis of methods of identification of ecologically danger substances in atmospheric air. Tekhnohenno-ekolohichna bezpeka, 2, 73–78. doi: 10.5281/zenodo.1182894.

21. Smachivaniye pyli i kontrol' zapylennosti vozdukha v shakhtakh / pod red. G. D. Lidina. M.: Nauka, 1979. 196 s.

22. Metodika rascheta kontsentratsii v atmosfernom vozdukhe vrednykh veshchestv, soderzhashchikhsya v vybrosakh predpriyatiy. OND-86. (1987). Gidrometeoizdat, 94 s.

23. Patent 30045 A UA, MPK (2006) A01M 7/00 Rozpylyuvach dlya obpryskuvannya roslyn / Chukhalo N. A., Lemishko M. V.; zayavnyk Chukhalo N. A. - №a97125934; zayavl. 09.12.1997; opubl. 15.11.2000, Byul. № 6, 3 s.

ЛІТЕРАТУРА

1. Drebenstedt C. Cyclical-and-Continuous Method and in-Pit Crushing Operation Experience in the World // Gornyi Zhurnal. 2015. Vol. 11. P. 81–87. doi: https://doi.org/10.17580/gzh.2015.11.17.

2. Gumenik I., Lozhnikov O. Current condition of damaged lands by surface mining in Ukraine and its influence on environment // New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining. 2015. P. 139–143.

3. Mormul T. M., Terekhov Ye. V. Environmental and economic estimation of technological solutions in terms of land resource conservation in the process of open-cast mining // Scientific Bulletin of National Mining University. 2017. Vol. 3. P. 122–128. Available: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nvngu_2017_3_21.

4. Lilic N., Cvjetic A., Milisavljevic V. et al. Environmental noise management in the area of opencast mines // Tehnika. 2017. Vol. 72, Issue 1. P. 47–52. doi: 10.5937/tehnika1701047L.

5. Berry P., Pistocchi A. Multicriterial Geographical Approach for the Environmental Impact Assessment of Open-Pit Quarries // International Journal of Surface Mining, Reclamation and Environment. 2003. Vol. 17, Issue 4. P. 213–226. doi: 10.1076/ijsm.17.4.213.17476.

6. Neustupa Z. An information system for managing the reclamation of a landscape degraded by opencast mining // Acta Montanistica Slovaca. 2004. Vol. 9, Issue 1. P. 9–15. Available: https://actamont.tuke.sk/pdf/2004/n1/3
neustupa.pdf.

7. Козловская Т. Ф., Чебенко В. Н. Пути снижения уровня экологической опасности в районах добычи полезных ископаемых открытым способом // Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського. 2015. Вип. 6/2010(65), Ч. 1. С. 163–168.

8. Хоменко О. Е., Кононенко М. Н., Миронова И. Г., Юрченко К. О. Пути снижения техногенной нагрузки на горнодобывающие регионы Украины // Збірник наукових праць НГУ. 2017. № 51. С. 77–83.

9. Шмандій В. М., Харламова О. В. Теоретичні та практичні аспекти управління екологічною безпекою на основі антропоцентричного підходу // Вісник ХНУ ім. В. Н. Каразіна. 2013. Вип. 9(1070). С. 24–30.

10. Адаменко М. І., Дармофал Е. А. Оцінка екологічного ризику в шахтних регіонах комплексно-інформаційним методом // Системи обробки інформації. 2014. № 8. С. 171–173.

11. Белогуров В. П. Разработка методологии интегрального оценивания экологического состояния территорий // Східно-Європейський журнал передових технологій. 2014. № 5/10(71). С. 51–56. doi: 10.15587/1729- 4061.2014.28173.

12. Бульбашев А. П., Шувалов Ю. В. Борьба с пылью на карьерах при добыче строительных материалов // Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы (МАНЭБ). СПб, 2006. 208 с.

13. Симоненко В. І., Пацьора С. В., Швець В. Ю., Воропаєва З. В. Екологічні проблеми розробки скельних будівельних матеріалів в районах прилеглих до житлових забудов // Науковий вісник НГУ. 2009. № 3. С. 12–16.

14. Кобрин В. Н., Кобрина Н. В., Костюк В. Е. и др. Моделирование процесса пылеподавления при погрузке, разгрузке и транспортировке сыпучих материалов // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. 2010. Вып. 48. С. 248–252. Available: http://nuczu.edu.ua/sciencearchive/Articles/vambol/.

15. Либецкий К. Пылевые опасности в горнодобывающей промышленности // Главный институт горного дела. 2004. 486 с.

16. Колесник В. Е., Головина Л. А., Левченко М. В. Локализация и снижение пылевого выброса вентилятора главного проветривания угольной шахты на основе гидроорошения запыленных потоков // Форум гірників-2008: міжнар. конф. Д: НГУ, 2008. С. 78–84.

17. Колесник В. Е., Левченко М. В., Клочков В. Г. Особенности локализации пылевых выбросов в атмосферу гидроорошением // Збірник наукових праць НГУ. 2009. № 32. С. 235–245.

18. Вамболь С. А., Вамболь В. В. Исследование особенностей применения диспергирующих устройств в системах управления экологической безопасностью // Техногенно-екологічна безпека. 2017. Вип. 1. С. 68–74.

19. Тверда О. Я., Ткачук К. К., Давиденко Ю. А. Порівняльний аналіз способів мінімізації пилоутворення з відвалів гранітних кар’єрів // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2016. № 2(10). С. 40–46.

20. Vambol V., Rashkevich N. Analysis of methods of identification of ecologically danger substances in atmospheric air // Техногенно-екологічна безпека. 2017. Вип. 2. С. 73–78. doi: 10.5281/zenodo.1182894.

21. Смачивание пыли и контроль запыленности воздуха в шахтах / под ред. Г.Д. Лидина. М.: Наука, 1979. 196 с.

22. Методика расчета концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. Госкомгидромед. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 94 с.

23. Патент 30045 A UA, МПК (2006) А01M 7/00 Розпилювач для обприскування рослин / Чухало Н. А., Лемішко М. В.; заявник Чухало Н. А. – № а97125934; заявл. 09.12.1997; опубл. 15.11.2000, Бюл. № 6, 3 с.