Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка метода прогнозирования пылегазовых выбросов горно-обогатительными комбинатами в окружающую среду
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Разработка метода прогнозирования пылегазовых выбросов горно-обогатительными комбинатами в окружающую среду"



Направахрукописи УДК 622:502.7

МОНАКОВ Алексей Сергеевич

Разработка метода прогнозирования пылегазовых выбросов горнообогатительными комбинатами в окружающую среду

Специальность - 25.00.36: «Геоэкология»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Московском государственном горном университете

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Чмыхалова Светлана Валерьевна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Каледина Нина Олеговна, кандидат технических наук Сосунов Игорь Владимирович

Ведущая организация - Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный союзный научно-исследовательский институт органической химии и технологий».

Зашита диссертации состоится 23 декабря 2004г. в 13 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.128.08. в Московском государственном горном университете по адресу: 119991, ГСП, Москва, Ленинский пр..б.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан 23 ноября 2004г.

Ученый секретарь диссертационного

совета д.т.н., проф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Исследования состояния окружающей среды, проведенные в последние десятилетия во многих странах мира, показали, что возрастающее разрушительное воздействие антропогенных факторов на окружающую среду привело ее на грань кризиса. Для принятия своевременных и рациональных решений, направленных на создание благоприятной экологической обстановки в индустриальных центрах, необходимо прогнозировать последствия деятельности промьшшенных предприятий.

Горно-обогатительные комбинаты (ГОКи), разрабатывающие месторождения полезных ископаемых открытым способом, входят в число наиболее интенсивных источников загрязнения атмосферы промышленными газами и пылью. На горно-обогатительных комбинатах осуществляются различные технологические процессы: добыча, транспортировка, переработка полезных ископаемых и др. - имеющие свои особенности. Выявление технологических процессов, наиболее опасных по интенсивности и химическому составу технологических выбросов в атмосферу, выполнение природоохранных мероприятий, внесение изменений в технологию добычи и переработки полезного ископаемого, с учетом получаемых данных, позволит снизить негативное воздействие на окружающую среду, улучшить условия работы персонала, избежать значительных потерь, связанных с загрязнением окружающей среды и профессиональными заболеваниями. Разработка метода прогнозирования, позволяющего интегрально оценивать количество вредных веществ, поступающих в атмосферу от всего комплекса работ, связанных с добычей и переработкой полезных ископаемых в условиях горно-обогатительных комбинатов, является актуальной задачей.

Цельюработы является улучшение экологической обстановки в горнодобывающих регионах путем использования наиболее экологически безопасных технологических схем добычи и переработки полезного ископаемого, экологические параметры которых оцениваются на основе прогнозирования массы пы-легазовых выбросов ГОКами в окружающу!

> #ДО)4*ЛЦИОНАДЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА ]

Идея работы заключается в установлении факторов, влияющих на формирование пылегазовых выбросов на основных технологических объектах ГОКа, разрабатывающего месторождение железной руды открытым способом, и разработке математической модели прогнозирования массы пылегазовых выбросов на основе полученных данных. Задачи исследования:

- проанализировать методы оценки пылегазовых выбросов на основных технологических объектах ГОКов, разрабатывающих месторождения полезных ископаемых открытым способом;

- выявить и проанализировать факторы, влияющие на формирование пылегазо-вых выбросов и их составляющие;

- разработать математическую модель оценки массы пылегазовых выбросов ГОКа, разрабатывающего месторождение полезного ископаемого открытым способом, в атмосферу, исходя из результатов исследования;

- разработать метод, позволяющий прогнозировать массу наиболее опасных по химическому составу и интенсивности выбросов ГОКом в атмосферу, с учетом планов выпуска готовой продукции, а также программу, реализующую данный метод на ЭВМ;

- реализовать разработанный метод на конкретном предприятии.

Основные научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:

1. Разработан метод прогнозирования пылегазовых выбросов, основанный на материальном балансе продукции основных технологических объектов ГОКа, в соответствии с которым целесообразно выполнять перспективную оценку массы пылегазовых выбросов ГОКа в атмосферу. Метод отличается тем, что оценка осуществляется с учетом основных производственных показателей технологических объектов предприятия.

2. Для реализации предложенного метода прогнозирования пылегазовых выбросов ГОКом в окружающую среду целесообразно использовать разработанную математическую модель, учитывающую основные составляющие технологического процесса добычи и переработки полезного ископаемого, экологиче-

ские параметры которых определяются через показатели эмиссии загрязняющего вещества в атмосферу.

3. Установлено влияние основных технологических параметров открытых горных работ (среднеэксплуатационного коэффициента вскрыши, величины выемки горной массы) на массу пылегазовых выбросов ГОКа в атмосферу с использованием разработанного метода их прогнозирования. Увеличение коэффициента вскрыши при постоянной величине выемки горной массы на Косто-мукшском железорудном карьере приводит к снижению массы выбросов пыли, К0х, 802 Костомукшским ГОКом (КГОКом) в окружающую среду по экспоненциальной зависимости.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- использованием метода материального баланса, в котором учтены материальные потоки на основных технологических объектах ГОКа;

- корректным использованием отраслевых методик расчета массы пылегазо-вых выбросов в атмосферу;

- корректным использованием методов факторного, статистического, системно-структурного анализа;

- анализом значительного объема фактических материалов по ОАО «Карельский окатыш» (КГОКу);

- положительными результатами апробации полученных результатов в условиях КГОКа.

Научное значениеработы - в развитии методического подхода к прогнозированию массы пылегазовых выбросов в атмосферу на основе материального баланса продукции основных технологических объектов ГОКа с использованием показателей эмиссии загрязняющих веществ.

Методы исследований: факторный, статистический и системно-структурный анализ, методы математического моделирования и экстраполяции, натурный эксперимент.

Практическое значение работы заключается в разработанной методике прогнозирования массы выбросов загрязняющих веществ ГОКами в атмосферу, позволяющего установить влияние технологических параметров горных работ на величину пылегазовых выбросов.

Апробацияработы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научных симпозиумах «Неделя горняка» (г. Москва, МГГУ, 2001, 2002 гг.), международной конференции стран СНГ «Молодые ученые - науке, технологиям и профессиональному образованию для устойчивого развития: проблемы и новые решения» (1999г.), на IV, V, VI международной конференции студентов и молодых ученых (2000-2002гг.), на московском межвузовском семинаре студентов и молодых ученых «Экологическая безопасность и устойчивое развитие» (2002г.).

\ Реализация результатов работы. «Методика оценки количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от ГОКов» принята и использована на КГОКе.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5-ти работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 68 наименований, четырех приложений, содержит 44 таблицы, 26 иллюстраций.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

На сегодняшний день ухудшение экологической обстановки в районах с развитым горнопромышленным производством обусловлено большой концентрацией производственных мощностей на ограниченной территории, недостаточным технологическим и научно-техническим уровнем производства, раздельным планированием управления экологическими, социальными и экономическими процессами, недооценкой остроты современной экологической ситуации и негативных тенденций, а также недостаточной, малодостоверной и трудносопоставимой информацией об экологическом состоянии окружающей

среды. Последние два фактора особенно значимы, так как именно на их основании возможна адекватная реакция на сложившуюся негативную экологическую ситуацию и своевременное ее решение. Экологическая политика, предотвращающая загрязнение воздушного бассейна, а не пытающаяся преодолеть его последствия, является наилучшей. Получение данных о последствиях функционирования той или иной технологической схемы (распространении загрязнения, степени поражения природных объектов) возможно путем прогнозирования технологических выбросов в окружающую среду в процессе перспективной деятельности промышленных предприятий.

Основы научных исследований в области аэрологии карьеров, включая вопросы борьбы с пылью и вредными газами, были заложены в 50-е годы под руководством академика Скочинского А.А. и докторов технических наук Комарова В.Б., Кочнева К.В. Эти исследования были продолжены и развиты Битко-ловым Н.З., Никитиным B.C., Ушаковым К.З., Филатовым С.С., Чулаковым П.Ч., Михайловым В.А., Бересневичем П.В., Ливийским О.В., Борисовым В.Г. и другими.

Изучение материалов в области оценки пылегазовых выбросов в атмосферу показало, что к настоящему времени накоплен большой методический и практический материал по расчету массы загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу ГОКами. Действующие методики расчета массы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от различных производств разрабатывались институтами ИГД им. А.А. Скочинского, ВЦНИИОТ, ВНИИБТГ, НИИОГР, МГГУ, ГИПРОРУДА, ГИГХС, НИИАТ и др.

Методики и диссертационные исследования касаются отдельных технологических операций при добыче и переработке полезных ископаемых (буровые, взрывные, транспортные работы и т. д.). Масса пылегазовых выбросов в атмосферу в данных методиках выражена через производительность средств механизации технологических объектов. В методиках учитываются, в различной степени, технология и сезонность ведения работ, параметры используемого

оборудования и материалов, свойства горных пород, климатические особенности территорий.

Для принятия аргументированных решений, направленных на уменьшение негативного воздействия ГОКов на окружающую среду, а также при оценке экологических параметров производства необходимо выполнять прогнозы количественного и качественного состава выбросов при функционировании всей технологической схемы добычи и переработки полезных ископаемых.

Объемы работ, являющиеся источниками пылегазовых выбросов, напрямую взаимосвязаны с объемами обрабатываемого материала. Прогнозировать массу пылегазовых выбросов целесообразно, исходя из количества обрабатываемого материала (продукта) на основных технологических объектах ГОКа (карьер, отвалы вскрышных и сопутствующих пород, склады полезных ископаемых, производственные объекты промышленной площадки, хвостохрани-лище). На основании вышеизложенного автором предложен метод прогнозирования массы пылегазовых выбросов. Массу пылегазовых выбросов предложено выражать напрямую, через производственные показатели технологических объектов ГОКа (массы продукта, с которым связаны работы по выемке горной массы, отвалообразованию, складированию и переработке полезного ископаемого, складированию отходов обогащения), а не опосредованно, через производительность отдельных работ, как делалось ранее. Данный метод позволяет выполнять количественную оценку пылегазовых выбросов комплексом технологических работ по добыче и переработке полезного ископаемого, исходя из материального баланса продукции технологических объектов ГОКа.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в процессе функционирования ГОКа имеют место при эксплуатации всех его технологических объектов. На этапах добычи и переработки полезных ископаемых происходит образование широкого спектра загрязняющих веществ: пыли, соединений тяжелых металлов, продуктов сгорания топлива и т.д. В результате исследования вредных выбросов в воздушный бассейн ОАО «Карельский окатыш» (КГОКа), разрабатывающего Костомукшское месторождение железной руды, установлено, что

наиболее опасными по химическому составу и объемам' поступления в воздушный бассейн загрязняющими веществами являются диоксид серы, пыль неорганическая, оксиды азота, оксид углерода. Наиболее опасными процессами по интенсивности выбросов в воздушный бассейн диоксида серы является процесс обжига железорудных окатышей; оксидов азота — транспортные, взрывные работы и процесс обжига железорудных окатышей; пыли - взрывные работы, процессы окомкования и обжига окатышей; оксида углерода — взрывные, транспортные работы, процесс обжига окатышей. Именно на данных технологических операциях целесообразнее внедрять природоохранные мероприятия.

Пылегазовые выбросы ГОКа в воздушный бассейн обусловлены технологиями добычи и переработки полезного ископаемого, отвалообразования и складирования отходов обогащения, свойствами, объемами добываемых и перерабатываемых горных пород, климатическими и метеорологическими условиями, техническими параметрами используемого оборудования, средств пы-леподавления и газоочистки, химическим составом используемых материалов (взрывчатых веществ (ВВ), топлива, технологических добавок и др.), интенсивностью ведения работ (табл. 1).

Увеличение глубины карьера ГОКа также сказывается на величине пылега-зовых выбросов, так как с ростом глубины разработки увеличиваются крепость разрабатываемых горных пород, .расстояния их транспортировки, объемы вскрышных работ. В зависимости от спроса на готовую продукцию, возможностей производственных мощностей ГОКа и технологии разработки месторождения полезного ископаемого, производственные показатели ГОКа могут изменяться в широких пределах.

Моделированием выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в результате комплекса работ по добыче полезного ископаемого открытым способом и последующей его переработки на промышленной площадке ГОКа установлено, что суммарная масса пыли, поступающая в атмосферу в процессе его функционирования, формируется из:

Таблица 1

Факторы, влияющие на объемы пылегазовых выбросов

Вещество Источник выбросов Факторы

массовые взрывы технология и интенсивность ведения взрывных работ, свойства горных пород (крепость, влажность), климатические и метеорологические условия, геологические условия месторождения, состав и качество ВВ, методы пылеподавления

погрузочные, разгрузочные работа, перемещение горной массы бульдозерами, работа дробилок, бункеров, питателей, конвейеров и т.п. гранулометрический состав и свойства перемещаемой (дробимой) горной массы (крепость, влажность), климатические и метеорологические условия, технические характеристики оборудования, число единиц техники, методы пылеподавления

пыль поверхности дорог климатические и метеорологические условия, качество дорожного покрытия, скорость и интенсивность движения, технические характеристики транспорта, расстояние транспортировки, методы пылеподавления

поверхность транспортируемого материала гранулометрический состав и свойства перемещаемой горной массы (крепость, влажность), климатические и метеорологические условия, скорость и интенсивность перемещения, технические характеристики транспорта, расстояние транспортировки, методы пылеподавления

складирование отходов обогащения технология складирования, гранулометрический состав, влажность и крепость отходов обогащения, климатические и метеорологические условия площадь и возраст пылящей поверхности

обнаженные поверхности карьдэа, отвалов, складов, хвостохранилшца гранулометрический состав и свойства горных пород, площадь и возраст поверхности, климатические и метеорологические условия

о £ и О 6Г1 2 я массовые взрывы технология и интенсивность ведения взрывных работ, свойства горных пород (крепость, влажность), климатические и метеорологические условия, состав и качество ВВ, оболочка патронов ВВ, методы нейтрализации газов

1 в И ш 4) В) 3 3 я 5 а* •8 о а и карьерная техника мощность и износ двигателя, химический состав топлива, система зажигания и топливная система двигателя, качество их регулировки, режим работы, дорожные условия, число единиц техники, средства газоочистки и нейтрализации газов

обжиговые машины, котлоагрегаты состав и качество топлива, технические параметры и качество работы систем сжигания топлива, методы газоочистки, интенсивность работы

- массы выбросов пыли в результате технологических работ, связанных с выемкой и транспортировкой всего объема вынимаемой горной массы на отвалы вскрышных и сопутствующих пород, склады полезных ископаемых;

- выбросов пыли в результате технологических работ, связанных со складированием вскрышных и сопутствующих пород;

- выбросов пыли в результате технологических работ, связанных со складированием полезного ископаемого и его транспортировкой на стадии переработки;

- выбросов пыли, образующихся при переработке полезного ископаемого на промышленной площадке ГОКа;

- выбросов пыли в результате технологических работ, связанных со складированием отходов обогащения;

- пыли, выделяющейся от обнаженных поверхностей карьера, отвалов, складов, хвостохранилища.

Суммарная масса газообразных химических соединений, поступающих в атмосферу в процессе функционирования рассматриваемых ГОКов, формируется из:

- массы выбросов газообразных химических соединений в результате технологических работ, связанных с выемкой и транспортировкой всего объема вынимаемой горной массы на склады полезных ископаемых, отвалы вскрышных и сопутствующих пород;

- выбросов газообразных химических соединений в результате технологических работ, связанных со складированием вскрышных и сопутствующих пород;

- выбросов газообразных химических соединений в результате технологических работ, связанных со складированием полезного ископаемого и его транс -портировкой на стадии переработки;

- выбросов газообразных химических соединений, образующихся при переработке полезного ископаемого на промышленной площадке ГОКа, а также энергетическими установками, входящими в состав производства;

- выбросов газообразных химических соединений в результате технологических работ, связанных со складированием отходов обогащения.

Разработана математическая модель прогнозирования пылегазовых выбросов ГОКов, добывающих полезные ископаемые открытым способом. В математической модели используются показатели эмиссии вредных веществ в атмосферу (табл. 2), позволяющие учесть основные составляющие технологического процесса добычи и переработки полезного ископаемого, а также связать параметры технологических работ, производительность технологических объектов и массу выбросов. Показатели эмиссии к^ представляют отношение массы выбросов вредных веществ от технологических операций, осуществляемых на объектах ГОКа, к количеству горной массы, с которой связаны эти операции:

где: т - число источников образования 1-го загрязняющего вещества на технологическом объекте предприятия, функционирующих в течение оцениваемого периода времени;

Ок - масса выброса 1-го загрязняющего вещества от к-го источника, функционирующего на технологическом объекте предприятия в течение оцениваемого периода времени, т.;

масса продукции технологического объекта предприятия за соответствующий период времени, т.

Исходными данными для расчета являются фактические показатели работы ГОКа за выбранный период времени Т и масса выбросов загрязняющих веществ за соответствующий период. В качестве исходных данных могут использоваться результаты замеров, расчетов или экспериментов. От точности используемых исходных данных, а также от степени учета источников пылегазо-образования зависит точность прогноза массы технологических выбросов в атмосферу.

Таблица 2

Показатели эмиссии вредных веществ в атмосферу

Вредное вещество Показатели эмиссии Учитываемые работы Учитываемые источники выделения примеси

пыль кп.к выемка и транспортировка всего объема горной массы на склады полезных ископаемых, огвалы вскрышных и сопутствующих пород, дробление негабарита массовые взрывы; горные машины и оборудование, выделяющие пыль при работе; поверхность дорог и транспортируемого материала

кп.о работа технологического оборудования на операциях отвалообразования, разгрузка транспорта экскаваторы; бульдозеры; поверхность разгружаемого материала и свежих насыпей горной массы

кп.Р работа технологического оборудования и разгрузка транспорта на перегрузочных складах полезного ископаемого, транспортировка полезного ископаемого на стадии переработки и его разгрузка экскаваторы; бульдозеры; поверхность свежих насыпей полезного ископаемого; поверхность транспортируемого и разгружаемого материала

кп.п технологические работы, связанные с производством готовой продукции (дробление, измельчение, обогащение, сушка транспортировка полезного ископаемого, обжиг окатышей) пылящее технологическое оборудование дробидьно-обогатительных фабрик, цехов производства готовой продукции

кп.х работа технологического оборудования на хвостовом хозяйстве машины и оборудование, выделяющие пыль при работе

¡-тое газообразное химическое соединение клв выемка и транспортировка всего объема горной массы на склады полезных ископаемых, отвалы вскрышных и сопутствующих пород станки огневого бурения; массовые взрывы; техника работающая на топливе

кю работа технологического оборудования на от-валообразовании техника, работающая на топливе

клр работа технологического оборудования на перегрузочных складах полезного ископаемого, транспортировка полезного ископаемого на стадии переработки техника, работающая на топливе

кш работа технологического оборудования на стадиях переработки полезного ископаемого обжиговые машины; котлоагрегаты котельной

кзх работа технологического оборудования на хвостовом хозяйстве техника, работающая на топливе

Предлагаемая математическая модель прогнозирования массы вредных выбросов в атмосферу ГОКами имеет следующий вид.

Общая прогнозируемая масса пыли, поступающая в атмосферу от объектов ГОКа аПРп общ за выбранный период времени Т, рассчитывается по выражению:

С^п общ =кп е'М^в г „ +0'Фп к +кя о'М^г м „.+ Р^п о + кп р +(2прп р + к„ п -М* „ +

I-1-< I-ц-1 1-ш-1 IV

+кп.*.-мпрхв+дпр П.Х.9 т/Г, (2) - V-

где I - выбросы от выемки и транспортировки всего объема вынимаемой горной массы на отвалы вскрышных и сопутствующих пород, склады полезных ископаемых;

Л — выбросы, связанные с отвалообразованием;

Ш — выбросы, связанные со складированием полезного ископаемого на перегрузочных складах и его транспортировкой на стадии дробления;

IV — выбросы от дробления, измельчения, обогащения полезного ископаемого и получения готовой продукции ГОКа;

V - выбросы при складировании отходов обогащения; Мврв г м - планируемая масса взорванной горной породы, т/Т;

ьГ г м о - планируемая масса вскрышных и сопутствующих пород, т/Т;

— планируемая масса добычи полезного ископаемого, т/Т; М^р п. - планируемая к переработке масса полезного ископаемого, т/Т; м""» - планируемая масса отходов обогащения, т/Т; <Зпрл1с -масса пыли, сдуваемой с обнаженных поверхностей карьера, т/Т; (З^по ~ масса пыли, сдуваемой с обнаженных поверхностей отвалов вскрышных и сопутствующих пород, т/Т;

О^пр — масса пыли, сдуваемой с обнаженных поверхностей складов полезного ископаемого, т/Т;

0"РПХ. — масса пыли, сдуваемой с поверхности пляжей хвостохранилшца, т/Т.

пр лпр лпр лпр

Величины С! „к.. V и.о.» О п.р.» Q их. являются прогнозными, определяются в соответствии с существующими методиками, исходя из планов развития горных работ.

Общая прогнозируемая масса выбросов ¡-го химического соединения от

ГОКа в атмосферу (¡^.¡.общ рассчитывается по выражению:

О гХобшркЗв" .гм."^ Ьо-М^г М.0.+ кф'М" р. "Ькш'М^ок. +кж-м"Рхв, т/Г, (3) I—X—I 1—п—1 1—ш—1 "—ГУ—1 V—1

где М^щс. — планируемая масса готовой продукции, т/Т.

Показатели эмиссии вредных веществ в атмосферу, представленные в табл. 2, рассчитываются по формуле 1.

При прогнозировании массы выброса SO2 в атмосферу железорудными ГОКами, определяя кш, необходимо учитывать массу диоксида серы, выгорающую из окатышей в процессе обжига.

Разработан метод прогнозирования пылегазовых выбросов ГОКом в атмосферу. Алгоритм выполнения прогноза следующий:

1. Определение состава загрязняющих веществ, по которым необходимо выполнение прогноза, и периода выполнения данного прогноза;

2. Исследование технологии добычи и переработки полезного ископаемого, определение промышленных источников выделения рассматриваемых загрязняющих веществ в атмосферу;

3. Получение фактических производственных показателей работы ГОКа (по взорванной горной массе; по массе вскрышных пород, забалансовых руда и т.п., подаваемых на отвалы и склады; по массе руды, подаваемой на склады и этапы дробления; по массе отходов обогащения, поступивших в хвостохрани-лище; по массе готовой продукции ГОКа) за период, соответствующий прогнозу;

4. Количественная оценка валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу промьшшенными источниками в соответствии с существующими отрас-

левыми методиками за период, соответствующий прогнозу;

5. Расчет показателей эмиссии вредных веществ в атмосферу;

6. Расчет прогнозируемой массы пылегазовых выбросов в атмосферу ГОКом, исходя из планов производства.

Прогноз выполняется на период, включающий полный цикл работ, связанных с добычей и переработкой полезного ископаемого в условиях рассматриваемого предприятия, с учетом сезонности проведения горных работ (летний, зимний, осенний, весенний, годовой период), с использованием фактических производственных показателей работы ГОКа и массы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу за соответствующий период. При прогнозировании массы выбросов на период, включающий целые годы, необходимо использовать годовые исходные данные. Тогда прогнозируемая масса выбросов складывается из масс выбросов за целые годы. Если период прогноза включает целые и неполный годы, то необходимо использовать годовые исходные данные и данные за соответствующий(е) сезон(ы). В таком случае прогнозируемая масса выбросов складывается из масс выбросов за целые годы и за соответствующий(е) се-зон(ы).

При изменениях в технологии разработки месторождения или переработки полезного ископаемого, технических параметров (марок) технологического оборудования, химического состава используемых ВВ, топлива, а также при изменении или внедрении новых средств (методов) пылегазоподавления, пыле-газоочистки, необходимо выполнять перерасчет соответствующих показателей эмиссии загрязняющих веществ.

Разработана программа для ПК, рассчитывающая массы выбросов NOX, CO и пыли неорганической. Программа позволяет моделировать годовые и максимальные разовые выбросы перечисленных загрязняющих веществ основными промышленными источниками, функционирующими на ОАО «Карельский окатыш». В основе программы лежат отраслевые методики расчета массы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. В расчетах учитываются

климатические, геологические, эксплуатационные особенности месторождения полезного ископаемого, технология ведения горных работ, параметры материалов и технологического оборудования, используемого на операциях добычи, транспортировки, переработки полезного ископаемого. Результаты расчетов автоматически заносятся в таблицу и являются исходными данными для прогнозирования массы выбросов.

Моделирование и расчет массы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу ОАО «Карельский окатыш» при изменении производственных показателей карьера позволили установить зависимости суммарного выброса загрязняющих веществ в атмосферу от производственных показателей карьера железорудного ГОКа — величин выемки горной массы и среднеэксплуатационного коэффициента вскрыши. Расчет массы выбросов пыли неорганической, оксидов азота и диоксида серы выполнялся в соответствии с разработанной математической моделью оценки. Исходными данными являлись фактические годовые производственные показатели предприятия и масса выбросов в атмосферу, соответствующие данному периоду.

Коэффициент вскрыши представляет соотношение величин вынимаемых вскрышных пород к добыче полезного ископаемого, м3/т. Согласно неформальной и математической моделям пылегазовых выбросов (2, 3), увеличение выемки горной массы, при постоянном коэффициенте вскрыши и без изменений в технологии добычи и переработки, влечет пропорциональное увеличение объемов технологических работ на объектах ГОКа. В данном случае зависимость суммарной массы пылегазовых выбросов в атмосферу от выемки горной массы - линейная (рис. 1). В условиях ОАО «Карельский окатыш» увеличение выемки горной массы на 10% (5 млн.тУгод) при постоянной величине средне-эксплуатационного коэффициента вскрыши в 1 ед., влечет увеличение суммарного выброса пыли на 6,3% (417т.), оксидов азота - на 9% (210 т.), сернистого ангидрида - на 6,7% (3,02 тыс.т.). К примеру, масса выбросов оксидов азота в атмосферу массовыми взрывами, произведенными в карьере ОАО «Карельский

Рис. 1. Зависимости суммарного выброса загрязняющих веществ в атмосферу от количества вынимаемой горной массы в условиях ОАО «Карельский окатыш» (коэффициент вскрыши - const)

1 - график зависимости выброса пыли от величины выемки горной массы; 2 - график зависимости выброса оксидов азота от величины выемки горной массы, 3 - график зависимости выброса сернистого аигвдрвда от величины выемки горной массы

окатыш» в 2001 году, составил 154 т., пыли неорганической - 3 тыс.т. В период с 1985г по 2001г разница среднегодовых величин выемки горной массы в карьере ОАО «Карельский окатыш» достигала 40 млн.т., а значит, и степень негативного воздействия, оказываемого предприятием на окружающую среду, изменялась в очень широких пределах.

В условиях железорудных карьеров уменьшение коэффициента вскрыши при постоянной величине выемки горной массы отражает увеличение добычи руды и, соответственно, объемов технологических работ, связанных с ее складированием, транспортировкой на стадии дробления и переработкой на промышленной площадке ГОКа. В процессе анализа пылегазового баланса технологических объектов КГОКа установлено, что масса выделения вредных веществ в атмосферу отвалообразованием (разгрузка карьерного транспорта, работа бульдозеров, экскаваторов, пыление поверхностей отвалов и т.д.) составляет 3% суммарного выброса пыли неорганической ГОКом в атмосферу, 1% -оксидов азота и 1% - оксида углерода. Масса выбросов в атмосферу при складировании руды, ее транспортировке на стадии дробления и переработке на промышленной площадке ГОКа составляет 24% суммарного выброса пыли, 73% - оксидов азота, 34% - оксида углерода и 89% - диоксида серы, что значительно больше, чем операциями, связанными с отвалообразованием.

При изменении величины коэффициента вскрыши, при условии, что величина выемки горной массы постоянна, изменение массы пылегазовых выбросов в атмосферу характеризуется экспоненциальной зависимостью (рис. 2). Изменение величины среднеэксплуатационного коэффициента вскрыши от 1,0 до 0,9 в условиях ОАО «Карельский окатыш» при постоянной величине выемки горной массы (50 млн.т.) влечет за собой увеличение суммарных выбросов пыли на 1,4% (88,5т.), оксидов азота - на 2% (50 т.), сернистого ангидрида - на 6% (2,7 тыс.т.).

Полученные графические зависимости суммарных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от показателей работы карьера ГОКа (для условий

НэафЗмцлшгвсцрьци

2,7 2,6 2,5

Б 2,4 «

10

Ш 2,3

0

ч

^ 22 8 I

я я ,

1 (2 2 £ и

га 1,8

I " 1,в

1,5

! 47

2,: 7

Й8

2 £ а 2 17

,12 2, 18

,04 .01 18

1,

1,<

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1Л 1,3 1,4 1,5 Коэффициент вскрьии

II

7,2

1 4 ¡У>

I! 1 ад

и.ь 9,8

ад 2 »,6

26 1 3,4

г1,э

0,5 0,6 Ь 0,7 0,8 !оэфф 0,9 1 ен 1,1 га 1,2 хр 1,3 ЫШ 1,4 И 1,5

00

Рис. 2. Зависимости суммарного выброса загрязняющих веществ в атмосферу от величины среднеэксплуатационного коэффициента вскрыши при постоянном количестве вынимаемой горной массы (50млн.т.) в условиях ОАО

«Карельский окатыш»

1 - трафик зависимости суммарного выброса пыли от величины коэффициента вскрыши; 2 - график зависимости суммарного выброса оксидов азота от величины коэффициента вскрыши; 3 - график зависимости суммарного выброса диоксида серы от величины

коэффициента вскрыши.

конкретного горного предприятия) целесообразно использовать при выполнении относительного прогноза выбросов.

Разработанный метод прогнозирования апробирован в условиях ОАО «Карельский окатыш». Результаты прогноза, выполненные на основании планов производства, сопоставлены с данными центральной лаборатории охраны окружающей среды ОАО «Карельский окатыш». Относительная погрешность прогноза суммарных масс выбросов, выполненного на годовой период, составила: для оксидов азота- 17%, для оксидов углерода- 16%, для диоксида серы-14%.

На основании результатов диссертационного исследования для ОАО «Карельский окатыш» рекомендован комплекс природоохранных мероприятий. По предварительным оценкам, рекомендуемый комплекс мероприятий позволит снизить суммарный выброс пыли в атмосферу от операций, связанных с добычей и транспортировкой полезного ископаемого на первую стадию дробления, на 23% или на 1507,6 т/год, снизить общий выброс оксидов азота на 7,3% (203,2 т/год), оксидов углерода - на 9% (195,2 т/год), диоксида серы - на 4% (1497,2 т/год). Ориентировочная экономическая эффективность комплекса рекомендуемых для ОАО «Карельский окатыш» природоохранных мероприятий составляет 29918 тыс. руб.

Заключение

Диссертация представляет собой законченную научно-исследовательскую работу, в которой осуществлено решение актуальной для контроля, охраны и рационального использования природной среды, с целью её сохранения для будущих поколений, задачи, связанной с разработкой метода прогнозирования пылегазовых выбросов в окружающую среду в условиях ГОКов, осуществляющих добычу полезных ископаемых открытым способом, основанном на материальном балансе продукции основных технологических объектов ГОКа, и установлением зависимостей влияния основных производственных показателей работы карьера железорудного ГОКа на суммарную массу пылегазовых выбросов.

Основные результаты диссертационной работы, полученные лично соискателем, заключаются в следующем:

1. Предложен метод прогнозирования пылегазовых выбросов ГОКами в окружающую среду, позволяющий дать их интегральную оценку, исходя из производственных показателей технологических объектов ГОКа.

2. Разработана математическая модель прогнозирования массы выбросов вредных веществ в атмосферу в результате комплекса работ, связанных с добычей и переработкой полезных ископаемых в условиях ГОКов, осуществляющих разработку месторождений открытым способом, в которой учитывается материальный баланс продукции основных технологических объектов ГОКа.

3. Разработана программа, позволяющая моделировать годовые и максимальные разовые массы выбросов пыли, оксидов азота, оксида углерода и диоксида серы в атмосферу от основных источников их выбросов на стадиях добычи и переработки железной руды на ОАО «Карельский окатыш» и, исходя из планов производства, прогнозировать массу выбросов перечисленных вредных веществ в атмосферу.

4. Установлено, что в условиях ОАО «Карельский окатыш» увеличение выемки горной массы на 10%, при постоянной величине среднеэксплуатационного коэффициента вскрыши, влечет за собой увеличение суммарных выбросов пыли на 6,3%, оксидов азота - на 9%, сернистого ангидрида - на 6,7%. Изменение величины среднеэксплуатационного коэффициента вскрыши от 1,0 до 0,9, при постоянной выемке горной массы влечет за собой увеличение суммарных выбросов пыли неорганической на 1,4%, оксидов азота - на 2%, диоксида серы -на 6%.

5. Исследован пылегазовый баланс технологических объектов ОАО «Карельский окатыш». Установлено, что основными участками выбросов пыли являются карьер (58% суммарного выброса), цех производства окатышей (22%), хвостохранилище (16%), отвалы вскрышных и сопутствующих пород (3%), дробильно-обогатительная фабрика (1%). Наиболее интенсивные выбросы оксида углерода происходят на территориях карьера (42%), цеха производства окатышей (32%), котельной (23%), отвалов (1%). Интенсивным источником выбросов оксида углерода также являются тепловозы (2% суммарного выброса). Наиболее интенсивными источниками выбросов оксидов азота являются тепловозы (37%), обжиговые машины цеха производства окатышей (36%), тех-

нологические процессы на территории карьера (19%), энергетические установки котельной (7%), технологические работы, связанные с отвалообразованием (1%). Наиболее интенсивными источниками выбросов диоксида серы являются обжиговые машины цеха производства окатышей (89%), энергетические установки котельной (10%).

6. Рекомендован комплекс мероприятий, позволяющий снизить в условиях ОАО «Карельский окатыш» выброс пыли неорганической на 23%, оксидов азота - на 7,3%, оксидов углерода - на 9%, диоксида серы - на 4%. Частичное использование рекомендаций на ОАО «Карельский окатыш» позволило получить экономический эффект, составляющий 859 тыс.руб., подтвержденный актом от 15.12.2002 года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Монаков А.С., Чмыхалова СВ. ОАО «Карельский окатыш»: анализ и оценка основных источников загрязнения окружающей среды./ Молодые учёные - науке, технологиям и профессиональному образованию для устойчивого развития: Сб. науч. докл. и тез. межд. конф. стран СНГ.-М.: АМИ, 1999, с.57-59.

2. Монаков А.С. Исследование воздействия на окружающую среду железорудного ГОКа ОАО «Карельский окатыш»./ Роль науки и образования для устойчивого развития на пороге Ш-го тысячелетия.: Сб. докл. IV межд. экологической конф. студ. и молодых учёных.-М.: МГГУ, 2000, с. 161-164.

3. Чмыхалова СВ., Монаков А.С Сравнительный анализ загрязнения окружающей среды ведущими ГОКами европейской части России.// Научно-технический журнал/ Под ред. И.И.Мазур.-М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2001, №3, с.29-30.

4. Монаков А.С. Загрязнение окружающей среды массовыми взрывами на Кос-томукшском ГОКе и прилегающих территориях.// Экологическая безопасность и устойчивое развитие: Сб. докл. IV межд.экологической конф.студ. и молодых учёных/том 1.-М.:МГГУ, 2001,с. 252-253.

5. Монаков А.С. Методика расчета пылегазовых выбросов при производстве горных работ.// Экологическая безопасность и устойчивое развитие: Сб. материалов/№1.- М.: ТИССО, 2002,с.36-42.

Подписано в печать 11.11.2004. Формат 60x90/16. Бумага офсетная 1,0 п. л. Тираж 100 экз. Заказ № 1297

ИЗДАТЕЛЬСТВО ""МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

Лицензия на издательскую деятельность ЛР№ 062809 от 30.06 98г. Код издательства 5X7(03)

Отпечатано в типографии Издательства Московского государственного горного университета

Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД№ 53-305 от 05.12.97г.

119991 Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 6; Издательство МГГУ; тел. (095)236-97-80; факс (095)956-90-40

р 24198

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Монаков, Алексей Сергеевич

Введение.

1. Современное состояние вопросов количественной оценки технологических выбросов в атмосферу в условиях горнодобывающих предприятий.

Выводы.

2. Исследование источников загрязнения атмосферы горно-обогатительных комбинатов.

2.1. Характеристика источников пылегазовых выбросов в карьере.

2.2. Характеристика выбросов дробильно-обогатительной фабрики.

2.3. Характеристика выбросов фабрики окомкования и обжига окатышей.

2.4. Характеристика выбросов котельной.

2.5. Характеристика выбросов хвостового хозяйства.

2.6. Влияние технологических выбросов в атмосферу на организм человека и растительный мир.

2.7. Анализ состояния природной среды и технологии переработки железной руды Костомукшского месторождения.

2.7.1. Состояние природной среды в районе Костомукшского месторождения железной руды.

2.7.2. Геологические условия Костомукшского месторождения железной руды.

2.7.3. Технология добычи железной руды.

2.7.4. Технология дробления, измельчения, обогащения железной руды.

2.7.5. Технология производства железных окатышей.

2.7.6. Складирование отходов обогащения.

2.7.7. Центральная котельная ОАО «Карельский окатыш».

2.7.8. Основные показатели работы ОАО «Карельский окатыш».

2.7.9. Состав загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу.

Выводы.

3. Исследование закономерностей образования вредных веществ при открытой добыче и переработке полезных ископаемых. Разработка

Щ метода прогнозирования массы пылегазовых выбросов.

3.1. Оценка массы вредных выбросов в атмосферу.

3.2. Моделирование пылегазовых выбросов.

3.2.1 .Количественные зависимости пылегазовых выбросов от производительности

ГОКа.

3.2.2. Неформальная модель пылегазовых выбросов ГОКа.

3.2.3. Математическая модель пылегазовых выбросов ГОКа.

3.3. Метод прогнозирования массы пылегазовых выбросов в атмосферу.

3.4. Исследование влияния производственных показателей карьера на массу технологических выбросов ГОКом в атмосферу.

Выводы.

4. Снижение объемов поступления загрязняющих веществ в атмосферу при разработке Костомукшского месторождения железной руды.

4.1. Основные мероприятия по уменьшению вредных выбросов в атмосферу.

4.2. Оценка экономической эффективности природоохранных мероприятий.

4 . 4.2.1. Определение предотвращенного ущерба.

4.2.2. Эффективность капитальных вложений в природоохранные мероприятия.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка метода прогнозирования пылегазовых выбросов горно-обогатительными комбинатами в окружающую среду"

Актуальность работы. Защита окружающей среды - одна из важнейших задач настоящего времени. Объемы загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу, водоемы и недра от предприятий промышленного, энергетического, транспортного комплексов достигли таких размеров, что в районах их деятельности уровни загрязнений существенно превышают допустимые санитарные нормы, не редко вызывая экологические катастрофы. Экологические исследования, проведенные в последние десятилетия во многих странах мира, показали, что возрастающее разрушительное воздействие антропогенных факторов на окружающую среду привело ее на грань кризиса. Для удержания экологического равновесия человечество должно решить проблему удовлетворения своих жизненных потребностей в сочетании с охраной и воспроизводством природной среды.

Проблему взаимодействия человека с природой в плане ее охраны рассматривали Чарльз Дарвин, А.И. Воейков, А.Е. Ферсман, В.И. Вернадский и

• многие другие. Ф. Энгельс писал, что животное только пользуется внешней природой и производит в ней изменения только в силу своего присутствия; человек же вносимыми изменениями заставляет служить ее своим целям, господствует над ней. В своих исследованиях И.И. Мазур отмечает, что по мере развития науки и техники, умножения производственных сил общество получает возможность все более активно воздействовать на природу с целью использования ее ресурсов и естественного потенциала для удовлетворения своих постоянно возрастающих потребностей.

Загрязнение атмосферы является одним из основных видов негативного воздействия промышленных предприятий на окружающую среду. Проблема снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу актуальна для всех индустриально-развитых стран. Решение данной проблемы входит в задачи инженерной экологии, призванной «на основе оценки степени вреда, приносимого природе индустриализацией производства, разрабатывать и <* совершенствовать инженерно-технические средства защиты окружающей среды, всемерно развивать основы создания замкнутых и безотходных технологических циклов и производств» [21].

Горнодобывающие предприятия, разрабатывающие месторождения полезных ископаемых открытым способом входят в число наиболее интенсивных источников загрязнения атмосферы промышленными газами и пылью, а через неё и прилегающих территорий, тем самым, определяя экологическое состояние окружающей среды в районах своей деятельности. Включают в себя различные циклы: добыча, транспортировка, обогащение и металлургия, имеющие свои особенности. Выявление циклов, наиболее опасных по интенсивности и химическому составу атмосферных выбросов, выполнение природоохранных мероприятий, с учетом получаемых данных, позволит увеличить экологическую безопасность горнодобывающих предприятий.

Негативное техногенное воздействие испытали горнопромышленные районы России, Соединённых Штатов Америки, Центральной Европы (Рурская область, Силезия), Великобритании. В городах, где расположены крупные горнодобывающие и перерабатывающие предприятия, отмечаются высокие уровни загрязнения воздуха несколькими примесями, в том числе и высокого класса опасности. Заметный вклад в загрязнение атмосферного воздуха России вносят предприятия цветной металлургии (18% всех выбросов в России от промышленных стационарных источников), черной металлургии (15% всех выбросов в России от промышленных стационарных источников), промышленности строительных материалов (5% всех выбросов в России от промышленных стационарных источников)[22].

В директиве Совета Европейского Экономического сообщества по оценке воздействия государственных и частных проектов на окружающую среду (85/337/ЕЭС, Люксембург, 1985 год) подчеркивалось, что наилучшая экологическая политика состоит в предотвращении загрязнения и других неприятных явлений, а не в попытках преодоления последствий загрязнения, что существует необходимость учета воздействия на окружающую среду на самых ранних стадиях технического планирования и процесса принятия решений. Для обеспечения большей эффективности контроля экологической ситуации в горнодобывающих районах и управления процессом снижения выбросов необходимы методы, позволяющие прогнозировать количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от комплекса работ, связанных с добычей и переработкой полезных ископаемых в условиях горно-обогатительных комбинатов. В условиях ухудшающейся экологической обстановки в горнодобывающих регионах разработка таких методов приобретает все большее значение и актуальность.

В качестве объекта исследования выбран Костомукшский горнообогатительный комбинат (ГОК) ОАО «Карельский окатыш» - самый мощный источник пылегазовых выбросов в Карелии. Продукцией комбината являются железные окатыши, получаемые из железной руды Костомукшского месторождения, разрабатываемого открытым способом.

Целью работы является улучшение экологической обстановки в горнодобывающих регионах путем использования наиболее экологически безопасных технологических схем добычи и переработки полезного ископаемого, экологические параметры которых оцениваются на основе прогнозирования массы пылегазовых выбросов ГОКами в окружающую среду.

Идея работы заключается в установлении факторов, влияющих на формирование пылегазовых выбросов на основных технологических объектах ГОКа, разрабатывающего месторождение железной руды открытым способом, и разработке математической модели прогнозирования массы пылегазовых выбросов на основе полученных данных.

Задачи исследования: - проанализировать методы оценки пылегазовых выбросов на основных технологических объектах ГОКов, разрабатывающих месторождения полезных ископаемых открытым способом;

- выявить и проанализировать факторы, влияющие на формирование пылегазовых выбросов и их составляющие;

- разработать математическую модель оценки массы пылегазовых выбросов ГОКа, разрабатывающего месторождение полезного ископаемого открытым способом, в атмосферу, исходя из результатов исследования; разработать метод, позволяющий прогнозировать массу наиболее опасных по химическому составу и интенсивности выбросов ГОКом в атмосферу, с учетом планов выпуска готовой продукции, а также программу, реализующую данный метод на ЭВМ;

- реализовать разработанный метод на конкретном предприятии.

Основные научные положения, выноснмые на защиту, н их новизна:

1. Разработан метод прогнозирования пылегазовых выбросов, основанный на материальном балансе продукции основных технологических объектов ГОКа, в соответствии с которым целесообразно выполнять перспективную оценку массы пылегазовых выбросов ГОКа в атмосферу. Метод отличается тем, что оценка осуществляется с учетом основных производственных показателей технологических объектов предприятия.

2. Для реализации предложенного метода прогнозирования пылегазовых выбросов ГОКом в окружающую среду целесообразно использовать разработанную математическую модель, учитывающую основные составляющие технологического процесса добычи и переработки полезного ископаемого, экологические параметры которых определяются через показатели эмиссии загрязняющего вещества в атмосферу.

3. Установлено влияние основных технологических параметров открытых горных работ (среднеэксплуатационного коэффициента вскрыши, величины выемки горной массы) на массу пылегазовых выбросов ГОКа в атмосферу с использованием разработанного метода их прогнозирования. Увеличение коэффициента вскрыши при постоянной величине выемки горной массы на Костомукшском железорудном карьере приводит к снижению массы $ выбросов пыли, N0X, SO2 Костомукшским ГОКом (КГОКом) в окружающую среду по экспоненциальной зависимости.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: использованием метода материального баланса, в котором учтены материальные потоки на основных технологических объектах ГОКа; корректным использованием отраслевых методик расчета массы пылегазовых выбросов в атмосферу; корректным использованием методов факторного, статистического, системно-структурного анализа; анализом значительного объема фактических материалов по ОАО «Карельский окатыш» (КГОКу); положительными результатами апробации полученных результатов в условиях КГОКа.

Научное значение работы заключается в развитии методического подхода к прогнозированию массы пылегазовых выбросов ГОКами в атмосферу на основе материального баланса продукции основных технологических объектов ГОКа с использованием показателей эмиссии загрязняющих веществ.

Методы исследовании: факторный, статистический и системно-структурный анализ, методы математического моделирования и экстраполяции, натурный эксперимент.

Практическое значение работы заключается в разработанной методике прогнозирования массы выбросов загрязняющих веществ ГОКами в атмосферу, позволяющего установить влияние технологических параметров горных работ на величину пылегазовых выбросов.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научных симпозиумах «Неделя горняка» (г. Москва, МГГУ, ф 2001, 2002 гг.), международной конференции стран СНГ «Молодые ученые науке, технологиям и профессиональному образованию для устойчивого развития: проблемы и новые решения» (1999г.), на IV, V, VI международной конференции студентов и молодых ученых (2000-2002гг.), на московском межвузовском семинаре студентов и молодых ученых «Экологическая безопасность и устойчивое развитие» (2002г.).

Реализация результатов работы. «Методика оценки количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от ГОКов» принята и использована на КГОКе.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5-ти работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 68 наименований, четырех приложений, содержит 44 таблицы, 26 иллюстраций.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Монаков, Алексей Сергеевич

Основные результаты диссертационной работы, полученные лично соискателем, заключаются в следующем:

1. Предложен метод прогнозирования пылегазовых выбросов ГОКами в окружающую среду, позволяющий дать их интегральную оценку, исходя из производственных показателей технологических объектов ГОКа.

2. Разработана математическая модель прогнозирования массы выбросов вредных веществ в атмосферу в результате комплекса работ, связанных с добычей и переработкой полезных ископаемых в условиях ГОКов, осуществляющих разработку месторождений открытым способом, в которой учитывается материальный баланс продукции основных технологических объектов ГОКа.

3. Разработана программа, позволяющая моделировать годовые и максимальные разовые массы выбросов пыли, оксидов азота, оксида углерода и диоксида серы в атмосферу от основных источников их выбросов на стадиях добычи и переработки железной руды на ОАО «Карельский окатыш» и, исходя из планов производства, прогнозировать массу выбросов перечисленных вредных веществ в атмосферу.

4. Установлено, что в условиях ОАО «Карельский окатыш» увеличение выемки горной массы на 10%, при постоянной величине среднеэксплуатационного коэффициента вскрыши, влечет за собой увеличение суммарных выбросов пыли на 6,3%, оксидов азота - на 9%, сернистого ангидрида - на 6,7%. Изменение величины среднеэксплуатационного коэффициента вскрыши от 1,0 до 0,9, при постоянной выемке горной массы влечет за собой увеличение суммарных выбросов пыли неорганической на 1,4%, оксидов азота - на 2%, диоксида серы - на 6%.

5. Исследован пылегазовый баланс технологических объектов ОАО «Карельский окатыш». Установлено, что основными участками выбросов пыли являются карьер (58% суммарного выброса), цех производства окатышей (22%), хвостохранилище (16%), отвалы вскрышных и сопутствующих пород (3%), дробильно-обогатительная фабрика (1%). Наиболее интенсивные выбросы оксида углерода происходят на территориях карьера (42%), цеха производства окатышей (32%), котельной (23%), отвалов (1%). Интенсивным источником выбросов оксида углерода также являются тепловозы (2% суммарного выброса). Наиболее интенсивными источниками выбросов оксидов азота являются тепловозы (37%), обжиговые машины цеха производства окатышей (36%), технологические процессы на территории карьера (19%), энергетические установки котельной (7%), технологические работы, связанные с отвалообразованием (1%). Наиболее интенсивными источниками выбросов диоксида серы являются обжиговые машины цеха производства окатышей (89%), энергетические установки котельной (10%).

6. Рекомендован комплекс мероприятий, позволяющий снизить в условиях ОАО «Карельский окатыш» выброс пыли неорганической на 23%, оксидов азота - на 7,3%, оксидов углерода - на 9%, диоксида серы - на 4%. Частичное использование рекомендаций на ОАО «Карельский окатыш» позволило получить экономический эффект, составляющий 859 тыс.руб., подтвержденный актом от 15.12.2002 года.

Заключение

Диссертация представляет собой законченную научно-исследовательскую работу, в которой осуществлено решение актуальной для контроля, охраны и рационального использования природной среды, с целью её сохранения для будущих поколений, задачи, связанной с разработкой метода прогнозирования пылегазовых выбросов в окружающую среду в условиях ГОКов, осуществляющих добычу полезных ископаемых открытым способом, основанном на материальном балансе продукции основных технологических объектов ГОКа, и установлением зависимостей влияния основных производственных показателей работы карьера железорудного ГОКа на суммарную массу пылегазовых выбросов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Монаков, Алексей Сергеевич, Москва

1. Андоньев С.М., Филипьев О.В. Пылегазовые выбросы предприятий черной металлургии. М.: Металлургия, 1973г. - 200с.

2. Бересневич П.В., Михайлов В.А., Филатов С.С. Аэрология карьеров: Справочник, -М.: Недра, 1990 г.

3. Борьба с пылью и ядовитыми газами при буровзрывных работах. М.: Недра, 1971 г.

4. Брылов С.А., Грабчак Л.Г., Комащенко О.П. и др. Охрана окружающей среды. М.: Высшая школа, 1986г. - 272 с.

5. Буторина М.В., Воробьёв П.В., Дмитриева А.П. и др. Инженерная экология и экологический менеджмент.: под ред. Иванова Н.И., Фадина И.М. М.: Логос, 2002г. - 528с.

6. Воздействие выбросов автотранспорта на окружающую среду. Рига: Занатке, 1986.

7. Временное методическое пособие по расчёту выбросов отнеорганизованных источников в промышленности строительных материалов. -Новороссийск, 1985г.

8. Гошков С.П. Концептуальные основы геоэкологии.: учебное пособие. -Смоленск: Изд-во Смоленского гуманитарного университета, 1998г. 448 с.

9. Горная энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, т. 4, 1989г.

10. Губский П.К. Охрана труда и противопожарная защита на углеобогатительных фабриках. М.: Недра, 1986г. - 276 с.

11. Еремеев А.Н., Лисицын А.Е., Остапенко П.Е. Минеральное сырьё.: Под ред. Орлова В.П. -М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1999г.- 302с.

12. Иванов Б.А. Инженерная экология. Л.: ЛГИ, 1989г.

13. Иванов Б.А., Мирзаев Г.Г., и др. Научно-методические основы инженерной экологии. Л.: ЛГИ, 1986г.

14. Инструкция по проектированию мероприятий для защиты атмосферы от выбросов рудников и ГОКов Минчермета СССР.: (вторая редакция). JI.: Гипроруда, 1986 г.

15. Калабин Г.В. Реализация концепции экологического императива в условиях деятельности горнопромышленного комплекса / Экологические проблемы горного производства (тезисы докладов конференции). М.: Изд-воМГГУ, 1993г.

16. Костомукшский ГОК. Проект первой очереди реконструкции комбината. Книга 7. Охрана окружающей природной среды. JI.: Гипроруда, 1991 г.

17. Костомукша: Фотоальбом. Петрозаводск: Карелия, 2001 г. - 112 с.

18. Кутузов Б.Н., Михеев И.Г. Пневмотранспортные и обеспыливающие системы буровых станков на карьерах. М.: Недра, 1970г. - 268с.

19. Левинский О.Б. Карьеры как источник загрязнения окружающей воздушной среды. В кн: Проблемыоздоровления воздушной среды на горнодобывающих предприятиях цветной металлургии Узбекистана. -Алмалык: Средазнипроцветмет, 1976 г., - с. 43, 44.

20. Лейкин И.Н. Проектирование вентиляционных и промышленных выбросов в атмосферу. -М.: Химия, 1970 г.

21. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология.: Учебное пособие. М.: «Высшая школа», 1996г. - 637с.

22. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология.: Справочное пособие/Под общ. ред. И.И. Мазура. М.: «Высшая школа»,1996г. - 665 с.

23. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии: Учебник для студ. вузов/ Под ред. И.И. Мазура. М.: «Высшая школа»,1999г. - 447 с.

24. Маргинсон Н.М., Стифеев А.И. Воздействие промышленных предприятий КМА на экологическое состояние региона. Горный журнал № 9, 1998 г.

25. Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на предприятиях железнодорожного транспорта. М., 1992г.

26. Методика расчёта вредных выбросов (сбросов) и оценки экологического ущерба при эксплуатации различных видов карьерного транспорта. —М.: ИГД им.А.А.Скочинского, 1994 г.

27. Методика расчёта выбросов вредных веществ карьеров с учётом не стационарности их технологических процессов. Кривой Рог.: ВНИИБТГ, 1989г.

28. Методические указания по расчёту выбросов вредных веществ автомобильным транспортом. -М.: Гидрометеоиздат, 1985 г.

29. Методические указания по расчёту неорганизованных выбросов пыли и вредных газов в атмосферу при взрывных работах на карьерах горнохимических предприятий. -ГИГХС, 1987 г.

30. Метрология и атомная энергия.: Под ред. Е.К. Фёдорова. М.: Издатинлит, 1959 г.

31. Мирзаев Г.Г., Иванов Б.А. Экология и рациональное использование природных ресурсов. Учебное пособие. Д.: ЛГИ, 1983г.

32. Митрюшкин К.П., Берлянд М.Е., Бнличенко Ю.П. и др. Охрана природы. Справочник. 2-е изд. перераб. М.: Агропромиздат, 1987г. - 269 с.

33. Михайлов A.M. Охрана окружающей среды на карьерах. Киев: Вища шк, 1990г.-264 с.

34. Михайлов В.А., Бересневич П.В., Борисов В.Г., Лобода А.И. Борьба с пылью в рудных карьерах. М.: Недра, 1981г. -262с.

35. Монаков А.С. Методика расчёта пылегазовых выбросов при производстве горных работ.// Экологическая безопасность и устойчивое развитие: Сб. материалов/№ 1.- М.: ТИССО, 2002, с.36-42.

36. Никитин B.C., Битколов И.З. Проветривание карьеров. -М.: Недра. 1975г.

37. Николин В.И., Митлак Е.С. Охрана окружающей среды в горной промышленности. Киев-Донецк: Вища школа, 1987г.

38. Олдак П.Г. Равновесное природопользование. Взгляд журналиста. -Новосибирск: Наука, 1983г.

39. Олдак П.Г. Современное производство и окружающая среда. -Новосибирск: Наука, 1979г.

40. Отраслевая методика расчёта количества отходящих, уловленных и выбрасываемых в атмосферу вредных веществ предприятиями по добыче и переработке угля: Министерство УП СССР, управление маркшейдерско-геологических работ и охраны природы. Пермь, 1989г.

41. Отчёт ОАО «Карельский окатыш» за 2001г. по форме 2-тп воздух.

42. Певзнер М.Е., Костовецкий В.П. Экология горного производства. М.: Недра, 1990г. -235 с.

43. Петросян B.C. Химическое загрязнение и окружающая среда.: Бюллетень Центра Экологической Политики России, 6 (10) 1999 г. с. 16-18.

44. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Часть 2. М.: Недра, 1985г.

45. Ржевский В.В., Зильбершмидт М.Г. Экология горного производства. М.: МГИ, 1989г.-37с.

46. Ржевский В.В., Медников Н.Н. Научные исследования процессов и технологии открытых горных разработок. М.: МГИ, 1983г.

47. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. Учебник, изд.З. -М.: Недра, 1980г. -631с.

48. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1979 г.

49. Сборник методик по расчёту выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами.: Госком СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1986г.

50. Столяров Д.О. Методические основы оценки экологической опасности загрязнения атмосферного воздуха объектами железорудного производства. // дисс. на соиск. степени канд. техн. наук. М.: ИПКОН РАН, 1998г.

51. Томаков П.И., Коваленко B.C., Михайлов A.M., Калашников А.Т. Экология и охрана природы при открытых горных работах.- М.: МГГУ, 1994 г. -418 е.: ил.

52. Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Винницкий К.Е., Мельников Н.Н. и др. Открытые горные работы: Справочник, М.: Горное бюро, 1994 г. - 590с.: ил.

53. Чмыхалова С.В., Монаков А.С. Сравнительный анализ загрязнения окружающей среды ведущими ГОКами европейской части России.// Научно-технический журнал/ Под ред. И.И.Мазур. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2001, №3, - с.29-30.

54. Чулаков М.И. Теория и практика обеспыливания атмосферы карьеров. -М.: Недра, 1973г.

55. Указания и нормы технологического проектирования и технико-экономические показатели энергохозяйства предприятий чёрной• металлургии. Металлургические заводы. Том 13.

56. Защита атмосферы. Основные производства металлургического завода. — М.: Главпроект МЧМ СССР, 1974 г.

57. Указания по расчету рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий.: СН 369-74.

58. Управление природоохранной деятельностью в Российской Федирации: Учеб. Пособие.-2-е изд., перераб. и доп./ Ю.П.Осипов, Д.Е.Дымов, Д.Г.Зилинг и др. М.: Издательство Московского Университета, 2001г. -440с.

59. Шешко О.Е. Некоторые вопросы охраны окружающей среды в СНГ и зарубежных странах/ Экологические проблемы горного производства (тезисы докладов конференции). М.: Изд-во МГГУ, 1993г.

60. Шиловский Н.Н., Романова В.В., Васильев В.А. Работа центральной лаборатории охраны окружающей среды. Горный журнал № 9, 1997 г.

61. Экология горного производства. /Мирзаев Г.Г., Иванов Б.А., Щербаков В.М., Проскуряков Н.М. Учебник для вузов. М.: Недра, 1991г. - 320с.

62. Юсфин Ю.С. и Базилевич Т.Н. Обжиг железорудных окатышей. М.: «Металлургия», 1973 г.65. www.npi.gov.au.

63. All rights reserved Printed in the United States of America: by INFORM, 1990.67. http// old. priroda. ru.68. www.krc.karelia.ru.