Экология горного производства Рабочая программа, методические указания по выполнению контрольных работ (стр. 3 )

2)  Рассчитать количество вредных веществ (твердые частицы, оксид углерода, окислы азота), выбрасываемых с пылегазовым облаком за пределы карьера при производстве одного взрыва.

Данные для варианта расчета определить в соответствии с таблицей 5.1.  Номер варианта определяется последней цифрой зачетной книжки студента.

Таблица 5.1 – данные для варианта расчета

№  варианта	Диаметр буровой скважины d, м	Скорость Бурения vб, м/ч	Плотность горной породы с, т/м3	Годовое количе-ство работы буро-вого станка Т, ч/год	Эффективность пы-леулавливания, з	Коэффициент гравитацион ного оседания вредного вещества k	Удельное выделе-ние при взрыве 1 т ВВ,	Количесво взор-ванного ВВ, А
1	100	1,0	2,2	2400	0,8	1	0,5	120
2	100	1,1	2,3	2400	0,82	1	0,6	160
3	150	1,2	2,4	2400	0,84	1	0,7	180
4	150	1,3	2,5	2400	0,86	1	0,8	200
5	100	1,4	2,6	2400	0,88	1	0,9	220
6	100	1,1	2,2	2400	0,8	0,16	0,5	120
7	150	1,2	2,3	2400	0,82	0,16	0,6	160
8	100	1,3	2,4	2400	0,84	0,16	0,7	180
9	100	1,4	2,5	2400	0,86	0,16	0,8	200
0	150	1,5	2,6	2400	0,88	0,16	0,9	220

6 Расчет отстойника

  6.1 Общие положения

Сгущение суспензии, применяемое, например, перед процессом фильтрации, часто осуществляют в одноярусных сгустителях, представляющих собой цилиндрические резервуары, в которых отделение твердых частиц от жидкости происходит под действием силы тяжести.

Цилиндрические резервуары имеют плоское или слегка коническое дно. Около дна отстойника размещается гребковый механизм находящийся на валу  при вращении, которого осадок медленно передвигается от стенок к центру, где расположено отверстие для выгрузки.

  При непрерывном процессе осаждения в цилиндрической части отстойника устанавливается определенное распределение концентрации суспензии по высоте. В верхней части сосредоточивается осветленная жидкость, в нижней – наиболее концентрированная сгущенная суспензия. Между верхней и нижней частями концентрация суспензии изменяется от нуля XН = 0 до концентрации Xк.  Поверхность осаждения отстойника F опреде-ляется по формуле:

    (6.1)

  где  F = 0,785 ∙ D2 – поверхность осаждения, м2;  D – диаметр цилиндрической части отстойника, м; Gн – начальное количество суспензии (исходной), поступающей в отстойник, кг/сек; XН  – массовая доля твердой фазы в исходной (начальной) суспензии, кг твердого / кг суспензии;  Xк - массовая доля твердой фазы в конечной (сгущенной) суспензии, кг твердого / кг суспензии; ρж – плотность чистой (осветленной) жидкости, кг/м3;  ωос – скорость осаждения наименьших твердых частиц, полученная в лабораторных условиях или путем расчета, м /сек; 1,3 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения исходной суспензии по всей площади осаждения, и, следовательно, неравномерность отстаивания, а также вихреобразование и другие факторы, проявляющиеся при отстаивании в производственных условиях.

Узловым параметром  при расчете отстойника является скорость осаждения частиц аэрозоля  ωос. 

Существуют два метода приближенного расчета скорости осаждения частиц аэрозоля:

1). Для сильно разбавленных исходных суспензий определяющим является процесс свободного осаждения мелких одиночных частиц в неограниченном пространстве. Поэтому в этих условиях ωос принимают равной скорости свободного осаждения ωсв. Для шарообразных твердых частиц скорость свободного осаждения частиц ωсв определяют по следующим формулам:

Расчет отстойника производят для осаждения самых мелких частиц для которых величина критерия Архимеда обычно меньше 36 и поэтому используются следующие формулы:

при Ar < 36    (6.2)

    (6.3)

гдe ωсв – скорость свободного осаждения шарообразных твердых частиц, м/сек; d – диаметр шарообразной частицы, м; g = 9,81 – ускорение свободного падения, м/сек2; ρтв – плотность твердых частиц, кг/м3; ρж – плотность чистой осветленной жидкости, кг/м3; м – динамический коэффициент вязкости жидкости, н∙сек/м2.

Скорость осаждения не шарообразных частиц меньше, чем шарообразных и ее  можно принять равной 0,75∙ ωсв.

2. Для концентрированных исходных суспензий определяющим может оказаться процесс стесненного осаждения. В этом случае жидкость движется по извилистым каналам между твердыми частицами и сопротивление их движению складывается из сопротивления среды и сопротивления, вызываемого трением и ударами частиц друг о друга. Поэтому скорость стесненного движения всегда меньше скорости свободного движения тех же частиц.

  Исходя  из  того  что,  при  осаждении  самых мелких частиц обычно Ar < 36, скорость стесненного осаждения ωст приближенно определяется для шарообразных твердых частиц  при различных объемных долях жидкости в суспензии е по следующим формулам:

  при е > 0,7  ωст = ωсв∙ е2∙10 –1,82∙(1 - е)  (6.4)

  при е <= 0,7    (6.5)

где  ωсв – скорость свободного осаждения наименьших шарообразных частиц, определяемая по формуле (4.4) или (4.5); е – объемная доля жидкости в суспензии.

Величину е определяют из выражения

    (6.6)

где,  X – массовая доля твердой фазы в суспензии; ρсус – плотность суспензии,

кг/м3.

Плотность суспензии  расчитывают по формуле:

    (6.7 )

  6.2 Пример расчета

Рассчитать время осаждения частиц в разбавленной суспензии в резервуаре глубиной h = 3 м. Минимальный диаметр частиц 3 мкм, плотность материала частиц ств=2500 кг/м3; сж=1000 кг/м3; динамический коэффициент вязкости жидкости м = 1,002 ∙ 10-3 Н∙с/м2.

  Решение

1) По формуле (6.2) определим скорость свободного осаждения  твердых частиц

2) Время осаждения частиц: T = h / ωсв= 3 / 0,0000073 = 410958 с или 114 час.

  6.3 Задание на расчет

Рассчитать время осаждения частиц в разбавленной суспензии в резервуаре глубиной h = 3 м. Минимальный диаметр частиц d, мкм, плотность материала частиц ств, кг/м3; плотность жидкости сж, кг/м3;  динамический коэффициент вязкости жидкости м = 1,002 ∙ 10-3 Н∙с/м2. Данные для варианта  расчета определены таблицей 6.1. Вариант выбирается по последней цифре номера зачетной книжки.

Таблица 6.1 - Варианты заданий

№ варианта	Минимальный диаметр осаждаемых частиц, d, мкм	Плотность материала частиц, ств, кг/м3	Плотность жидкости, сж, кг/м3	Объемная доля жидкости в суспензии, е
1	4	2,4	1,0	0.5
2	5	2,3	1,1	0,6
3	6	2,2	1,2	0,7
4	7	2,1	1,3	0,8
5	8	2,0	1,4	0,9
6	9	1,9	1.0	1,0
7	10	1,8	1,1	1,1
8	11	1,7	1,2	1,2
9	12	1,6	1.3	1,3
0	13	1,5	1,4	1.4

7 Определение классА опасности отходов

7.1 Общие положения

В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности», все промышленные отходы подразделяются на пять классов опасности: установлено пять классов опасности для окружающей природной среды - чрезвычайно опасные (1), высокоопасные 2, умеренно опасные (3), малоопасные (4), практически неопасные (5) в соответствии с таблицей 7.1.