Обеспыливание грунтов и дорог

Борьба с пылью актуальна для многих отраслей хозяйственной деятельности  — горной (добывающей, обогатительной), строительной, дорожностроительной, сельскохозяйственной. С взвешенными твердыми частицами в воздухе борются множеством методов: с помощью вытяжной вентиляции, электростатического пылеулавливания, поливальных установок, туманообразующего оборудования, а также при помощи химических обеспыливателей.

Вред пыли

Пыль – причина многих болезней системы дыхания. Особенно опасны для человека и животных частицы диаметром 10 мкм и менее. Пыль угнетает культурную и дикорастущую флору. Взвесь твердых частиц в воздухе образует облака смога, ухудшает видимость. Если в составе пыли имеются взрыво- или пожароопасные вещества, она грозит взрывом или возгоранием.

Высокое содержание пыли в воздухе негативно отражается на состоянии машин и механизмов: из-за попадания в них абразивных веществ ускоряется механическое изнашивание техники. Кроме того, возможны сбои электронных систем управления транспорта и производственного оборудования.

Воздействие пыли на металлические поверхности активизирует процесс коррозии, не позволяет качественно производить окрасочные работы, загрязняет готовую продукцию и сырье. Важен и эстетический фактор – предметы, покрытые слоем пыли, выглядят неприглядно.

Источники пыли

В каждой отрасли промышленности – свои собственные источники пыли. Так, в горном деле она образуется при взрывных, буровых работах, измельчении пород. Много взвешенных частиц в районе расположения открытых карьеров. В металлургии и теплоэнергетике источником ее становятся шлако- и золоотвалы, склады угля, других сыпучих материалов на предприятиях и в транспортных терминалах. Немалое количество пыли образуется в результате эрозии почвы из-за выдувания ветром. Она поднимается движущимися по дорогам транспортными средствами.

Методы пылеподавления

Единого решения проблемы борьбы с пылью не существует. В каждом отдельном случае к этому вопросу нужно подходить индивидуально.

Кроме вытяжной вентиляции и электростатического пылеподавления, существуют водяные и химические методы обеспыливания. Водяные основаны на орошении поверхностей путем распыления, разбрызгивания воды стационарными или передвижными поливальными установками (дождевателями). Эта технология достаточно энергозатратна и не может быть эффективно реализована в засушливых регионах. Вода быстро испаряется и позволяет обеспылить поверхность только на короткое время. Кроме того, воду нежелательно использовать для связывания пыли, образуемой дробилками и другим подобным оборудованием – она в смеси с пылевыми частицами засоряет технику, действует на нее как агрессивное абразивное вещество, ускоряя изнашивание механизмов.

Более эффективно пылеподавление с использованием водяного тумана. Он создается специальным оборудованием (стационарным или мобильным) и может применяться там, где дождеватели непродуктивны. Кроме того, водяной туман позволяет избавиться от запахов. Туманообразующие установки могут работать на основе нагнетающих воду насосов высокого давления или быть ультразвуковыми.

Распыление пены на запыленную поверхность можно отнести и к водяным, и к химическим методам подавления пыли. Пена ограничивает доступ воздуха к очагу образования твердых частиц, возможность их распространения уменьшается. Расходным материалом выступает вода с пенообразующими присадками, она распыляется пеногенераторами.

Химическое пылеподавление

На сегодня это самый продуктивный и экономичный метод подавления пыли. Он основан на использовании связывающих реагентов (ПАВ – поверхностно-активных веществ или других химикатов), которые закрепляют пыль на земле, оборудовании, формируя пленку, предотвращая дальнейшее образование и попадание пыли в воздух.

Эффект приносит даже однократное применение такого вещества: объем поднимающейся пыли существенно уменьшается. При каждом последующем использовании реагент соединяется с ранее нанесенным, его масса постепенно накапливается, пылевые частицы обволакиваются материалом, тяжелеют, им становится труднее подняться в воздух.

Если выполняется химическое подавление на грунте или другом сыпучем материале, важна последовательность:

• сперва поверхность разрыхляют;
• потом обрабатывают составом, уменьшающим пластичность и способность к водопоглощению;
• далее уплотняют (ручным инструментом или дорожным катком), уменьшая количество воздушных пустот и увеличивая плотность вещества;
• после чего покрывают финишным изолирующим составом для подавления раздувания пыли ветром.

Химические пылеподавляющие средства не испаряются, не вымываются дождевой и талой снеговой водой. Реагенты невосприимчивы к действию солнечного излучения, микробов. Наносить их можно вручную или механическим способом, используя поливные машины и дождевальные установки.

Такие составы могут использоваться и не по прямому назначению. Ими защищают сельскохозяйственные угодья от почвенной эрозии, предотвращают выветривание сыпучих грузов при транспортировке, самопроизвольное возгорание угля на складах.

Все подобные реагенты делятся на несколько групп в зависимости от базового вещества.

Препараты на основе винил-акриловых сополимеров

Это одни из самых распространенных в мире и эффективных пылеподавляющих реагентов. Единственное ограничение по их использованию – обрабатываемый материал рекомендуется предварительно разровнять, так как состав лучше работает на ровных поверхностях. После его нанесения вода из препарата испаряется, а полимерная композиция затвердевает. Распылять средство следует как минимум 2-3 раза с небольшим промежутком времени между нанесениями. Время защитного действия зависит от количества используемого материала и составляет от нескольких недель до нескольких лет. По истечении этого срока грунт или другой сыпучий материал возвращается в начальное состояние.

Препараты этой группы:

• выдерживают критически низкие и экстремально высокие температуры;
• химически инертны;
• нетоксичны;
• биологически разлагаемы.

Выпускаются такие составы в форме порошка. Наносить их можно в сухом виде или в виде водной эмульсии. Эти реагенты активно применяются для устранения рытвин и колей на грунтовых дорогах. Образующиеся впадины просто засыпают смесью почвы с препаратом.

Битумно-водные составы

Этот реагент отличается от составов на основе винил-акрила тем, что не образует на пыли пленку или корку, а собирает ее частицы в комки и тем самым обеспечивает более долгий срок пылеподавления. Такая «утяжеленная» пыль, даже поднятая в воздух, быстрее опустится вниз. Препарат начинает действовать уже через четверть часа после нанесения. Он повышает прочность дорог, снижает количество рытвин. На участках, где происходит активное пылеобразование, его наносят обычно дважды в день. Это делает технологию достаточно дорогой в применении.

Добавки на базе ПАВ, усиливающие смачивание

Такие присадки добавляются в воду, заливаемую в дождевальные установки. Они уменьшают ее поверхностное натяжение и тем самым гарантируют увлажнение большего объема материала. Вода с подобными добавками испаряется медленнее, обрабатываемая поверхность остается влажной более долгое время.

Бишофит, или хлористый магний

Вещество (химическая формула MgCl2) поглощает влагу из воздуха даже при высокой температуре и увлажняет поверхность материала. Однократного применения этого реагента хватает для подавления пыли на период от 3 недель до полугода. Периодичность обработки материалов бишофитом – один раз в 12-18 месяцев. Он стоек к агрессивным внешним факторам, практически  не оказывает влияния на окружающую природу. Среди его недостатков – склонность налипать на колеса транспортных средств, что делает его менее эффективным при пылеподавлении на грунтовых дорогах. Кроме того, он (даже с антикоррозионными присадками) может запустить процесс коррозии металлических поверхностей. Потому надо тщательно мыть колеса, пороги и пол кабины (салона) автомобилей, если дорога была обработана бишофитом.

Лигносульфонат аммония

Этот пылеподавляющий реагент оказывает более щадящее, чем бишофит, влияние на окружающую среду и используется на объектах, где такой подход важен. В отличие от хлористого магния, он действует не столь долго. Его основная особенность – он придает обрабатываемому материалу черный или темно-коричневый трудносмываемый цвет, что ограничивает сферу его применения.

Биохимическое обеспыливание, или гидромульчирование

Это отдельное направление в современном пылеподавлении. Грунт или другой источник взвешенных твердых частиц обрабатывается составом, в который входят:

• вяжущее вещество;
• реагент, увеличивающий липкость;
• мульча (природная – древесная кора, компост от грибов или искусственная – на основе полимеров);
• семена травянистых растений;
• удобрения для их лучшего роста;
• красители (опционально);
• мелкий гравий (для обработки садовых дорожек или грунтовых дорог).

Состав распыляют любым способом либо просто вносят в материал. Когда из него испарится вода, вяжущая составляющая полимеризуется. Образуется твердое водонепроницаемое, невосприимчивое к порывам ветра покрытие. Срок службы его зависит от объема нанесенного средства, вида используемых растений (одно-, многолетники), погодных условий, интенсивности транспортного потока (если обрабатывается поверхность дороги). Он составляет от трех месяцев до нескольких лет.

Важность пылеподавления долгое время недооценивалась. Однако обеспыливание – это не только гарантия корректно идущих технологических процессов, но и сохранения здоровья людей.