Повышение эффективности пылеулавливания тепломассообменного оборудования для горно-металлургического производства

Актуальность данной темы определяется возрастающими требованиями к экологической безопасности горно-металлургического производства, обусловленными усилением государственного контроля над качеством атмосферы и повышением ответственности предприятий перед обществом. Несмотря на развитие технологий пылеулавливания, применяемое оборудование часто оказывается недостаточно эффективным для достижения необходимых нормативов чистоты воздушного пространства. Горно-металлургические предприятия характеризуются значительным объемом выбросов, включающих различные виды загрязнений – от мелкодисперсных частиц до сложных многокомпонентных смесей. Простые традиционные пылеуловители типа циклонов и фильтров зачастую неспособны обеспечить требуемый уровень защиты окружающей среды, что требует разработки инновационных решений и модернизации существующих схем пылеулавливания. Кроме того, рост объемов производства и расширение номенклатуры выпускаемых продуктов ведут к увеличению количества специфичных видов загрязнений, очистка которых представляет собой отдельную технологическую проблему. Именно поэтому внедрение высокоэффективных систем пылеулавливания является приоритетной задачей для современного промышленного комплекса, обеспечивающей устойчивое развитие отрасли при минимизации негативного воздействия на окружающую среду. Разработанная математическая модель позволила модернизировать сушила печи в цехе дробления и сушки хризотила на АО «Костанайские минералы» и, как следствие, повысить эффективность улавливания частиц минералов, снизив в два раза концентрацию пыли в аэрозоли на выходе из печи.

Угольников А. В., Нурхожаев Е. С., Макаров В. Н., Макаров Н. В. Повышение эффективности пылеулавливания тепломассообменного оборудования для горно-металлургического производства // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 12-2. – С. 98–111. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_122_0_98.

Угольников Александр Владимирович¹ — канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой, e-mail: ugolnikov@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-8442-4841,
Нурхожаев Ербол Сапарбаевич — председатель правления, АО «Костанайские минералы, e-mail: info@km.kz, 
Макаров Владимир Николаевич¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: uk.intelnedra@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-3785-5569,
Макаров Николай Владимирович¹ — канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой, e-mail: mnikolay84@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-7039-6272,
¹ Уральский государственный горный университет.

Угольников А.В., e-mail: ugolnikov@yandex.ru.

1. Босиков И. И., Клюев Р. В., Ревазов В. Ч., Пилиева Д. Э. Структурно-геологические особенности рудных зон юго-восточной части Сибирской платформы // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 1. — С. 84—94. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_1_0_84.

2. Дылдин Г. П., Косарев Н. П., Мартынов В. В., Дылдин А. Г. Анализ технологии и оборудования предприятия по добыче и переработке щебня как источника загрязнения атмосферы // Известия Уральского государственного горного университета. — 2024. — № 3(75). — С. 95—106. DOI: 10.21440/2307-2091-2024-3-95-106.

3. Стась Г. В., Калаева С. З., Муратова К. М., Чистяков Я. В. К вопросу защиты окружающей среды от мелкодисперсной пыли горных предприятий // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2019. — № 1. — С. 92—109.

4. Евтушенко А. И., Евтушенко И. И., Нор-Аревян С. Л., Бельская Я. В. К вопросу исследования путей повышения эффективности пылеподавления орошением // Инженерный вестник Дона. — 2016. — Т. 42. — № 3 (42). — С. 46—55.

5. Филин А. Э., Овчинникова Т. И., Зиновьева О. М., Меркулова А. М. Развитие пульсирующей вентиляции в горном производстве // Горный журнал. — 2020. — № 3. — С. 67—71. DOI: 10.1016/gzh.2020.03.13.

6. Васенин И. М., Крайнов А. Ю., Исайченков А. Б. Математическое моделирование сушки угольных частиц в потоке газа // Компьютерные исследования и моделирование. — 2012. — Т. 4. — № 2. — С. 357—367. 

7. Калаева С. З., Муратова К. М., Чистяков Я. В. Исследование процесса очистки воздушных потоков от мелкодисперсной пыли в центробежно-инерционном аппарате пылеулавливания // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2017. — № 3. — С. 45—57.

8. Чистяков Я. В., Муратова К. М., Володин Н. И. Основы сепарации мелкодисперсной пыли в центробежно-инерционном пылеуловителе // Экология и промышленность в России. — 2016. — Т. 20. — № 8. — С. 20—27.

9. Shivani Kaustubh Chitale, Pranjal Nitin Jadhav, Snehal Suresh Dhoble, Dr. Mr. Satyajeet Deshmukh Parameters affecting efficiency of centrifugal pump — A review // International Journal of Scientific Research in Science and Technology (IJSRST). 2021, vol. 8, no. 6, pp. 49—58. DOI: 10.32628/IJSRST218573.

10. Yang S., Nie W., Lv S., Liu Z., Peng H., Ma X., Cai P., Xu C. Effects of spraying pressure and installation angle of nozzles on atomization characteristics of external spraying system at a fully-mechanized mining face // Powder Technology. 2019, vol. 343, pp. 754—764. DOI: 10.1016/j.powtec.2018.11.042.

11. Hu S., Huang Y., Feng G., Shao H, Liao Q., Gao Y., Hua F. Investigation on the design of atomization device for coal dust suppression in underground roadways // Process Safety and Environmental Protection. 2019, vol. 129, pp. 230—237. DOI: 10.1016/j.psep.2019.07.010.

12. Каплунов Д. Р., Калаева С. З., Муратова К. М., Чистяков Я. В. Анализ конструкций пылеуловителей циклонного типа для мелкодисперсной пыли // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2018. — № 2. — С. 49—71.

13. Азаров В. Н., Кошкарев С. А. Повышение экологической безопасности стройиндустрии совершенствованием систем обеспыливания с использованием комплексного дисперсионного анализа пылевых выбросов // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. — 2016. — № 43(62). — С. 161—174.

14. Юрьев Б. П., Гольцев В. А., Мальцев В. А., Савин В. А. Сушка хризотиловой руды в вертикальных аппаратах шахтного типа // Строительные материалы. — 2016. — № 8. — C. 80—84.

15. Han H., Wang P., Liu R. Experimental study on atomization characteristics and dust-reduction performance of four common types of pressure nozzles in underground coal mines // International Journal of Coal Science and Technology. 2020, vol. 7, no. 3, pp. 581—596. DOI: 10.1007/s40789-020-00329-w.

16. Zhang H., Xu Y., Han W., Wang Z. Analysis on the development status of coal mine dust disaster prevention technology in China // Journal of Healthcare Engineering. 2021, vol. 2021, article 5574579. DOI: 10.1155/2021/5574579.

17. Fair R., Laar J. H., Nell K., Nell D., Mathews E. H. Simulating the sensitivity of underground ventilation networks to fluctuating ambient conditions // South African Journal of Industrial Engineering. 2021, vol. 32, no. 3, pp. 42—51. DOI: 10.7166/32-3-2616.

18. Нурхожаев Е. С., Макаров В. Н., Ахметов Р. Г., Шакирзянова А. Ф. Методика определения экологической эффективности вертикальных шахтных сушильных печей и пути ее повышения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. — 2024. — № 4. — С. 525—532. DOI: 10.24412/2071-6168-2024-4-525-526. 

19. Угольников А. В., Макаров В. Н., Макаров Н. В. Оптимизация геометрических параметров гидровихревого инерционного стратификатора Вентури // Записки Горного института. — 2019. — Т. 240. — С. 638—648. DOI: 10.31897/PMI.2019.6.638.

20. Ковальчук М. В., Нарайкин О. С., Яцишина Е. Б. Природоподобные технологии: новые возможности и новые вызовы // Вестник Российской академии наук. — 2019. — Т. 89. — № 5. — С. 455—465.

21. Velikanov V. S., Dyorina N. V., Suslov N. M., Luntsova A. I., Rabina E. I. Automation of design for dynamic loading at the designing stage of mining machinery // Journal of Physics: Conference Series. 2019, vol. 1399, no. 3, article 033010. DOI: 10.1088/1742-6596/1399/3/033010.

22. Нурхожаев Е. С., Макаров Н. В., Арсланов А. А. и др. Патент № 2813645 C1 Российская Федерация, МПК F26B 3/14, F26B 17/12. Способ сушки сыпучих материалов, повышение экологической эффективности шахтных печей и устройство для его осуществления: № 2023111796: заявл. 05.05.2023: опубл. 14.02.2024.

23. Федорова Н. Н., Вальгер С. А., Захарова Ю. В. Моделирование гидрогазодинамических процессов ПК ANSYS 17.0. — Новосибирск, 2016. — 168 с.