Ero sivun ”Metallimalmin hihnakuljetuksen pölypäästöt” versioiden välillä

Opasnet Suomista
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
p (→‎R-koodi: pieni paikkaus)
(→‎Vastaus: live-vastaus lisätty)
 
(38 välissä olevaa versiota 7 käyttäjän tekeminä ei näytetä)
Rivi 1: Rivi 1:
{{metodi|moderator=Marjo|stub=Yes}}
[[Luokka:Päästö]]
[[Luokka:Hiukkaset]]
[[Luokka:Ovariable]]
[[Luokka:Ilmansaasteet]]
[[Luokka:Pienhiukkaset]]
[[Luokka:Sisältää R-koodia]]
{{metodi|moderator=Marjo|edistyminen = Täysluonnos}}


==Kysymys==
==Kysymys==
Rivi 7: Rivi 13:
==Vastaus==
==Vastaus==


<t2b index="Suure,Yksikkö,Kosteus,Hiukkaskoko,Prosessi" obs="Arvo" unit="kg/ton, -"> Päästökerroin|kg/ton|Kuiva|TSP|Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto |0.0015
<rcode graphics=1 include="page:OpasnetUtils/Aggregate|name:answer|page:OpasnetUtils/Ograph|name:answer" live=1 variables="
Päästökerroin|kg/ton|Kuiva|PM10|Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto |0.00055
name:hihnanopeus|description:Kuinka monta tonnia syötettä kulkee kuljettimen läpi tunnissa (ton /h)?|default:100|
Päästökerroin|kg/ton|Kuiva|PM2.5|Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto |0
name:hihna.aika|description:Montako tuntia prosessia ajetaan vuodessa (h /a)?|default:2400|
Päästökerroin|kg/ton|Kostea|TSP|Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto |0.00007
name:hihnaprosessi|description:Mikä kuljetusprosessi on käytössä?|type:selection|options:
Päästökerroin|kg/ton|Kostea|PM10|Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto |0.000023
'Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto';Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto;
Päästökerroin|kg/ton|Kostea|PM2.5|Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto |0.0000065
'Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen';Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen|
Päästökerroin|kg/ton|Kuiva|TSP|Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen |0
default:'Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto'|
Päästökerroin|kg/ton|Kuiva|PM10|Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen |0.00055
name:hihnoja|description:Montako lastausta prosessiin kuuluu?|default:1|
Päästökerroin|kg/ton|Kuiva|PM2.5|Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen |0
name:hihnakosteus|description:Onko malmi kuivaa vai kosteaa (rajana 1.5 % kosteutta)?|type:selection|options:
Päästökerroin|kg/ton|Kostea|PM2.5|Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen |0
'Kuiva';Kuiva;
Läpipääsykerroin|-|*|*|Tuulensuojamuuri|0.7
'Kostea';Kostea|
Läpipääsykerroin|-|*|*|Materiaalin kastelu|0.5
default:'Kostea'|
Läpipääsykerroin|-|*|*|Hihnan kotelointi, sykloni|0.35
name:hihnavaimennus|description:Mitkä päästönvaimennusprosessit ovat käytössä?|type:checkbox|options:
Läpipääsykerroin|-|*|*|Hihnan kotelointi, harjaus|0.25
'Tuulensuojamuuri';Tuulensuojamuuri;
Läpipääsykerroin|-|*|*|Hihnan kotelointi, kangassuodattimet|0.17
'Materiaalin kastelu';Materiaalin kastelu;
Läpipääsykerroin|-|*|*|suljettu tai maanalainen|0
'Hihnan kotelointi ja sykloni';Hihnan kotelointi ja sykloni;
Läpipääsykerroin|-|*|*|Sähköstaattinen suodatus|0.13 - 0.08
'Hihnan kotelointi ja harjaus';Hihnan kotelointi ja harjaus;
'Hihnan kotelointi ja kangassuodattimet';Hihnan kotelointi ja kangassuodattimet;
'Suljettu tai maanalainen';Suljettu tai maanalainen;
'Sähköstaattinen suodatus';Sähköstaattinen suodatus|
default:'Tuulensuojamuuri';'Materiaalin kastelu'
">
 
library(OpasnetUtils)
library(ggplot2)
 
objects.latest("Op_fi2825","alustus")
 
hihnapäästö <- EvalOutput(hihnapäästö)
 
cat(paste("Pölypäästöt (kg/d) prosessista, kun prosessoidaan ", hihnanopeus * hihna.aika, " tonnia vuodessa.\n", sep=""))
 
# oprint(summary(hihnapäästö), digits = 5)
 
ograph(hihnapäästö, x = "Hiukkaskoko")
 
</rcode>
 
==Perustelut==
 
Hihnakuljetuksessa syntyy pölypäästöjä hihnalle lastaamisesta, materiaalin ohjaimista, hihnan ohjainpyöristä sekä hihnalta purkamisesta <ref name=dustcontrol>Mody, V. & Jakhete, R. 1987. Dust Control Handbook for Mineral Processing. Martin Marietta Corporation and Marcom Associates, Inc., U.S Department of the Interior, Bureau of Mines. Final contract report J0235005, OFR 2-88, NTIS PB88-159108, 1987 Feb; :220 pp. http://www.osha.gov/dsg/topics/silicacrystalline/dust/dust_control_handbook.html</ref>. Pölypäästöjen lähteet voidaan jakaa kahteen kategoriaan; prosessilähteisiin, joista pöly voidaan kerätä talteen ja karkaavan pölyn lähteisiin, joista pöly voi lähteä liikkeelle tuulen tai koneiden tärinän ja liikkeen vaikutuksesta <ref name=AP>AP 42, Fifth Edition. Compilation of Air Pollutant Emission Factors, Volume 1: Mineral Products Industry. Chapter 11.19.2 Crushed Stone Processing and Pulverized Mineral Processing. http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch11/final/c11s1902.pdf</ref>. Prosessilähteiden päästöjä tulee pitää karkaavan pölyn lähteen päästöinä jos lähdettä ei ole tuuletettu letkusuodatuskammioon tai suljettu tuuletettuun koteloon<ref name=AP/>. Päästöihin vaikuttavat raekoko ja materiaalin koostumus, kosteus, käsitelty materiaalin määrä, laitteisto ja niiden suojarakenteet, laitteiden käyttö, maaston muodot sekä ilmastotekijät <ref name=AP/>. Suojarakenteettomia hihnakuljettimia pidetään pääsääntöisesti karkaavan pölyn lähteinä.
 
Materiaalin kosteudella on suuri vaikutus pölypäästöihin. Tästä syystä sekä yllämainittujen vaikuttavien tekijöiden suuren määrän johdosta ei yksiselitteisiä päästökertoimia eri tekijöiden yhdistelmille pystytä antamaan <ref name=AP/>. Suurin osa pölypäästöistä tapahtuu kuljettimen lastaamisessa, vaihtamisessa ja purkamisessa, joten päästökertoimet (Taulukko 1.) on annettu näissä kohdissa tapahtuville päästöille sekä kuivalle että kastellulle materiaalille erikseen <ref name=AP/>. Lisäksi Taulukossa 2 on annettu pölyn läpipäästökertoimia eri teknisille pölynvähennysmenetelmille.  Päästökertoimet on laskettu kalkkikivi ja graniittikaivoksista saadun aineiston perusteella <ref name=AP/>. Näiden tuloksien ajatellaan edustavan myös muiden kiteisten kivilajien hihnakuljetuksesta syntyviä päästöjä <ref name=AP/>.
 
Materiaalin kosteuden lisäksi teknisin keinoin voidaan rajoittaa pölypäästöjen syntymistä ja leviämistä. Tällaisia keinoja ovat mm. kuljettimien kotelointi, pölyverhot, hihnan puhdistimet ja elektrostaattiset suodattimet<ref name=dustcontrol/><ref name=electro>Sandvik Mining & Construction, 2010. minimizing Dust Emissions at belt transfer Stations. http://www.bulk-solids-handling.com/safety_environment/emission_control/articles/262370/index.html</ref>. Elektrostaattisilla systeemeillä voidaan poistaa ilmasta 87-92% syntyvästä pölystä <ref name=electro/>. Lisäksi hihnan oikeanlainen lastaaminen ja lastauksessa käytetty suojaus vähentää pölyn muodostumista<ref name= dustcontrol/>. Myös hihnan käyttäminen ylikapasiteetilla lisää pölypäästöjä<ref name=dustcontrol/>.
 
Tässä tarkastelussa on käytetty kiviainesteollisuuden päästökertoimia metallikaivostoiminnan kertoimien sijasta. Tämä on perusteltua suomalaisissa kaivoksissa, joissa louhittava kivi usein on kovaa kiteistä kiveä <ref>Sinclair, Knight & Merz (SKM) 2005. Improvement of NPI Fugitive Particulate Matter Emission Estimation Techniques. Adelaide, Australia. 95 s.</ref>
 
==Päästöjen ja päästöjen vähentämisen laskeminen==
 
Alla esitetyt kaava, malli ja päästökertoimet pätevät murskatulle kovalle kiteiselle kivelle, kuten graniitille ja marmorille (US EPA 2009). Päästökertoimet on annettu erikseen kuivalle ainekselle (alkuperäisessä aineistossa vesipitoisuus 0,21-1,3% tai alle) ja kastellulle materiaalille (alkuperäisessä aineistossa vesipitoisuus 0,55-2,88% tai yli) (US EPA 2009). Pölypäästön massa vuorokautta kohden tulee laskea erikseen jokaisessa hinhan lastaus, vaihto ja purkupisteessä. Laskettu pölypäästön massa on hallitsemattomalle päästölle.
 
Hihnakuljetuksen pölypäästö vuorokautta kohden lasketaan kaavalla:
 
<math> E=m*t*EF*L </math>
: jossa:
: ''E'' = Päästön massa vuorokaudessa (kg/d) (hallitsematon)
: ''m'' = Hihnakuljettimelle lastatun materiaalin massa tuntia kohden (ton/h)
: ''t'' = Työtunnit vuorokaudessa
: ''EF'' = Päästökerroin (kg/ton)
: ''L'' = Hihnan lastauskerrat
 
Ylläolevaa kaavaa voi käyttää hihnakuljetusjärjestelmille, joissa kaikissa hihnanlastauspisteissä materiaali on samassa kosteudessa ja sen massa pysyy samana. Ajoneuvoon lastaaminen lasketaan myös ylläolevalla kaavalla ja lisätään päästön kokonaismassaan. Jos hihnan eri lastauksissa materiaalin kosteus tai massa vaihtelevat tulee käyttää alla olevaa kaavaa jokaiselle hihnan vaihdolle:
 
<math> E = m_1 * t_1 * EF + m_2 * t_2 * EF + ... + m_n * t_n * EF</math>
 
: jossa:
: ''E'' = Päästön massa vuorokaudessa (kg/d) (hallitsematon)
: ''m<sub>1</sub>-m<sub>n</sub>'' = Hihnakuljettimelle lastatun materiaalin massa kussakin hihnanlastauspisteessä tuntia kohden (ton/h)
: ''t<sub>1</sub>-t<sub>n</sub>'' = Työtunnit vuorokaudessa kussakin hihnanlastauspisteessä
: ''EF'' = Päästökerroin (kg/ton)
 
{| {{prettytable}}
|+
 
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Lähde'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''TPM'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''PM-10'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''PM-2,5'''
|-
| '''Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto'''||||||
|-
| Kuiva materiaali||0,0015||0,00055||ND
|-
| Materiaalin kastelu||0,00007||2,3x10<sup>-5</sup>||6,5x10<sup>-6</sup>
|-
| '''Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen'''||||||
|-
| Kuiva materiaali||ND||5,0x10<sup>-5</sup>||ND
|-
|}
 
Taulukko 1. Murskatun kiven päästökertoimia hihnakuljetuksessa (kg/t, TPM=Total Particulate Matter, ND=No Data)(US EPA, 2009). Kuivalla materiaalilla kosteusprosentti vaihtelee välillä 0,21-1,3% ja materiaalin kastelussa välillä 0,55-2,88%.
 
===Pölypäästöjen vähentäminen===
 
Alla olevassa taulukossa on teknisiä menetelmiä pölypäästöjen hallitsemiseksi sekä niiden läpipäästökertoimia.
 
Päästövähennys lasketaan hallitsemattomasta pölypäästöstä kaavalla:
 
''E<sub>h</sub>=E*C<sub>1</sub>*C<sub>2</sub>...*C<sub>n</sub>'' (kaikissa hihnan lastauksissa on sama kosteusprosentti, massa tai samat pölypäästöjen vähentämismenetelmät)
jossa:
''E<sub>h</sub>'' = päästön massa (kg, hallittu)
''E'' = päästön massa (hallitsematon)
''C<sub>1</sub>-C<sub>n</sub>'' = pölypäästöjen vähentämisen tehokkuuskertoimet kullekin käytetylle menetelmälle
 
tai
  ''E<sub>h</sub>=E<sub>1</sub>*C<sub>1</sub>*C<sub>2</sub>...*C<sub>n</sub>+E<sub>2</sub>*C<sub>1</sub>*C<sub>2</sub>...*C<sub>n</sub>...+E<sub>n</sub>*C<sub>1</sub>*C<sub>2</sub>...*C<sub>n</sub>'' (kosteusprosentti, massa tai pölypäästöjen vähentämismenetelmät vaihtelevat hihnan lastauspisteissä)
jossa:
''E<sub>h</sub>'' = päästön massa (kg, hallittu)
''E<sub>1</sub>-E<sub>n</sub>'' = päästön massa kussakin hihnanlastauspisteessä (hallitsematon)
''C<sub>1</sub>-C<sub>n</sub>'' = pölypäästöjen vähentämisen tehokkuuskertoimet kullekin käytetylle menetelmälle.
 
 
<t2b name="Päästökerroin" index="Kosteus,Hiukkaskoko,Prosessi" obs="Tulos" unit="g /ton">
Kuiva|TSP|Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto |1.5
Kuiva|PM10|Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto |0.55
Kuiva|PM2.5|Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto |0
Kostea|TSP|Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto |0.07
Kostea|PM10|Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto |0.023
Kostea|PM2.5|Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto |0.0065
Kuiva|TSP|Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen |0
Kuiva|PM10|Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen |0.55
Kuiva|PM2.5|Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen |0
Kostea|PM2.5|Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen |0
</t2b>
</t2b>
<t2b name="Läpipääsykerroin" index="Prosessi" obs="Tulos" unit="-">
Tuulensuojamuuri|0.7
Materiaalin kastelu|0.5
Kotelointi ja sykloni|0.35
Kotelointi ja harjaus|0.25
Kotelointi ja kangassuodattimet|0.17
suljettu tai maanalainen|0
Sähköstaattinen suodatus|0.08 - 0.13
</t2b>
Taulukko 2. Teknisiä menetelmiä pölypäästöjen hallitsemiseksi sekä niiden läpipäästökertoimia (National Pollutant Inventory (NPI), 2011).


Huom! materiaalin kastelun vähennys on käytössä myös kostealle materiaalille. Tällä tarkoitetaan jatkuvaa kastelua, jolloin materiaali ei pääse kuivamaan missään vaiheessa. Tämä pätee myös murskauksen osalta.  
Huom! materiaalin kastelun vähennys on käytössä myös kostealle materiaalille. Tällä tarkoitetaan jatkuvaa kastelua, jolloin materiaali ei pääse kuivamaan missään vaiheessa. Tämä pätee myös murskauksen osalta.  
Rivi 30: Rivi 166:
Huom2! Päästökerroin nollat tarkoittavat, ettei tietoa ole käytössä. Kunhan epävarmuusjakaumat saadaan toimimaan, voidaan antaa jakauma.
Huom2! Päästökerroin nollat tarkoittavat, ettei tietoa ole käytössä. Kunhan epävarmuusjakaumat saadaan toimimaan, voidaan antaa jakauma.


===R-koodi===
===Laskenta===


'''Esimerkkilaskenta
<rcode name='alustus' embed=1 label='Alusta metodi'>


{{kommentti|#:|Vanha koodi ilmeisesti toimii, mutta kun siitä tekee ovariablen niin jotain menee pieleen..|--[[Käyttäjä:Mori|Mori]] 19. heinäkuuta 2012 kello 11:13 (EEST)}}
library(OpasnetUtils)


<rcode variables="
hihnapäästökerroin <- Ovariable(
name:M|description:Kuinka monta tonnia syötettä kulkee kuljettimen läpi tunnissa?|default:100|
name = 'hihnapäästökerroin',
name:A|description:Montako tuntia prosessia ajetaan päivässä?|default:8|
ddata = "Op_fi2825",
name:prosessi|description:Mikä kuljetusprosessi on käytössä?|type:selection|options:'Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto';Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto;'Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen';Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen|default:'Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto'|
subset = "Päästökerroin",
name:hihnoja|description:Montako lastausta prosessiin kuuluu?|default:1|
getddata = FALSE
name:kosteus|description:Onko malmi kuivaa vai kosteaa (rajana 1.5 % kosteutta)?|type:selection|options:'Kuiva';Kuiva;'Kostea';Kostea|default:'Kostea'|
)
name:vaimennus|description:Mitkä päästönvaimennusprosessit ovat käytössä?|type:checkbox|options:'Tuulensuojamuuri';Tuulensuojamuuri;'Materiaalin kastelu';Materiaalin kastelu;'Hihnan kotelointi, sykloni';Hihnan kotelointi, sykloni;'Hihnan kotelointi, harjaus';Hihnan kotelointi, harjaus;'Hihnan kotelointi, kangassuodattimet';Hihnan kotelointi, kangassuodattimet;'Suljettu tai maanalainen';Suljettu tai maanalainen;'Sähköstaattinen suodatus';Sähköstaattinen suodatus|default:'Tuulensuojamuuri';'Materiaalin kastelu'
 
">
hihnaläpipääsykerroin <- Ovariable(
cat("Valmistellaan laskentaa.\n")
name = 'hihnaläpipääsykerroin',
ddata = "Op_fi2825",
subset = 'Läpipääsykerroin',
getddata = FALSE
)


library(OpasnetUtils)
hihnapäästö <- Ovariable(
library(xtable)
name = "hihnapäästö",
dependencies = data.frame(
Name = c(
"hihnapäästökerroin",
"hihnaläpipääsykerroin",
"hihnanopeus",
"hihna.aika",
"hihnaprosessi",
"hihnoja",
"hihnakosteus",
"hihnavaimennus"
)
),
formula = function(..., N = N){


riippuvuudet <- data.frame(
# Valitaan oikeat päästökertoimet
Name = c("M", "A", "prosessi", "kosteus", "vaimennus")
)
temp1 <- hihnapäästökerroin@output
hihnapäästökerroin@output <- temp1[
temp1$Kosteus == hihnakosteus &
gsub("\\s","", temp1$Prosessi) == gsub("\\s","",hihnaprosessi) ,
] # Rajataan käyttäjän määrittämiin prosesseihin.


funktio <- function(dependencies, ...) {
# Valitaan oikeat vaimennusprosessit.
pölypäästö <- function(M, A, prosessi, kosteus, vaimennus){
data <- op_baseGetData("opasnet_base", "Op_fi2825") # Haetaan päästökerrointiedot
data <- tidy(data) # Siistitään data


out <- data[data$Suure == "Päästökerroin", c("Kosteus", "Hiukkaskoko", "Prosessi", "Result")] # Valitaan päästökerroinrivit
temp2 <- hihnaläpipääsykerroin@output
temp <- data.frame(Kosteus = c("Kuiva", "Kostea"), Kosteus2 = "*")
temp2 <- temp2[gsub("\\s","",temp2$Prosessi) %in% gsub("\\s","", hihnavaimennus),]
temp <- merge(out, temp, by.x = "Kosteus", by.y = "Kosteus2")[, -1] # Korvataan villikortit oikeilla arvoilla
hihnaläpipääsykerroin@output <- temp2
out <- rbind(out[out$Kosteus != "*", ], temp)
hihnaläpipääsykerroin <- aggregate(hihnaläpipääsykerroin, over = "Prosessi", FUN = prod)
out <- merge(out, data.frame(Kosteus = kosteus, Prosessi = prosessi)) # Rajataan käyttäjän määrittämiin prosesseihin.


if(class(vaimennus)!="list") {
out <- hihnapäästökerroin * hihnanopeus * hihna.aika * hihnoja * hihnaläpipääsykerroin # Varsinainen laskentakaava
vaimennus <- list(vaimennus)
out <- out * 1E-6 # Muutetaan grammat tonneiksi (ton /a).
}
vaim <- 1
for(i in 1:length(vaimennus)) {
vaim[i] <- exp(sum(log(as.numeric(data[data$Suure == "Läpipääsykerroin" & data$Prosessi %in% vaimennus[[i]], "Result"]))))
}


out$Result <- as.numeric(out$Result) * M * A * vaim # Varsinainen laskentakaava
out <- dropall(out) # Tiputetaan turhat levelit
return(out)
return(out)
}
}
}
)
 
#out <- pölypäästö(M, A, prosessi, kosteus, vaimennus)
#out$Result <- out$Result*hihnoja


MetMalHihPol <- new("ovariable",
objects.store(hihnapäästökerroin, hihnaläpipääsykerroin, hihnapäästö)
name = "MetMalHihPol",
cat("Alustettu ovariablet hihnapäästökerroin, hihnaläpipääsykerroin, hihnapäästö.\n")
dependencies = riippuvuudet,
formula = funktio
)
objects.put(MetMalHihPol)
temp <- EvalOutput(MetMalHihPol)
print(xtable(temp@output), type = 'html')


cat(paste("Pölypäästöt (kg/d) prosessista, kun prosessoidaan ", M * A, " tonnia päivässä.\n", sep=""))
print(xtable(out), type = 'html')
print(xtable(as.data.frame(as.table(tapply(out$Result, out$Hiukkaskoko, sum)))), type = 'html')
</rcode>
</rcode>


Rivi 117: Rivi 251:


==Viitteet==
==Viitteet==
National Pollutant Inventory (NPI), 2011. [http://www.npi.gov.au/publications/emission-estimation-technique/pubs/mining.pdf Emission Estimation Technique Manual for Mining. V.3.0], June 2011. Australian Government, Department of Sustainability, Environment, Water, Population and Communities.
Mody, V. & Jakhete, R. 1987. [http://www.osha.gov/dsg/topics/silicacrystalline/dust/dust_control_handbook.html Dust Control Handbook for Mineral Processing]. Martin Marietta Corporation and Marcom Associates, Inc., U.S Department of the Interior, Bureau of Mines. Final contract report J0235005, OFR 2-88, NTIS PB88-159108, 1987 Feb; :220 pp.
Sandvik Mining & Construction, 2010. [http://www.bulk-solids-handling.com/safety_environment/emission_control/articles/262370/index.html Minimizing Dust Emissions at belt transfer Stations].
US EPA, 2009. AP 42, Fifth Edition. [http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch11/final/c11s1902.pdf Compilation of Air Pollutant Emission Factors, Volume 1: Mineral Products Industry]. Chapter 11.19.2 Crushed Stone Processing and Pulverized Mineral Processing.


<references/>
<references/>

Nykyinen versio 4. syyskuuta 2013 kello 20.45




Kysymys

Miten lasketaan metallimalmin hihnakuljetuksen pölypäästöt?

Vastaus

Kuinka monta tonnia syötettä kulkee kuljettimen läpi tunnissa (ton /h)?:

Montako tuntia prosessia ajetaan vuodessa (h /a)?:

Mikä kuljetusprosessi on käytössä?:

Montako lastausta prosessiin kuuluu?:

Onko malmi kuivaa vai kosteaa (rajana 1.5 % kosteutta)?:

Mitkä päästönvaimennusprosessit ovat käytössä?:
Tuulensuojamuuri
Materiaalin kastelu
Hihnan kotelointi ja sykloni
Hihnan kotelointi ja harjaus
Hihnan kotelointi ja kangassuodattimet
Suljettu tai maanalainen
Sähköstaattinen suodatus

+ Näytä koodi

Perustelut

Hihnakuljetuksessa syntyy pölypäästöjä hihnalle lastaamisesta, materiaalin ohjaimista, hihnan ohjainpyöristä sekä hihnalta purkamisesta [1]. Pölypäästöjen lähteet voidaan jakaa kahteen kategoriaan; prosessilähteisiin, joista pöly voidaan kerätä talteen ja karkaavan pölyn lähteisiin, joista pöly voi lähteä liikkeelle tuulen tai koneiden tärinän ja liikkeen vaikutuksesta [2]. Prosessilähteiden päästöjä tulee pitää karkaavan pölyn lähteen päästöinä jos lähdettä ei ole tuuletettu letkusuodatuskammioon tai suljettu tuuletettuun koteloon[2]. Päästöihin vaikuttavat raekoko ja materiaalin koostumus, kosteus, käsitelty materiaalin määrä, laitteisto ja niiden suojarakenteet, laitteiden käyttö, maaston muodot sekä ilmastotekijät [2]. Suojarakenteettomia hihnakuljettimia pidetään pääsääntöisesti karkaavan pölyn lähteinä.

Materiaalin kosteudella on suuri vaikutus pölypäästöihin. Tästä syystä sekä yllämainittujen vaikuttavien tekijöiden suuren määrän johdosta ei yksiselitteisiä päästökertoimia eri tekijöiden yhdistelmille pystytä antamaan [2]. Suurin osa pölypäästöistä tapahtuu kuljettimen lastaamisessa, vaihtamisessa ja purkamisessa, joten päästökertoimet (Taulukko 1.) on annettu näissä kohdissa tapahtuville päästöille sekä kuivalle että kastellulle materiaalille erikseen [2]. Lisäksi Taulukossa 2 on annettu pölyn läpipäästökertoimia eri teknisille pölynvähennysmenetelmille. Päästökertoimet on laskettu kalkkikivi ja graniittikaivoksista saadun aineiston perusteella [2]. Näiden tuloksien ajatellaan edustavan myös muiden kiteisten kivilajien hihnakuljetuksesta syntyviä päästöjä [2].

Materiaalin kosteuden lisäksi teknisin keinoin voidaan rajoittaa pölypäästöjen syntymistä ja leviämistä. Tällaisia keinoja ovat mm. kuljettimien kotelointi, pölyverhot, hihnan puhdistimet ja elektrostaattiset suodattimet[1][3]. Elektrostaattisilla systeemeillä voidaan poistaa ilmasta 87-92% syntyvästä pölystä [3]. Lisäksi hihnan oikeanlainen lastaaminen ja lastauksessa käytetty suojaus vähentää pölyn muodostumista[1]. Myös hihnan käyttäminen ylikapasiteetilla lisää pölypäästöjä[1].

Tässä tarkastelussa on käytetty kiviainesteollisuuden päästökertoimia metallikaivostoiminnan kertoimien sijasta. Tämä on perusteltua suomalaisissa kaivoksissa, joissa louhittava kivi usein on kovaa kiteistä kiveä [4]

Päästöjen ja päästöjen vähentämisen laskeminen

Alla esitetyt kaava, malli ja päästökertoimet pätevät murskatulle kovalle kiteiselle kivelle, kuten graniitille ja marmorille (US EPA 2009). Päästökertoimet on annettu erikseen kuivalle ainekselle (alkuperäisessä aineistossa vesipitoisuus 0,21-1,3% tai alle) ja kastellulle materiaalille (alkuperäisessä aineistossa vesipitoisuus 0,55-2,88% tai yli) (US EPA 2009). Pölypäästön massa vuorokautta kohden tulee laskea erikseen jokaisessa hinhan lastaus, vaihto ja purkupisteessä. Laskettu pölypäästön massa on hallitsemattomalle päästölle.

Hihnakuljetuksen pölypäästö vuorokautta kohden lasketaan kaavalla:

<math> E=m*t*EF*L </math>

jossa:
E = Päästön massa vuorokaudessa (kg/d) (hallitsematon)
m = Hihnakuljettimelle lastatun materiaalin massa tuntia kohden (ton/h)
t = Työtunnit vuorokaudessa
EF = Päästökerroin (kg/ton)
L = Hihnan lastauskerrat

Ylläolevaa kaavaa voi käyttää hihnakuljetusjärjestelmille, joissa kaikissa hihnanlastauspisteissä materiaali on samassa kosteudessa ja sen massa pysyy samana. Ajoneuvoon lastaaminen lasketaan myös ylläolevalla kaavalla ja lisätään päästön kokonaismassaan. Jos hihnan eri lastauksissa materiaalin kosteus tai massa vaihtelevat tulee käyttää alla olevaa kaavaa jokaiselle hihnan vaihdolle:

<math> E = m_1 * t_1 * EF + m_2 * t_2 * EF + ... + m_n * t_n * EF</math>

jossa:
E = Päästön massa vuorokaudessa (kg/d) (hallitsematon)
m1-mn = Hihnakuljettimelle lastatun materiaalin massa kussakin hihnanlastauspisteessä tuntia kohden (ton/h)
t1-tn = Työtunnit vuorokaudessa kussakin hihnanlastauspisteessä
EF = Päästökerroin (kg/ton)
Lähde TPM PM-10 PM-2,5
Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto
Kuiva materiaali 0,0015 0,00055 ND
Materiaalin kastelu 0,00007 2,3x10-5 6,5x10-6
Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen
Kuiva materiaali ND 5,0x10-5 ND

Taulukko 1. Murskatun kiven päästökertoimia hihnakuljetuksessa (kg/t, TPM=Total Particulate Matter, ND=No Data)(US EPA, 2009). Kuivalla materiaalilla kosteusprosentti vaihtelee välillä 0,21-1,3% ja materiaalin kastelussa välillä 0,55-2,88%.

Pölypäästöjen vähentäminen

Alla olevassa taulukossa on teknisiä menetelmiä pölypäästöjen hallitsemiseksi sekä niiden läpipäästökertoimia.

Päästövähennys lasketaan hallitsemattomasta pölypäästöstä kaavalla: 

Eh=E*C1*C2...*Cn (kaikissa hihnan lastauksissa on sama kosteusprosentti, massa tai samat pölypäästöjen vähentämismenetelmät)

jossa:

Eh = päästön massa (kg, hallittu)

E = päästön massa (hallitsematon)

C1-Cn = pölypäästöjen vähentämisen tehokkuuskertoimet kullekin käytetylle menetelmälle

tai 

  Eh=E1*C1*C2...*Cn+E2*C1*C2...*Cn...+En*C1*C2...*Cn (kosteusprosentti, massa tai pölypäästöjen vähentämismenetelmät vaihtelevat hihnan lastauspisteissä) 

jossa:

Eh = päästön massa (kg, hallittu)

E1-En = päästön massa kussakin hihnanlastauspisteessä (hallitsematon)

C1-Cn = pölypäästöjen vähentämisen tehokkuuskertoimet kullekin käytetylle menetelmälle.


Päästökerroin(g /ton)
ObsKosteusHiukkaskokoProsessiTulos
1KuivaTSPHihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto 1.5
2KuivaPM10Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto 0.55
3KuivaPM2.5Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto 0
4KosteaTSPHihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto 0.07
5KosteaPM10Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto 0.023
6KosteaPM2.5Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto 0.0065
7KuivaTSPHihnalta ajoneuvoon lastaaminen 0
8KuivaPM10Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen 0.55
9KuivaPM2.5Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen 0
10KosteaPM2.5Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen 0
Läpipääsykerroin(-)
ObsProsessiTulos
1Tuulensuojamuuri0.7
2Materiaalin kastelu0.5
3Kotelointi ja sykloni0.35
4Kotelointi ja harjaus0.25
5Kotelointi ja kangassuodattimet0.17
6suljettu tai maanalainen0
7Sähköstaattinen suodatus0.08 - 0.13

Taulukko 2. Teknisiä menetelmiä pölypäästöjen hallitsemiseksi sekä niiden läpipäästökertoimia (National Pollutant Inventory (NPI), 2011).


Huom! materiaalin kastelun vähennys on käytössä myös kostealle materiaalille. Tällä tarkoitetaan jatkuvaa kastelua, jolloin materiaali ei pääse kuivamaan missään vaiheessa. Tämä pätee myös murskauksen osalta.

Huom2! Päästökerroin nollat tarkoittavat, ettei tietoa ole käytössä. Kunhan epävarmuusjakaumat saadaan toimimaan, voidaan antaa jakauma.

Laskenta

+ Näytä koodi


<math> Paasto = M * A * p_k * \Pi_j v_j </math> 

jossa
Paasto = prosessin tuottama pölypäästö
M = aktiviteetin määrä tunnissa,
A = työtuntien määrä,
p = päästökerroin prosessille malmin kosteudella k,
v = vaimennuskerroin vaimennusprosessille j.

Perustelut

Katso myös

Minera-malli: Ohjeistusta kaivostoiminnan ympäristö- ja terveysriskien arviointiin.
Osa linkeistä vie ohjeistuksiin eri vaikutusarvioinnin osien tekemisestä, osa taas valmiisiin laskentamalleihin (lihavoitu).
Kaivostoiminta

Kohdekohtaisen arvioinnin esimerkkisivu · Rikastus · Kaivosprosessit

Pölyn ja hiukkasten päästöt

Pöly (ohje) · Lähteet · Pintamaan poisto! · Tarvekivi ! · Louhinta ! · Murskaus · Lastaus ja pudotus · Kuljetuksen pakokaasupäästöt! · Kuljetuksen pölypäästöt! · Työkoneet · Hihnakuljetus · Energiantuotanto · Polttomoottorit! · Sähköntuotanto ! · Boilerit ! · Varastointi · Kaivannaisjäte · Sivukivi · Rikastushiekka

Muut päästöt

Haju · Kaasut · Typpi · Säteily! · Tärinä · Jätevesi · Varastoinnin vesipäästö · Mallinnusohjelmat · Rikastuskemikaalipäästöt · Melu

Pitoisuus ympäristössä

Pohjavesi · Pintavesi · Kulkeutuminen vedessä! · Sedimentit · Sedimentit (mittaukset) · Sedimentit (huokosvedet) · Maaperä! · Maaperän terveysriskinarvio

Ihmiset Ympäristö ja ekologia
Altistuminen

Altistumisen arviointi

Nisäkkäät ja linnut · Kasvit! · Maaselkärangattomat! · Ravinto!

Vaikutus

Terveysriskinarvioinnin rakenne · Riskinarviointiohjeet: · Pohjavesi · Pintavesi · Pöly · Kaasumaiset ilman epäpuhtaudet · Maaperä · Tärinä · Haju · Säteily! · Maaperän terveysriski · Kaasut · Melu · Pienhiukkasvaikutukset! · Terveysriskin kuvaus

Vesistöt · Maaperä · Sedimentti · Ekologinen riskinarviointi: · Ekologisten vaikutusten arviointi · Kohdekohtaisen mallin vaiheet · Alustus · Kohdetutkimukset · Vaikutusten arviointi · Mittauksiin perustuva arvio · Luonnehdinta

Integroitu riskinarvio

Integroitu riskinarvio · Viitearvoja

Muita Minera-projektin tuotoksia
Minera-mallin sovelluksia

· Luikonlahden tapaustutkimus · Luikonlahden sienitutkimusraportti

Muut

· Metallimalmikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt · Minera-hanke · MINERA Loppuseminaari · Kauppila T, Makkonen S, Komulainen H, Tuomisto JT: Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti. · Lehdistötiedote 15.4.2013 · Kohdekohtainen esimerkki · Lyhenteet ja määritelmät · Loppuraportti kokonaismalli · Kaivostoiminnan ympäristöterveysriskien arviointi (suojattu sivu) · Mallinnusohjelmat päästöjen arvioinnissa · Viitearvot · Talvivaaran kaivoksen terveysvaikutukset · Loppuraportti · Raportti · Yaran tapaustutkimus

Muita kaivostoimintaan liittyvää

· Vesijalanjälki · Hyvä kaivos pohjoisessa · Yhteiskuntatieteellinen kaivostutkimus Itä-Suomen yliopistossa · Teemasivu:Kaivostoiminnan vaikutusarviointi


Viitteet

National Pollutant Inventory (NPI), 2011. Emission Estimation Technique Manual for Mining. V.3.0, June 2011. Australian Government, Department of Sustainability, Environment, Water, Population and Communities.

Mody, V. & Jakhete, R. 1987. Dust Control Handbook for Mineral Processing. Martin Marietta Corporation and Marcom Associates, Inc., U.S Department of the Interior, Bureau of Mines. Final contract report J0235005, OFR 2-88, NTIS PB88-159108, 1987 Feb; :220 pp.

Sandvik Mining & Construction, 2010. Minimizing Dust Emissions at belt transfer Stations.

US EPA, 2009. AP 42, Fifth Edition. Compilation of Air Pollutant Emission Factors, Volume 1: Mineral Products Industry. Chapter 11.19.2 Crushed Stone Processing and Pulverized Mineral Processing.

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 Mody, V. & Jakhete, R. 1987. Dust Control Handbook for Mineral Processing. Martin Marietta Corporation and Marcom Associates, Inc., U.S Department of the Interior, Bureau of Mines. Final contract report J0235005, OFR 2-88, NTIS PB88-159108, 1987 Feb; :220 pp. http://www.osha.gov/dsg/topics/silicacrystalline/dust/dust_control_handbook.html
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 AP 42, Fifth Edition. Compilation of Air Pollutant Emission Factors, Volume 1: Mineral Products Industry. Chapter 11.19.2 Crushed Stone Processing and Pulverized Mineral Processing. http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch11/final/c11s1902.pdf
  3. ↑ 3,0 3,1 Sandvik Mining & Construction, 2010. minimizing Dust Emissions at belt transfer Stations. http://www.bulk-solids-handling.com/safety_environment/emission_control/articles/262370/index.html
  4. ↑ Sinclair, Knight & Merz (SKM) 2005. Improvement of NPI Fugitive Particulate Matter Emission Estimation Techniques. Adelaide, Australia. 95 s.

Aiheeseen liittyviä tiedostoja

<mfanonymousfilelist></mfanonymousfilelist>

Noudettu kohteesta ”https://fi.opasnet.org/index.php?title=Metallimalmin_hihnakuljetuksen_pölypäästöt&oldid=19744”