Metallimalmin hihnakuljetuksen pölypäästöt

Tämä sivu on tietokide alatyypiltään metodi. Sivutunniste: Op_fi2825
Moderaattori:Marjo (katso kaikki) Sivun edistyminen: Täysluonnos. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa {{#opasnet_base_link:Op_fi2825}}

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?: Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen Montako lastausta prosessiin kuuluu?: Onko malmi kuivaa vai kosteaa (rajana 1.5 % kosteutta)?: Kuiva Kostea 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- Piilota koodi 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")

Perustelut

Hihnakuljetuksessa syntyy pölypäästöjä hihnalle lastaamisesta, materiaalin ohjaimista, hihnan ohjainpyöristä sekä hihnalta purkamisesta . 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 . Prosessilähteiden päästöjä tulee pitää karkaavan pölyn lähteen päästöinä jos lähdettä ei ole tuuletettu letkusuodatuskammioon tai suljettu tuuletettuun koteloon. Päästöihin vaikuttavat raekoko ja materiaalin koostumus, kosteus, käsitelty materiaalin määrä, laitteisto ja niiden suojarakenteet, laitteiden käyttö, maaston muodot sekä ilmastotekijät . 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 . 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 . Lisäksi Taulukossa 2 on annettu pölyn läpipäästökertoimia eri teknisille pölynvähennysmenetelmille. Päästökertoimet on laskettu kalkkikivi ja graniittikaivoksista saadun aineiston perusteella . Näiden tuloksien ajatellaan edustavan myös muiden kiteisten kivilajien hihnakuljetuksesta syntyviä päästöjä .

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

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

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-m_n = Hihnakuljettimelle lastatun materiaalin massa kussakin hihnanlastauspisteessä tuntia kohden (ton/h)

t₁-t_n = 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)

Obs	Kosteus	Hiukkaskoko	Prosessi	Tulos
1	Kuiva	TSP	Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto	1.5
2	Kuiva	PM10	Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto	0.55
3	Kuiva	PM2.5	Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto	0
4	Kostea	TSP	Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto	0.07
5	Kostea	PM10	Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto	0.023
6	Kostea	PM2.5	Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto	0.0065
7	Kuiva	TSP	Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen	0
8	Kuiva	PM10	Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen	0.55
9	Kuiva	PM2.5	Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen	0
10	Kostea	PM2.5	Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen	0

Läpipääsykerroin(-)

Obs	Prosessi	Tulos
1	Tuulensuojamuuri	0.7
2	Materiaalin kastelu	0.5
3	Kotelointi ja sykloni	0.35
4	Kotelointi ja harjaus	0.25
5	Kotelointi ja kangassuodattimet	0.17
6	suljettu tai maanalainen	0
7	Sähköstaattinen suodatus	0.08 - 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- Piilota koodi library(OpasnetUtils) hihnapäästökerroin <- Ovariable( name = 'hihnapäästökerroin', ddata = "Op_fi2825", subset = "Päästökerroin", getddata = FALSE ) hihnaläpipääsykerroin <- Ovariable( name = 'hihnaläpipääsykerroin', ddata = "Op_fi2825", subset = 'Läpipääsykerroin', getddata = FALSE ) hihnapäästö <- Ovariable( name = "hihnapäästö", dependencies = data.frame( Name = c( "hihnapäästökerroin", "hihnaläpipääsykerroin", "hihnanopeus", "hihna.aika", "hihnaprosessi", "hihnoja", "hihnakosteus", "hihnavaimennus" ) ), formula = function(..., N = N){ # Valitaan oikeat päästökertoimet temp1 <- hihnapäästökerroin@output hihnapäästökerroin@output <- temp1[ temp1$Kosteus == hihnakosteus & gsub("\\s","", temp1$Prosessi) == gsub("\\s","",hihnaprosessi) , ] # Rajataan käyttäjän määrittämiin prosesseihin. # Valitaan oikeat vaimennusprosessit. temp2 <- hihnaläpipääsykerroin@output temp2 <- temp2[gsub("\\s","",temp2$Prosessi) %in% gsub("\\s","", hihnavaimennus),] hihnaläpipääsykerroin@output <- temp2 hihnaläpipääsykerroin <- aggregate(hihnaläpipääsykerroin, over = "Prosessi", FUN = prod) out <- hihnapäästökerroin * hihnanopeus * hihna.aika * hihnoja * hihnaläpipääsykerroin # Varsinainen laskentakaava out <- out * 1E-6 # Muutetaan grammat tonneiksi (ton /a). return(out) } ) objects.store(hihnapäästökerroin, hihnaläpipääsykerroin, hihnapäästö) cat("Alustettu ovariablet hihnapäästökerroin, hihnaläpipääsykerroin, hihnapäästö.\n")

<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

• Päästölähteet: Hihnakuljetus (suojattu sivu)
• Hihnakuljetus (suojattu sivu)

Katso myös

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.

Aiheeseen liittyviä tiedostoja

<mfanonymousfilelist></mfanonymousfilelist>