Metallimalmin murskausprosessin pölypäästöt

Edistymisluokitus

Opasnetissa lukuisat sivut ovat työn alla eri vaiheissa. Niiden tietosisältöön pitää siis suhtautua harkiten. Tämän sivun sisällön edistyminen on arvioitu:

Tämä sivu on täysluonnos: Sivu on kirjoitettu kertaalleen alusta loppuun eli kaikki olennaiset sisällöt ovat jo paikoillaan. Kuitenkaan sisältöjä ei ole vielä kunnolla tarkistettu, ja esimerkiksi tärkeitä viitteitä voi puuttua.

Tämä sivu on tietokide alatyypiltään metodi. Sivutunniste: Op_fi2806
Moderaattori:Jouni (katso kaikki) Sivun edistymistä ei ole arvioitu. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa {{#opasnet_base_link:Op_fi2806}} Huom! Käytät vanhoja parametreja (todennäköisesti stub). Käytä mieluummin parametria edistyminen = Raakile.

Kysymys

Miten lasketaan metallimalmin murskausprosessin pölypäästöt?

Vastaus

Esimerkkilaskenta

Perustelut

Murskausvaihekohtainen hiukkaspäästökerroin kahdessa eri kosteuspitoisuudessa (kg/ton)

**Metallimalmin murskausprosessin kokonais- (TSP) ja hengittyvien hiukkasten (PM10) päästökertoimet (kg/ton)**
	TSP	PM10
Kuiva malmi (kosteus <4paino%)
Esi/karkea murskaus	0,2	0,02
Välimurskaus	0,6	no data
Hienomurskaus	1,4	0,08
Materiaalin siirto ja kuljetus	0,06	0,03
Kostea malmi (kosteus >4paino%)
Esi/karkea muskaus	0,01	0,004
Välimurskaus	0,03	0,012
Hienomurskaus	0,03	0,01
Materiaalin siirto ja kuljetus	0,005	0,002
Kuiva ja kostea malmi
Märkäseulonta	merkityksetön	merkityksetön
Kuivaseulonta ilman avulla	14,4	13,0
Kuivaseulonta ilman ilmapuhallusta	1,2	0,16
Kuivaus	9,8	5,9

KHM= k x M x A 

KHM = kokonaishiukkasmäärä (g/vrk)

k_1-3 = murskausvaihekohtainen hiukkaspäästökerroin eri kosteuspitoisuudessa (g/ton) 
 
M = syötteenmäärä/tunti (ton/t). Karkeamuskaimeen syötetyn materiaalin paino, samaa painoa käytetään myös muissa saman prosessin murskausvaiheissa.

A = työtunnit vuorokaudessa

Taulukko 2. Teknisiä menetelmiä pölypäästöjen hallitsemiseksi sekä niiden läpipäästökertoimia ^[1].
Hallintamenetelmä	Pölyn läpipäästökerroin
Tuulensuojamuuri	0,7
Materiaalin kastelu (jatkuva kosteana pitäminen)	0,5
kotelointi, sykloni	0,35
kotelointi, harjaus	0,25
kotelointi, kangassuodattimet	0,17
suljettu tai maanalainen	0
Sähköstaattinen suodatus^[2]	0,13-0,08

Pölypäästön vähennys murskainta kohden lasketaan kaavalla:

KHM_h=KHM*C₁*C₂...*C_n 

jossa:

KHM_h = päästön massa (kg, hallittu)

KHM = päästön massa (kg, hallitsematon)

C₁-C_n = pölypäästöjen vähentämisen tehokkuuskertoimet kullekin käytetylle menetelmälle

Perustelut

Murskattaessa kiviainesta siihen kohdistuu suuria voimia, jotka irrottavat kiviaineksesta pölyhiukkasia. Mitä enemmän kiviainesta murskataan, sitä enemmän hienoainesta ja siten myös pölypäästöjä syntyy. Murskaus tapahtuu vaiheittain ja vaiheita on kaivoksesta riippuen 1-4. Esimurskaimena Suomen metallimalmikaivoksilla käytetään yleisimmin murskauksessa leukamurskainta, jossa kallioaines murskautuu leukojen välissä puristumalla. Välimurskaimena käytetään yleensä kara tai kartiomurskainta, joissa kartion muotoinen laakeroitu kara puristaa materiaalia murskaimen manttelia vasten, jolloin murske murskautuu. Kolmannessa ja neljännessä vaiheissa käytetään samantyyppisiä murskaimia kuin välimurskauksessa. Kallioainesta murskattaessa iskemällä, puristamalla tai räjäyttämällä, kiviaineksesta lohkeaa tai hankautuu irti hiukkasia. Kivipölyhiukkasia syntyy sitä enemmän mitä enemmän kiveä murskataan. Syntyneiden hiukkasten määrä on myös verrannollinen murskaamisessa käytettyyn energiamäärään. Katso myös BEP 2011 valmistuu vuoden lopussa :Taulukko x. Murskaus ja seulonta Suomen toimivilla metallimalmikaivoksilla.

Yleisin tapa arvioida murskauksen hiukkaspäästöjä on käyttää päästökertoimia. Päästökertoimet on johdettu laajasta joukosta malminmurskausprosessin mittaustuloksia. Taulukon luvut ovat yleisimmin metallimalmien prosessoinnille esitetyt ja esiintyvät samoina useissa teoksissa. Primäärimurskauksen päästöihin sisältyy kokonaisuuteen kuuluvien toimintojen - seulonnan, murskauksen, säiliön, syöttölaitteen ja kuljetushihnan hiukaspäästöt.[1]

Epävarmuus

Tapauskohtaiset paikalliset erot ja yksilölliset murskausratkaisut voivat aiheuttaa epätarkkuutta päästöarvioon kertoimen avulla. Suorilla mittaustuloksilla voidaan varmentaa päästökertoimen oikeellisuutta

Riippuvuudet

Murskauksen ja seulonnan ilmapäästöt riippuvat oleellisesti laitteiston sijainnista eli tehdäänkö toiminta maan alla, sisätiloissa vai ulkona. Pölypäästöjen määrä ja laatu riippuvat kivilajista ja malmin laadusta sekä käytetystä tekniikasta. Hiukkasten syntymiseen kallioainesta murskattaessa vaikuttavat kiviaineksen kovuus, raekoko, tiheys ja kosteus. Lisäksi syötteen koko ja mineraalirakenne vaikuttavat pölynmuodostukseen murskauksessa. Eri mineraalit rikkoutuvat eri tavalla, joten kivipölyn mineraalisuhteet eivät ole samat kuin murskattavan kiven. Käytetyssä tekniikassa pölyämiseen vaikuttavia asioita ovat murskan tyyppi, koon pienennyssuhde, läpäisyaste, kosteusprosentti ja hienoainespitoisuus. Iskuun perustuva murskaaminen tuottaa enemmän pölyhiukkasia kuin puristukseen perustuva. Sääolosuhteissa vaikuttavia asioita ovat tuulen nopeus, vuoden aika ja ilman kosteus. Syntyvien pölyhiukkasten kokonais- ja pienhiukkasten määrä kasvaa esimurskauksesta jälkimurskaukseen.

Asbestipitoisuuden huomiointi

Asbestimuotoisten mineraalien tunnistaminen ja osuus murskattavassa kiviaineksessa on mahdollista arvioida makroskooppisista näytteistä ja tunnistus voidaan varmentaa ja tarkentaa ohuthietutkimuksen avulla. Mikäli asbestimineraaleja murskattavassa malmissa esiintyy on ennen varsinaisen tuotannon aloittamista syytä koemurskauksen yhteydessä selvittää pölymittauksin kokonaispölyn kuitupitoisuus. Kuitujen määrä työilmassa on torjuntatoimenpiteillä (kostutus, kotelointi, automatisointi, valvomot, ilmanvaihto) saatava riittävän pieneksi ja työterveysmääräysten mukaisiksi. Samalla eliminoidaan murskauksesta aiheutuva kuitujen pääsy ympäristöön.

Grafiittipitoisuuden huomiointi

Grafiitti on yleinen aksessori mineraali etenkin voimakkaasti metamorfoituneissa kivissä Suomessa. Grafiitti on kevyt mineraali, jonka ominaispaino on 2,09-2,23. Se esiintyy usein levymäisinä kiteinä. Grafiitti on koostumukseltaan hiiltä ja sen pöly on mustaa ja pieninäkin määrinä näkyvää ja helposti tahraavaa. Mikäli metallimalmikaivosten murskattava malmi tai sivukivi sisältävät grafiittia on se syytä huomioida etenkin pölyn leviämisen arvioinnissa sillä grafiittipöly leviää muuta mineraalipölyä kauemmaksi.

Katso myös

Junttila, S.; Hartikainen, T.; Härmä, P.; Korhonen, K.; Suominen, V.; Tossavainen, A.; Pyy, L. 1994. Kuitumineraalien esiintyminen Suomen kalkkikivikaivoksissa ja kalliomurskelouhoksissa. . Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti Geological Survey of Finland, Report of Investigation 127, 54 p.

Nikkarinen, Maria; Aatos, Soile; Teräsvuori, Eeva 2001. Asbestin esiintyminen ja sen vaikutus ympäristöön Tuusniemellä, Outokummussa, Kaavilla ja Heinävedellä. Summary: Occurrences of asbestos minerals and their environmental impact in the area of municipalities of Tuusniemi, Outokumpu, Kaavi and Heinävesi, eastern Finland. Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti Geological Survey of Finland, Report of Investigation 152, 41 p., 2 apps.

Jauhatuksen aiheuttamat mineraalipölypäästöt

Kysymys

Mikä on malminjauhatuksesta ympäristöön aiheutuvan mineraalipölyn määrä?

Vastaus

KHM = k x M x A 

KHM = kokonaishiukkasmäärä (g/vrk) 
k1-3 = hiukkaspäästökerroin eri kosteuspitoisuudessa (g/ton) 
M = syötteenmäärä/tunti (ton/t)

Perustelut

Murskausta seuraa malmin yksi- tai monivaiheinen jauhatus rikastusprosessin vaatimaan hienouteen. Jauhatuksen pölypäästöön vaikuttavat jauhettava, kivilaji, syötteen raekoko, kosteusprosentti, malmintyyppi, jauhautumissuhde ja hienoainesmäärä. Kaikki muuttujat huomioivaa tietoa ja laskentakaavaa ei käytännössä tarvita. Jauhatus tehdään Suomen metallimalmikaivoksissa yleisesti sisätiloissa, vesilietteessä ja suljetussa jauhinpiirisysteemissä. Tällöin hiukkaspäästökerroin = 0 tai lähellä sitä.

Lähde: modified from WRAP Fugitive Dust Handbook[1] [2]

Lähtötietoja

päästökerroin(kg /ton)
Obs	Kosteus	Hiukkaskoko	Prosessi	Arvo
1	Kuiva	TSP	Esi/karkea murskaus	0.2
2	Kuiva	TSP	Välimurskaus	0.6
3	Kuiva	TSP	Hienomurskaus	1.4
4	Kuiva	TSP	Materiaalin siirto ja kuljetus	0.06
5	Kostea	TSP	Esi/karkea murskaus	0.01
6	Kostea	TSP	Välimurskaus	0.03
7	Kostea	TSP	Hienomurskaus	0.03
8	Kostea	TSP	Materiaalin siirto ja kuljetus	0.005
9	*	TSP	Märkäseulonta	0
10	*	TSP	Kuivaseulonta ilman avulla	14.4
11	*	TSP	Kuivaseulonta ilman ilmapuhallusta	1.2
12	*	TSP	Kuivaus	9.8
13	Kuiva	PM10	Esi/karkea murskaus	0.02
14	Kuiva	PM10	Välimurskaus	0 - 0.6
15	Kuiva	PM10	Hienomurskaus	0.08
16	Kuiva	PM10	Materiaalin siirto ja kuljetus	0.03
17	Kostea	PM10	Esi/karkea murskaus	0.004
18	Kostea	PM10	Välimurskaus	0.012
19	Kostea	PM10	Hienomurskaus	0.01
20	Kostea	PM10	Materiaalin siirto ja kuljetus	0.002
21	*	PM10	Märkäseulonta	0
22	*	PM10	Kuivaseulonta ilman avulla	13
23	*	PM10	Kuivaseulonta ilman ilmapuhallusta	0.16
24	*	PM10	Kuivaus	5.9

läpipääsykerroin(-)
Obs	Prosessi	Tulos
1	Tuulensuojamuuri	0.7
2	Materiaalin kastelu	0.5
3	Kotelointi, sykloni	0.35
4	Kotelointi, harjaus	0.25
5	Kotelointi, kangassuodattimet	0.17
6	suljettu tai maanalainen	0
7	Sähköstaattinen suodatus	0.08 - 0.13

Kaava

Varsinainen metodi

+ Näytä koodi - Piilota koodi


################# pölypäästö: funktio pölypäästön laskemiseen
## KHM= k * M * A *C1*C2...*Cn 
## KHM = kokonaishiukkasmäärä joka lopulta muuttuu päästöksi (g/vrk)
## k1-3 = prosessikohtainen hiukkaspäästökerroin eri kosteuspitoisuudessa (g/ton) 
## M = syötteen määrä/tunti (ton/h)
## A = työtunnit vuorokaudessa (h/d)
## C1-Cn = pölypäästöjen vähentämisen tehokkuuskertoimet kullekin käytetylle menetelmälle

library(OpasnetUtils)


päästökerroin <- Ovariable(
			name = 'päästökerroin',
			formula = function(dependencies, ...) {
				d <- opbase.data("Op_fi2806.paastokerroin") # Haetaan päästökerrointiedot
				temp <- data.frame(Kosteus = c("Kuiva", "Kostea"), Kosteus2 = "*")
				temp <- merge(d, temp, by.x = "Kosteus", by.y = "Kosteus2")[, -1] # Korvataan villikortit oikeilla arvoilla
				d <- rbind(d[d$Kosteus != "*", ], temp)
				return(d)
			}
)

läpipääsykerroin <- Ovariable(
			name = 'läpipääsykerroin',
			ddata = "Op_fi2806.lapipaasykerroin"
)

MetMalMurskPol <- Ovariable(
	name = "MetMalMurskPol",
	dependencies = data.frame(
		Name = c("läpipääsykerroin","päästökerroin", "M", "A", "prosessi", "kosteus", "vaimennus"),
		Ident = c(NA, NA, NA, NA, NA, NA, NA)
	),
	formula = function(dependencies, N = 100, ...) {
		ComputeDependencies(dependencies, ...)

		#päästökerroin <- opbase.data("Op_fi2806.paastokerroin") # Haetaan päästökerrointiedot
		#temp <- data.frame(Kosteus = c("Kuiva", "Kostea"), Kosteus2 = "*")
		#temp <- merge(päästökerroin, temp, by.x = "Kosteus", by.y = "Kosteus2")[, -1] # Korvataan villikortit oikeilla arvoilla
		#päästökerroin <- rbind(päästökerroin[päästökerroin$Kosteus != "*", ], temp)

		# Rajataan käyttäjän määrittämiin prosesseihin.
		#päästökerroin <- EvalOutput(new("ovariable", name = "päästökerroin", data = päästökerroin), N = N)
		
		prosessit <- (new("ovariable", 
			name = "prosessit", 
			data = data.frame(Kosteus = kosteus, Prosessi = prosessi, prosessitResult = 1)
		))		 
		prosessit <- EvalOutput(prosessit, N = N)

		# Läpipääsykerroin haetaan
		#data <- opbase.data("Op_fi2806.lapipaasykerroin")
		#data <- data[data$Prosessi %in% vaimennus, ]
		#läpipääsykerroin <- EvalOutput(new("ovariable", 
		#	name = "läpipääsykerroin", 
		#	data = data
		#))

		läpipääsykerroin@output <- läpipääsykerroin@output[läpipääsykerroin@output$Prosessi %in% vaimennus, ]

		läpipääsykerroin@output <- as.data.frame(as.table(tapply(
			läpipääsykerroin@output$läpipääsykerroinResult,
			läpipääsykerroin@output["Iter"], prod
		)))
		colnames(läpipääsykerroin@output) <- c("Iter", "läpipääsykerroinResult")


		out <- päästökerroin * M * A * prosessit * läpipääsykerroin # Varsinainen laskentakaava

		return(out)
	}
)

#oprint(läpipääsykerroin)
#oprint(päästökerroin)

objects.store(MetMalMurskPol)
cat("Metodi alustettu.\n")

Täsmälliset perustelut löytyvät ERAC-wikistä: Metallimalmin murskausprosessin päästökertoimet (suojattu sivu)

Katso myös

Samasta asiasta on myös toinen, vanhempi sivu joka pitäisi yhdistää tähän ja poistaa: Metallimalmin murskausprosessin kokonais- (TSP) ja hengittyvien hiukkasten (PM10) päästökertoimet.

Metallimalmin murskausprosessin päästökertoimet

**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

Avainsanat

Kaivosteollisuus, mineraali

Viitteet

↑ National Pollutant Inventory. Emission Estimation Technique Manual for Mining. V.3.0, June 2011. Australian Government, Department of Sustainability, Environment, Water, Population and Communities
↑ Viittausvirhe: Virheellinen <ref>-elementti;viitettä electro ei löytynyt

Aiheeseen liittyviä tiedostoja

[NPI-1] National Pollutant Inventory. Emission Estimation Technique Manual for Mining. V.3.0, June 2011. Australian Government, Department of Sustainability, Environment, Water, Population and Communities

[electro-2] Viittausvirhe: Virheellinen <ref>-elementti;viitettä electro ei löytynyt

[1]

[2]

Metallimalmin murskausprosessin pölypäästöt

Sisällys

Kysymys

Vastaus

Perustelut

Perustelut

Katso myös

Jauhatuksen aiheuttamat mineraalipölypäästöt

Kysymys

Vastaus

Perustelut

Lähtötietoja

Kaava

Katso myös

Avainsanat

Viitteet

Aiheeseen liittyviä tiedostoja

Navigointivalikko