Улучшение условий труда работников горных предприятий за счет снижения выбросов оксидов азота при ведении взрывных работ
Решаемая проблема. Выбросы ядовитых газов, и в частности оксидов азота, при ведении взрывных работ являются одним из факторов, влияющих на безопасную отработку месторождений полезных ископаемых. Высокий уровень безопасности взрывных работ может достигаться только при условии сокращения и контроля вредных выбросов. Регулирование вопросов безопасности в области мониторинга диоксида азота усложняется тем, что в мире не существует единого подхода: в разных странах приняты различные значения предельно-допустимых концентраций, а также существенно отличаются методы расчета безопасных зон от воздействия ядовитых газов.
Методы исследования. Методы сравнительного анализа нормативно-правовых баз Российской Федерации и Австралии в области охраны труда.
Методы систематизации и классификации при анализе существующих способов снижения выбросов оксидов азота при ведении взрывных работ.
Экспериментальные исследования влияния высокоактивных катализаторов на концентрацию оксидов азота при использовании взрывчатых веществ.
Детали исследования. Анализ нормативно-правовых баз Российской Федерации и Австралии в области охраны труда показал различные значения предельно-допустимых концентраций оксидов азота, а также существенное отличие методов расчета безопасных зон воздействия ядовитых газов. В России показатель предельной допустимой концентрации диоксида азота значительно меньше и составляет 5 мг/м3, а в австралийской нормативной базе предельно-допустимая концентрация соответствует 9,4 мг/м3.
Использование высокоактивных катализаторов в составе профилированной забойки может применятся как метод снижения выбросов оксидов азота при ведении взрывных работ на карьерах.
С момента начала выброса продуктов взрыва происходит медленное разложение забойки и вынос ее массы через профилированный канал. При этом температура продуктов взрыва может достигать 1500-2000 °C, что является одним из определяющих факторов для выбора катализатора с точки зрения его разложения с учетом времени задержки продуктов взрыва в зарядной полости. Для проведения экспериментальных исследований возможности применения катализаторов в составе скважинной забойки для снижения выбросов оксидов азота использовались три катализатора: карбонат магния (MgCO3), карбонат кальция (CaCO3) и карбонат цинка (ZnCO3) (рис. 1).
Рис. 1. Зависимость концентрации оксидов азота в продуктах взрыва от используемого наполнителя
При добавлении катализаторов к пентаэритриттетранитрату видно, что применение карбоната цинка позволяет снизить выбросы оксидов азота более чем на 40%. Также данные исследования подтверждают возможность проведения лабораторных экспериментов с использованием пиротехнического состава в модельном взрывчатом веществе (рис. 2).
Рис. 2. Зависимость концентрации оксидов азота в продуктах взрыва во времени с использованием карбоната цинка ZnCO3
Заключение. Нейтрализация оксидов азота в составе продуктов взрыва обеспечивается за счет применения высокоактивных катализаторов MgCO3, CaCO3, ZnCO3. Полученные в ходе экспериментов с модельным взрывчатым веществом данные показали, что наиболее эффективным наполнителем для снижения выбросов оксидов азота при ведении взрывных работ является карбонат цинка ZnCO3. При проведении исследований с пентаэритриттетранитратом снижение количества выбросов оксидов азота составило 40% от того, которое выделялось при проведении опытов без добавления катализаторов, что подтверждает возможность использования данного метода как способ защиты работников от воздействия ядовитых газов, образующихся при ведении взрывных работ.