Маъруза 1: Кириш. Карьер атмосферасининг таркиби ва унга қўйиладиган талаблар. Карьер атмосферасини ифлосланиш омиллари

Расм 7.1. Термобур ишлаганда ҳосил бўлган газларнинг қўлланилаётган оксидловчиларнинг кўплик коэффицентига боғлиқлик графиги :
а-кислородда, б-ҳавода, 1- углерод оксиди, 2- углерод икки оксиди, 3-оксидловчи, 4-азот оксиди, 5-акролеин, 6-водород.
Портлатиш ишларида атмосферанинг газлашишини камайтириш.
Портлатиш ишларида зарарли газларнинг ҳосил бўлиши ПМ бўлиниши билан боғлиқ.
Портлаш моддасини портлашдаги бўлиниш реакцияси нолли ёки мусбат кислород баланси бўлиб, умумий кўринишда қуйидаги схема кўринишида бўлади (чап томонидаги қаттиқ портлаш моддаси, ўнгидаги детонациядан газ холатидаги бирикма махсулоти).
C₀H_вN_cO_d= CO₂+ ₂O+C/2 N₂+ (7.1)
бу ерда: а, b, c ва d –тегишли элементларни атом сони.

Портлаш моддаси манфий кислород баланси учун қуйидагига тенг.

C₀H_вN_cO_d= CO₂+ СO+ Н₂O+ + (7.2)

Бу ифодадан портлатишдаги портлаш моддасининг газ хосил бўлган махсулот хажмини аниқлаш мумкин. Масалан: Аммонит №6 амяк селитраси ва тротилдан ташкил топган бўлиб уни портлатилган, кислород баланси нолга яқин бўлиб, қуйидаги реакцияни бериши мумкин.
9.875NH₄NO₃+0.92C₇H₅N₃O₆=6.44CO₂+22.05H₂O+11.755N₂+0.108O₂ (7.3)
Хохлаган ҳосил бўлган газ хажмини (л) ва уларни йиғиндисини қуйидаги ифода билан аниқлаш мумкин.
W_r=22.4nм (7.4)
бу ерда: 22.4-1 грамм молекулани меёрий шароитдаги хажми,л, nм-1 кг портлаш моддасини портлатилганда ҳосил бўлган газлар молекулалар сони.
1 кг аммонит №6 портлатилганда 910 л газ ажратади.
Портлаш моддаси манфий кислород баланси билан портлатилганда кўпроқ кўмир окиси сони ҳосил бўлади. Бунда химиёвий реакция қаттиқ углерод ҳосил бўлиши билан ҳамда у сиз ҳам бўлади, температурага боғлиқ ҳолда СО₂, СО₁, Н₂О ҳосил бўлишига кислородни бўлишини ўзгариши бўлади.
Компонентлар таркиби реакция вақтида қаттиқ углеродсиз сувли газни ҳосил қилиш реакцияси бўйича аниқланади.

СО+Н₂О СО₂+Н q (7.5)

Температурани оширилганда реакция чапга силжийди ва уни камайтирилганда ўнгга силжийди.
Газли махсулотни реакциясига, уларни тезда совиши катта таъсир ўтказиши мумкин. Бу кон массасини бузиш бўйича ишни бажариш билан боғлиқдир. Муазанатли реакция совитилишда камаяди ва баъзи бир температурада мувозанатни харакат холатини таъминлаш мумкин. Мана шу вақтда мувозанатни «чиниқиши» бўлиб ўтади, яъни кейинчалик совитилишда портлаш махсулотини таркиби ўзгармай қолади. Шуни инобатга олиш керакки, портлаш махсулоти мувозанат «чиниқиш» температураси портлаш шароитига қараб ўзгаради ва алоҳида ҳолатда портлаш температурасига тахминан тенг бўлади.
Портлаш маҳсулотлари ўртасида қаттиқ углеродни ҳосил бўлишда қуйидаги тенглик бўлади. Бу доменни ёки генераторли газ реакциясига тенгдек маълум босимни ошиши билан реакция ўнгга харакатланади.

2СО С+СО₂+q (7.6)

Бундай ҳолда газли маҳсулот сони кам ҳосил бўлади, шу билан биргаликда углерод окиси ҳам кам ҳосил бўлади. Бундан ташқари, қўшимча энергия ажрала бошлайди. Шунинг учун тротилни фақат сувли қудуқларда қўллаш мақсадга мувофиқдир. Шунда сув, грануллар ўртасини тўлдириб, портлашга айланиш махсулотини зичлигини оширади ва СО₂ ва С ҳосил бўлиш томонига реакцияни ўтишига ёрдам беради.
Портлаш жараёнида катта сонли азот ажралади. У катта температурада диссоциироват қилади, бу эса унинг окисини ҳосил қилишга олиб келади. Бу жуда ҳам мусбат кислородли балансли портлаш моддасига тегишлидир.
Аммиак селитрасини тўғридан-тўғри бўлинишида азот окиси ажраб чиқади.
2NH₄NO₃=2NO+N₂+4H₂O (7.7)
Карьер атмосферасида, кислород етарли хажмда бўлганда, азот окиси 2 окис ёки азотли ангидридга ўтади.
2NO+O₂=2NO₂+q (7.8)
4NO+O₂=2N₂O₃ (7.9)
Азот окиси ва углерод окиси ҳосил бўлиши шу билан боғлиқки, портлаш моддаси тўлиқ бўлинмайди (тротил ва селитра бирлик портлаши). Бу бирликни компонентлари бир хил бўлмаган кимёвий активликка эга бўлади. Детонация вақтида тротил маҳсулотини энг фаол компонент сингари айлана олиш мумкин. Селитрани баъзи бир бўлаклари портлаш маҳсулотини совуши шароитида майдаланган зарядни ўраб турган кон жинси бўлаклари ёнади. Худди шунингдек совуш бўлади,портлаш моддаси ишига энергия харажатланганида, унинг натижасида тротилни бўлинишидаги баъзи бир маҳсулотларни ўзаро таъсири қийинлашади. Худди шунингдек аммиак селитраси (NO)ни ўзаро таъсири ҳам қийинлашади.
Зарарли газларни ҳосил бўлиш сони кон жинсларини кимёвий таркибига боғлиқ, худди шунингдек портлаш ишларини олиб бориш технологиясига ҳам боғлиқдир.
Ҳар хил портлаш моддасини газлигини ВНИИБТГ бажарган кузатувидан маълум бўлишича, Кривбасс темир маъдан карьерлари бўйича аниқланишича, углерод окисини максимал сони (70л/кг портлаш моддаси) тротилни магнет роговиклари қаттиқлик коэффициенти проф. М.М.Протодъяконов шкаласи бўйича f=16 18 бўлганда ҳосил бўлади, минимали эса (9.4 л/кг портлаш моддаси) сланцларда граммонит 79/21 ни портлатилганда ҳосил бўлади. Шу вақтда, биринчи ҳолатда, икки окис азотни минимал ажралиши кузатилади, иккинчи ҳолатда максимали (7.7 л/кг портлаш моддаси) бўлади. Икки окис азот ва икки окис углерод сони кон жинсини қаттиқлигига боғлиқ. Масалан, граммонит 79/21 ни портлатилганда кон жинсини қаттиқлик коэффициентини камайиши билан ажралаётган окис углерод сони 15.5 дан, то 9.4 л/кг га камайганлиги, шу вақт ичида икки окис азот сони эса 2.54 дан то 7.7 л/кг га ошганлиги кузатилади. Мана бўндай икки окис азотни ошишини кимёвий реакцияни портлашини, алоҳида компонентлари маҳсулотлари ўртасида тамом бўлмаганлиги билан тушунтирилади. Ҳавони газлашишини массавий портлашда камайтиришга комплекс чора-тадбирлар қўлланилади. Уларга ноллик портлаш моддаси ёки унга яқин кислород баланси, портлашни технологик мумкинлигидан фойдаланиш, карьерларни жадал шамоллатиш ва бошқалар киради. Масалан, тротилни гармонит 79/21 билан алмаштириш асосий захарли газлар сонини 4 маротабидан ортиқ углерод окисини камайтиришга ёрдам беради.
Зарарли газларни сонини камайтиришни бирдан бир келгусидаги йўли, бу массавий портлашда ажралаётган газларни, нетролловчи портлаш моддаси сингари қўшимчалардан тиқма тиқишда фойдаланишдан иборат. Ташқи ва ички кўринишдаги тиқма эритмаларини қўлланиш мақсадга мувофиқ бўлади. Пастки горизонтларда ички сувли тиқма, табиий йўл билан ҳосил қилинади ва унинг қудуқдаги қийматини сувнинг даражаси билан аниқланади. Излаш ишлари шуни кўрсатдики, сувли қудуқларни портлатилганда азот окиси чанглари адсорблашганда унинг сони 1.3 дан 1.5 гача камайганлик сони маълум бўлди.
Криворог кон маъдан институти қудуқлар зарядини портлатишдаги чангни ва газланишни камайтириш учун гидрогеле тиқма таклиф қилинган, у силикат натрий ва аммиак селитра сувларидан ташкил топган. Гидрогелели тиқма 2-7 м узунликда қудуқ диаметри 250 мм бўлганда ва чуқурлик 15-19 м, граммонит 79/21 билан узунлиги 6-8 м тўлдирилган «Север» карьерида Дзержен номли маъдан бошқармасида аниқланишича, уни қўлланилганда ҳавони чангланиши 54 %дан кўпга камайган. Ундан ташқари карьерни атмосферасига углерод окиси 23-46 %, азот окиси 86-99 % чиқиши камайди.
Портлаш ишларини олиб бориш технологиясини ўзгариш оқибатида, баланд поғоналарни портлатишда ҳосил бўлаётган азот окисини сонини камайиши кузатилади, бу эса портлашни тўлиқ энергиясидан фойдаланилганлиги билан тушунтирилади. Пастки горизонтдаги портлатилаётган блок майдонида олинмаган тўплам кон жинсини кенглиги 25-40 м да портлатилганда кўмир окиси таркиби камайган. Газлар ҳосил бўлиш сонини камайишини портлаш моддасини солиштирма харажатини камайиш йўли билан билан бурғулаш портлаш ишларини мукаммалашиши билан ҳам етиши мумкин экан.
Портлатилган кон массасини газланишини камайтиришни ҳаво оқими тезлиги таъсири билан камайишини расм 7.2 да кўрсатилган. Портлатилган массани шамоллатишни табиий ва