انبارهای روباز به دلیل عبور باد، یکی از منابع انتشار غبار می باشند.غبار انبارهای روباز میتواند اندازه ذارت بین 10mm تا 0.01micron داشته باشد که مقدار عمده آن بین 10mm تا 1micron است. البته سرعت باد نیز در بلندشدن مواد درشت از سطح انبارهای روباز تاثیرگذار است. معمولا درصد غبار قابل استنشاق قسمت کوچکی از کل انتشار غبار میباشد.

انبارهای روباز در سطح سایتهای معدنی معمول هستند. معمولا دو نوع انبار وجود دارد: طولانی مدت و موقت. در انبار طولانی مدت کپه(پایل) مواد در زمان زیادی مثلا چند ماه یا بیشتر دست نمی خورد. مثل انبار باطله معدن که تا برداشت بار انباشته میشود. انبارهای کوتاه مدت میتواند شامل محصول یا موادی باشد که بطور موقت ذخیره میشود. کپه مواد زیر نوارنقاله، از انبارهای موقت مشهور می باشند.

غبار میتواند از انبارها و محوطه های باز در اثر کشیده شدن مواد بخاطر سرعت باد تولید شود. دپارتمان کشاورزی آمریکا بیان میکند که فرسایش خاک در اثر باد وقتی اتفاق می افتد که خاک سطحی ریز، سست، خشک، صاف و باد قوی باشد. سرعت باد به کمی 20km/h میتواند باعث کشیدن ذرات ریزتر از 0.1mm شود. بنابراین چند فاکتور برای کاهش فرسایش  در اثر باد وجود دارد:

- خاکی که شامل سنگریزه یا کلوخ درشت و فشرده باشد

- خاکی که فشرده ، زبر یا مرطوب 

- خاک نباتی یا خاک پوشیده شده با پسماند گیاهی (مثل کاهبن)

- کاهش یا حذف سرعت باد نزدیک سطح زمین

این چهار فاکتور به چهار اقدام کنترل غبار ترجمه میشود که میتواند برای هر دو محوطه های باز و انبارها بکار رود: زبری سطح surface roughness ، آب water ، پوشش ها coatings و حصارهای باد wind barriers . آب، پوشش و تا حدی حصار باد معمولا برای انبارها بکار میرود در حالیکه هر چهار روش برای محوطه ی باز میتواند بکار رود.

زبری سطح:

زبری سطح در فرسایش باد از محوطه های باز مهم است اما در انبارهای روباز اهمیت کمتری دارد. معمولا هرچه سطح زبرتر باشد فرسایش باد کمتر اثر میگذارد. این مطلب برای هر دو قطعات زمین که ته مانده گیاهان دارد و زمینهای لُخت درست است. زبری با مقدار و جهت کاهبن stubble برای زمینهای کشاورزی و ناهمواریهای سطح و کلوخهای درشت برای زمینهای لخت بوجود می آید. مکانیزمهای کنترل غبار فرسایش باد کاهش نیروی باد روی سطح یا به تله انداختن مواد فرسوده شده با ذرات درشت تر میباشد. افزایش مقدار زبری برای هر زمین میتواند کاهش فرسایش خاک را باعث شود. بهترین روش کنترل غبار برای محوطه های باز کاشتن گیاهانی است که تمام سطح را بپوشاند. معمولا این گیاهان چمن، شبدر، یونجه و غیره میباشد.

یکی از اقدامات کنترلی برای سطوح باز، زبر کردن سطح زمین با بکارگیری گاوآهن میباشد. عمق شیارها باید بین 75-150mm باشد. برای محلهای با سرعت باد بیشتر، عمق باید به 200-350mm افزایش یابد. هدف از این شخم زدن به روی سطح آوردن کلوخهای درشت میباشد. 

کلوخهای درشت ذرات کوچکتر را از فرسایش باد محافظت میکند. برای اینکه کلوخه ها بخوبی موثر باشد، باید بیشتر سطح را بپوشاند. این شخم زدن در ضمن شیار و برآمدگی روی سطح ایجاد میکند که پتانسیل کاهش فرسایش به میزان 50-90  % را دارد. البته این روش به عنوان یک اقدام موقت فوری برای کنترل فرسایش در زمینهای کشاورزی بکار میرود. به علاوه برای اینکه این روش موثرتر باشد شخم زدن باید در زاویه عمود بر جهت باد و به آرامی کامل شود تا مانع خورد شدن کلوخه های بزرگ شود.

برآمدگی شیارها با افزایش زبری سطح مانع فرسایش باد میشود؛ چون سرعت موردنیاز برای بلند کردن مواد از یک سطح شخم خورده بیشتر از یک سطح صاف است. معمولا ذرات درشت در پشت برآمدگیها باقی میماند در حالیکه ذرات ریز سست ساییده میشود. بعد از این، سرعت باد مورد نیاز برای کشیدن مواد به بالای پشته بیشتر از سطوح صاف میشود. پس به جلوگیری از فرسایش باد کمک میکند. در ضمن بسیاری از مواد سست نیز در شیارها می افتند. این فرایند میتواند در سطوح شخم زده تا 50  % در مقایسه با سطوح صاف انتشار غبار را کاهش یابد.

 روش دیگر برای کاهش فرسیاش باد بکارگیری پوشش سنگریزه است. بکارگیری سنگریزه ریز   (mm 0.5-6 ) متوسط (mm 0.5-12.5) و درشت (mm 6-37.5) به ترتیب 20، 50 و 100 تن در هر جریب (4046 مترمربع) فرسایش ناچیز باد (کمتر از 11kg در هر جریب) را نتیجه میدهد. 

آب

آب یک روش مشهور برای کنترل غبار انبارها و محوطه های باز است که برای سایتهای معدنی توصیه میشود. آب با مواد مخلوط شده و یک پوسته مقاوم در برابر فرسایش باد ایجاد میکند. معمولا سرعت باد بیشتری برای فرسایش این پوسته نیاز است. سخت کردن سطح خاک Cementation نیز میتواند در فرسایش آن برای کنترل غبار هم انبار و هم محوطه باز تاثیر بگذارد. سخت کردن از خیس و خشک کردن متناوب خاک اتفاق می افتد که معمولا تشکیل یک قشر به ضخامت 1.5mm را میدهد. خاک باید مقدار کافی مواد ریز داشته باشد تا مواد درشت تر را به هم بچسباند که تشکیل کلوخه بدهد. البته اندازه گیری مقدار سخت شدن یعنی تعیین تعداد سیکلهای خشک و تر شدن موردنیاز برای مقاومت در برابر فرسایش باد مشکل است.

مقدار رطوبت خاک همچنین روی فرسایش خاک تاثیر میگذارد. اساسا با افزایش رطوبت فرسایش خاک کاهش می یابد که برای کنترل غبار محوطه های باز مهم است. هرچند نشان داده شده است که حتی خاک با رطوبت بالا میتواند در برابر فرسایش باد حساس باشد. برای خاک سست با عمق  5cm قابلیت فرسایش یک خاک مرطوب میتواند مشابه یک خاک خشک باشد اگر سرعت باد برای خاک مرطوب km/h 24-32  بیشتر از خاک خشک باشد. بنابراین اگرچه خیس کردن یک اقدام کنترل غبار خوب است اما سطح باید تحت نظر باشد تا مقدار مناسب رطوبت برای جلوگیری از فرسایش برقرار بماند.

روکش ها

روکشها به عنوان یک روش کنترل غبار معمولا شامل آب یا بیشمار تثبیت کننده شیمیایی از محصولات تجاری میباشد. بهترین روکش ها که مانع فرسایش باد میشوند یک پوسته روی سطح مواد یا خاک تشکیل میدهد. بعلاوه بهترین روکشها مواد غیرسمی برای گیاهان است و اجازه نفوذ آب و حمل آسان مواد را میدهد. از معایب روکش کردن گرانی و فرسایش در اثر سوراخ شدن روکش میباشد.

مخلوط کردن بنتونیت با خاک زمین یک روش کنترل غبار برای محوطه های باز است. آب باعث میشود مخلوط بنتونیت و خاک تشکیل یک پوسته فقط روی سطح فوقانی مخلوط را بدهد. غلظت زیاد بنتونیت باعث میشود ذرات شن قابل فرسایش زیر 1mm به آسانی رها شوند. بنابراین غلظتهای کمتر بنتونیت مطلوب است چون سطح سفت و فشرده میشود.

اخیرا به عنوان یک روش کنترل غبار برای محوطه های باز، یک کارخانه معدنی در وایومینگ Wyoming پلیمر صمغ گوار  Gum Guar را روی سطح سد باطله در معدن ترونا (مخلوط سدیم کربنات و سدیم بی کربنات) بکارگرفته است. صمغ گوار از دانه گوار گرفته میشود و میتواند در صنایع معدنی به عنوان فلوکولانت استفاده شود. در کارخانه ترونای وایومینگ، محلول صمغ گوار در تماس با لایه بی کربنات سطح سد باطله پیوندهایی تشکیل میدهد که پس از خشک شدن و ایجاد یک پوسته، مواد را در برابر باد مقاوم میکند. این پوسته به خاطر وجود پلیمر طول عمر و استحکام بالایی دارد و در برابر فعالیت میکروبی مقاوم است.

یک روش فعلی برای تشکیل انبار طولانی مدت فشرده کردن آن با بولدوزر است. فشرده سازی به جلوگیری از فرسایش باد کمک میکند. 

علاوه بر آن روکش یا مواد چسبناک میتواند برای کمک به کنترل غبار بکار رود. مخلوطهای موم (فرمولاسیونهای داغ مذاب hot-melt formulations) و امولسیون های لاتکس پلی اتیلن و پلی پروپیلن در گذشته برای انبارهای زغال مفید شناخته شده اند و میتواند برای دیگر انبارهای معدنی نیز بکار رود. روکش-های امولسیون لاتکس نازکتر و نسبت به فرمولاسیونهای داغ مذاب در برابر آب نفوذپذیرتر است. همچنین روکشهای امولسیون لاتکس قبل از مصرف، برای پخش ذرات ریز در سرتاسر انبار آماه سازی سطح لازم دارد. اما همه روکش ها، هم امولسیون لاتکس و هم فرمولاسیونهای داغ مذاب، با فشرده سازی یا بدون آن ( انبار فشرده شده بهتر از فشرده نشده است) عمدتا در کنترل غبار مفید هستند.

یک ایراد روکشهای امولسیون لاتکس برای کنترل غبار این است که باید در دمای بیشتر از 10˚C بکار رود در صورتیکه فرمولاسیونهای داغ مذاب میتواند در هر شرایط آب و هوایی بکار رود. همچنین رزین یا پلیمرهای اکریلیک میتواند استفاده شود ولی 3 روز زمان پخت نیاز دارد تا تشکیل پوسته روی سطح انبار را بدهد. این روکش ها بسیار مقاوم به فرسایش باد هستند مگر اینکه سطح انبار شکسته شود که فرسایش باد مثل یک انبار بدون روکش روی آن عمل میکند.

میکروفوم روش دیگری برای کنترل غبار از جمله برای انبارها میباشد. فوم های معمول برای خاموش کردن آتش (حبابهای بزرگ 5mm) برخلاف میکروفوم (حبابهای کوچکتر از 100μm) در کنترل غبار موثر نیست. میکروفوم ها برای فرونشانی غبار از آب بهتر است. چون قطره های آب برای کنترل غبار باید به اندازه ذرات غبار باشند که میکروفوم میتواند برآورده کند. ذرات غبار در حبابهای فوم نفوذ کرده باعث میشود حباب شکسته شده و ذرات را خیس کند. میکروفوم میتواند در نقاط انتقال مواد تزریق شود. برای بدست آوردن کنترل غبار بهینه نیاز به تقریبا 1.5lit آب برای هر تن مواد بالک است.

حصار باد

حصار باد برای فرسایش محوطه های باز معمولا شامل کاشت گیاهان مثل چمن، درختچه و درختان میباشد. برای توقف فرسایش، این گیاهان میتواند در لبه زمین یا به عنوان محصول  وسط زمین کاشته شود. راندمان کنترل غبار برای کارخانه های مختلف و فاصله های متفاوت برای ذرات زیر 10micron میتواند از 35-80  % متغیر باشد.

همچنین میتوان گیاهان را روی خاک سطحی انبارها کاشت که بسیار مستعد نیز هست. 

 معمولا پس از قراردادن انبار و متوقف شدن همه فعالیتها روی خاک سطحی دانه ریخته میشود. گیاهان یک حصاری را بوجود می آورد که مانع سرعت بالای باد در برخورد با سطح انبار میشود که مانع کشیدن ذرات خاک سطحی میشود. گیاهان همچنین مانع فرسایش آب از خاک سطحی انبار میشود. بیشتر انبار مواد غیر از خاک سطحی قابل کشت نیستند و باید روکش شوند.

فنس های تخته ای، برزنتی و غیره میتواند برای کنترل فرسایش باد محوطه های باز بکار رود. فنس باید m 1-1.5 ارتفاع داشته باشد تا موثر باشد. این فنس ها برای به تله انداختن ذرات غبار معلق بکار میرود. برای بکارگیری نزدیک جاده ها، حداکثر راندمان جهت به تله انداختن غبار تقریبا در فاصله 10-20 برابر ارتفاع حصار بالادست جاده میباشد. 

 بعلاوه مواد حصار باید یک تخلخل 30-40 درصد برای بهترین عملکرد داشته باشد. حصارها یا فنسهای باد که عمود بر جهت باد غالب نصب میشود، جست و خیز سطح خاک و مقدار ذرات شناور در هوا در پایین دست فنس¬ها را تا 90  % کاهش میدهد. حصار میتواند برای انبار نیز بکار رود اما باید بگونه ای ساخته شود که تمام انبار را بپوشاند. البته در اینصورت حصار نسبتا بزرگ میشود. حصارهای انبارها معمولا از مواد ساختمانی معمول ساخته میشود.

 انواع دیگر حصارها که فرسایش باد از محوطه های باز را کنترل میکند حصارهای پراکنده است. حصارهای پراکنده میتواند در کاهش مقدار خاک معلق در باد تا یک ارتفاع 1.8m موثر باشد. شکل زیر حصارهای پراکنده وسیعی با درختچه ها در یک شبکه مستطیلی (9x2.3m (30x7.5 foot را نمایش میدهد. برای حفاظت از مخروطی هایی با قطر پایه 200mm ، قطر بالایی 100mm و ارتفاع 600mm استفاده شده است. مخروطهای با بکارگیری توری سیمی stucco wire به زمین متصل میشود. 

منبع: 

هندبوک کنترل غبار در صنایع معدنی

Dust Control Handbook for Industrial Minerals Mining and Processing

نوشتن دیدگاه