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第十二章 矿尘防治
◆ 第一节 矿尘及其危害
◆ 第二节 综合防尘技术
◆ 第三节 除尘器
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第一节 矿尘及其性质一、矿尘的产生及分类二、含尘量的计量指标三、矿尘性质四、矿尘的危害
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一、矿尘的产生及其分类
1、工业有害物与矿尘
◆ 工业有害物:工业生产中散发的粉尘、有害气体和蒸气、余热、余湿。
◆ 粉尘:指能在空气中浮游的固体微粒。
◆ 矿尘:矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。
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在通风与除尘技术中,常将悬浮在气体中的固体或液体微粒所组成的分散体系称为 气溶胶气溶胶体系降尘
> 10μm
运动烟
< 0,5μm
固体飘尘
< 10μm
运动雾
< 0,5μm
液体灰尘 烟雾
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2、矿尘分类
◆ 按矿尘粒径划分粗尘,粒径大于 40um,相当于一般筛分的最小颗粒,在空气中极易沉降。
细尘,粒径为 10~ 40um,肉眼可见,在静止空气中做加速沉降。
微尘,粒径为 0.25~ 10um,用光学显微镜可以观察到,
在静止空气中做等速沉降。
超微尘,粒径小于 0.25um,要用电子显微镜才能观察到,
在空气中做扩散运动。
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◆ 按矿尘的存在状态划分浮尘,悬浮于矿内空气中的矿尘。
落尘,从矿内空气中沉降下来的矿尘。
浮尘和落尘在不同环境下可以相互转化。浮尘在空气中飞扬的时间不仅与尘粒的大小、重量、形式等有关,还与空气的湿度、风速等大气参数有关。
矿山除尘的对象是悬浮于空气中的矿尘,一般所说的矿尘就是指落尘。
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◆ 按矿尘的粒径组成范围划分全尘(总粉尘),各种粒径的矿尘之总和。
呼吸性粉尘,主要指粒径在5 um以下的微细尘粒,
它能通过人体上呼吸道进入肺区,是导致尘肺病的病因,对人体危害甚大。
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二、含尘量的计量指标
1、矿尘浓度
2、产尘强度
3、相对产尘强度
4、矿尘沉积量
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矿尘浓度,单位体积矿内空气中所含浮尘的数量称为矿尘浓度。其表示方法有两种:
◆ 质量法,mg/m3
◆ 计数法:粒 /m3
我国规定采用质量法来计量矿尘浓度。
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产尘强度指生产过程中,采落煤中所含的粉尘量,
常用的单位为,g/t
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相对产尘强度指每采掘1 t或1 m3 矿(岩)所产生的矿尘量。
常用的单 mg/t 或 mg/m3
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矿尘沉积量指单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量。
单位为,g/m2d
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三、矿尘的性质
1、矿尘成分
2、矿尘的粒度与比表面积
3、矿尘的分散度
4、粘附性
5、自燃性和爆炸性
6、带电性和比电阻
7、可湿性
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1、矿尘成分
① 游离 sio2的含量:矿尘中游离 sio2的含量是危害人体的决定因素,其含量越高,危害越大。游离 sio2是许多矿岩的组成成分,如页岩、砂岩、砾岩和石灰岩等中游离的含量通常多在 20%~ 50%,煤尘中的含量一般不超过5%。
② 金属粉尘(铬、锰、镉、铅、镍等)。
③非金属粉尘(如硅、石棉、炭黑等)。
④粉尘表面可以吸附空气中的有害气体、液体、细菌、病菌、紫外线等。
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2、矿尘的粒度与比表面积
◆ 矿尘粒度是指矿尘颗粒的平均直径。
◆ 矿尘的比表面积是指单位质量矿尘的总表面积。 g/cm2
矿尘的比表面积与粒度成反比,粒度越小,比表面积越大,因而这两个指标都可以用来衡量矿尘颗粒的大小。
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3、矿尘的分散度分散度是指矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占的百分比。
分散粒级的划分是根据粒度大小和测试目的确定的,
我国工矿企业将矿尘粒级划分为4级:<2 um,2 ~
5 um,5 ~ 10um和> 10um。
矿尘总量中微细颗粒多,所占比例大时,称为高分散度矿尘;反之,如果矿尘中粗大颗粒多,所占比例大,
就称作低分散度矿尘。矿尘的分散度越高,危害性越大,
而且越难捕获。
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4、粘附性粘附性:粉尘附着在固体表面,或粉尘互相粘附的现象。
粘附性与粉尘的形状、大小及吸湿等有关。
粒径细、吸湿性大的粉尘,其粘附性也强。
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5、自燃性和爆炸性固体物料破碎后,总表面积大大增加,
使粉尘的化学活泼 (尤其是氧化产热 )也增加而燃烧;在封闭的空间内粉尘燃烧会导致爆炸。
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6、带电性和比电阻
※ 悬浮空气中粉尘荷电原因:破碎时的摩擦、碰撞或放射性照射、外界离子或电子附着等。
※ 影响荷电量大小因素:粉尘的比表面积和含湿量等有关。在同一温度下,表面积大、含湿量小的尘粒带电量小。
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7、可湿性当水的表面张力小于水与固体间的分子引力时,
固体容易被湿润,反之,固体则不易被湿润。
粉尘湿润性与粉尘性质、液体表面张力、尘粒与液体之间粘附力和相对运动速度有关。
粉尘可分为亲水性、疏水性和水硬性等 。
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四、矿尘的危害
1、污染工作场所,危害人体健康,引起职业病
2、引发尘爆事故
3、缩短机械、仪表等设备的使用寿命
4、增加工伤事故的发生
5、降低生产劳动效率
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1、污染工作场所,危害人体健康,引起职业病工人长期吸入矿尘后,轻者会患呼吸道炎症、皮肤病,重者会患尘肺病,而尘肺病引发的矿工致残和死亡人数在我国非常可怕。
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全国涉及有毒有害品企业超过 1600万 家,接触职业病危害因素的人数超过 2亿 人,有两个职业病集中的重点人群:一是约 1亿 名在中小企业就业的农村进城务工的流动劳动者,二是 1.36亿 名在乡镇企业从事工业劳动的农村劳动力。
我国是世界上职业病危害最严重的国家之一
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在各类职业病中,尘肺病占到
80%。
我国有 14 万多 人死于职业尘肺病。
全国已累计报告尘肺病人 58
万多 例,每年新增约 1 万 例,以上各数据均居世界首位。
受尘肺病害威胁的行业都由农民工从事,人数难以统计,估计实际尘肺发病要多 10 倍 。
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长期吸入粉尘后形成纤维化的病变,就像橡胶一样裹在肺泡壁的血管周围。血管包裹了一层外衣,肺泡壁又加厚了一层,
氧分子不易进入,造成病人持续缺氧的状态,感到胸闷、胸痛、呼吸困难。
医疗上还没有办法使纤维化逆转,所以不加有效防护措施。
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肺泡像一个个葡萄,肺泡壁就像葡萄皮。吸入的空气里面所带的氧分子穿过肺泡壁以后可以跟血液里的血红蛋白结合,形成氧和血红蛋白,随着血流把氧带给人体的组织,去完成人体的新陈代谢。
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◆ 影响尘肺病的发病因素矿尘对人体健康的危害与粉尘的 性质,粒径大小,
进入人体的 数量 有关。
※ 矿尘的成分能够引起肺部纤维病变的矿尘,多半含有游离 sio2,
其含量越高,发病工龄越短,病变的发展程度越快。
※ 矿尘粒度及分散度尘肺病变主要是发生在肺脏的最基本单元即肺泡内。
矿尘的粒度越小,分散度越高,对人体的危害就越大。
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※ 矿尘浓度尘肺病的发生和进入肺部的矿尘量有直接的关系,也就是说,
尘肺的发病工龄和作业场所的矿尘浓度成正比。
※ 个体方面的因素矿尘引起尘肺病是通过人体而进行的,所以人的机体条件,
如年龄、营养、健康状况、生活习性、卫生条件等,对尘肺的发生、发展有一定的影响。
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2、引发尘爆事故一般指煤尘爆炸。煤尘急剧氧化,并且产生高温( 1300~
1700℃ )、高压( 5~ 10kgf/cm2)气体和大量一氧化碳 (0.3~
8.1% ) 。
煤碎成微粒后,总表面积增大,化学活性增加。在高温热源作用下放出大量可燃性气体,集聚于尘粒周围,达一定浓度时爆炸。
爆炸产生的冲击波能吹扬落尘,为爆炸继续提供尘源。所以煤尘爆炸往往有连续性,有可能离初爆源越远,破坏性越大。
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煤尘的爆炸性决定于它的 成分,粒度,浓度和温度 。
通常煤的挥发分越高,爆炸危险性越大。挥发分低于 6~
7%的无烟煤,可认为无爆炸危险。煤尘中的灰分和水分能降低爆炸性。
粒度小于 1mm的煤尘都能参与爆炸,小于 75μm的最易爆炸。
爆炸下限约为 30~ 40g/m3,高挥发分的干煤尘可降到
17~ 18g/m3。
煤尘引爆温度一般为 700~ 800℃,少数为 1100℃ 。着火感应期为 40~ 250ms。
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3、缩短机械、仪表等设备的使用寿命随着矿山机械化、电气化、自动化程度的提高,矿尘对设备性能及其使用寿命的影响将会越来越突出。
4、增加工伤事故的发生工作面矿(煤)尘浓度过高,使工作面能见度低,会导致误操作,造成人员的意外伤亡。
5、降低生产劳动效率
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第二节 矿山综合防尘矿山综合防尘是指采用各种技术手段减少矿山粉尘的产生量、降低空气中的粉尘浓度,以防止粉尘对人体、矿山等产生危害的措施。
综合防尘技术措施分为 通风除尘,湿式作业,净化风流,
密闭抽尘,个体防护 及一些特殊的除、降尘措施。
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一、通风除尘指通过风流的流动将井下作业点的悬浮矿尘带出,降低作业场所的矿尘浓度。
影响因素:风速、矿尘密度、粒度、形状、湿润程度等。
风速过低,粗粒矿尘将与空气分离下沉,不易排出;风速过高,能将落尘扬起,增大矿内空气中的粉尘浓度。因此,通风除尘效果是随风速的增加而逐渐增加的,达到最佳效果后,
如果再增大风速,效果又开始下降。
一般来说,掘进工作面的最优风速为 0.4~ 0.7m/s,规程规定的采掘工作面最高容许风速为 4m/s,
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二、湿式作业是利用水或其他液体,使之与尘粒相接触而捕集粉尘的方法,它是矿井综合防尘的主要技术措施之一。
如湿式凿岩、喷雾洒水、水封爆破和水炮泥以及煤层注水等防尘技术措施。
湿式凿岩除尘率达 90%以上,并能提高凿岩速度 15~ 2
5%。
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水炮泥是将装水的塑料袋代替一部分炮泥,填于炮眼内,水袋破裂,水在高温高压下汽化,
与尘粒凝结,达到降尘的目的。
喷雾洒水使矿尘被水湿润后,尘粒间会互相附着凝集成较大的颗粒,附着性增强,矿尘就不易飞起。在炮采炮掘工作面放炮前后洒水,不仅有降尘作用,而且还能消除炮烟、
缩短通风时间。
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转载系统除尘
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三、净化风流是使井巷中含尘的空气通过一定的设施或设备,将矿尘捕获的技术措施。
目前使用较多的是水幕和湿式除尘装置。
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密闭喷雾除尘密闭抽尘净化密闭除尘
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四、个体防护是指通过佩戴各种防护面具以减少吸人人体粉尘的最后一道措施。
个体防护是防止矿尘对人体伤害的最后一道关卡。
个体防护的用具主要有防尘口罩、防尘风罩、防尘帽、
防尘呼吸器等。