水预湿被爆体降低爆破粉尘机理研究.pdf

第2 l 卷第3 期 爆破Vol 2 1 N 。3 2 0 0 4 年9 月B L A S T I N GS e p2 0 0 4 文章编号1 0 0 l 一4 8 7X 1 2 0 0 4 】0 3 0 0 2 l 一0 3 水预湿被爆体降低爆破粉尘机理研究 李战军1 ’3 ，汪旭光2 ，郑炳旭3 1 ．北京科技大学土木与环境工程学院，北京1 0 0 0 8 3 ；2 北京矿业研究总院，北京1 0 0 0 4 4 3 ．广东省宏大爆破工程公司，广州5 1 0 0 5 5 摘要 通过对气漉中单个尘粒的运动分析，指出降低爆尘的有效方法是增大粒径。通过对尘流中尘粒受 力的分析，得出在干燥环境下作用在尘粒上的主作用力是范德华力；在湿润情况下作用在尘粒上的主作用力 是液桥力的结论。指出水预湿被爆体降尘法的机理是尘杠间的液桥力促使润湿尘流中的尘拉变大，变大的 尘拉迅速下降，从而实现降低爆尘目的。 关键词降尘；爆破；预湿降尘 中图分类号T D 2 3 5 ．1文献标识码A M e c h a n i s mO fB l a s t i n g - d u s tC O n t r O lb yP r e w e t t i n g D e m O l i s h e dB u i l d i n g s L fZ 口n 0 “n 1 ”，W 4 卜f GX M ．g “n n 9 2 ，Z H E N GB i n g ．z “3 1 ．S c h o o lo fC i v i la n dE n v i m n m e n tE n g i n e e r i n g ，U n i v e r s i t y o fS c i e n c ea n dT e c h n 0 1 0 9 yB e ”i n g 。B e U i n g1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ； 2 ．B e 巧i “gG e n e r a lR e S e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a 3H 。n g d aB l a s t i n gE n g i n e e r i n gC oo fG u a n g d o n gP r o v i n c e ，G u a n g z h o u5 1 0 0 5 5 ，C h i n A b s t r a c t T h r o u g ha n a l y z i n gt h en l o v e m e n to fas i n g l ep a r t i c l ei ng a s t i ti sp o i n t e do u tt h a rt h ee f f e c t i v e m e t h o dt o ∞n t r o lb l a 3 t i n g _ d u s ti st oe n I a r g et h ep a n i c l e s i z e ．B yt 1 1 ea n a l y s i sa n dc o m p a d s o no ft h ep a r t i c I ∞o fd u s t f I o w ，t h em a i nf o ”ea c t l n go nt h ep a r t i c l e s0 fd r yd u s tf l 。wi sV a nI e rW a a l sf o r c ea n dt l l eI j q u i d b r i d g i n gf o r c e 。n t h ep a r t i c I 髂o fw e td u s tf I o wa r ef o u n dA tl a s t ，t h em e c h a n i s mo fb l 站t i n g - d u s tc o n t r o Ib yp r e w e t t i n gd e m 0 I j s h e d b u j I d i n g si sa 蚰l y z e d 。t h a ti 3 ，l i q u i d - b d d g i n gf o r c eh e I p sd u s t p a r t i c l ∞t o ∞m et q g e t h e ra n db e c o n l ea n o t h e rl a r g e r p a r t i c l e s ；t h eq u i c kd e s c e n to ft h el a r g e rp a n i c l e sm a k e st h eb I a 5 t i n g - d u S tc 。n t r o Ic o m et r u e ． K e yw o r d s d u s tl ay i n g ．b l 船t i n g ；d u s t 山y i n g b yp r e w e t t i n gm e t h o d 5 1 前言 随着社会的进步和城市建设的发展，我国城市 旧建筑拆除量逐年增加。爆破拆除在城市发展中的 作用越来越大，但爆破拆除产尘量大。严重影响人们 生活，爆破产尘治理问题日益受到人们关注。为解 决这一问题，近年来，人们多采用水预湿爆破体降尘 收稿日期2 0 0 4 一0 3 1 4 ． 作者简介李战军 1 9 6 3 一 ．男} 北京北京科技大学土木与环境工程 学院博士生．广州广东省宏大爆破工程公司高工． 的办法，收到了一些成效。但由于人们对水预湿降 尘的机理缺乏认识，使该法难于进一步完善提高，也 难免出现投入大、收效不理想现象。为此，就水预湿 被爆破体降尘的机理进行一些探讨。 2 爆破扬尘的粒度分布情况及尘粒运 动特性 2 ．1 爆破扬尘的尘粒粒径分布情况 实践和研究都证明，在开放的空间，钻i L 爆破破 万方数据 爆破 2 0 0 4 年9 月 碎介质时，在爆破作用下，爆区除产生大量气体外， 还产生大量粉尘。这些粉尘分散度高，可长时间悬 浮于空气中．随着风流迁移。但在爆破现场，爆破尘 气迅速进入开放空间的空气中，迅速向四周扩散，定 量测出其粉尘分布情况十分困难。 在实验室中，爆后7 5s ，爆破现场尘粒粒径分布 情况见表1 ⋯。 表l 爆区尘粒粒径分布情况 由表1 可以看出，爆后7 5s ，爆破颗粒物中尘粒 粒径小于5 “m 的颗粒数占总颗粒数的9 6 ％。 2 ．2 单颗尘粒在气流中的运动情况 尘粒在气体中的运动一般由2 部分组成，一是 随气流一起运动；二是在重力作用下向地面的沉降。 图1 所示为2 种气流流动形态及其尘粒的运动情 况【引。 图1 a 表示尘粒沿平板层流的运动状态。由 图可知，粒径d 。 1 0p m 的粒径几乎成直线地落在 平板上；粒径d 。 5 ～1 0p m 的细尘粒则不成直线 而是呈抛物线落在平板上；粒径小于O ．5 “m 的尘 粒在层流中漂移。 图1 b 表示在湍流情况下，粒径d 。 1 0p m 的 粒径根据其时均速度和脉动速度呈直线或抛物线的 落在平板上；粒径小于1 0 “m 的尘粒则要继续地随 湍流气流移动。 进一步的研究表明，尘粒在紊流中的沉降与流 体的粘性无关，与粒径有密切关系，对粒径小于5 0 “m 的尘粒，其沉降速度随粒径的减小而急剧降低。 对于粒径小于1 0p m 的尘粒，仅靠重力使尘粒与周 围气流分离是十分困难的，它们的运动受周围气流 的控制，不得不“随波逐流”。如粒径1 “m 的石英 尘粒从地面上1 ．5m 的高处降落到地面大约需6 h 。 对粒径1 ～5 0 “m 的尘粒，其沉降速度与其粒 径有如下关系【33 ∥f d 2 器2 1 式中，卢f 为尘粒尘降速度，c m ／s ；d 为粒径，c m ；凡 为颗粒密度，g ／c m 3 ；g 为重力加速度，c m 2 ／S ；口为 空气动力学黏度。 由式 1 可知，任何2 个小尘粒的凝 并 聚，将 使其沉降速度提高3 倍。 由2 ．1 可知，爆后7 5s 的爆尘粒径d 。 ，， 、 0234 水份增量△聊％ 图3 降尘率随水份增量变化 由图3 可知．当煤体水份达到4 ％以上时，降尘 率不再提高。因此。应该找出被爆体含水率与降尘 效果间的最佳点，以避免投入大、收效微。 2 水预湿法降尘，主要是通过液桥力的作用降 低爆尘，若能增大液桥力．就能提高降尘效果。由式 5 可以看出，在其他条件不变的情况下，液桥力与 气液界面的张力成正比。若能在水中加入添加剂提 高其张力，这种水溶液的降尘效果势必更显著。但 水溶液表面张力的提高。势必降低尘粒表面的润湿 性。尘粒表面润湿性的降低对降尘有负面作用，因 此，在添加剂的选择及其溶液浓度的确定方面，应综 合考虑。以免顾此失彼。 参考文献 [ 1 ]张兴凯爆破烟尘行为理论及测试[ D ] ．北京北京科 技大学．1 9 9 5 【2 ] 小儿i 明．气体颞粒的分离【M ] ．周世辉，译北京化学 工业出版杜．1 9 9 1 ， [ 3 】吴正风沙地貌与治沙工程学[ M ] 北京科学出版 社．2 0 0 2 [ 4 ] 卢寿慈．粉体加工技术[ M ] 北京中国轻工业出版 社．1 9 9 9 ． [ 5 ]曾凡，胡永平，杨毅，等．矿物加工颗粒学[ M 】．徐 州中国矿业大学出版社．2 0 0 l [ 6 ] 金龙哲．粘结式除尘技术与应用[ D ] 徐州中国矿业 大学。1 9 9 7 ． [ 7 ] 郑炳旭，魏晓林．城市爆破拆除的粉尘预测及降尘措 施[ J ] ，中国工程科学，2 0 0 2 ， 8 6 9 ～7 3 C 8 ] 池恩安，温远富，罗德丕，等．拆除爆破水幕帘除尘技 术研究[ J ] 工程爆破，2 0 0 2 。 3 2 5 ～2 8 [ 9 ] 陶 澜不到1 0 秒工会大楼爆破拆除[ N ] 北京青年 报．2 0 0 3 9 9 [ 1 0 】吴中立．矿井通风与安全[ M 】徐州中国矿业大学 出版社。1 9 8 9 ． 万方数据