矿井通风与环保第五章.ppt

矿井通风与环保,,第五章矿山空气污染及其防治,5.1井下空气5.1.1矿井内空气成分矿内空气来源于地面空气。地面空气主要由氧02、氮N2和二氧化碳C02所组成。此外，地面空气还含有微量的水蒸气、微生物和灰尘等，但这些物质仅在城市或工业中心等局部地区变化较大，不影响整个地面的空气组成，所以不包括在地面空气的组成成分之内。地面空气进入矿井后，成分将发生一系列的变化，如氧含量减少，混入各种有害气体和矿尘，空气温度、湿度和压力也发生变化。,可见，地面空气与矿内空气是有区别的。但是，矿内空气在其成分与地面空气相近似时如进风巷道中的风流称为新鲜风流；反之称为污浊风流或废风如回风道中的风流。下面研究矿内空气的主要成分。1氧。氧是一种无色、无味、无臭的气体，和空气相比，它的相对密度是1.11。它的化学性质很活泼，几乎能与所有的气体化合，易使其他物质氧化，是人与动物呼吸和物质燃烧不可缺少的气体。因此，井下工作地区必须供给含有足够氧气的新鲜空气。我国矿山安全规程规定在总进风和采掘工作面进风中，氧气的体积分数不得低于20％。,2二氧化碳。二氧化碳是～种无色、略带酸臭味的气体，俗称碳酸气，相对密度1.52，容易聚集在巷道底部或下山盲巷没有风流的地方；不助燃，不能供呼吸，易溶于水。二氧化碳对人的呼吸有刺激作用，人体内二氧化碳增多，能刺激人的呼吸神经中枢，而引起频繁的呼吸，使人的需氧量增加。另外，井下空气中二氧化碳浓度过大，又会使氧含量相对减少，使人中毒或窒息。为了防止二氧化碳的危害，安全规程规定在总进风和采掘工作面进风中，二氧化碳的体积分数不得超过0.5％，在总回风中不得超过0.75％。,3氮。氮是一种无色、无味、无臭的气体，相对密度0.97，既不助燃，也不能供人呼吸。在正常情况下，氮对人体无害，但当空气中氮含量增加时，会使氧气含量相对减少，而使人窒息。在通风正常的巷道中氮含量一般变化不大。综上所述，地表空气的主要成分是氧、二氧化碳及氮。空气进入矿井后，其成分会发生变化。由于在矿井里，矿岩及木材等不断缓慢氧化，消耗大量氧气，并产生二氧化碳，因此，主要是氧减少及二氧化碳增加。在矿内通风不好的地方，尤其是火区及采空区附近以及有二氧化碳放出的独头巷道，氧的体积分数可能会降到1％～3％。所以在进入这些巷道前应该进行检查，否则贸然进入将会有窒息死亡的危险。已经停止通风的旧巷，未经检查决不允许进入，以免发生二氧化碳中毒窒息事故。,5.1.2矿内空气中的有毒气体5.1.2.1爆破及内燃设备产生的主要有毒气体爆破是矿山生产的主要作业之一。爆破后不能立即进入工作面，因为现代各种工业炸药爆破分解都建立在可燃物质如碳、氢、氧等气化的基础上。当炸药爆炸时，除产生水蒸气和氮外，还产生二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等有毒有害气体，统称为炮烟。它会直接危害矿工的健康和安全。井下使用柴油动力的无轨设备能使劳动生产率大大提高，但必须解除柴油机排出的废气对矿工的危害。因为柴油是由碳质量分数85％～86％、氢13％～14％和硫0.05％～0.07％组成的，柴油的燃烧一般不是理想的完全燃烧，产生很多局部氧化和不燃烧的东西。,所以，柴油机排出的废气是各种成分的混合物，其中氮氧化合物主要是一氧化氮和二氧化氮、一氧化碳、醛类和油烟等四类成分含量较高，毒性较大，是柴油机废气中的主要有害成分。一般柴油机废气中氮氧化物的体积分数为0.0056～0.025％，一氧化碳体积分数为0.016％～0.0483。所以应进一步了解一氧化碳和氮氧化物的特点，才能清楚地知道它们的危害及其预防方法。A一氧化碳一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体，相对密度0.97。由于一氧化碳与空气重量相近，易于均匀散布在巷道中，若不用仪器测定很难察觉。一氧化碳不易溶解于水，在通常的温度和压力下，化学性质不活泼。,一氧化碳是一种性质极毒的气体，在井下各种中毒事故中所占的比例较大。一氧化碳性质极毒是由于它与人体血液中血色素的结合力比氧大250～300倍，也就是说血液吸收一氧化碳的速度比吸收氧快250～300倍。当人体吸入的空气含有一氧化碳时，那么血液就要多吸收一氧化碳，少吸人甚至不吸人氧气。这样人体内循环的不是氧素血色素HB2而是碳素血色素HBcO，使人患缺氧症。当血液中一氧化碳达到饱和时就完全失去输送氧的能力，使人死亡。这说明空气中一氧化碳含量过高会妨碍人体吸收氧；反之，有足够的氧气也会排出人体内的一氧化碳。因此一氧化碳中毒时只要吸人新鲜空气就会减轻中毒的程度，所以一氧化碳中毒者如能尽快地被转移到新鲜风流中进行人工呼吸，仍可得救。,由于一氧化碳的毒性很大，安全规程规定井下作业地点不采用柴油设备的矿井，空气中一氧化碳体积分数不得超过0.024％，按质量浓度计不得超过0.03mg/L。这个规定的允许浓度比有轻微症状的中毒浓度还有几倍的安全系数，这主要考虑到人在这样环境下从事劳动也不致中毒和受到伤害。一但爆破后，在扇风机连续运转不断送入新鲜风流的情况下，一氧化碳的体积分数降到0.02％时就可以进入工作面。使用柴油设备的矿井一氧化碳的体积分数应小于0.005％。若经常在一氧化碳浓度超过允许浓度的环境中工作，虽然短时期内不会发生急性病状，但由于血液长期缺氧和中枢神经系统受到伤害，就会引起头痛，眩晕，胃口不好，全身无力，记忆力衰退，情绪消沉及失眠等慢性中毒。还应注意到，发生井下火灾时，由于井下氧气供应不充分，会产生大量的一氧化碳。,B氮氧化物爆破后和柴油机废气中都有大量的一氧化氮产生，一氧化氮是极不稳定的气体，遇到空气中的氧即转化为二氧化氨。二氧化氮是一种褐红色的气体，相对密度1.57，具有窒息气味，极易溶解于水；二氧什氮遇水后生成硝酸，对人的眼、鼻、呼吸道和肺部都有强烈的腐蚀作用，以致破坏肺组织而日起肺部水肿。二氧化氮中毒的特点是起初无感觉，往往要经过6～24h后才出现中毒征兆。即使在危险浓度下，起初也只感觉呼吸道受刺激、咳嗽，但经过6～24h后，就会发生严重的支气管炎、呼吸困难、吐黄痰、发生肺水肿、呕吐等症状，以致很快死亡。为了防止二氧化氮的毒害，安全规程规定井下作业地点不采用柴油设备的矿井空气中二氧化氮的体积分数不得超过0.000259％换算为№05的氮氧化合物为0.0001％，按质量浓度计不得超过0.005mg/L；使用柴油设备的矿井二氧化氮的体积分数应小于0.O005％。,C氧化碳和二氧化氮中毒时的急救从一氧化碳和二氧化氮的特性可以看出，二者都是毒害很大的气体，又同时产生在爆破后和柴油机排出的废气中，但由于它们对人体中毒的部位不同，在对中毒伤员进行急救时应加以区别对待。一氧化碳中毒，呼吸浅而急促，失去知觉时面颊及身上有红斑；嘴唇呈桃红色。对中毒伤员可施用人工呼吸及苏生输氧，输氧时可掺人5％～7％的二氧化碳以兴奋呼吸中枢促进恢复呼吸机能；口服生萝卜汁有解毒作用。二氧化氮中毒，突出的特征是指尖、头发变黄，另外还有咳嗽、恶心、呕吐等症状。因为二氧化氮中毒时，往往发生肺水肿，所以切忌采用人工呼吸，以免加剧肺水肿的发展。可用拉舌头刺激神经引起呼吸，或在喉部注入碱性溶液NaHC03，以减轻肺水肿现象。,5.1.2.2含硫矿床产生的主要有毒气体在开采含硫矿床的矿井里，眼和鼻会有特殊的感觉，这是因为硫化矿物被水分解产生的硫化氢和含硫矿物的缓慢氧化、自燃和爆破作业等产生的二氧化硫所引起的。A硫化氢硫化氢是一种无色的气体，相对密度1.19，具有臭鸡蛋味及微甜味，当其在空气中体积分数为0.O001％～0.0002％时，可以明显地感到它的臭味；易溶解于水，能燃烧；性极毒，能使人体血液中毒，并对眼膜和呼吸系统有强烈的刺激作用。安全规程规定，矿内空气中硫化氢的体积分数不得超过0.00066％。应该注意到，硫化氢容易出现在一些老硐中。由于它的相对密度大，易溶解于水，很容易聚集在老硐的水塘中；若被搅动，就有放出的危险。,B二氧化硫二氧化硫是无色的气体，具有强烈的烧硫磺味，相对密度2.2，易溶解于水，对眼有刺激作用；与呼吸道潮湿的表皮接触后能产生硫酸，对呼吸器官有腐蚀作用，使喉咙支气管发炎，呼吸麻痹，严重时引起肺水肿。所以二氧化硫中毒的伤员也不能进行人工呼吸。安全规程规定，矿内空气中二氧化硫的体积分数不得超过0.O005％。在矿石含硫量体积分数超过15％～20％的矿井里，一氧化碳和二氧化硫含量不断增加，是矿石自燃火灾的主要征兆之一。,C化氢、二氧化硫中毒时的急救硫化氢中毒，除施行人工呼吸或苏生输氧外，可用浸过氨水溶液的棉花或毛巾放在嘴和鼻旁，因为氯是硫化氢的良好解毒物。二氧化硫中毒可能引起肺水肿，故应避免用人工呼吸；当必须用苏生输氧时，也只能输入不含二氧化碳的纯氧。外部器官受硫化氢、二氧化硫刺激时，对眼睛可用1％的硼酸水或明矾溶液冲洗，对喉咙可用苏打溶液、硼酸水及盐水漱口。,5.2矿区大气污染的产生及危害5.2.1矿区大气污染5.2.11矿区大气空气是人类赖以生存所不可缺少的物质。每人每天吸人空气的次数约两万多次，按体积算约一万升，按重量计约15～20kg，相当于人每天所需食物的8～10倍。人类对空气的质量要求是比较严格的，各国均制定了居民区、工矿企业车间空气的卫生标准。在矿井条件下对于空气中的粉尘、放射性以及各种有毒有害气体，安全规程均有一定要求。据统计，人与空气接触的肺泡膜表面积约为50m2，当空气受污染以后，其中有害物质很容易进入人体．如果人们长期在受污染的空气环境中工作，则会发生各种疾病。,现代矿山，特别是大型矿山，多为采矿、选矿和冶炼的联合企业，同时还设有为产品服务的建材、化工、烧结、焦化、电厂等辅助企业。在生活和生产活动的过程中，每时每刻都在向矿区地面和井下空间排放各种无机的、有机的气体，以及烟雾、矿物性及金属性粉尘。这些污染物质进入矿区大气，经足够的时间，达到足够的浓度时矿区大气质量恶化，从而危害人们的生活和身体健康，破坏了矿区的大气环境，影响了生态平衡，这种状态称为矿山空气污染。矿山空气污染属于地区性污染，即污染范围通常为矿区及其附近地区。矿区地面空气污染物主要来源于冶炼厂对矿石的冶炼加工过程。据统计，生产1t铅，排烟量达30000m3；电炉炼铜废气排放量达40000～60000m3/h。其次是露天开采的矿岩风化，大爆破生成的有毒气体、粉尘，汽油、柴油设备产生的尾气，采选冶的固体堆积物氧化、水解产生的有害气体和由矿井排出的废气。,5.2.1.2大气污染物分类矿山空气污染物按其性质可分为气态污染物和气溶胶污染物两大类。A气态污染物气态污染物系指矿山在采矿、选矿、冶炼生产过程中产生的在常温常压下呈气态的污染物，它们以分子状态分散在空气中，并向空间的各个方向扩散。密度大于空气者下沉，并随气流的方向以相等速度移动，密度小于空气者向上飘浮。它们可分为以二氧化硫为主的含硫氧化物；以一氧化氮和二氧化氮为主的含氮氧化物；以二氧化碳为主的含碳氧化物、碳氢化合物以及少数卤素化合物。此外，含铀钍的矿山还存在放射性气体。,1含硫氧化物。矿区地面空气中含硫氧化物主要为二氧化硫和三氧化硫，此外还有少数硫化氢。含硫氧化物与空气中的原有成分或其他污染物可以发生化学或光化学反应产生二次污染物，主要有硫酸烟雾和光化学烟雾。2含氮氧化物。氮氧化合物通常主要指一氧化氮和二氧化氮。全世界由于人为活动，每年产生的一氧化氮和二氧化氮总量约为500万t。矿区地面氮氧化合物主要来自冶炼厂的生产过程、锅炉烟气、露天开采的炸药爆炸以及矿区运输、装载、铲运等使用汽油、柴油为燃料的设备所排放的尾气。3含碳氧化物。含碳氧化物系指一氧化碳和二氧化碳。人们向大气排放的一氧化碳主要是由燃料不完全燃烧产生的。矿区碳氧化物主要来自冶炼生产，此外，还来自矿山爆破作业、汽油、柴油等内燃设备排放的尾气以及煤和矿石的自燃、矿岩中涌出的气体。,B气溶胶污染物所谓气溶胶系指沉降速度可以忽略的固体粒子、液体粒子或固体和液体粒子在气体介质中的悬浮体。按照其性质，属于气溶胶的物质有粉尘、烟尘、液滴、轻雾及雾等。矿区气溶胶成分极其复杂，含有数十种有害物质。1粉尘指在矿山生产过程中，对矿物和岩石进行破碎、筛分、研磨、钻孔、爆破、运输等手段产生的悬浮于大气中或在大气中发生缓慢沉降的微小固体颗粒，它属于固态分散性气溶胶。2液滴指在常温常压下是液体的物质，能在静止条件下沉降，在紊流条件下保持悬浮状态，是粒径范围在200m以下的液体粒子。,3烟指在冶炼和燃烧过程中矿物高温升华、蒸馏及焙烧时产生的固体粒子，它属于固态凝聚性气溶胶或指常温下是固体物质，因加热熔融产生蒸气，并逸散到空气中，当被氧化后或遇冷时凝聚成极小的固体颗粒分散悬浮于空气中。例如，在熔铅过程中，有氟化铅烟尘产生；电焊时有锰烟及氧化锰烟产生；黄铜和青铜中含有锌，当铜被熔化时，则有锌蒸气逸到空气中，继而氧化成氧化锌烟等。这些微细的气溶胶颗粒，都具有规则的结晶形态，并且其颗粒比一般粉尘小。4雾指在常温常压下能悬浮于气体中的微小液体，它是在蒸气的凝结、液体雾化和化学反应等过程中形成的，属于液态凝聚性气溶胶，如酸雾、碱雾、水雾等。,5.2.1.3影响矿区大气污染浓度分布的因素1污染物的性质。指污染物的相态固态、液态、气态、形状、大小、密度、成分以及其他物理或化学性质。它们对污染的浓度和污染物在大气中的分布及停留时间或能否造成二次污染等有着重要影响。2污染源的性质。包括污染物的排放量、排放时间、污染源的高度、形状、口径以及污染源内温度排放速率等。3地面性质。包括矿区地形、地貌、粗糙度、地面植被对污染物的吸收、吸附和反射。,4矿区气象条件。气象条件是指温度、湿度、气压、风、湍流及大气稳定度。大气湍流系指无规则阵性搅动的气流，它是当空气在起伏不平的地面流动时，由于风向、风速的不断变化，加之空气的黏性和地形地物的阻力，使得流动的空气形成大小涡旋，处于无规则的运动状态，大气污染物的扩散，主要靠湍流的作用。大气稳定度指大气中某一高度上的气团在垂直方向上相对稳定的程度，它是影响大气扩散的重要因素。大气稳定度与气温垂直递减率、风速及湍流有着密切关系。根据气温垂直变化率，大气稳定度可分为稳定状态和不稳定状态大气的垂直温度随高度增高而降低时，大气为不稳定状态，此时对流强烈，湍流激烈，污染物扩散和稀释能力增强；当大气的垂直温度随高度增高而增高时，呈现出逆温，这时大气是稳定的，湍流作用受到抑制，污染物扩散能力弱。所谓逆温是当气温垂直递减率小于零时，大气层的温度分布与标准大气气温分布相反。逆温现象是形成矿区及深凹露天采场空气污染物聚集、不易扩散的主要原因。矿区气象参数具有相互影响与相互制约的关系。,5.2.1.4矿区大气环境污染标A空气中有害物质最高容许浓度制定空气中有害物质的最高容许浓度，是为了控制毒物在人们劳动环境中浓度的分布量以预防职业中毒。关于空气中有害物质的容许浓度的概念，各国所用的定义不一，可分为下列三种1最高容许浓度。最高容许浓度是指在工人工作地点的空气中经长期多次有代表性的采样测定后，有害物质均不超过的数值。该浓度是以保障生产工人健康为目的，接触有害物质时间以每天8h、每周5d计算。在不超过该浓度的情况下，工人长期接触亦不致产生用现代检查方法所能发现的任何病理改变。我国目前采用的就是这种标准。,2阈限值。阈限值对大多数毒物是指每个工作日7～8h、每周40h内所接触的时间加权平均浓度限值。该值可容许波动在一定限度内。大多数工人在每天反复接触该浓度时，不致引起“有害作用”，由于个体敏感性的不同，在该浓度下可引起少数工人不适，使既往病患恶化，甚至发生职业病。3一次接触限值。一次接触限值，或称最高容许峰值、应急接触限值等，是一次临时性接触时的容许标准。此标准比最高容许浓度的尺度为宽，但除规定浓度外，还有接触极限的限制。在我国的卫生标准中，对一氧化碳规定这种限值，其目的主要是防止急性中毒。,B矿区大气环境标准大气环境质量一级标准为保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，环境不发生任何危害影响的空气质量要求；二级标准为保护人群健康，城市、乡村、动植物在长期和短期接触情况下不发生伤害的空气质量要求；三级标准为保护人群不发生急、慢性中毒和城市一般动植物敏感者除外正常生长的空气质量要求。5.2.2空气污染造成的危害污染物可以对矿区周围环境如气候、植被、农作物等造成破坏，引起生态平衡的失调，主要表现在以下几方面1对人体造成的危害。1刺激和腐蚀作用。二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮与湿空气或湿表面接触形成硫酸，引起支气管炎、哮喘、肺气肿等病症。,2窒息作用。引起窒息的气体有一氧化碳、硫化氢。大气中一氧化碳的危害作用与井下不同，由于大气对一氧化碳的扩散，故一般情况不会引起窒息作用，其主要危害是参与光学作用和被氧化时相对降低大气中氧的浓度。光化学反应是指由光参与的某些污染物的化学反应。光化学烟雾是光化学反应的产物。光化学烟雾的形成过程是十分复杂的。大量的汽车尾气和工业生产的废气中都存在着二氧化碳这样的污染物质，它们在阳光的紫外线照射下，释放出高能量的氧原子，新生的氧原子又与大气中烃类化合物反应形成一系列的新产物，如过氧乙酰基硝酸酯、臭氧、高活性的游离基、甲醛和烯醛类、酮类化合物等。这些化合物形成的烟雾对人体的健康带来危害，强烈地刺激呼吸器官和眼睛黏膜，对园林植物和农作物也有影响。,3急性或慢性中毒作用。例如，大气受到汞蒸气、氟气或其他重金属镉、砷、铅微粒的污染，当污染浓度特别大时则会产生急性中毒。4其他危害。引起职业病，如硅肺旧称矽肺，肺癌、石棉病，烟雾笼罩削弱了日光和紫外线的照射，能见度降低，杀菌作用减弱，易使传染病流行，儿童佝偻病发生。2对局部天气和全球性气候的影响。由于自然的和人为的因素使得大气中二氧化碳的浓度逐年升高，二氧化碳是红外线的强烈吸收体，它能够使太阳的短波辐射太阳的可见光自由地射到地球上，但却阻止地球的长波辐射即阻止以红外线形式逸散到大气中的热，这样产生所谓的“温室效应”，从而使接近地表大气层的温度升高。,3对植物的影响。植物、森林不但具有保持水土、调节气候、净化空气、减弱噪声、监测污染的功能，同时又是制造氧气的工厂。植物主要依靠叶面与大气进行光合作用。通常情况下，大多数植物对空气污染物的抵抗性较弱，当大气污染物的浓度超过了植物可以承受的限度时，植物个体的细胞结构、组织器官、生理生化功能都会受到影响和危害，表现出生长减慢、发育受阻、失绿黄化、早衰等症状，因而产量下降、产品品质变坏。植物群落也因此发生组成和结构的变化，乃至造成植物个体死亡、群落消失的严重后果。对植物危害较大的空气污染物是二氧化硫、氟化氢、碳氢化合物、光化学烟雾和含重金属的粉尘。,5.2.3有害气体防治的基本方法由上可知，大气污染物种类繁多，成分复杂，因而在预防及治理措施上有其共性，也有其特殊性。这里所述的处理方法是对气体及蒸气污染物而言的。由于气体污染物是以分子状态存在的，所以一般不能采用重力、惯性力、离心力、电场力及过滤等作用进行净化。目前国内外净化有害气体的方法归纳起来主要有五种冷凝法、吸收法、吸附法、催化氧化或催化还原法、燃烧法。,5.2.3.1冷凝法冷凝法适用于回收蒸气状态的有害物质，特别是回收高浓度的溶剂蒸气、汞、砷、硫、磷等物质。其原理是利用物质在不同温度下具有不同的饱和蒸气压及不同物质在同一温度下具有不同的饱和蒸气压这一性质来冷却气体，使处于蒸气状态的有害物质冷凝成液体，因而从废气中分离出来。冷凝法的优点是所需设备和操作条件比较简单，回收的物质比较纯净。因此，冷凝回收常常用于吸附、燃烧等净化方法的前处理，以减轻这些方法的负荷；或预先除去影响操作腐蚀设备的有害组分以及用于预先回收某些可以利用的物质}此外，还适用于处理含有大量水蒸气的高温空气。冷凝回收所用的设备是接触冷凝器、表面冷凝器通常是列管式换热器等。,5.2.3.2吸收法吸收法是用水、水溶胶或水溶液来吸收废气中的有害物质或蒸气的方法。有害气体被溶解在液体吸收剂中或与吸收剂发生化学反应而被吸收。吸收过程实际上就是物质从气相通过相界面传人液体的传质过程。通常用的液体吸收法有水吸收法、碱液吸收法及采用其他吸收剂的吸收方法。水吸收法适用于处理易溶于水的有害气体，如氯化氢、氨、二氧化硫、二氧化氮、氟化氢、二氧化碳、氯气等。水吸收率与吸收温度有关。一般随着吸收温度增高，吸收效率下降。当废气中有害物质含量很低时，水吸收率很低；这时则需采用其他高效吸收剂。碱液吸收法用来处理能和碱液发生化学反应的有害气体，如二氧化硫、氮氧化氢、氟化氢、硫化氢等。常用的碱液有碳酸钠、氢氧化钠、氨水等。,5.2.3.3吸附法吸附法是利用多孔性固体吸附剂吸附废气中的有害物质于固体表面从而使废气得以净化的方法。常用的吸附剂有活性炭、分子筛，氧化铝及硅胶等。当吸附剂工作一段时间后，吸附剂就逐渐失去吸附能力，净化有害气体的效率降低。这时则需要把吸附剂表面上的物质除去，才能重新恢复吸附剂的吸附能力，这个过程称为解吸。经过解吸后的吸附剂，必须通过一定的活化处理再生，才能恢复其吸附活性。影响吸附效果的因素很多，但主要是吸收剂性质如吸附剂的种类、表面积、吸附温度、被吸附污染物的浓度及通过吸附层的气流速度等。,5.2.3.4催化转化法利用催化作用将废气中的有害物质转化成各种无害的化合物，或者转化为比原来存在状态易于除去的化合物的方法称为催化转化法。根据催化反应的性质，催化法可分为催化氧化和催化还原法。前者指在催化剂作用下，废气中的有害物质能被氧化为无害的物质或更易处理的其他物质。例如，有色冶炼生产所产生的尾气中二氧化硫的浓度较高，污染较大，为了消除污染，回收硫资源，可利用这部分废气来制硫酸，其原理就是在催化剂存在下，将二氧化硫氧化成三氧化硫，然后三氧化硫再被水吸收就制得硫酸。催化还原法系指在催化剂存在下，用一些还原性气体如甲烷、氢、氨等将废气中的有害物质还原为无害物质。如含氮氧化物的废气在催化剂作用下，可被甲烷、氢、氨等还原为氮气。,5.2.3.5燃烧法燃烧法是利用废气中某些有害物质如一氧化碳和沥青烟气可以氧化燃烧的特性将其燃烧变成无害物质的方法。燃烧净化仅能处理那些可燃的或在高温下能分解的有害气体。其化学作用主要是燃烧氧化。因此，燃烧净化不能收回废气中所含的原有物质，只是把有害物质烧掉，或者从中回收利用燃烧氧化后的产物，另外，根据条件也可以回收燃烧过程中产生的热量。燃烧净化法主要用于含有机溶剂蒸气及碳氢化合物的废气的净化处理。这些物质在燃烧过程中被氧化成二氧化碳和水蒸气。在实际中，往往根据处理废气的不同性质，燃烧法、冷凝一吸附法、冷凝吸收一吸附法、催化氧化法、催化还原一吸收一催化氧化法等。,,,,,5.3矿山井下空气的污染及防治5.3.1矿井有毒有害气体及防治5.3.1.1矿井常见气体采用二级或三级组合式的净化方式，如冷凝吸附催化转化法、吸附冷凝法、催化还原矿井常见气体有一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、一氧化氮、二氧化氮、硫化氢、二氧化硫等，这些气体的性质和危害前面已有叙述。甲烷又名沼气，是一种无色、无味、无臭的气体，它对空气的相对密度为0.554，在标准状态下，每1m3重0.716kg。甲烷无毒，但具有窒息性。当空气中含量过高时，氧气含量相对降低，使人窒息。当甲烷浓度达到43％时空气中氧气含量降到12％，使人开始窒息。当甲烷含量达到57％时，氧气含量就降到9％，短时间内人就会窒息死亡。,甲烷具有燃烧性和爆炸性。通常甲烷爆炸的下限为5.0％～6.0％体积分数，上限为14.0％～16.0％体积分数，某些情况下，也会低到3.2％和高到6.7％，在爆炸界限内，甲烷遇到火源即能引起爆炸。甲烷最易引燃的浓度为8.0％体积分数，甲烷最强烈的爆炸浓度为9.5％体积分数。当甲烷的体积分数低于5.O％～6.0％时，由于在混合气体中沼气的热容大于其他混合气体中沼气的热容，燃烧时所放出的热量能被多余的沼气吸收，所以也不会爆炸。甲烷的体积分数为9.5％时，它和氧气能充分地完成反应，全部燃烧，使其爆炸能力最强。,氡是一种无色、无味、无臭的放射性气体，氡也能被固体物质吸附，氡具有强烈的扩散性，氡对人体主要危害表现在其衰变过程中所放出的α、β、γ射线能使物质产生电离与激发作用，引起体内生化反应，使代谢功能发生障碍。病理学研究表明，矿井氡及其子体是产生矿工肺癌的主要原因。冶金矿山安全规程规定含铀、钍金属矿山，井下空气中的氡的浓度不应大于3.7kBq/m3；氡的子体潜能值不应大于6.4时/m3。5.3.1.2有毒气体中毒时的急救当井下发生灾害，工作人员遇有毒气体中毒或缺氧时，应立即组织抢救，以便及早脱离危险，而保障其生命安全。,中毒时的急救可按下列方法进行1立即将中毒者移至新鲜空气处或地表。2将患者口中一切妨碍呼吸的东西如假牙、黏液、泥土除去，将衣领及腰带松开。3使患者保暖。4为促使患者体内毒物洗净和排除，给患者输氧。,5.3.2矿井柴油设备尾气的污染及其防治5.3.2.1概述近年来，采用柴油机为动力的内燃设备，在矿山及地下工程的采掘、装载及运输中已大量使用。矿山采用的柴油设备有汽车、柴油机车、挖掘机、装运机、凿岩台车、喷浆机、锚杆车及炮孔装药车等。与风动、电动设备相比，柴油机车具有驱动功率大、移动速度快、不拖尾巴、不架天线、有独立能源，因而它具有生产能力大、效率高、机动灵活等优点。但是由于柴油机车产生的废气对矿井空气有较严重的污染，从而对工人的健康及安全生产造成威胁。因此，如何解决柴油设备的废气净化，防止污染矿井大气成为柴油设备能否在井下推广使用的关键。,5.3.2.2柴油设备污染机理柴油机是以柴油为燃料，在密闭的气缸中将吸人的空气高倍压缩，产生500℃以上的高温。柴油通过喷嘴呈雾状压入气缸燃烧室与高速旋转的压缩空气混合，发生爆炸燃烧，推动活塞并通过连杆带动曲轴而做功。然而，由于某些原因，上述反应不能进行完全，并产生成分极为复杂的废气，造成对矿井大气的污染是较严重的。5.3.2.3废气污染的治理对井下柴油设备产生的废气主要从三方面来解决，即净化废气、加强通风和个体防护。实践证明，通过以上综合措施完全可以使废气中的有害成分降到允许浓度以下。,A废气的净化废气净化可分为机内净化和机外净化。前者目的是控制污染源，降低废气生成量，后者目的是进一步处理生成的有害物质。机内净化是整个净化工作的基础。当前国内外主要从以下几方面着手1正确选择机型。这是指柴油机燃烧室的形式。当前，对在井下使用的柴油机燃烧室形式有两种看法一种主张采用涡流式；另一种主张采用直喷式。目前采用直喷式较多，原因是直喷式具有结构简单、热负荷低、平均有效压力低、油耗低、启动容易等优点。然而直喷式产生的污染物浓度大，资料表明，直喷式的排污要高于涡流式的1～2倍，这对井下的污染是一个严重问题。此外，直喷式对维护和喷嘴的状况要求较严，稍有损坏，柴油机的排污将更为恶化，而涡流式的最大优点在于排污量较直喷式小，因此，从保护井下大气环境来讲，采用涡流式较好。,2推迟喷油延时。其主要目的是减少空气中的氮和氧与燃油的接触时间，从而使氮氧化合物的生成量减少。3选用高标号的柴油，并注意柴油和机油系统的清洁，绝对禁止井下使用汽油机。4严格维修保养，保证柴油机的完好率、特别是滤清器、喷油嘴内的清洁，防止阻塞。5不要超负荷或满负荷运行。测定表明，当柴油机在超负荷或满负荷状态下工作时，其废气浓度及废气量急剧增加。为改善排污状况，井下多采用降低转速和功率的办法，通常将功率降低10％～15％，或不使用高挡。一台完好的柴油机，即使机内净化很好，排放指标再低，其浓度仍然超过允许浓度的几十倍、甚至几百倍。因此，还必须采取机外净化措施。所谓机外净化就是在废气未排放至井下大气前经过净化设备进一步处理生成的有害物质。,机外净化常采用的方法有1催化法。催化法的原理是废气中的一氧化碳、碳氢化合物、含氧碳氢化合物等借助催化剂的表面催化作用，利用柴油机排气中所剩余的氧气和排气高温氧化生成无毒的二氧化碳和水。2水洗法。根据废气中的二氧化硫、三氧化硫、醛类及少量氮化物可溶解于水的性质，使废气用水洗涤废气，可达到进一步除去以上气体的目的，同时废气中的炭黑还可被水粘附。根据洗涤方式不同，水洗法可分喷水洗涤法和水箱洗涤法两种。1喷水洗涤法的净化装置包括水泵、水箱喷嘴和管道，水泵由柴油机带动，水箱可容纳足够一个班的用水量。水的喷射方向与废气流动方向相反。,2水箱洗涤法是让废气通过管道直接进入水体，净化后的气体从水面出来后由排气管排出。水箱洗涤法具有结构简单、加工容易、效果好等优点，故目前国内外多数柴油机采用这种净化装置。3再燃法。利用再燃净化器把柴油机排出的废气送人燃烧仓进行二次燃烧可净化一氧化碳。再燃净化器由燃烧仓、射流器、反应罐、高效喉管和一些附属装置组成。4废气再循环法。废气再循环法是把柴油机汽缸中燃烧室排出的废气的一部分约20％与空气混合后再循环到汽缸中去，由于混合后的气体氧含量降低，故能使二次排出的废气中氮化物浓度大幅度下降，达到净化目的。5综合措施。为了克服以上各种净化方法的自身缺点和充分发挥其突出的优点，有的柴油设备采用了综合净化措施，如催化法和水洗法联合净化，废气再循环与再燃法的联合应用等，均取得了较好的效果。,B加强通风、搞好井下柴油设备的通风管理在目前的技术条件下，尽管柴油设备的废气经过机内外的净化，但最后排出的废气浓度仍然超过国家的允许浓度。实践证明，井下使用柴油设备的矿山在通风系统及供风量上，都有一定的特殊要求，否则，将影响柴油机在井下的推广使用。1使用柴油设备的各作业地点或运行区段，应有独立的新风，要防止污风串联。2各作业地点应有贯穿风流，当不能实现贯穿风流时，应配备局部扇风机，其排出的污风要引到回风系统。3通风方式以抽出式或以抽出为主的混合式为宜，避免在进风道安设风门及通风构筑物，以利柴油设备的运行及通风管理。,4柴油设备的分布不宜过于集中，也不要过分分散；每个区域的柴油机应相对稳定，以便于风量分配及管理。5柴油设备重载运行方向与风流流向相反为好，以利用风流加快稀释及改善司机工作条件。5.4露天矿空气的污染及防治5.4.1露天矿大气中粉尘的含毒性在露天矿山开采过程中，使用各种大型移动式机械设备包括柴油机动力设备和大爆破，促使露天矿内空气发生一系列尘毒污染，矿物、岩石的风化和氧化等过程也增加对露天矿大气的毒化作用。露天矿大气中混入的污染物质主要有粉尘、有害有毒气体和放射性物质。如果不采取防止污染措施，露天矿内空气中的有害物质必将大大超过国家卫生标准规定的最高允许浓度，因而对矿工的健康和附近居民的生活环境将造成严重的危害。,露天矿有两种尘源一是自然尘源。如风力作用形成的粉尘；二是生产过程中产生的粉尘，如露天矿的穿孔、爆破、破碎、铲装、运输及溜槽放矿等生产过程都能产生大量粉尘，其产尘量与所用的机械设备类型、生产能力、岩石性质、作业方法及自然条件等许多因素有关。由于露天矿开采强度大，机械化程度高，又受地面气象条件的影响，不仅有大量生产性粉尘随风飞扬，而且还从地面吹起大量风沙，沉降后的粉尘容易再次飞扬。所以露天矿的粉尘及其导致尘肺病发生的可能性是不可低估的。,硅肺病旧称矽肺病是由于吸人大量的含游离二氧化硅的粉尘而引起的。露天矿大气中的粉尘按其矿物和化学成分，可分为有毒性粉尘和无毒性粉尘。含有铅、汞、铬、锰、砷、锑等的粉尘属于有毒性粉尘；煤尘、矿尘、硅酸盐粉尘、硅尘等属于无毒性粉尘，但这些粉尘在空气中含量较高时，也就成为促进硅肺病的“有毒”性粉尘了。有毒性粉尘在致病机理方面与硅肺病不同，它不仅单纯作用于肺部，毒性还作用于机体的神经系统、肝脏、胃肠、关节以及其他器官，导致发生特殊性的职业病。露天矿大气中粉尘的含毒性，还表现在粉尘表面能吸附各种有毒气体，如某些有放射性矿物存在的矿山。氡及其气体可吸附于粉尘表面而形成放射性气溶胶。因此，其对人体的危害就不限于硅肺病，也可导致肺癌等疾病。,5.4.2影响露天矿大气污染的因素5.4.2.1地质、采矿和地理等因素对露天矿环境污染的影响A地质条件和采矿技术的影响矿山的地质条件是影响露天矿环境污染的主要因素之一。因为矿山地质条件是确定剥离和开采技术方案的依据，而开采方向、阶段高度和边坡以及由此引起的气流相对方向和光照情况又影响着大气污染程度。此外，矿岩的含瓦斯性，有毒气体析出强度和涌出量也都与露天矿环境污染有直接关系。矿岩的形态、结构、硬度、湿度又都严重影响着露天矿大气中的空气含尘量。在其他条件相同时，露天矿的空气污染程度随阶段高度和露天矿开采深度的增加而趋向严重。露天矿的劳动、卫生条件可以随着采矿技术工艺的改革而发生根本性变化。例如，用胶带机运输代替自卸式汽车运输，使用电机车运输或联合运输方式能显著地降低露天矿的空气污染程度。,B地形、地貌的影响露天矿区的地形和地貌对露天矿区通风效果有着重要的影响。例如山坡上开发的露天矿，最终也形成不了闭合的深凹，因为没有通风死角，故这种地形对通风有利，即使发生风向转变和天气突变，冷空气也照常沿露天斜面和山坡流向谷地，并把露天矿区内粉尘和毒气带走。相反，如果露天矿地处盆地，四周有山丘围阻，则露天矿越向下开发，所造成深凹越大，这不仅使常年平均风速降低，而且会造成露天矿深部通风风量不足，从而引起严重的空气污染，而易经常逆转风向，而且会造成露天矿周围山丘之间的冷空气不易从中流出。从而减弱了通风气流。,如果废石场的位置甚高，废石场将成为露天矿通风的阻力物，造成通风不良、污染严重的不利局面。一些丘陵、山峦及高地废石场，如果和露天矿坑边界相毗连，不仅能降低空气流动的速度，影响通风效果，而且促成露天采区积聚高浓度的有毒气体，造成露天矿区的全面污染。5.4.2.2露天矿所在地区的气候条件对污染的影响气象条件如风向、风速和气温等是影响空气污染的诸因素的重要方面。例如长时间的无风或微风，特别是大气温度的逆增，能促成露天矿内大气成分发生严重恶化。风流速度和阳光辐射强度是确定露天矿自然通风方案的主要气象资料。为了评价它们对大气污染的影响，应当研究露天矿区常年风向、风速和气温的变化。,高山露天矿区气象变化复杂，在冬季，特别是在夜间气象变化幅度更大，致使露天矿大气污染严重。炎热地区的气象，对形成空气对流、加强通风、降低粉尘和有毒气体的浓度是有利的。有强烈对流地区，且露天矿通风较好时，就不易发生气象的逆转。露天矿工作台阶上的风速与露天矿的通风方式、气象条件和露天台阶布置状况有关。自然通风时，露天矿越往下开采，下降的深度越大，自然风力的强度越低，从而加剧深凹露天矿的污染。,粉尘的含量和有害气体的浓度随气流速度变化的过程是不相同的。如果增加气流速度，就会使空气中废气污染程度降低，但气流达到一定速度后，空气含尘量开始增加，空气的含尘量和废气污染程度变化的特点在于气流速度过高会引起粉尘飞扬。当气流速度尚未达到一定数值时，粉尘和有害气体扩散过程将遵循同一规律，即有害气体和粉尘在空气中含量将下降；气流速度继续增加时，废气浓度继续下降，而空气中含尘量由于沉积粉尘飞扬而增加。这样的空气含尘量变化特征，是符合局部污染或整个大气污染的特点，并与工作位置的空气污染和风向有关。在同样速度时的风向变化．可能2～3倍地或更多地改变露天矿大气污染和局部大气污染程度。,5.4.2.3采、装、运设备能力与露天矿大气污染的关系试验和研究表明当其他条件相同时，空气含尘量与矿山机械的生产能力有关。不同的露天矿机械设备能力对有毒气体生成量的影响大不相同。对柴油发动的运矿汽车和推土机而言，尾气产生量和露天矿大气中有毒气体含量随运行速度提高而直线上升。5.4.2.4矿岩的湿度与空气含尘量的关系影响空气含尘量的主要因素之一是岩石的湿度。岩石自然湿度的增加，或者用人工法增加岩石湿度能使各种采掘机械在工作时的空气含尘量急剧下降。,5.4.3露天矿大气污染的防治由于露天开采强度大，机械化程度高，大，有毒有害气体多，影响范围广。因此，要对象是露天采场。5.4.3.1穿孔设备作业时的防尘措施而且受地面条件影响，在生产过程中产生粉尘量在有