矿山粉尘产生的基本原理.pdf

矿 山环保总第 4 4期2 0 0 3年 第 1期 矿 山粉 尘产 生的基本原理 矿 山尘害 防治 编 写组 辽 宁鞍 山 1 1 4 0 0 1 摘 要 了解粉尘 的产生是进行尘 源凋查 研究和制定防治措施 的不可少 的基 础和前提 ， 根据矿 山 安环科技人 员的实际需要 ， 以大量实 例介绍 了矿 山常见的 6种产尘机理 。 关键词 矿 山产尘 产尘机理综合作用产尘 在 固体矿物的开采、 加工过程中， 就常规采 、 选、 烧工艺而言， 无论是外 国还是 中国 ， 不论其技 术先进程度如何 ， 粉尘的产生是必然的。从手钎 子、 小型凿岩机、 液压凿岩机到大型牙轮钻机的作 业过程， 即为整个炮孔体积矿岩的粉化过程； 爆破 作业 ， 除将母岩爆离并爆碎成大中小块外， 还同时 产生大量粉状矿岩， 并和工作面积存 的粉状矿岩 一 齐被抛向高空； 至于通过粗、 中、 细破碎机 ， 直到 球磨机、 筛分机等加工成为更微细颗粒的作业 ， 实 际上是个全部矿石的粉化过程 ； 属于不仅是千法 而且还是高温工艺的焙烧、 烧结、 球 团作业， 更是 大量产生粉尘的过程 ； 在所有的装卸、 运输、 提升、 转载、 筛分、 混合、 贮存等作业及焙烧、 烧结的空气 热交 换过 程 中 ， 无 一 不产 生 一 次性 或 二三 次 性 的 大量粉 尘 。 虽然 ， 由于矿岩性质、 工艺流程、 技术装备状 况 、 生产能力及 自然条件等多种 因素的影响， 致使 不 同矿山、 不 同工序 中的产尘强度 、 粉尘浓度 、 尘 源状况各不相 同， 但其产尘的机理是相同的。 研究 者认为， 矿山作业产尘的机理大致有以下 6种 1 机械 冲击产 尘 以 OM一 5 0 6型、 7 6 5 5型冲击式凿岩机凿岩产 尘为例 ， 正是 由于钎杆、 钎 头所接受 的冲击功达 6 O J 、 2 8 ． 3 ～3 5 ． 0次／ s的冲击及 扭力 矩 1 5 0 0 N m、 1 ． 2 5 ～2 ． 5 r ／ s的扭力 ， 才 会 产生 1 ． 3 4 ～2 ． 2 2 mm／ s 取 自金岭铁矿金河磷矿 的速度 ， 将矿岩凿成炮孔的。研究人员指出， 在上述冲击 功、 扭力矩及凿岩机轴向推力作用下， 直径 3 6 ～ 4 0 mm 一 字 型钎 头 对孔 底 岩 石 表 面 所 产生 的粉 化作用至少有 一是钎头在每转接受 1 4 ． 0 ． 2 2 ． 6 次 冲击的状态下 ， 每毫米长度的钎 刃将 1 ． 5 J的 冲击功直接作用于孔底岩体的深度达 0 ． 5 ～1 ． 5 mm 并使 其粉 化； 二 是钎 刃 以 1 ． 2 5 ～2 ． 5 r ／ s 、 1 5 0 0 N m 的扭力矩产生磨削和剪切作 用将 冲 击痕问的三角棱状岩体破碎并粉化。 测试证明， 以 冲击作用为主加之磨削、 剪切作用所产生的岩粉 ， 其粒径范围是相当大的， 某矿测试结果是粒径1 0的 F e 4矿体浅孔 留 矿法 采 矿 粉 矿率 7 ． 2 ～9 ． 2 ， 而 在 矿 石硬 度 f 一6 ～8的F e 6矿体充填法采场 ， 采矿粉矿率则达 1 4 ． 2 ～1 7 ． 8 。 据锡矿山的统计资料 ， 井下爆破 产尘 占整个采掘运作业产尘总量的 4 5 ． 6 ， 比该 矿凿岩作业产尘量多 4 ． 3个百分点。 3 摩擦 挤压作用产尘 矿岩物料在运动过程 中因互相摩擦、 挤压、 冲 撞作用 ， 使疏松或硬度较低的块体 ， 特别是块体的 棱角部分被粉化 ， 随着剧烈的挤摩冲撞 ， 块体与块 体间的空气被猛烈地挤压出来 ， 并将刚刚粉化的 矿岩颗粒物及附着于块体表面上的粉状矿岩颗粒 迅速喷发出来。 由于筛分矿岩物料的振动筛上下、 水平往复的振动作用 ， 就会使大量气流带着粉尘 在剧烈、 高频地摩擦挤压中不断涌出。 据某选厂对 筛分作业测定 ， 初始产尘浓度 矿岩加湿状态时为 0 ． 5 ～1 ． 5 g ／ m。 ， 矿 岩干 燥状态 时 为 3 ～6 g ／ m。 。 4 诱 导气流作用产尘 以一定速度运动的块状物料或群体状粉料 ， 能带动其运动轨迹周围空气随其走 向产生一定速 度的流动 ， 这种流动气体称诱导气流； 诱导气流流 动速度的大小与运动物料的运动速度成正 比。当 诱导气流一旦产生 ， 就会将块状物体表面附着的 颗粒物或群体状粉料中的部分粉状物游离到空气 中， 此即诱导气流产尘 。 电铲铲斗向矿车里卸矿时 的产尘 ， 放矿闸门向矿车放矿时的产尘 ， 高架皮带 排岩 机卸 载端排 放岩 土时 的产尘 等均 是 以诱 导气 流作用为主的产尘。 5 气体流 动作用产尘 除露 天矿 因 自然 风 流 、 井下 矿 因通 风 风 速 造 成气流或因井下大爆破冲击波所产生的气流等气 流作用产尘外， 因空气具有较高温度而产生上升 气体流动造成颗粒物飞扬 ， 特别在物料本身具有 较高温度时， 一方面会伴有高温气体流动的产尘， 由此 而造 成 颗 粒物 飞扬 ， 另一 方 面还 会 因 高温 物 料中的颗粒物本身就具有较强的游离性， 从而大 大增加了高温物料的产尘作用。因此 ， 在烧结、 球 团、 焙烧等作业中， 因高温气流及高温颗粒物游离 作用所致大量产尘是屡见不鲜的。在不冷却烧结 带 ， 当烧 结层厚度为 1 9 0 2 5 0 mm 时， 每吨烧结 矿的产尘量高达 2 4 ～2 6 k g之多。 6 综合作 用产 尘 凡含上述诸作用 中二项以上者均称综合作用 产尘 。事实上， 矿山产尘许多都是综合作用形成 的， 如皮带运输机卸载端既有皮带及物料本身与 空气间的相对运动形成的气流作用产尘 ， 又有物 料下落过程中诱导气流作用产尘及物料落至料槽 底或挡板时的冲击作用和摩擦挤压作用产尘 。研 究说明 ， 缩短物料运距、 减少转运次数 、 减少物料 冲击、 降低物料落差等可使 6 O ～7 O 产尘点 ， 减少一次、 二次产尘量 3 O ～5 O 以上 。某矿测 试证明， 宽度为 8 0 0 mm皮带运输机卸料落差1 ． 5 ～3 ． O m之间， 每增加 0 ． 5 m， 产尘量增大 2 O ～ 2 5 ； 同样 ， 物料滑落的冲击角 ， 每上升一度 ， 扬尘 量增加 3 ～7 。研究证明， 空气诱导量与落差 的 ～ 次幂 成正 比。 收 稿 日期 2 0 0 2 1 1 - O 1 一 4 5 维普资讯