矿山粉尘防治技术的进展.pdf

第 3期 2 0 0 2年 6月 矿 产 保 护 与 利 用 CON S E RVAT I ON AND UT I LI ZAT I ON OF MI NERAL RE S OURCE S N o． 3 J u n e 2 0 0 2 其 它 矿山粉尘防治技术的进展 张小 良，陈建华 广西大学资源与环境学院， 南宁， 5 3 0 0 0 4 摘 要 从矿 山粉尘 的产生和发展的角度 出发 ， 分 析了 当前粉尘 防治 技术 的现状 及其 存在 的 问题 ， 提出了粉 尘防治技术的新的发展方 向。 关键词 矿 山粉尘 ； 减尘 ； 降尘 ； 捕 尘 ； 排尘 ； 阻尘 中图分类号 T D 7 1 4 ． 4 文献 标识码 A文章编号 1 0 0 1 0 0 7 6 2 0 0 2 0 30 0 5 1 0 4 R e s e a r c h o n P r o c e s s i n g o f C o n t r o l l i n g o f D u s t i n Mi n e Z HANG Xi a ol i a n g，C HEN J i a nh u a Co l l e g e o f R e s o u r c e a n d E n v i r o n me n t ，Gu a n g x i U n i v e r s i t y ，N a n n i n g ，5 3 0 0 0 4 Ab s t r a c t The c u r r e nt s i t ua t i o n a nd p r o bl e m o f d us t c o nt r o l t e c h no l o g y ha v e b e e n a na l y z e d f r o m t h e p o i nt o f a r i s i ng a n d d e v e l o p i n g of d u s t i n t hi s p a p e r ．The d e v e l o p me n t d i r e c t i o n o f d u s t c o n t r ol i s p ut t i ng f o r wa r d． Ke y wo r d s d u s t i n mi n e； d u s t r e d u c t i o n； d u s t f a l l ； d u s t c o l l e c t i on； d u s t d i s c ha r g e；d u s t r e t a r d a t i o n 粉尘是矿山生产中的主要职业危害。据 统计 ， 各类矿山尘肺病 患者占全 国尘肺病 人 数的 7 5 ％左右， 约 3 1 ． 4 0万 人， 而且尘肺病 人数仍在增长。粉尘所造成的尘肺病不但严 重威胁矿工 的生命 与健康， 而 且还给 国家与 企业带来 巨大 的经 济损失 和不 良的社 会影 响， 已日益引起 国内外的广泛关注。近几年 来， 矿山粉尘治理技术的研究工 作正在逐 步 发展。本 文从 减 尘、 降尘 、 捕 尘、 排 尘 和 阻 隔 尘等防尘措施来论述近年来粉尘防治技 术的进展及现状⋯。 1 减 尘 减尘就是减少和抑制尘源， 这是防尘工 作治本性措施。为了从根本上防止和减少粉 尘， 需要改革 生产工 艺和 工艺操作方法和加 强防尘规划与管理， 控制 尘源 ， 例如 在采矿 工作面用湿式作业代替干式作业可 以大大地 减少粉尘的产 生。随着科技的进步与 发展， 生产工艺和工艺操作方法也越来越趋向环保 型 ； 同时， 一些工作设备常常与一些环保设备 配套使用， 如重庆煤炭科学分院研制 的新一 收稿 日期 2 0 0 1 1 2 2 6 ； 修 回 日期 2 0 0 20 31 2 作者简介 张小良 1 9 7 8 一 ， 男， 湖南邵东人， 硕士研究生， 主要从事环境安全与保护、 人工神经网络应 用等研究 。 维普资讯 5 2 矿产保护与利用 2 0 0 2芷 代除尘器， 它可以与其它综掘机配套使用， 能 获得 良好的除尘效果。尘源密闭的重要性在 国 内外 防尘 实践 中 已有共 识 。控 制 尘源 通常 的方法是使用密闭罩将产生粉尘的物源全部 密闭在罩内。封 闭尘源。 无疑可达到除尘 的 目的。另一种减尘的措施便是 抑尘技术， 利 用抑尘剂控制粉尘的产生。抑尘剂通常分为 粉尘润湿剂、 粉尘 凝聚剂、 粉尘粘结剂三种。 世界上化学抑尘剂的开发与应用一直在持续 稳定地发展， 该研 究领域非常广阔。在 我国 虽然人们对化学抑尘剂的开发和研究起步较 晚， 但 国内 已经有 人进行 了这 方面 的研究。 王海宁l 2 ] 等 人首次提 出了以淀 粉接枝丙 烯 酸盐高倍吸水树脂 作为抑尘剂， 抑尘效果非 常明显。王坪龙 、 吴超L 3 提 出聚丙烯酸钠溶 胶具有优 良的重复吸水、 保水性能， 当用于路 面抑尘时， 随着喷洒次数的增加， 可在其有效 期 内， 多次重复洒水， 使尘土保持较高的含水 率， 且其洒水时间间隔 比纯粹洒水的时 间间 隔长， 从而使综合抑尘成本降低， 这是它作为 抑尘剂 的优势。波洛西 特洛斯 P o l o C i t r u s 公司生产 了一 种用途 广泛的 表面抑尘 添加 剂， 这种添加剂既可以用于露天矿山， 又可以 用于地下矿 山。它是一种可以在不能过多用 水的环境里防止粉尘的产 品。有些地方过多 用水会导致其它的问题， 而这种添加剂可产 生微小的泡沫， 可用在破碎机 、 加料器、 转载 器、 胶带 、 钻 孔工作面、 堆积 和卸料场地。中 南大学 的吴超 开发 了应用渣 油 一水乳 化 液于露天矿汽车运输路面扬尘防治的制备工 艺和现场应用技术， 并设计 了 4种应用 润湿 剂和发泡剂， 适用于地 下连续 采矿机 的新型 组合高效除尘器。中国矿业大学北京研究生 部金龙 哲等 人 J 提 出用 NC Z一1粉进 行粘 尘， 试验表明， 在一般的矿井条件下， NC Z一1 粉不仅能够持续粘尘达 2 5 d以上， 而且还可 减少落尘的二次飞扬。 2 降 尘 降尘是使悬浮于空气 或风流 中的粉尘 及早地沉降， 以减少浮游粉尘浓度 的防治性 措施。由于有些工作场地不易采用封闭尘源 的方法， 如燃煤发 电厂的输 碎 煤设备结构 复杂， 体积庞大， 工 作时处于运动状 态， 不可 能用机械的方 法封 闭尘源， 因此可利 用喷水 除尘技 术 J ， 喷水 除尘是 利 用一 定的装 置， 产 生 一个软 封 ～水雾 小 水滴 象 枪 林 弹雨 一 样与煤尘高速反复碰撞， 将其捕集， 并一起黏 附于煤炭表面 ， 从而达到 消除粉 尘净化空气 的 目的。另一种与此类似 的除尘方式是超声 雾化 抑 尘除 尘 J ， 它是 在 局 部 密 闭产 尘 点 中， 安装利用压缩空气驱动的超声波雾化器， 激发高度密集的亚微米级雾， 雾迅速 捕集凝 聚微细粉尘， 使粉尘特别是 呼吸性粉尘很快 沉降到产尘点， 实现就地抑 尘。陈秀厅【 8 ] 等 人研究了超声 雾化技 术在选 厂 除尘 中的应 用， 结果表明超声雾化技术只要将水 、 压气输 送到各产尘点， 即可容 易地 实现整个除尘 系 统由一个 中心控制室控制， 大大方 便了除尘 管理工作， 同时无需清灰， 避免 了二 次污染， 还有投资少、 能耗 小、 维修费用低等特 点， 因 此能获得 良好的经济效益。另外一种新的技 术便是超声波除尘技术， 利用超声波 可使那 些用 水 无 法 除 去 或 难 以 除 出 的 微 细 粉 尘 沉 降。超声波除尘的一个重要的作用便是 凝结 作用， 这跟超声波的频率和粉尘 的粒度有关。 产生超声波的方法有很多 ， 如用某些晶体 石 英、 压电陶瓷等的压 电效应产生超声 波。它 的缺点有对人体有不 良影响、 功率消耗大 、 处 理时间长等弱点。 3 捕 尘 捕尘是一项将空气中浮游粉尘聚集起来 处理的聚歼性措施， 它主要是 利用吸尘器和 捕尘器来完成。吸尘器和捕尘器主要是利用 扩散 、 碰撞、 直接拦截 、 重力 、 离心力等原理使 粉尘与空气分离， 以降低 空气 中的浮游粉尘 浓度， 或者使粉尘连 同空气一起通过含 水雾 滤层或其 它过滤材料被收集捕捉 、 沉淀排出。 维普资讯 第 3期 张小 良 等 矿 山粉尘防治技术 的进展 5 3 常见的除尘设备有机械除尘器 重力沉降室、 惯性除尘器 、 旋风除尘器等 、 过滤式除尘器、 湿式除尘器、 电除尘器等， 每类除尘器都有多 种型式， 目前， 已向多机理复合作用除尘器方 向发展。吸气 罩在 除尘 系统 中处于前 沿 阵 地， 它主要借助 于风机在罩 口造成一定 的吸 气速度而有效地将生产过程中产生的粉尘吸 走， 经过处理达到收尘净化的 目的。要合理、 经济地解决粉尘治理问题 ， 正确地设计 吸尘 罩也是至关重要的。 目前， 有许多研究人员 致力于新型除尘器的研制 。如北京工业大学 的徐莲 J 研制 了一种新型 、 高效 的 自激 式除 尘器， 对呼 吸性 粉尘的除 尘效率可达 9 2 ％， 且具有体积小、 移动方便等特点， 特别适用于 矿 井除 尘 。 4排 尘 排尘是 以加强通 风为手段， 利用新鲜 风 流冲淡、 排除采 用上述 防尘措施 尚未 沉降的 那部分浮游粉尘。也就是说如果通过工艺设 备和工艺操作 的改革和其它措施， 仍有 粉尘 进入空气中的矿尘， 而且多为微细矿尘， 能常 时间悬浮于空气 中， 逐渐积累， 矿尘浓度越来 越高， 将严重危害人身健康。必须采取通 风 排尘技术。常见矿井通风方式有局部通风或 全面通风方式， 争取以最小的成本获得最好 的效果。在选矿工艺中， 矿物粉尘是破碎 的 筛分过程中的必然产物。矿物粉尘对操作者 的身体有着严重 的危害， 且粉尘 的散失对选 矿工艺的 回收率也 存在一 定的影 响。王 景 旭【 1 o ] 提出了分散集 中除尘方式， 改 变了“ 一 对一” 吸风除尘模式， 还研制 了旋涡泡沫器， 使碎矿工艺除尘有明显的提 高。在 国外， 如 美国为降低选矿 厂呼吸性粉尘浓度， 设计 成 从厂房底层百 叶窗进新风， 污风从厂房 顶部 经风机排出的抽 出式通风 系统， 利用这 种通 风系统 排尘， 作 业点 粉尘 浓度 降低 5 0 ％ ～ 7 0 ％， 呼吸性粉尘浓度降低 4 0 ％【 J 。 5 阻 隔 尘 阻尘是通过各种技术手段防止粉尘与人 体接触的一项补救性措施。通风排尘 、 喷雾 降尘 、 润湿矿体降尘等技术是矿业常 见的除 尘方式， 但使用这些技术后仍有大量的粉尘， 特别是呼吸性粉尘会扩散到工作 区， 很难真 正达到除尘 的标准， 通风 除尘 新方 式应运而 生。王海桥[ 】 等人提 出了用空气幕 隔尘的 新技术， 它在结合其它 除尘措施 的基础 上采 用一种透 明的无形屏障空气幕将未降落 的粉尘， 特别是呼 吸性粉 尘隔离 在工作区 以 外。这种技术能使工作面含尘浓度降低到产 生区含尘浓度的 1 0 ％以下， 该研 究成果有较 高的安全经济效益和社会效益， 值得 广泛推 广。北京科技大 学的金龙哲[ 1 3 】 等 人提 出 了 用隔尘帘降尘技术， 这种方法是指 在井下尘 源附近， 通过张挂由多面空心球组， 球上粘有 粘尘阻燃剂 的帘状捕尘装置， 粘结矿井风流 中粉尘的方 法。资料表 明 用该方 法除尘浓 度降低 3 2 ％ ～5 8 ． 3 ％， 全 尘 降低 6 2 ． 5 ％～ 8 4 ． 1 ％。采用隔尘降低矿井风流中粉尘的新 方法， 填补 了矿井在此领域的空白， 为我国矿 井综合防尘探索 了一条新途径。由于技术和 工艺上的原 因， 某些作业 地点达 不到粉尘 的 控制标准时， 应对操作 人员采取个人防护措 施， 也就是配备防尘面具， 戴防尘 口罩是阻止 粉尘进入人体的最后一道关卡。我国矿山常 用的防尘 口罩有普通纱布 口罩 、 过滤式防尘 口罩和过 滤式送 风 口罩三种 。根 据资 料表 明， 武安 一Ⅲ型口罩阻尘率 高达 9 8 ％。戴与 不戴防尘 口罩， 人体 吸入的粉尘量相差近 5 0 倍。近年来开发的新型除尘材料离子交 换纤维气体净化过滤材料是一类发展迅猛的 功能高分子 材料。 目前， 俄 罗斯及 日本等 国 已利用这类材料开发出各种新型呼吸防护用 品。在 国内， 利 用我国 自行研制 的 F F A一2 型离子交换纤维滤料开发出一种有效滤除氟 化物尘毒的新型个体呼吸性防护面具， 可有 维普资讯 5 4 矿产 保护与利用 2 0 0 2焦 效地用于上述尘毒污染环境 中的工人劳动安 全与健康保护。但对过滤材料的研究总体上 在国内比较少， 所以大力发展过 滤材料的研 究， 不但对工 人个 人防护有着至关重要的作 用， 还可以进 一步引导新型除尘器的研制开 发 。 6 结 论 1 矿山防治污染应该是从 目前侧重于 污染末端治理 ， 改 为从源 头抓起和控制 粉尘 源并减少粉尘源的产生以及实行生产工序的 全过程控制 。主 要工 艺流程 逐步 实现 自动 化， 产尘作业面遥控作业 ， 无人操作。开发无 尘设备或有相应配套环保措施的设备。 2 超声雾化技术值得深入研究， 因为它 具有较高的实用价值和 良好的经济效 益， 同 时它没有负面影响。 3 抑尘剂 的研究有待于进一步深化 ， 开 发高效 、 成本低的新型抑尘剂是 当前 的一个 主要研 究方向。 4 矿井通风方式需要改进， 通风方法需 要创新与完善。把一些先进的通风方式逐步 运用到排尘 、 除尘上来。 5 需要大力研制各 种设备如 高效 低能 耗实用新型除尘器， 适应矿 山特点的空调器。 除尘系统 、 净化设备 应向系统化、 大型化 、 智 能化 、 节能型方 向发展。 参考文献 [ 1 ]赵书 田 ． 煤 矿 粉 尘 防治 技 术 [ M] ． 北 京 煤 炭工 业出版社． 1 9 8 7 ． 4 0 ． [ 2 ]王海 宁 ． 高倍 吸水 树脂 抑 尘剂 的 研 究 [ J ] ． 环 境 与开发， 1 9 9 7 ． 4 1 9 ． [ 3 ]王坪龙 ， 吴超 ． 聚 丙烯酸 钠溶 胶 的抑 尘性 能 [ J ] ． 中南工业大学学报 ， 1 9 9 7 ， 7 3 1 9 ． 4 ]吴超 ． 化学抑 尘 剂 的基 础研 究 及其 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锰 、 铬 等 金属 矿产对外 依存度 不 断攀高 。 矿产 贸易逆 差 不 断 扩大 。一大 批骨 干矿 山企 业 因资 源 枯竭 濒 临关 闭。 同时我国矿产资源开 采技 术落 后 、 综 合利 用率低 ， 浪 费和 不合理利 用现象 还 比较 严重 ， 这都 加 剧 了矿 产 资源的供需矛盾 。 白木 供稿 维普资讯