礦山粉塵防治技術(shù)進展

礦山粉塵防治技術(shù)進展

粉末是礦山生產(chǎn)中的主要職業(yè)危害。據(jù)統(tǒng)計,各類礦山塵肺病患者占全國塵肺病人數(shù)的75%左右,約31.40萬人,而且塵肺病人數(shù)仍在增長。粉塵所造成的塵肺病不但嚴重威脅礦工的生命與健康,而且還給國家與企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失和不良的社會影響,已日益引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。近幾年來,礦山粉塵治理技術(shù)的研究工作正在逐步發(fā)展。本文從減塵、降塵、捕塵、排塵和阻(隔)塵等防塵措施來論述近年來粉塵防治技術(shù)的進展及現(xiàn)狀。1化學(xué)抑塵劑控制塵源減塵就是減少和抑制塵源,這是防塵工作治本性措施。為了從根本上防止和減少粉塵,需要改革生產(chǎn)工藝和工藝操作方法和加強防塵規(guī)劃與管理,控制塵源,例如:在采礦工作面用濕式作業(yè)代替干式作業(yè)可以大大地減少粉塵的產(chǎn)生。隨著科技的進步與發(fā)展,生產(chǎn)工藝和工藝操作方法也越來越趨向環(huán)保型;同時,一些工作設(shè)備常常與一些環(huán)保設(shè)備配套使用,如重慶煤炭科學(xué)分院研制的新一代除塵器,它可以與其它綜掘機配套使用,能獲得良好的除塵效果。塵源密閉的重要性在國內(nèi)外防塵實踐中已有共識?？刂茐m源通常的方法是使用密閉罩將產(chǎn)生粉塵的物源全部密閉在罩內(nèi)。封閉塵源,無疑可達到除塵的目的。另一種減塵的措施便是抑塵技術(shù),利用抑塵劑控制粉塵的產(chǎn)生。抑塵劑通常分為粉塵潤濕劑、粉塵凝聚劑、粉塵粘結(jié)劑三種。世界上化學(xué)抑塵劑的開發(fā)與應(yīng)用一直在持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展,該研究領(lǐng)域非常廣闊。在我國雖然人們對化學(xué)抑塵劑的開發(fā)和研究起步較晚,但國內(nèi)已經(jīng)有人進行了這方面的研究。王海寧等人首次提出了以淀粉接枝丙烯酸鹽高倍吸水樹脂作為抑塵劑,抑塵效果非常明顯。王坪龍、吳超提出聚丙烯酸鈉溶膠具有優(yōu)良的重復(fù)吸水、保水性能,當(dāng)用于路面抑塵時,隨著噴灑次數(shù)的增加,可在其有效期內(nèi),多次重復(fù)灑水,使塵土保持較高的含水率,且其灑水時間間隔比純粹灑水的時間間隔長,從而使綜合抑塵成本降低,這是它作為抑塵劑的優(yōu)勢。波洛西特洛斯(PoloCitrus)公司生產(chǎn)了一種用途廣泛的表面抑塵添加劑,這種添加劑既可以用于露天礦山,又可以用于地下礦山。它是一種可以在不能過多用水的環(huán)境里防止粉塵的產(chǎn)品。有些地方過多用水會導(dǎo)致其它的問題,而這種添加劑可產(chǎn)生微小的泡沫,可用在破碎機、加料器、轉(zhuǎn)載器、膠帶、鉆孔工作面、堆積和卸料場地。中南大學(xué)的吳超開發(fā)了應(yīng)用渣油-水乳化液于露天礦汽車運輸路面揚塵防治的制備工藝和現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù),并設(shè)計了4種應(yīng)用潤濕劑和發(fā)泡劑,適用于地下連續(xù)采礦機的新型組合高效除塵器。中國礦業(yè)大學(xué)北京研究生部金龍哲等人提出用NCZ-1粉進行粘塵,試驗表明,在一般的礦井條件下,NCZ-1粉不僅能夠持續(xù)粘塵達25d以上,而且還可減少落塵的二次飛揚。2超聲霧化除塵降塵是使懸浮于空氣(或風(fēng)流)中的粉塵及早地沉降,以減少浮游粉塵濃度的防治性措施。由于有些工作場地不易采用封閉塵源的方法,如燃煤發(fā)電廠的輸(碎)煤設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積龐大,工作時處于運動狀態(tài),不可能用機械的方法封閉塵源,因此可利用噴水除塵技術(shù),噴水除塵是利用一定的裝置,產(chǎn)生一個軟封-水霧(小水滴)象槍林彈雨一樣與煤塵高速反復(fù)碰撞,將其捕集,并一起黏附于煤炭表面,從而達到消除粉塵凈化空氣的目的。另一種與此類似的除塵方式是超聲霧化抑塵除塵,它是在局部密閉產(chǎn)塵點中,安裝利用壓縮空氣驅(qū)動的超聲波霧化器,激發(fā)高度密集的亞微米級霧,霧迅速捕集凝聚微細粉塵,使粉塵特別是呼吸性粉塵很快沉降到產(chǎn)塵點,實現(xiàn)就地抑塵。陳秀廳等人研究了超聲霧化技術(shù)在選廠除塵中的應(yīng)用,結(jié)果表明超聲霧化技術(shù)只要將水、壓氣輸送到各產(chǎn)塵點,即可容易地實現(xiàn)整個除塵系統(tǒng)由一個中心控制室控制,大大方便了除塵管理工作,同時無需清灰,避免了二次污染,還有投資少、能耗小、維修費用低等特點,因此能獲得良好的經(jīng)濟效益。另外一種新的技術(shù)便是超聲波除塵技術(shù),利用超聲波可使那些用水無法除去或難以除出的微細粉塵沉降。超聲波除塵的一個重要的作用便是凝結(jié)作用,這跟超聲波的頻率和粉塵的粒度有關(guān)。產(chǎn)生超聲波的方法有很多,如用某些晶體石英、壓電陶瓷等的壓電效應(yīng)產(chǎn)生超聲波。它的缺點有對人體有不良影響、功率消耗大、處理時間長等弱點。3新型除塵器捕塵是一項將空氣中浮游粉塵聚集起來處理的聚殲性措施,它主要是利用吸塵器和捕塵器來完成。吸塵器和捕塵器主要是利用擴散、碰撞、直接攔截、重力、離心力等原理使粉塵與空氣分離,以降低空氣中的浮游粉塵濃度,或者使粉塵連同空氣一起通過含水霧濾層或其它過濾材料被收集捕捉、沉淀排出。常見的除塵設(shè)備有機械除塵器(重力沉降室、慣性除塵器、旋風(fēng)除塵器等)、過濾式除塵器、濕式除塵器、電除塵器等,每類除塵器都有多種型式,目前,已向多機理復(fù)合作用除塵器方向發(fā)展。吸氣罩在除塵系統(tǒng)中處于前沿陣地,它主要借助于風(fēng)機在罩口造成一定的吸氣速度而有效地將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵吸走,經(jīng)過處理達到收塵凈化的目的。要合理、經(jīng)濟地解決粉塵治理問題,正確地設(shè)計吸塵罩也是至關(guān)重要的。目前,有許多研究人員致力于新型除塵器的研制。如北京工業(yè)大學(xué)的徐蓮研制了一種新型、高效的自激式除塵器,對呼吸性粉塵的除塵效率可達92%,且具有體積小、移動方便等特點,特別適用于礦井除塵。4采礦除塵技術(shù)排塵是以加強通風(fēng)為手段,利用新鮮風(fēng)流沖淡、排除采用上述防塵措施尚未沉降的那部分浮游粉塵。也就是說如果通過工藝設(shè)備和工藝操作的改革和其它措施,仍有粉塵進入空氣中的礦塵,而且多為微細礦塵,能常時間懸浮于空氣中,逐漸積累,礦塵濃度越來越高,將嚴重危害人身健康。必須采取通風(fēng)排塵技術(shù)。常見礦井通風(fēng)方式有局部通風(fēng)或全面通風(fēng)方式,爭取以最小的成本獲得最好的效果。在選礦工藝中,礦物粉塵是破碎的篩分過程中的必然產(chǎn)物。礦物粉塵對操作者的身體有著嚴重的危害,且粉塵的散失對選礦工藝的回收率也存在一定的影響。王景旭提出了分散集中除塵方式,改變了“一對一”吸風(fēng)除塵模式,還研制了旋渦泡沫器,使碎礦工藝除塵有明顯的提高。在國外,如美國為降低選礦廠呼吸性粉塵濃度,設(shè)計成從廠房底層百葉窗進新風(fēng),污風(fēng)從廠房頂部經(jīng)風(fēng)機排出的抽出式通風(fēng)系統(tǒng),利用這種通風(fēng)系統(tǒng)排塵,作業(yè)點粉塵濃度降低50%~70%,呼吸性粉塵濃度降低40%。5隔塵技術(shù)的應(yīng)用、復(fù)配、轉(zhuǎn)消阻塵是通過各種技術(shù)手段防止粉塵與人體接觸的一項補救性措施。通風(fēng)排塵、噴霧降塵、潤濕礦體降塵等技術(shù)是礦業(yè)常見的除塵方式,但使用這些技術(shù)后仍有大量的粉塵,特別是呼吸性粉塵會擴散到工作區(qū),很難真正達到除塵的標(biāo)準,通風(fēng)除塵新方式應(yīng)運而生。王海橋等人提出了用空氣幕隔塵的新技術(shù),它在結(jié)合其它除塵措施的基礎(chǔ)上采用一種透明的無形屏障——空氣幕將未降落的粉塵,特別是呼吸性粉塵隔離在工作區(qū)以外。這種技術(shù)能使工作面含塵濃度降低到產(chǎn)生區(qū)含塵濃度的10%以下,該研究成果有較高的安全經(jīng)濟效益和社會效益,值得廣泛推廣。北京科技大學(xué)的金龍哲等人提出了用隔塵簾降塵技術(shù),這種方法是指在井下塵源附近,通過張掛由多面空心球組,球上粘有粘塵阻燃劑的簾狀捕塵裝置,粘結(jié)礦井風(fēng)流中粉塵的方法。資料表明:用該方法除塵濃度降低32%~58.3%,全塵降低62.5%~84.1%。采用隔塵降低礦井風(fēng)流中粉塵的新方法,填補了礦井在此領(lǐng)域的空白,為我國礦井綜合防塵探索了一條新途徑。由于技術(shù)和工藝上的原因,某些作業(yè)地點達不到粉塵的控制標(biāo)準時,應(yīng)對操作人員采取個人防護措施,也就是配備防塵面具,戴防塵口罩是阻止粉塵進入人體的最后一道關(guān)卡。我國礦山常用的防塵口罩有普通紗布口罩、過濾式防塵口罩和過濾式送風(fēng)口罩三種。根據(jù)資料表明,武安-Ⅲ型口罩阻塵率高達98%。戴與不戴防塵口罩,人體吸入的粉塵量相差近50倍。近年來開發(fā)的新型除塵材料——離子交換纖維氣體凈化過濾材料是一類發(fā)展迅猛的功能高分子材料。目前,俄羅斯及日本等國已利用這類材料開發(fā)出各種新型呼吸防護用品。在國內(nèi),利用我國自行研制的FFA-2型離子交換纖維濾料開發(fā)出一種有效濾除氟化物塵毒的新型個體呼吸性防護面具,可有效地用于上述塵毒污染環(huán)境中的工人勞動安全與健康保護。但對過濾材料的研究總體上在國內(nèi)比較少,所以大力發(fā)展過濾材料的研究,不但對工人個人防護有著至關(guān)重要的作用,還可以進一步引導(dǎo)新型除塵器的研制開發(fā)。6環(huán)保、除塵設(shè)備的開發(fā)建議(1)礦山防治污染應(yīng)該是從目前側(cè)重于污染末端治理,改為從源頭抓起和控制粉塵源并減少粉塵源的產(chǎn)生以及實行生產(chǎn)工序的全過程控制。主要工藝流程逐步實現(xiàn)自動化,產(chǎn)塵作業(yè)面遙控作業(yè),無人操作。開發(fā)無塵設(shè)備或有相應(yīng)配套環(huán)保措施的設(shè)備。(2)超聲霧化技術(shù)值得深入研究,因為它具有較高的實用價