露天矿粉尘来源及防治技术

露天矿粉尘来源及防治技术第1页，共50页，2023年，2月20日，星期四一、粉尘定义及分类二、粉尘性质三、粉尘来源四、粉尘危害五、粉尘防治六、粉尘监测第2页，共50页，2023年，2月20日，星期四1、粉尘定义粉尘（dust）是指悬浮在空气中的固体微粒。习惯上对粉尘有许多名称，如灰尘、尘埃、烟尘、矿尘、砂尘、粉末等，这些名词没有明显的界限。国际标准化组织规定，粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘。一、粉尘定义及分类第3页，共50页，2023年，2月20日，星期四2、粉尘分类根据大气中粉尘微粒的大小可分为：(1)飘尘，系指大气中粒径小于10μm的固体微粒，它能较长期地在大气中漂浮，有时也称为浮游粉尘。也被称为可吸入颗粒物，英文缩写为PM10。(2)降尘，系指大气中粒径大于10μm的固体微粒，在重力作用下，它可在较短的时间内沉降到地面。

第4页，共50页，2023年，2月20日，星期四(3)PM2.5。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

第5页，共50页，2023年，2月20日，星期四1、粉尘的粒度

粉尘的粒度是指粉尘的大小，又称粒径。因粉尘形状不规则，一般用尘粒的平均直径或其投影定向长度来表示粒度。2、粉尘的分散度分散度是指物质破碎的程度，通常所说的粉尘分散度是指某粒级的粉尘量与粉尘总量的百分比。

二、粉尘性质第6页，共50页，2023年，2月20日，星期四3、粉尘中游离二氧化硅的含量

二氧化硅是地壳内最常见的氧化物，它以2种状态存在，一种是结合状态的二氧化硅。另一种是游离状态的。粉尘中游离二氧化硅的含量，是设计除尘装置和检查作业环境的重要依据。第7页，共50页，2023年，2月20日，星期四

三、粉尘来源1、天然来源

(1)一次颗粒物：可起因于地面扬尘(风吹灰尘)，和地壳、土壤的成分很相似；海浪溅出的浪沫，火山爆发的喷出物，森林火灾的燃烧物，宇宙来源的陨星尘及生物界产生的颗粒物如花粉、孢子等。第8页，共50页，2023年，2月20日，星期四(2)二次颗粒物：是森林中排出的碳氢化合物(主要是萜烯类)，进入大气后经光化学反应，产生的微小颗粒；与自然界硫、氮、碳循环有关的转化产物如由H2S、SO2经氧化生成的硫酸盐，由NH3、NO和NO2氧化生成的硝酸等。第9页，共50页，2023年，2月20日，星期四2、人为来源燃料燃烧过程中产生的固体颗粒物，如煤烟、飞灰等；各种工业生产过程中排放的固体微粒；汽车尾气排出的卤化铅凝聚而形成的颗粒物以及如人为排放SO2在一定条件下转化为硫酸盐粒子等的二次颗粒物。第10页，共50页，2023年，2月20日，星期四3、我矿粉尘来源我矿地处新疆准东煤田大井矿区西南部，矿区内煤层顶板以砂岩和泥岩类为主，其次为细砂岩、粉砂岩；底板以泥岩、细、粉砂岩为主。矿区属大陆干旱荒漠气候，年平均降水量106mm，年蒸发1202mm～2382mm。区内常年多风，风力一般4级～5级，经常有7级～8级大风，最大可达10级，多以西北风为主。矿区恶劣的自然环境，导致粉尘污染严重。第11页，共50页，2023年，2月20日，星期四(1)钻机穿孔作业产尘(2)爆破作业产尘爆破作业时，矿岩由于受到药包爆破的巨大压力作用而粉碎，随后形成粉尘。爆破瞬间产生的粉尘量最大，但形成的高浓度粉尘在空气中的维持时间较短。爆破产生的粉尘散移开采区的时间较长，最严重的是爆破产尘表面吸附的爆破生成的有毒有害气体对人体危害更大。第12页，共50页，2023年，2月20日，星期四(3)铲装作业产尘一部分粉尘是沉落在矿岩表面上的，另一部分是摩擦、碰撞产生的粉尘因受振动而扬起形成二次粉尘；铲斗在向汽车卸料时由于落差会产生大量粉尘；清扫爆堆时也会产生粉尘。第13页，共50页，2023年，2月20日，星期四(4)运输作业产尘汽车运输时，路面行车产生扬尘；汽车运输路面沉积的粉尘受到汽车经过所产生的挤压、振动和气流的影响，无规则运动，形成二次扬尘。(5)排土场作业产尘自翻车排土时，岩石碰撞摩擦产生粉尘。第14页，共50页，2023年，2月20日，星期四

四、粉尘的危害1、粉尘爆炸粉尘爆炸是指悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象。

第15页，共50页，2023年，2月20日，星期四2、全身作用

长期吸入较高浓度粉尘可引起肺部弥漫性、进行性纤维化为主的全身疾病(尘肺);如吸入铅、铜、锌锰等毒性粉尘，可在支气管壁上溶解而被吸收，由血液带到全身各部位，引起全身性中毒。铅中毒是慢性的，但中毒者如果发烧，或者吃了某些药物和喝了过量的酒，也会引起中毒的急性发作;过量吸入铜的烟尘可能导致溶血性贫血;锌在燃烧时产生氧化锌烟尘，人吸入后产生一种类似疟疾的“金属烟雾热”疾病;长期吸入锰及其氧化物粉尘或烟雾，对中枢神经系统、呼吸系统及消化系统发生不良作用。第16页，共50页，2023年，2月20日，星期四接触或吸入粉尘，首先对皮肤、角膜、粘膜等产生局部的刺激作用，并产生一系列的病变。如粉尘作用于呼吸道，早期可引起鼻腔粘膜机能亢进，毛细血管扩张，久之便形成肥大性鼻炎，最后由于粘膜营养供应不足而形成萎缩性鼻炎。还可形成咽炎、喉炎、气管及支气管炎。作用于皮肤可形成粉刺、毛囊炎、脓皮病。3、局部作用第17页，共50页，2023年，2月20日，星期四

接触如镍、铬、铬酸盐的粉尘，可以引起肺癌;接触放射性矿物粉尘、容易生成肺癌；

5、感染作用有些有机粉尘如破烂布屑、兽皮、谷物等粉尘常附有病原菌，如丝菌、放射菌属等，随粉尘进入人肺内，可引起肺霉菌病等。4、致癌作用第18页，共50页，2023年，2月20日，星期四由于长期吸入生产性粉尘而产生的尘肺病，是一种常见的危害性较大的职业病。由于粉尘的性质不同，对肺组织引起病理改变也有差异，粉尘所引起的肺部疾病可分为三大类：6、粉尘对肺部的作用第19页，共50页，2023年，2月20日，星期四（1）尘肺尘肺是指在生产过程中吸入生产性粉尘所引起的以肺组织纤维化为主的疾病。由于吸入粉尘的质和量的不同而产生不同程度的危害。尘肺病的种类很多，其中12种被列为职业病，它们是：矽肺、煤工尘肺、石墨尘肺、碳黑尘肺、石棉肺、滑石肺、水泥肺、云母肺、陶工尘肺、铝尘肺、电焊混合尘肺、铸工尘肺。第20页，共50页，2023年，2月20日，星期四（2）肺粉尘沉着症有些金属（铁、钡、锡等）粉尘吸入后，可在肺组织中呈异物反应，并继续轻微纤维化，但对人体危害较小，脱离粉尘作业后，病变可逐渐消退。（3）有机性粉尘引起的肺部病变。不同的有机粉尘有不同的生物作用，如引起支气管哮喘、棉尘症、职业过敏性肺炎、混合性尘肺等。第21页，共50页，2023年，2月20日，星期四第22页，共50页，2023年，2月20日，星期四7、粉尘对电气设备的危害(1)造成电气设备短路生产过程中产生的危害性粉尘大多比电阻不高，又由于粉尘的尘粒荷电性，吸水性，很容易使粉尘在电气设备的周围凝集沉降，从而破坏了电气设备的绝缘强度、在气操作过程中极易造成电气击穿短路事故。有的粉尘还堆集在电子板内，造成电气误动、短路等，对其安全运行造成很大危害。第23页，共50页，2023年，2月20日，星期四(2)造成电气开关接触不良粉尘堆集存于电气开关的触头之间、电磁铁芯之间都会造成电气开关接触不良故障，尤其是在继电气一接触器控制电路中影响最大。电气控制系统动作不稳定，时好时坏，从而引起的单相运行触头粘连等现象时常造成设备事故的发生。第24页，共50页，2023年，2月20日，星期四(3)粉尘造成的通风不良电动机的冷却是由通风道的排热、自带风扇强迫冷却和机壳散热所完成的，往往由于通风道粉尘堵塞或机壳上粉尘堆积，使电动机的温升比平常情况下高出10℃以上，造成电动机运行温度过高，承载能力下降。第25页，共50页，2023年，2月20日，星期四我们生活的环境第26页，共50页，2023年，2月20日，星期四我们身边的同事第27页，共50页，2023年，2月20日，星期四五、粉尘的防治1、现有除尘方法(1)洒水降尘(2)喷雾抑尘、超声波抑尘(3)高压水抑尘(4)喷洒静电水抑尘第28页，共50页，2023年，2月20日，星期四1、洒水降尘露天矿防尘的传统方法是洒水车洒水，即通常所称为湿式除尘法。洒水防尘的作业主要在于湿润颗粒细小的干燥粉尘，增加粉尘的含湿量，从而使其相对密度增加，并粘结成较大的颗粒，使之在外力作用下不能飞扬。第29页，共50页，2023年，2月20日，星期四有研究证明，露天矿汽车运输道路单靠洒水法控制路面粉尘是很不经济的。80年代美国矿山委托西部研究所所完成的《汽车运输道路粉尘与控制》研究报告中，对美国露天矿山现用的30多种道路抑尘剂的费用与性能进行了比较，得出的结论称：“业经证实，路面洒水是成本效益最差的途径之一。”所以，洒水并非高效节约的防尘方法。第30页，共50页，2023年，2月20日，星期四2、喷雾抑尘、超声波抑尘依靠各自的设备把喷洒水转化成细水雾（1~10微米），封住尘源从而出去尘源点的粉尘。这两种方法由于费用高目前还在试验阶段。微波沫降尘用的更少。第31页，共50页，2023年，2月20日，星期四3、高压水抑尘德国利用5*106Pa、30L/min的高压水喷洒路面，使水粒更有效的与粉尘碰撞并捕捉粉尘使之湿润而凝并除尘。这种方法抑尘效果良好，可抑制几乎90%的微尘，缺点是需要产生高压水的动力设备。第32页，共50页，2023年，2月20日，星期四4、喷洒静电水抑尘根据粉尘的荷电性。润湿凝并性使喷洒的水珠所带电荷与尘粒所带电荷相反，互相吸引、加速润湿，从而使粉尘很快凝并而沉积，达到抑尘的目的。此方法只在粉尘难润湿，荷电性比较强的情况下使用。第33页，共50页，2023年，2月20日，星期四5、我矿除尘方式为降低矿区粉尘浓度，南露天矿主要采用洒水车洒水等措施进行抑尘。该方法取得了一定的降尘效果，但洒水车洒水抑尘的方法存在着降尘效率低、降尘效果不理想的问题，由于矿区环境恶劣，洒水在地面保持时间短，需要频繁洒水，抑尘成本高。为此，南露天矿亟需一种抑尘效率高、抑尘时间长，经济成本低的新型抑尘技术。第34页，共50页，2023年，2月20日，星期四6、粉尘的个人防护个人防护：依据粉尘对人体的危害方式和伤害途径，进行针对性的个人防护。粉尘(或毒物)对人体伤害途径有三种：一是吸入，通过呼吸道进人体内；二是通过人体表面皮汗腺、皮脂腺、毛囊进入体内；三是食入，通过消化道进入体内。第35页，共50页，2023年，2月20日，星期四针对伤害途径，个人防护对策：一是切断粉尘进入呼吸系统的途径。依据不同性质的粉尘，配载不同类型的防尘口罩、呼吸器、(对某些有毒粉尘还应配戴防毒面具)；二是阻隔粉尘对皮肤的接触。正确穿戴工作服(有的还需要穿连裤、连帽的工作服)、头盔(人体头部是汗腺、皮脂肪和毛囊较集中的部位)眼镜等；三是禁止在粉尘作业现场进食、抽烟、饮水等。第36页，共50页，2023年，2月20日，星期四7、电气防尘措施1.实行定期的清扫及检查根据环境粉尘量的大小，制定合理的清扫周期。再就是定期检查开关设备的触头及接线触头的电蚀情况，查各接线的牢固情况，查电气设备的通风散热情况，以保证电气设备在正常的状态下运行。第37页，共50页，2023年，2月20日，星期四2.提高电气设备的抗尘能力

(1)增大盘、柜裸露母线的电气间隙和漏电距离。如减少盘、柜内的元件数量，裸露连接改为绝缘线连接，使低压配电盘电气间隙增大到20mm以上，漏电距离增大到30mm以上，个别点达不到时采用局部加强绝缘来处理。第38页，共50页，2023年，2月20日，星期四(2)增大电气开关的容量。在正常设计选型的基础上增大一至两个数量级，增加电接触面积，减少接触不良现象。第39页，共50页，2023年，2月20日，星期四(3)采用密封式电气开关设备。在生产现场采用密封式电气开关设备是防尘处理的理想办法。如：把盘式配电设施改为柜式配电设备，开启式控制装置改为密封式控制装置，无触点器件代替触头器件。另外还要搞好各配电室的门窗封闭和排尘降温工作。第40页，共50页，2023年，2月20日，星期四六、粉尘监测大气环境监测是所有大气环境工作的物质基础,不论是进行大气环境质量监测、大气污染防治,还是进行大气环境科学及工程的研究,都必须是在科学、准确测定大气环境参数的基础上进行。露天矿粉尘的定期监测有助于合理安排洒水降尘，减少矿区粉尘含量，提高对有限水资源的利用率，并对改善生态生产环境提供重要的基础资料，为日后建设成为千万吨绿色矿山保留第一手的环境监测数据；同时也对保障职工身体健康、维护矿区生态环境具有指导意义。第41页，共50页，2023年，2月20日，星期四 1、大气颗粒物浓度及测试分类

大气颗粒物浓度可分为个数浓度、质量浓度和相对质量浓度。

个数浓度指以单位体积空气中含有的颗粒物个数表示的浓度值,单位为粒/cm3

、粒/L,多应用于空气洁净技术领域,无尘室、超净工作间等超低浓度环境和需要气溶胶的个数浓度来解释种种现象的气象学领域。

质量浓度指以单位体积空气中含有的颗粒物的质量表示的浓度,单位为mg/m3

或μg/m3,用于一般的大气颗粒物研究领域。

相对浓度是指与颗粒物的绝对浓度有一定对应关系的物理量数值,作为相对浓度使用的物理量有光散射量、放射线吸收量、静电荷量、石英振子频率变化量等。

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大气颗粒物浓度的测量,主要是根据颗粒物的物理性质(包括力学、电学、光学等)与颗粒物的数量或质量之间的关系,通过相应的仪器设备进行的。根据测量的具体操作,可将大气颗粒物的测试方法分为捕集测定法和浮游测定法,捕集测定法是指先用各种手段捕集空气中的微粒,再测定其浓度的方法;浮游测定法是将能保持空气中的浮游颗粒仍为浮游状态而测定其浓度的方法。第43页，共50页，2023年，2月20日，星期四2、个数浓度的测定

个数浓度的测定方法主要有两种:（1）

化学微孔滤膜显微镜计数法

在洁净环境含尘浓度的测定中,用滤膜显微镜计数法测量个数浓度是个数浓度测定法的最基本方法,其原理是将微粒捕集在滤膜表面,再使滤膜在显微镜下成为透明体,然后观察计数,分试样样品采集、显微镜观察和粒子计数三个过程,属捕集测定法。第44页，共50页，2023年，2月20日，星期四（2）光散射式粒子计数器光散射式粒子计数器的原理是用光照射浮游粒子,粒子将引起入射光的散射,球形粒子引起的光散射强度可由Mie的光散射理论式计算,被测粒子的散射光强与含各种粒径的聚苯乙烯标准粒子的散射光强相比较,得到不同粒径粒子的个数浓度。

光散射法可直接得到测量数据,但颗粒物重叠、标准粒子与被测粒子的折射率不同及粒子带有电荷会造成误差;对于浓度较高的粒子,几乎所有的计数器都是随粒径的变小而计数率变低。第45页，共50页，2023年，2月20日，星期四3、质量浓度的测定

颗粒物的质量浓度在大气颗粒物研究中使用最多,所以其测定方法的研究得到了充分重视,基于各种原理的测定的方法也最多,经常使用的方法