第三章矿区大气污染与防治

第三章矿区大气污染与防治第1页，共75页，2023年，2月20日，星期一第2页，共75页，2023年，2月20日，星期一第3页，共75页，2023年，2月20日，星期一第一节矿山常见大气污染物性质及危害一、矿区大气污染物分类及性质

分类气态污染物气溶胶污染物矿山在采矿、选矿、冶炼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。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物。第4页，共75页，2023年，2月20日，星期一1含硫化合物SO2、SO2、H2S1t铅0.3t硫1t锌0.6t硫1t煤含硫量为5-50kg

硫酸烟雾、光化学烟雾气态污染物第5页，共75页，2023年，2月20日，星期一2含氮氧化物NO、NO2、N2O、N2O2、N2O4、N2O5来自于冶炼厂的生产过程、锅炉烟气、露天开采及井工开采的炸药爆破以及矿区运输、装载、铲运等使用汽油、柴油为燃料的设备所排放的尾气。第6页，共75页，2023年，2月20日，星期一3含碳氧化物CO、CO2主要来自冶炼生产，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等。CO2910-1000kgCO80-400kg1t铝第7页，共75页，2023年，2月20日，星期一1粉尘在矿山生产过程中，对矿物和岩石进行破碎、研磨、钻孔、爆破、运输等手段产生的悬浮于大气中发生缓慢沉降的微小固体颗粒，属于固态分散性气溶胶。气溶胶污染物第8页，共75页，2023年，2月20日，星期一2烟尘

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，属于固体凝聚性气溶胶。

颗粒一般比粉尘小固体物料在高温下不发生熔融的条件下进行的反应过程。第9页，共75页，2023年，2月20日，星期一3液滴

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，粒径范围在200μm以下的液体粒子。4雾

在常温常压下能悬浮于气体中的微小液体，是在蒸气的凝结、液体雾化和化学反应等过程中形成的，属于液体凝聚性气溶胶，如酸雾、碱雾、水雾等。第10页，共75页，2023年，2月20日，星期一二、矿区大气污染物造成的危害

第11页，共75页，2023年，2月20日，星期一一氧化碳

CO无色，无味，无臭，对空气的相对密度为0.97，微溶于水。CO能燃烧，浓度在13%-75%时有爆炸危险。

一种对血液、神经有害的有毒气体。随空气进入人体后，通过肺泡进入血液，并与血红蛋白结合。气结合能力是氧气的200-300倍，CO进入各部分组织和细胞内，导致人因缺氧而引起窒息和血液中毒。第12页，共75页，2023年，2月20日，星期一一氧化碳中毒症状与浓度关系一氧化碳浓度（%）主要症状0.022-3h内可能引起轻微头痛0.0840min内出现头痛、眩晕和恶心。2h内发生体温下降，脉搏微弱，出冷汗，可能出现昏迷0.325-10min内出现头痛、眩晕。30min内可能出现昏迷并有死亡危险1.28几分钟内出现昏迷和死亡第13页，共75页，2023年，2月20日，星期一二氧化氮（NO2）

红褐色气体，有强烈刺激性气味，对空气的相对密度为1.59，易溶于水。

对眼睛、呼吸道粘膜和肺部组织有强烈的刺激及腐蚀作用，严重时可引起肺水肿。NO2中毒有潜伏期，有的在中毒时尚无明显感觉，还可以坚持工作。但经过6-24h后发作，中毒者指头出现黄褐色斑点，并出现严重的咳嗽、头痛、呕吐甚至死亡。第14页，共75页，2023年，2月20日，星期一甲烷（CH4）

无色、无味、无臭的气体，对空气的相对密度为0.557，难溶于水，扩散性较空气大1.6倍低瓦斯矿井相对瓦斯涌出量≤10m3/t，且绝对瓦斯涌出量≤40m3/min高瓦斯矿井相对瓦斯涌出量＞10m3/t，或绝对瓦斯涌出量＞40m3/min煤与瓦斯突出矿井第15页，共75页，2023年，2月20日，星期一成分名称安全标准体积浓度（%）质量浓度（mg/m3）O2≥20≥286714.3CH4≤0.5≤3578.4CO2≤0.5≤9821.4CO≤0.0024≤30NO2≤0.00025≤5SO2≤0.0005≤14.3H2S≤0.00066≤10NH3≤0.004≤30.4H2≤0.5≤448.66浮尘含SiO210%以上时≤2mg/m3含SiO210%以下时≤10mg/m3空气成分安全标准第16页，共75页，2023年，2月20日，星期一大气污染物造成的危害影响主要表现刺激和腐蚀作用：NO2、SO2、SO3窒息作用：CO、H2S、CH4、NOx急性或慢性中毒作用引起职业病：尘肺病、慢性职业中毒、急性职业中毒、职业性眼鼻喉病及职业性皮肤病等。降低能见度第17页，共75页，2023年，2月20日，星期一第二节露天矿大气污染与防治剥离、凿岩、破碎、装运、选矿等，都会产生大量的粉尘。在露天矿区，防治大气污染的主要对象是露天采场。各种设备产尘量的比例一、露天矿粉尘的来源

穿孔设备6.3%装载设备1.19%运输设备91.33%凿岩设备0.57%推土设备0.61%第18页，共75页，2023年，2月20日，星期一二、露天矿粉尘的类型

按产尘原因自然粉尘生产性粉尘按化学性质有毒粉尘无毒粉尘浮尘、落尘、矽尘风沙、尘土铅、汞、镉、钛、锰烟尘、矿尘、矽尘等第19页，共75页，2023年，2月20日，星期一三、露天矿粉尘的特点

（一）粒度（二）分散度（三）浓度（四）湿润性（五）荷电性第20页，共75页，2023年，2月20日，星期一以尘粒直径来衡量，用微米做单位。分为四级：小于2μm；2-5μm；5-10μm；大于10μm。粉尘的粒度按可见程度可见尘粒显微粉尘0.25-10μm，普通显微镜大于10μm，光线明亮时肉眼可见。超显微粉尘小于0.25μm，高倍或电子显微镜第21页，共75页，2023年，2月20日，星期一粉尘整体组成中各种粒度的尘粒所占质量或数量百分比。小粒径所占百分比大，称为分散度高，反之，分散度低。露天矿粉尘的分散度第22页，共75页，2023年，2月20日，星期一表示粉尘量大小的参数之一，指空气中所含浮尘的数量。总悬浮颗粒：空气动力当量直径≤100μm的颗粒可吸入颗粒物：空气动力当量直径≤10μm的颗粒露天矿粉尘的浓度表示质量法计数法每立方厘米空气所含浮尘的粒数每立方空气中所含浮尘的质量第23页，共75页，2023年，2月20日，星期一新北京人精神由此诞生：“厚德载雾，自强不吸，霾头苦干，再创灰黄！”事实再次证明：雾以吸为贵！第24页，共75页，2023年，2月20日，星期一根据粉尘被湿润的难易程度，分为亲水性粉尘和疏水性粉尘。粉尘的湿润性，与气压、气温、粉尘的岩成分、与水接触的时间等有关。露天矿粉尘的湿润性第25页，共75页，2023年，2月20日，星期一悬浮于空气中的粉尘通常带有电荷的性质。这种电荷由于破碎时摩擦、粒子间碰撞或放射性照射等原因所致。尘粒的荷电量主要取决于他的大小和重量，与湿度和温度也有关。露天矿粉尘的荷电性第26页，共75页，2023年，2月20日，星期一其他溶解度-粉尘溶解于水的能力燃爆性-如煤、硫磺、铝、锌等。硬度与形状-硅质粉尘硬度大，具有尖棱状形态，作用于呼吸道、粘膜、皮层，由于机械刺激作用可造成对人体的伤害。化学成分与矿物成分-有毒粉尘会引起中毒，放射性粉尘会导致放射性病变。第27页，共75页，2023年，2月20日，星期一四、影响露天矿大气污染的因素

（一）地质条件、采矿技术、地理和气象诸因素对露天矿大气污染的影响（二）风速和风向对露天矿大气污染的影响（三）采、装、运设备能力对露天矿大气污染的影响（四）矿岩的湿度与空气含尘量的关系第28页，共75页，2023年，2月20日，星期一（二）风速和风向对露天矿大气污染的影响1——破碎机下风侧；2——破碎机上风侧；3——钻机下风侧第29页，共75页，2023年，2月20日，星期一空气含尘量与矿山机械的生产能力的关系：ne—已知生产能力或运行速度的矿山机械工作时的空气含尘量，mg/m3C1—系数QH—已知机械生产能力（或机械移动速度），m3/h（或km/h）Q—新的机械生产能力，m3/h（或机械移动速度km/h）（三）采、装、运设备能力对露天矿大气污染的影响第30页，共75页，2023年，2月20日，星期一（四）矿岩的湿度与空气含尘量的关系当电铲工作时，如矿岩的湿度从4%增加到8%，电产周围空气含尘量则从200mg/m3下降到20mg/m3，即水分增加一倍，台阶工作面空气含尘量将为原来的1/10。影响空气含尘量的主要因素之一是矿岩的湿度。随着矿岩自然湿度的增加，或者用人工方法增加矿岩的湿度能使各种采掘机械工作时的空气含尘量急剧下降。第31页，共75页，2023年，2月20日，星期一五、露天矿粉尘的防治

通风防尘毒工艺防尘毒湿式防尘毒（一）爆破尘毒防治技术稀释、转移污染物保证堵塞长度松动爆破新型水炮泥完善炸药配方充水硐室爆破水塞爆破爆破区洒水泡沫覆盖爆区第32页，共75页，2023年，2月20日，星期一（二）露天矿运输路面扬尘防尘技术路面的结构和施工质量路面洒水洒水车洒水器抑尘剂处理路面作用时间长，来源广泛，成本低，喷洒方便，无二次污染。优点捕捉、吸附、团聚粉尘微粒，紧缩于网状结构中。机理第33页，共75页，2023年，2月20日，星期一（三）钻机和铲装作业防尘技术干式捕尘湿式除尘干湿联合除尘钻机防尘措施旋风除尘器示意图风水混合法除尘，利用压气动力把水送到钻孔底部，在钻进和排渣过程中湿润粉尘，形成潮湿粉团和泥浆第34页，共75页，2023年，2月20日，星期一铲装作业防尘措施增加矿岩湿度预先湿润爆堆装载时喷雾洒水第35页，共75页，2023年，2月20日，星期一第三节井巷开采矿大气污染与防治一井巷开采大气污染的主要特征空气中氧的含量降低，二氧化碳含量增高矿井大气中含有多种有毒有害气体矿井大气中含有大量的粉尘矿井内气象条件复杂某些矿井内含有放射性气体无阳光照射，空气温度高，湿度大氧含量减少到17%从事繁重体力劳动，心跳加速，呼吸困难减少到15%失去劳动能力10%-12%大脑缺氧，失去理智，时间稍长威胁生命6%-9%失去知觉，不及时抢救会造成死亡CO2含量达到5%人会出现耳鸣、无力、呼吸困难达到10%-20%呼吸处于停顿状态，失去知觉，时间稍长就会有生命危险第36页，共75页，2023年，2月20日，星期一二井巷大气中污染物和污染源（1）有毒有害气体（2）放射性物质（3）矿内柴油设备废气（4）粉尘CO、Nox、H2S、SO2、CH4第37页，共75页，2023年，2月20日，星期一（2）放射性物质自然界中的某些元素不随外界条件（如温度、压力等）的改变而改变，在其自发的衰变过程中放出射线的性质。

放射性具有放射性的元素。

放射性元素含有放射性元素的矿物岩石。

放射性矿岩含有具有第38页，共75页，2023年，2月20日，星期一氡

无色、无味、透明的放射性气体，半衰期是3.825d，密度为9.73g/L。能溶于水、油类、有机溶剂及其他液体氡子体气溶胶状态，有荷电性。危害衰变过程产生α、β、γ射线。

α射线从人体的口腔、鼻腔进入人体进行内照射时，对人体的组织伤害比较大，表现为呼吸系统的疾病；β、γ射线在人体外部进行照射，是人体受到伤害，多表现为神经系统和血压系统的疾病。（2）放射性物质第39页，共75页，2023年，2月20日，星期一（3）矿内柴油设备废气

CO、NOx、CxHy、SO2、

醛类、碳烟有害成分

CO2、

N2、O2、水蒸气无害成分第40页，共75页，2023年，2月20日，星期一醛类是一种麻醉剂，主要甲醛和丙烯醛组成。甲醛浓度危害7×10-5对人体的呼吸道有轻度刺激1.8×10-4引起多种并发症，如结膜炎、鼻炎、支气管炎等丙醛浓度危害1.6×10-6人会闻到气味5×10-6人会感到头痛、难以忍受1.4×10-4如不及时抢救，人在几分钟内死亡醛类第41页，共75页，2023年，2月20日，星期一碳烟主要由油雾和微细碳粒组成。碳粒直径一般小于1μm，碳烟中的可溶性有机物具有诱变作用，这些诱变物的90%以上是致癌物质。第42页，共75页，2023年，2月20日，星期一三、井巷大气中煤（粉）尘污染防治煤层注水通风除尘湿式打眼和使用水泡泥喷雾洒水、净化风流方法局部通风与锚喷除尘气体资源综合利用第43页，共75页，2023年，2月20日，星期一煤层注水国内外煤矿广泛采用的最积极、最有效的防尘措施。实质是将煤体预先湿润，以降低开采过程中产生的粉尘对井下矿工的危害。第44页，共75页，2023年，2月20日，星期一通风除尘稀释和排除工作地点悬浮粉尘，防治粉尘积聚。全面通风换气量第45页，共75页，2023年，2月20日，星期一湿式打眼和使用水泡泥在采煤工作面打眼时，将具有一定压力的水通过钻具送入正在钻进的钻孔孔底，湿润并冲洗钻孔中的煤（岩）粉，大大减少打眼作用时的产尘量。湿式打眼盛水的专用塑料袋，减少炮烟用品

水泡泥第46页，共75页，2023年，2月20日，星期一采煤机内外喷雾、工作面顺槽送送机转载点喷雾等。洒水装置对进、回风巷定期冲刷、消除积尘。喷雾洒水、净化风流第47页，共75页，2023年，2月20日，星期一在掘进头配备局部通风机，喷锚作业配备除尘器。局部通风与锚喷除尘第48页，共75页，2023年，2月20日，星期一气体资源综合利用瓦斯发电

将瓦斯和空气混合后，在发电机燃烧室爆燃，推动活塞往复运动，将爆燃热能转化为机械能，将动力传给发电机，实现机械能转化为电能。淮南矿业瓦斯发电第49页，共75页，2023年，2月20日，星期一1、矿区常见大气污染物有哪些？分别简述其危害。2、间述矿区粉尘的类型与特点。作业第50页，共75页，2023年，2月20日，星期一烟气炉渣燃烧烟尘气态污染物飞灰第五节锅炉烟气的治理SO2NOxCOCO2第51页，共75页，2023年，2月20日，星期一烟气中不可燃烧的矿物颗粒，是煤灰分的一部分。未完全燃烧的碳粒。一、燃煤锅炉烟尘的治理（一）烟尘量的计算燃煤烟尘黑烟飞灰第52页，共75页，2023年，2月20日，星期一Y—烟尘排放量，kg/h；B—燃煤量，kg/h；A—煤的灰分含量，%；D—烟气中烟尘占灰分量的百分数，%;η—除尘器的总效率若安装了二级除尘，则烟尘量：根据耗煤量、煤的灰分和除尘效率计算燃烧产生的烟尘量：第53页，共75页，2023年，2月20日，星期一1321——炉窑；2——一级除尘器；3——风机（1）烟尘温度和浓度都不太高，或者排放要求不高：

1、烟尘净化系统（二）烟尘净化系统及除尘设备第54页，共75页，2023年，2月20日，星期一11——炉窑；2——一级除尘器；3——风机4——冷却器32（2）烟尘温度高，需要冷却：432第55页，共75页，2023年，2月20日，星期一121——炉窑；2——一级除尘器；3——风机4——冷却器；5——二级除尘器3

（3）

烟尘温度和浓度均较高：：354第56页，共75页，2023年，2月20日，星期一（4）烟尘温度和浓度高，且含有较多可燃性组分：121——炉窑；2——一级除尘器；3——风机4——冷却器；5——二级除尘器；6-燃烧室3543546第57页，共75页，2023年，2月20日，星期一

2、除尘设备按是否采用湿润剂湿式除尘装置干式除尘装置按工作原理机械式除尘器过滤式除尘器湿式除尘器静电除尘器重力沉降室惯性除尘器旋风除尘器第58页，共75页，2023年，2月20日，星期一重力沉降室：通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置含尘气体进口处理后气体出口第59页，共75页，2023年，2月20日，星期一各类除尘器性能对比类别优点缺点机械式除尘器结构简单，造价低，维护方便除尘效率不高过滤式除尘器除尘效率高，对呼吸性粉尘也可保持较高的除尘效率，经济性好，便于回收有价值的颗粒一次性投资高，附属不见多，滤料易堵塞，工作性能不稳定。湿式除尘器设备简单，造价低，除尘效率高。有时会消耗较高的能量，需要进行污水处理，处理风量受脱水器性能的限值静电除尘器除尘效率高，消耗动力少设备复杂，投资大，维护要求严，不易应用于有爆炸性的粉尘第60页，共75页，2023年，2月20日，星期一来源：贮煤场煤堆表面扬尘和堆取煤料过程扬尘。主要产生于汽车卸煤、煤场堆放、堆取作业等若干环节。第六节贮煤场灰尘对大气环境的影响及防治措施一、贮煤场灰尘对大气环境的影响

煤灰起尘量大小的影响因素

环境风速煤的表面含水率作业强度

煤尘粒径第61页，共75页，2023年，2月20日，星期一二、贮煤场灰尘大气污染的防治措施

（1）采用封闭式，有雨棚，四周设遮挡墙，场内设喷洒装置，定时洒水。（2）降低卸煤落差，对作业区内的落煤和地面灰尘及时喷水、清扫，以减少二次扬尘；大风时不进行作业。（3）运输车辆装载不宜过满，并尽量采取遮挡、密闭措施，减少沿途抛洒，及时清扫散落在路面的泥土和灰尘，冲洗轮胎，定时洒水，减少运输过程中的扬尘。（4）煤场周围大量种植乔木，组成防护林带。第62页，共75页，2023年，2月20日，星期一全封闭储煤场储煤棚网架钢结构施工第63页，共75页，2023年，2月20日，星期一第64页，共75页，2023年，2月20日，星期一粉尘污染

影响人和动物的呼吸作用、植物的光合作用煤矿区的废石主要是煤矸石煤矸石堆自燃引起的废气污染

煤矸石自燃释放出H2S、SO2、CO、CO2等第七节废石临时堆放场对大气环境的影响及防治措施一、废石临时堆放场对大气环境的影响

第65页，共75页，2023年，2月20日，星期一软质易扬尘二、临时堆放场大气污染的防治措施

1、废石场的粉尘防治

洒水器

水枪冲洗硬岩大块第66页，共75页，2023年，2月20日，星期一分层压实堆放，边堆放边压实，同时对边坡进行绿化，通过煤矸石的压实程度隔绝空气，解决煤矸石的自燃问题。

含硫量高的矸石堆：石灰浆、粘土浆等灌注其孔隙以隔绝空气，抑制自燃。

含碳量高的煤矸石应采用分选回收煤炭或作为沸腾炉燃料燃烧。2、煤矸石自燃的防治措施最根本的方法是煤矸石资源化利用。第67页，共75页，2023年，2月20日，星期一第十一节煤烟型大气污染的宏观控制是指由煤炭燃烧排放出的烟尘、二氧化硫等一次污染物以及再由这些污染物发生化学反应而生成二次污染物所构成的污染叫煤烟型污染。

煤烟型污染一、中国煤炭开发利用与煤烟型大气环境污染

是指从自然界开采，直接被使用的能源，是自然资源（如煤炭、原油、阳光、铀等）中所蕴含的未经人为转化或转换的能源。

一次能源第68页，共75页，2023年，2月20日，星期一

一次能源（煤炭、石油、天然气）利用比例中，我国对煤炭的利用长期占主导地位。

调查表明2001~2006年我国一次能源利用中煤炭比例每年都在66％以上，且每年煤炭利用比重呈现上升趋势。第69页，共75页，2023年，