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金属矿山物化防尘技术研究与试验
2016-07-28
通风排尘是矿井综合防尘措施中最根本的措施之一。通风排尘分为全矿井通风排尘和局部通风排尘两种。可控循环风排尘技术、矿用空气幕隔尘风帘阻尘技术等应得到推广应用,尤其是附壁风筒配合湿式除尘器解决机掘工作面高浓度粉尘技术值得推广。
金属矿山物化防尘 技术研究与试验 汇报人:金龙哲 教授 单 位:北京科技大学 2 016年7月15日 矿井综合防尘技术 排尘 减尘 降尘 抑尘 个体防护 矿井综合防尘技术 排尘 减尘 降尘 抑尘 个体防护 一、通风排尘  通风排尘是矿井综合防尘措 施中最根本的措施之一。   通风排尘分为全矿井通风排 尘和局部通风排尘两种。 可控循环风排尘技术、矿用 空气幕隔尘风帘阻尘技术等 应得到推广应用,尤其是附 壁风筒配合湿式除尘器解决 机掘工作面高浓度粉尘技术 值得推广。 二、减尘技术  减少采掘作业时粉尘的产生量,是矿尘防治过程 中最为积极、有效的技术措施。  减尘措施主要包括:改进采掘机械结构及其运行 参数减尘、湿式凿岩、水封爆破、添加水炮泥爆 破、封闭尘源、捕尘罩等措施 v 2 .1 高效水炮泥的降尘试验研究 1 2 3 高效水炮泥配方试验示意图 3 1 2 1 高效水炮泥填装示意图 1 —黄泥;2—高效水炮泥;3—炸药 2 .1 高效水炮泥的降尘试验研究 8 7 6 5 4 3 2 1 00 00 00 00 00 00 00 00 0 普通水炮泥 A号高效水炮泥 B号高效水炮泥 C号高效水炮泥 D号高效水炮泥 0 5 10 15 20 25 时间(/min) 各种配方的水炮泥降尘对比图 2 .2 渗透棒注水减尘新技术研究及应用 渗透棒示意图 渗透棒模具 0# 1# 2# 钻孔为未注水钻孔 1# 2# 0# 钻孔为添加渗透棒注水钻孔 钻孔为正常注水钻孔 200 150 100 未注水 普通注水 添加渗透棒 注水 50 0 进风 移架 上割煤 下割煤 回风 4 6 5 .8 .4 .1 43 31 174.7 113.8 67.7 117 79 未注水 87.2 41.9 52.8 35.5 普通注水 14.4 添加渗透棒注水 添加渗透棒注水粉尘浓度比较图 三、降尘技术  尽管采取了减尘措施,采、掘、运等诸多 环节仍然会产生大量的粉尘,需采取降尘 措施进行处理。  现行的降尘措施主要包括各产尘点的喷雾 洒水,如采掘机械内外喷雾、放炮喷雾、 支架喷雾、装岩洒水、巷道净化水幕等。 掘进机内喷雾效果图     降尘湿润剂应得到推广应用 高效除尘风机的研究 液压支架封闭尘源隔尘新技术 雾化效果研究需进一步深化研究,如峰峰 集团采用风水喷雾取得了良好降尘效果 掘进机外喷雾装置 3 .1 风幕湿式离心除尘系统的研究与应用 湿式离心除尘器实物图 3 .1 综掘面风幕湿式离心除尘系统的研究与应用 模型分类及对比 模型三 模型一 模型二 有分流板且 中间为三排 挡板的除尘 器 无分流板且 中间为三排 挡板的除尘 器 有分流板且 中间为两排 挡板的除尘 器 1 2 3 4 3 .1 风幕湿式离心除尘系统数值模拟研究 模型一z=0m截面速度矢量图 模型一z=0 截面静态压力分布 模型三z=0截面速度矢量图 模型三z=0 截面静态压力分布 6 .1 综掘面风幕湿式离心除尘系统的研究与应用 模型一和模型三的模拟除尘效率比较 粉尘粒径/µm 1 3 5 7.07 10 30 迹线总数 464 464 464 464 464 464 185 283 288 293 341 464 模 型 被捕捉数 一 除尘效率/% 39.9 60.9 62.1 63.1 73.5 100 迹线总数 被捕捉数 464 464 464 464 464 464 127 232 240 263 325 464 模 型 三 除尘效率/% 27.4 50 51.7 56.7 70.0 100 综合以上分析和比较,最后选定模型一作为除尘器的最终制作模型。 3.2 降尘湿润剂的研究  由于绝大部分矿尘具有较强的疏水性, 加之水的表面张力又较大,对粒径在 2 2 尚远未达到其应有的效果。 μm以下的粉尘,捕获率只有1%~ 8%,因此以水为主的防尘技主要术化学措成分施 降尘剂名称 使用浓度(%) 0.1 渗透剂JFC 脂肪醇聚氯乙烯醚古氟表面活性剂 聚氯乙烯非离子表面活性剂与阳离子表面活性剂复   国内外除的尘剂降HY尘湿润剂主要为多种功能 0.05 配物 表面活除尘性剂C剂HJ-的l 复配物,主要起降低水 高分子聚醚表面活性剂 溶解液除的尘剂表DLA面张力、增强其仿美润Du湿stal粉lay尘 0.005 0.1 的性能。 高效化学除尘剂J- 仿美Dustallay 应通过大量的复配试验研究,提出更 0.1 8 5 化学降尘剂T-85 — — 0.1~0.2 0.1 有效、湿润更剂经SR-l济的低浓度降尘湿润剂配 脂肪醇聚氯乙烯非离子表面活性剂复配物 方,并降尘使剂其SR-2简单化和专业化,如对特 脂肪醇聚氯乙烯非离子表面活性剂复配物 定粉降尘尘采助剂用R1-的89 特定湿润剂配方—等。 0.1 3 .3 架间封闭尘源隔尘新技术研究   在漳村矿2202工作面的ZFS6000液压支架上进行了工业性试验, 呼吸性粉尘除尘效率为54.4%;非呼尘的除尘效率为67.1%, 总除尘效率60.8% ,同时也有效的杜绝了矿石从支架间顶板 掉落的现象,得到了工人的普遍认可。 在前期试验的基础上,课题组分别在常村、五阳等多个矿井 的不同支架上推广应用该项技术表明,封闭尘源方法均达到 了60%以上的降尘效果,移架工的作业环境得到了明显的改善。 3 .3 其他物理化学防尘技术            泡沫除尘 磁化水除尘 近红外线光控净化水幕 自动控制的水幕系统 声波雾化降尘技术 粘尘帘隔尘 预荷电高效喷雾降尘 电离水除尘 超声波除尘 微生物法除尘 生物试剂除尘 四、抑尘技术  矿井中的沉积粉尘在较大风速下会飞扬起来,形成二次尘源,并有 引起粉尘爆炸的风险。为此,各矿井普遍采用定期洒水、冲洗以及 在巷道中撒布岩粉等措施,抑制粉尘的二次飞扬。 定期班后冲洗2是2采目区前回最风巷常各用测的点平方均法沉,降但速度这、种沉方积强法度的图缺点也很明显: 由于矿井粉尘大多具有较强的疏水性、水的表面张力又很大,加之 0 .50 水分容易蒸发,洒水冲洗后,粉尘将迅速风干,重新具备飞扬的能 0 .40 力0.3,0 致使矿井巷道周壁、棚梁、柱后及破碎岩石缝隙中存在着大量 粉0.尘20,造成了一大安全隐患。 0 .10 撒0.布00 岩粉50,法9由于其劳动强度大、撒布技术要求高等原因而趋淘汰。 风巷绕道口往南 100,10 150,11 ( m),测点序号  平均沉降 /m2· 沉积强度 (g/m3· 因此越来越多速度的国(g家正在d)倾向于应用抑尘剂抑制粉尘技d)术。 线性 (平均沉降速度 (g/m2·d)) 线性 (沉积强度 (g/m3· d))  目前,世界各国每年都有新的矿用抑尘剂配方专利在发表。进入20 世纪90年代,我国在此方面的研究与试验也取得了一定的进展。 抑尘剂作用原理  抑尘剂通过无机盐不断地吸收空气中的水分 , 使得沉积于抑尘剂的粉尘始终处于湿润状 态,同时由于在抑尘剂添加有表面活性物质 所以它比普通的水更容易湿润矿井粉尘。 , 我国CM保湿型抑尘剂  只有在空气相对湿度小于40%时,抑尘剂才 会发生结晶现象。由于矿井空气湿度一般均 在80%以上,因此抑尘剂是不会发生结晶的。   抑尘剂溶液的浓度随着所处环境空气温度和湿度的变化而变化, 主要体现为从空气中吸收或者排出水分。 下图为NCZ-1型抑尘剂在不同相对湿度下的吸湿平衡浓度。 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 40 50 60 68 78 84 89 96 空气相对湿度(%) 抑尘剂的吸湿平衡浓度  抑尘剂可以持续粘结由井下空气带来的、不断沉积于巷帮与底 板的粉尘,随着粘结粉尘量的增加,抑尘剂需要不断吸收空气 中的水分,达到新的吸湿平衡浓度,当粉尘沉积量超过平衡浓 度时,抑尘剂将固化,需要重新喷洒。  抑尘剂的种类及其应用  膏状抑尘剂 片状抑尘剂 粉状抑尘剂 抑尘剂抑尘效果影响因素 在沉积粉 粉尘的沉 煤尘的炭 矿井空气 抑尘剂中 尘中,粉 积强度越 化程度直 中二氧化 添加的表 尘粒度越 大,抑尘 接影响抑 碳浓度越 面活性剂 小,抑尘 剂的抑尘 尘剂的效 大,抑尘 浓度越大 剂的抑尘 能力越低 果,过高 剂的抑尘 ,抑尘剂 沉积粉尘 的灰分越 大,抑尘 剂的抑尘 效果越佳 能力越低 或过低均 能力越低 的抑尘效 会使抑尘 剂的抑尘 效果下降 果也越好 尘样序号 I Ⅱ Ⅲ IV Ⅴ 撒布NCZ-1型抑尘剂 试验结果 撤布时间 (d) 落尘含水量(%) — 10 15 20 25 8.33 52.l 51.3 40.8 32.0    在漳村矿的现场应用工艺研究表明: NCZ-1型抑尘剂的含固量为70.4%,含水量为29.6%; 在不同空气相对湿度φ下,NCZ-1型抑尘剂的绝对吸水量Qxx和相对吸水量Qjx均以负 指数形式增加、吸水速度U 则以抛物线形式下降; nx  由于制作NCZ-1型抑尘剂时尚需要考虑缓蚀剂与其他表面活性物质的配伍性问题, 因此未能采用对NCZ-1型抑尘剂基料缓蚀效果最佳的mL型缓蚀剂,从而使其腐蚀速 度达到了0.1138mm/a,虽然它已达到了应用于工业生产的标准,但在今后的配方研 究中仍需进一步改进。   随着粘结尘量及溶液流失量的增加,撒布后期落尘的含水量随之降低。 综上所述,撒布防火抑尘剂的粘尘与保湿效果还是较明显的,但由于其保湿时间的 长短比较依赖于巷道坡度的大小,致使其应用范围受到了一定的限制。在今后的研 究中尚需通过调整配方、增加粘度等方法加以解决。 方盘编号 抑尘剂粒度 Ⅰ — Ⅱ — Ⅲ 细 Ⅳ 细 Ⅴ 中 Ⅵ 中 Ⅶ 粗 Ⅷ 粗 粘尘量Wnc(g) 方盘位置 0.3 0.7 3.74 5.14 3.54 4.84 3.64 4.04 巷壁 底板 巷壁 底板 巷壁 底板 巷壁 底板  汇报过程中存在的不足之处,恳请各位同仁批评指正! 谢谢大家!


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