1 粉尘的性质.ppt

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1、1 第一章粉尘的性质及危害 主讲教师 王洪粱黑龙江科技学院2012 3 2 3 引子 1 煤矿的 一通三防 代表哪些内容 2 我们为什么要学习矿尘防治技术 3 矿尘的危害性有多大 4 谁能阻挡煤炭生产企业的前进步伐 4 学习中需要注意的几个问题 尘肺病及其防治 矿尘的性质及危害 综合防尘技术 矿井洒水防尘设计 粉尘测定 矿尘防治 煤尘爆炸及其预防 5 主要参考书 1 粉尘防治理论及技术 杨胜强主编中国矿大出版社2 矿尘防治 叶钟元主编中国矿业大学出版社3 煤矿安全规程 6 目录 第1章矿尘的性质及危害第2章尘肺病及其防治第3章粉尘测定第4章煤尘爆炸及其预防第5章通风净化及除尘降尘技术第6章采煤

2、工作面综合防尘设计第7章掘进及运输 转载防尘第8章防尘供水系统设计 7 本章需要解决的问题 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 1 矿尘的概念 2 矿尘的分类 粒度 分散度和粒度分布 3 矿尘的基本性质和矿尘的危害 8 从自然界的空气中 人们所吸入的不仅仅是气体 也含有一定量的液体和固体颗粒 通常被称为尘埃 在工业生产中也会产生大量的微小固体颗粒 一般称之为粉尘 绝大多数粉尘的颗粒小到我们的肉眼都看不到 从生理学角度 自然界中产生的大部分尘埃 人体已能有效地进行处理 在一些工业工作环境中 空气中的浮尘浓度已经超过了人体呼吸系统所能处理的能力

3、 由粉尘所引起的呼吸问题是最早的工业职业病之一 1 1概述 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 9 1 1概述 定义 一般指矿物开采或加工过程中产生的微细固体集合体即为矿尘 飞扬在空气中的矿尘称为浮尘 浮尘在空气中飞扬的时间不仅与尘粒的大小 重量 形状有关 还与空气的湿度 风速有关 对矿井安全生产与井下工作人员的健康有直接影响的是浮尘 因此 浮尘是矿井防尘的主要对象 从空气中沉降下来的矿尘称为积尘 随外界条件的改变 浮尘和积尘可以相互转化 积尘是产生矿井连续爆炸的最大隐患 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1

4、3矿尘的物理化学性质 10 1 1概述 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 11 1 1概述 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 12 在矿山生产过程中 如钻眼作业 炸药爆破 掘进机及采煤机作业 顶板管理 矿物的装载及运输等各个环节都会产生大量的矿尘 在现有防尘技术措施的条件下 各生产环节产生的浮尘比例大致为 采煤工作面产尘量占45 80 掘进工作面产尘量占20 38 锚喷作业点产尘量占10 15 运输通风巷道产尘量占5 l0 其他作业点占2 5 各作业点随机械化程度的提高 矿尘的生成量

5、也将增大 因此防尘工作也就更加重要 1 1概述 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 13 一 矿尘的分类 按矿尘粒径划分 1 粗尘 粒径大于40 m 相当于一般筛分的最小颗粒 在空气中极易沉降 2 细尘 粒径为10 40 m 肉眼可见 在静止空气中作加速沉降 3 微尘 粒径为0 25 10 m 用光学显微镜可以观察到 在静止空气中作等速沉降 4 超微尘 粒径小于0 25 m 要用电子显微镜才能观察到 在空气中作扩散运动 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 1 1概述 14 一 矿尘的分类

6、 按矿尘的存在状态划分 1 浮游矿尘 悬池于矿内空气中的矿尘 简称浮尘 2 沉积矿尘 从矿内空气中沉降下来的矿尘 简称落尘 按矿尘的粒径组成范围划分 1 全尘 总粉尘 各种粒径的矿尘之和 对于煤尘 常指粒径为1mm以下的尘粒 2 呼吸性粉尘 主要指粒径在5 m以下的微细尘粒 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 1 1概述 15 一 矿尘的分类 按成分分 岩尘 煤尘 水泥粉尘等 按产生过程分 一般矿尘 烟尘 按爆炸性分 易燃 易爆性和非燃 非爆性矿尘 按有无毒性分 有毒 无毒 放射性矿尘 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度

7、何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 1 1概述 16 二 矿尘的危害性矿尘具有很大的危害性 表现在以下几个方面 1 污染工作场所 危害人体健康 引起职业病 2 某些矿尘 如煤尘 硫化尘 在一定条件下可以爆炸 3 加速机械磨损 缩短精密仪器使用寿命 4 降低工作场所能见度 增加工伤事故的发生 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 1 1概述 17 三 矿尘程度产生量的影响因素1 采掘机械化随着机械化程度的提高 粉尘产生量和产尘强度急剧上升 在地质和通风条件相同时 炮采工作面干放炮 粉尘浓度 300 500mg m3 机采工作面干割煤 粉尘浓度

8、1000 3000mg m3 综采工作面干割煤 粉尘浓度 4000 8000mg m3 采用喷雾洒水和煤层注水后 炮采工作面 粉尘浓度 40 80mg m3 机采工作面 粉尘浓度 100mg m3 综采工作面 粉尘浓度 20 120mg m3 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 1 1概述 18 2 地质构造及煤层赋存条件地质构造复杂 断层褶曲发育 并且受地质构造破坏强烈的地区 开采时粉尘产生量大 反之 较小 另外 火成岩侵入区 煤体变酥 影响粉尘的产生 3 煤岩的物理性质节理发育且脆性大的煤易碎 结构疏松而干燥坚硬的煤岩 在相同截割条件下

9、的产尘量既细 量大 4 环境温度和湿度煤岩内水份低 环境相对湿度低时 由作业产生的粉尘相对增大 反之 减小 1 1概述 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 19 双鸭山矿务局七星矿资料 由此来看 当风流中相对湿度由74 增加到100 时 粉尘浓度由530mg m3下降到20mg m3 在相同截割条件下 相对湿度提高26 粉尘浓度下降96 2 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 1 1概述 20 四 产尘点通风状况当作业地点实现了分区通风 风量充足 风速适宜时 粉尘浓度偏低 采用串联通风时

10、 含尘空气窜入工作面或风量不足时 风速偏低时 粉尘浓度会偏高 回采面风速1 2 1 6m s时 浮尘最小 掘进工作面0 25 0 63m s时 浮尘最小 1 1概述 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 21 1 2矿尘的粒度 分散度和粒度分布 一 单一矿尘粒径1 投影经面积等分径 把煤尘颗粒投影面积等分为二的一条线的长度 a 定向径 煤尘粒子相对两边的两条切线之间的距离 b 长径 在煤尘颗粒的平面投影中 相对两边两条平行线间的最大距离 d 短径 即与长径垂直的最大距离 d 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1

11、3矿尘的物理化学性质 22 2 几何当量径 1 2矿尘的粒度 分散度和粒度分布 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 等投影面积径 等体积径 等表面积径 体面积径 几何当量径 23 3 物理当量径 斯托克斯径与阻力径和等体积径的关系为d2st d3v dd 1 2矿尘的粒度 分散度和粒度分布 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 24 二 矿尘平均粒径 1 2矿尘的粒度 分散度和粒度分布 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 25 1 算术

12、平均值 指矿尘直径的总和除以矿尘的颗粒数 2 平均表面积 指矿尘表面积的总和除以矿尘的颗粒数 3 体积 或重量 平均径 指各矿尘的体积 或重量 的总和除以矿尘的颗粒数 在一般情况下d10 d20 d30 1 2矿尘的粒度 分散度和粒度分布 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 26 4 线性 面积周长 平均径 5 体积表面平均径 6 重量平均径 7 重量平均径 1 2矿尘的粒度 分散度和粒度分布 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 27 三 矿尘的分散度和粒度分布分散度 粒度分布 的表示方

13、法 1 计数分散度 用粒子群各粒级尘粒的颗粒数占总颗粒数的百分数表示 2 重量分散度 用各粒级的重量占总重量的百分数表示 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 1 2矿尘的粒度 分散度和粒度分布 说明 由于表示的基准不同 同一种矿尘的计数分散度与重量分散度的数值相差很大 必须是同样的表示方法才可直接对比 所以在给出数值时 必须说明表示方法 28 粒级的划分是根据粒度大小和测试目的确定的 我国工矿企业将矿尘粒级划分为4级 小于2 m 2 5 m 5 10 m和大于10 m 矿尘分散度是衡量矿尘颗粒大小构成的一个重要指标 是研究矿尘性质与危害的一

14、个重要参数 矿尘总量中微细颗粒多 所占比例大时 称为高分散度矿尘 反之 如果矿尘中粗大颗粒多 所占比例大 就称作低分散度矿尘 矿尘的分散度越高 危害性越大 1 2矿尘的粒度 分散度和粒度分布 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 29 四 矿尘的粒度分布曲线1 粒度分布曲线以横轴表示粒径 纵轴表示相应粒径所占的百分比 根据实测结果 按划分的粒级画成柱状图 连接各柱面的中点 即为粒度分布曲线 也称频率分布曲线 2 累积分布曲线 R 把粒度分布按粒径的顺序 x由 到0 累积起来即是累积分布曲线 它可表示到某一粒级的筛上残留率 注 粉粒体粒径大小以

15、通过标准筛之网眼大小来决定 1 2矿尘的粒度 分散度和粒度分布 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 30 1 2矿尘的粒度 分散度和粒度分布 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 31 3 通过率曲线 D 把粒度分布按粒径顺序 x由0到 累积所得到的 它表示到某一粒级的筛下通过率 显然 R 100 D五 矿尘的粒度分布函数1 正态分布2 对数正态分布3 罗辛 拉姆勒分布函数 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 1 2矿尘的粒度 分散度和

16、粒度分布 32 1 3矿尘的物理化学性质 矿尘的基本性质粉尘游离SiO2含量矿尘的密度和比重矿尘的比表面积和表面能矿尘的凝聚与附着矿尘的润湿性矿尘的光学特性矿尘的电物理性质矿尘的电化学性质 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 33 1 3矿尘的物理化学性质 1 粉尘游离SiO2含量矿尘中游离SiO2的含量是危害人体的决定因素 其含量越高 危害越大 煤矿上常见的页岩 砂岩 砾岩和石灰岩等中游离SiO2的含量通常多在20 50 煤尘中的含量一般不超过5 2 粉尘的密度单位体积粉尘的质量称为粉尘的密度 不包括尘粒之间空隙的密度称为粉尘的真密度 单

17、位为kg m3或g cm3 物质密度与粉尘的真密度是不相同的 因为粉尘在形成过程中 粉尘的表面甚至其内部可能形成某些孔隙 只有表面光滑又密实的粉尘的真密度才与其物质密度相同 通常物质密度比粉尘的真密度大20 50 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 34 1 3矿尘的物理化学性质 3 粉尘的比表面积成块的煤岩被破碎成细微尘粒后 它的总表面积可成千上万的增加 表面积增加的程度和破碎程度有关 我们用比表面积来表示其粗细程度 粉尘的比表面积是单位量 体积 质量 粉尘的表面积 显然 煤岩破碎得越细 其比表面积也越大 1矿尘的性质及危害1 1概述1

18、2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 35 4 矿尘的凝聚与附着凝聚 尘粒之间互相结合形成一个新的大尘粒的现象 附着 尘粒和其物质结合的现象 粉尘的凝聚与附着是由于分子间的引力作用而产生的 5 粉尘的电物理性质因空气的电离以及尘粒之间的碰撞 摩擦等作用 使尘粒带有电荷 可能是正电荷 也可是负电荷 粉尘的电性 主要取决于煤的变质程度 灰分及破碎方式 利用这一特性可以 可以设计试用各式电除尘器 1 3矿尘的物理化学性质 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 36 6 粉尘的磁性 比磁化率决定于粉尘的磁铁矿含量 含量愈高 粉尘磁

19、性愈强 抗磁物质具有负的比磁化率 其值为 10 6m3 kg 顺磁物质具有正的比磁化率 其值为 104 106m3 kg 比磁化率与煤尘粒径的关系 式中X 比磁化率 d 粒径 1 3矿尘的物理化学性质 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 37 7 粉尘的湿润性粉尘的湿润 液体将尘粒表面气体挤出并在其表面铺展的过程 粉尘的湿润影响因素 液体分子对固体表面作用力的大小 液体的力学性质 表面张力 表面张力愈小的液体对粉尘愈容易湿润 1 3矿尘的物理化学性质 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质

20、38 粉尘的湿润过程 湿润边界角 即水尘接触点的切线与尘粒表面夹角 若忽略重力和水的浮力 三者之间的平衡有 粉尘的湿润性是选用除尘设备和除尘方法的主要依据之一 1 3矿尘的物理化学性质 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 39 8 自燃性和爆炸性当物料研磨成粉料时 总表面增加 系统的自由表面能也增加 从而提高了粉尘的化学活性 特别是提高了氧化产热的能力 这种情况在一定的条件下会转化为燃烧状态 粉尘的自燃是由于粉尘氧化反应产生的热量不能及时地散发 而使氧化反应自动加速所造成的 各类粉尘的自燃温度相差很大 根据不同的自燃温度可将可燃性粉尘分成两

21、类 第一类粉尘的自燃温度高于周围环境的温度 因而只能在加热时引起燃烧 第二类粉尘的自燃温度低于周围空间的温度 甚至在不加热时都可能引起自燃 这种粉尘造成火灾危险性最大 1 3矿尘的物理化学性质 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 40 9 矿尘的电化学性质粉尘的电化学特性主要指粉尘的溶解度 pH化学活性 表面电性 电导率 降解和残留 防腐等 矿物的溶解是一个包含微粒 胶粒 络合离子和离子化的复杂过程 可以用水溶液电导率和pH的大小及其变化来表征矿物在水中的溶解性能 10 矿尘的光学特性矿尘的光学特性包括矿尘对光的反射 吸收和透光强度等性能 1 3矿尘的物理化学性质 1矿尘的性质及危害1 1概述1 2矿尘的粒度 分散度 何粒度分布1 3矿尘的物理化学性质 41 本章小结 矿尘的概念 矿尘的分类 粒度 分散度和粒度分布矿尘的基本性质矿尘的危害