矿山环保第三章 矿区大气污染与防治

(五)露天矿粉尘的荷电性

粉尘的荷电性是指悬浮于空气中的粉尘通常带有电荷的性质。这
种电荷的产生是由于破碎时摩擦、粒子间撞击或放射性照射、电 晕放电等原因所致。

尘粒的荷电量主要取决于它的大小和重量,还与湿度和温度有关, 湿度增大带电量减少,温度升高则带电量增多。

粉尘荷电后,其凝聚性有所增强,使尘粒增大而较易沉降和被捕获, 带电尘粒也较易沉降于支气管和肺泡中,增加了对人体的危害。
补充---废石堆防尘措施
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性
(一)空气中氧的含量降低,二氧化碳含量增高，氧含量不得小于20%。 (二)矿井大气中含有多种有毒有害气体（CO NO2 H2S 含氧碳氢化合 物 CH4） (三)矿井大气中含有大量的粉尘 (四)矿井内气象条件复杂 (五)某些矿井内空气中含有放射性气体
通风防尘毒、工艺防尘毒和湿式防尘毒等方法 工艺防尘毒主要包括保证堵塞长度、采用孔底起爆装置、 控制炸药的包装材料、完善炸药配方、采用高台阶挤压爆 破或松动爆破等。 湿式防尘毒主要有充水药室爆破、水塞爆破、胶糊填塞炮 孔、爆破区洒水泡沫覆盖爆区、使用喷雾器实现人工降雨 和人工降雪、表面活性剂溶液降尘毒等。
二、露天矿粉尘的类型
(1)按粉尘产生的原因,分为自然粉尘和生产性粉尘两大类。
(2)按粉尘的化学性质,分为有毒性粉尘和无毒性粉尘。

三、露天矿粉尘的特点
粉尘的特点主要包括粒度、分散度、浓度、湿润性、荷电性等。 (一)露天矿粉尘的粒度

(二)露天矿粉尘的分散度
粉尘分散度是指粉尘整体组成中各种粒度的尘粒所占质量或数量的百
大气污染物进入人体的途径
直接危害
1、颗粒污染物对人体健康的危害 造成血液中毒；

造成细胞破坏， 侵入肺组织或 淋巴结可引起 尘肺
（一）直接危害---人体健康
1、颗粒污染物对人体健康的危害

造成血液中毒； 造成细胞破坏， 侵入肺组织或 淋巴结可引起 尘肺
间接危害
影响矿区生态环境,破
坏农作物生长,影响人 们正常生活环境,对矿 山造成经失。如某选冶 厂,由于排入大气中SO2 对矿区附近农作物造成 损害,被诉赔款额从 1990年的3.52万元上 升至1995年的32.3万 元。
TS P 指能悬浮在空气中空气动力学当量直径≤100m 的颗粒物的总称。
能在大气中长期漂浮物，粒径小于10m的 颗粒物。 用降尘罐采集到的大气颗粒物，在 TSP中粒径大于10m的颗粒物。
飘 尘 降 尘
可 吸 入 粒 子
空气动力学当量直径≤10m的颗粒
二、矿区大气污染的危害
其它污染物
碳氢化合物： 一般是指可挥发的所有 碳氢化合物（Cl~C8）
氟氯烃化合物
制冷剂、灭火剂、发泡 剂等，如CFCl3（氟利 昂11）、CF2Cl2（氟利 昂12）等。 主要指氟化氢（HF）、 氯化氢（HCl）和氯气 （Cl2）等污染物。
卤化物
(二)气溶胶污染物
粉尘
破碎、筛分、研磨、钻孔、爆破、运输 冶炼和燃烧过程矿物高温升华、蒸馏及焙烧时 产生的固体粒子,加热熔融产生蒸气.颗粒比一般 粉尘小 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200μ m以下的液体粒子。 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,属于液态凝聚性气溶胶,如酸雾、 碱雾、水雾等。
湿式捕尘

铲装作业的基本防尘措施是湿式作业,对司机室密闭净 化。



增加矿岩湿度是防止粉尘飞扬、降低空气含尘量的有 效方法,包括预先湿润爆堆和装载时喷雾洒水。 预先湿润爆堆在电铲装矿前30min进行,可取得良好的 防尘效果,又不影响作业。 装载时喷雾洒水是在铲装作业的同时用喷雾器向作业 地带喷雾洒水。
气 溶 胶 污 染 物

烟尘
液滴
雾
其他资料补充---颗粒污染物（气溶胶）
指所有包含在大气中的分散的固态、液态 物质，其直径约为0.002m ---100m。 大气质量评价中通用的重要污染指标：
总悬浮颗粒物（TSP）: 指能悬浮在空气中，空气动力学当量 直径≤100m的颗粒物的总称。
颗粒污染物（气溶胶）
分比。作业场所的粉尘有各种不同的粒径,若小颗粒所占百分比大,就称
为分散度高,反之则称为分散度低。粉尘的颗粒越小,越难于捕获和沉降, 越易被吸入人体内,因此,粉尘的分散度越高,其危害性也就越大。 粒径 百分比 >10μ m 2.5%-7% 5-10μ m 4%-11.5% 2-5μ m <2μ m
25.5%-35% 46.5%-60%
含氮氧化物也是形成酸雨或酸沉降的主要前体物之一
碳的氧化物
大气中碳的氧化物主要是CO和CO2，CO 是大气的主要污染物之一。 CO的形成原因：
燃料燃烧不完全
碳的氧化物来源：
矿区含碳氧化物主要来自冶炼生产,矿山爆 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。
美国曼哈顿地区交通量与CO含量的关系
粉尘含量和有害气体的浓度随气流速度变化的过程是不相同的。
浓 度
风速
(三)采、装、运设备能力对露天矿大 气污染的影响
当其他条件相同时,空气含尘量与矿山机械的生产能力的关系

第一阶段：含尘量增长速比生产 能力增产速度慢
(四)矿岩的湿度与空气含尘量的关系
五、露天矿大气污染的防治


(一)爆破尘毒污染防治技术
2地形和地貌对露天矿区通风效果有着重要影响. 露天矿处于山坡，利用通风；处于盆地引起大气污染。
(二)气象条件对露天矿大气污染的影 响

1气象条件是影响大气污染的重要因素。
长时间无风或微风,特别是大气逆温现象,造成大气成分发生严重恶化。风 速和日照辐射强度是确定露天矿自然通风方案的主要气象资料。为了评 价它们对大气污染的影响,应当研究露天矿区常年风向、风速和气温的变 化。 在尘源和毒气产生强度不变的条件下,露天矿大气局部污染因素:产尘点的 风速、风向、紊流脉动程度、尘源到取样地点的距离以及露天矿入风风 流中的污染情况。露天矿工作台阶上的风速与露天矿的通风方式、气象 条件和露天台阶布置状况有关。
二、井巷大气中污染物和污染源
矿山井下常见的有毒有害气体有:CO、NO2、H2S、SO2、CH4 等。


(一)一氧化碳(CO)
一氧化碳是三无气体(无色、无臭、无味), 不溶于水,化学性 能不太活跃,当空气中CO的含量达到0.4%时,短时间内就会使 人失去知觉,若不及时抢救就会中毒死亡。 我国《冶金矿山安全规程》中规定:CO浓度按体积计算不得超 过0.0024%,重量浓度不得超过30mg/m3。

孔外
孔内
爆破后通风装置
(二)露天矿运输路面扬尘防治技术
与路面状况、汽车行驶速度、季节干湿因素有关 1路面洒水 2喷洒氯化钙、氯化钠溶液或其他溶液 3颗粒状氯化钙、食盐或二者混合处理汽车路面 4油水乳浊液 5人工造雪防尘
(三)钻机和铲装作业防尘技术
机械设备产尘强度计算 1无泄漏或扩散，经管道排放
产尘连续的, 地点分散、时间长、细尘多,难以控制,是矿 山防尘工作的重点。 短时间内集中产生大量的粉尘,并伴有大量炮烟。无有 效通风排尘措施,不仅爆破地点的粉尘、炮烟长时间达不到 国家规定的卫生标准,还会污染和影响其他作业区。开挖较 深的露天矿,由于通风条件差,污染可能持续时间较长。
爆破
装运
主要是由于已落粉尘重新飞扬所致,因此也叫再生性粉尘, 产尘量与岩矿湿度、硬度、装载高度及当时的气候条件有 关,随着采掘机械化程度的提高,粉尘产生量也会随之增加
主要表现在：

(1)刺激和腐蚀作用 (2)窒息作用（CO、H2S、CH4） (3)急性或慢性中毒作用 (4)引起职业病 (5)降低能见度
第二节露天矿大气污染与防治

一、露天矿粉尘的 来源
矿山生产过程中的各个 环节,如剥离、凿岩、 爆破、破碎、装运、选 矿等,都产生大量的粉 尘。在露天矿区,防治 大气污染的主要对象是 露天采场。
SO2主要来源：
含硫煤和石油等燃料的燃烧 含硫氧化物是形成酸雨或酸沉降的主要前体物之一
氮的氧化物
造成大气污染的含氮氧化物主要有NO和 NO2以及它们可能产生的二次污染物。
主要来源：
自冶炼厂的生产过程、锅炉烟气、露 天开采及井工开采的炸药爆炸以及矿 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。 燃料燃烧生成的氮氧化物主要是NO。

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2 无集中捕集排放
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(三)钻机和铲装作业防尘技术
钻机防尘措施主要有干式捕尘、湿式除尘及干湿联合除尘三种方法。 干式捕尘是将袋式除尘器安装在钻机口进行捕尘,提高效果，在袋式 除尘器前安装旋风除尘器，组成多捕尘系统，除尘系统效果较好。 湿式除尘主要采用风水混合法除尘,即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,形成潮湿粉团或泥浆,排至孔口密 闭罩内或用风机吹到钻孔旁侧。 干湿联合除尘是往钻井里注入少量水使微细粉尘凝聚，并用旋风除 尘器收集粉尘；或用洗涤器、文丘里等湿式除尘器与干式除尘器串 联使用。
(六)其他

露天矿粉尘的其他特点如粉尘的溶解度、燃爆性、 硬度与形状及其化学成分等。
溶解度指粉尘溶解于水中的能力。一般有毒性粉尘溶解度越大,则对人 体越有害,机械刺激性粉尘则相反。 燃爆性,如煤、硫黄、铝、锌等,在一定的浓度范围内和适当的条件下能 引起燃烧与爆炸,造成井下事故。 尘粒的硬度与形状也是对人体形成危害的重要因素之一,如硅质粉尘硬 度大,具尖棱状形态,作用于呼吸道、黏膜、皮层,由于机械刺激作用可造 成对人体的伤害。 尘粒的化学成分与矿物成分也是对人体形成危害的重要因素之一,有毒 性粉尘会引起中毒,放射性粉尘会导致放射性病变。

(二)氮氧化物(NOx)


氮氧化物主要指 NO2。 NO2是一种具有强烈窒息性和毒性的褐红色气体,相对空气的密度为 1.57,少量溶于水生成亚硝酸。 NO2对人的眼睛、鼻腔、呼吸道以及肺部有强烈的刺激作用,特别是对 人体的肺部组织危害极大,容易引起肺水肿。
第三章 矿区大气污染与防治
第一节
矿区常见大气污染物性质 及危害

一、矿区大气污染物分类及其性质
矿区大气污染物按其性质可分为气态污染物和气溶胶污 染物两大类。
含硫氧化物
含氮氧化物
气 态 污 染 物
含碳氧化物 碳氢化合物 卤素化合物
a硫的氧化物
主要指二氧化硫（SO2）、三氧化硫 （SO3）、硫化氢（H2S）和硫酸盐等。
(三)露天矿粉尘的浓度
粉尘浓度是表示粉尘量大小的参数之一,指空气中所 含浮尘的数量 度量方法:
每立方米空气中所含浮尘的质量,单位为 mg/m3,其
测量方法称为质量法; 每立方厘米空气中所含浮尘的粒数,单位为粒/cm3,其
测定方法称为计数法。
(四)露天矿粉尘的湿润性

粉尘被水湿润后容易沉降下来。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, 随气压的增加和它与水接触时间的增加而增加,随尘粒 的变小与气温的上升而降低,其还与粉尘的岩(矿)成分 有关。
四、影响露天矿大气污染的因素

(一)地质条件、采矿技术、地理和诸因素对露天矿 大气污染的影响
(二)气象条件对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

(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
1矿山的地质条件是确定剥离矿体上覆岩层和开采技术方案的依据,影响 露天矿大气污染的主要因素有当地主导风向、开采方向、阶段高度和边坡角等。
90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
85%

41.30%
45.60%
干式无防尘 湿式凿岩
10%
13.10%
5%
凿岩
装运
爆破
6.30% 1.19% 0.61
91.33% 0.57%
穿孔设备 装载设备 运输设备 凿岩设备 推土设备
凿岩、爆破、装运产尘特点比较 凿岩
复习回顾
干式捕尘


牙轮钻的孔内湿式除尘系统。通过混合器将压气与水混合，用水泵将 水箱中的水打上水管．由风包供给压气将分散为极细水雾，风水混合 后经风水接头和钻杆进入孔底，孔口风机风流将排出的泥浆吹向孔口 一侧，并沉积该处，干燥后呈胶结状，不出现二次飞扬。该装置设有 加热器，以防冰冻。该除尘系统能使司机室、作业平台和钻机周 围的空气中粉尘浓度0.5—1.0Mg／m3，钻机班效率提高10％—12 ％。