1、1第一章第一章 粉尘的性质及危害粉尘的性质及危害黑龙江科技学院黑龙江科技学院23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 采煤工作面综合防尘设计第7
2、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，由粉尘所引起的呼吸问题
3、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91.1 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1.3矿尘的物理化学性质101
4、.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111.1 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4580；掘进工作面产尘量占2038；锚喷作业点产尘量占1015；运输通风巷道产尘量占5l0；其他作业点占25%。各作业点随机械化程度的提高，矿尘的生成量也将增大，因此防尘工作也就更加重要。1.1
5、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40m，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1040m，肉眼可见，在静止空气中作加速沉降。(3)微尘。粒径为0.2510m，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0.25m，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：按矿尘的存在状态划分 (1)浮游矿尘：悬池于矿内空气中
6、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5m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、何粒度分布1.3矿尘的物理化学性质1.1 概述16二
7、、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：300500mg/m3;机采工作面干割煤，粉尘浓度：10003000mg/m3;综采工作面干割煤，粉
8、尘浓度：40008000mg/m3。采用喷雾洒水和煤层注水后，炮采工作面，粉尘浓度：4080mg/m3;机采工作面，粉尘浓度：100 mg/m3;综采工作面，粉尘浓度：20120mg/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182、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，在相同截割条件下的产尘量既细，量大。4、环境温度和湿度 煤岩内水份低，
9、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%。相对湿度（相对湿度（%）粉尘浓度（粉尘浓度（mg/mmg/m3 3）防尘措施防尘措施7474530530内喷雾内喷雾8585210210内外喷雾内外喷雾90908989内外喷雾内外喷雾95955858内喷雾内喷雾+水幕水幕1001002020内喷雾内喷雾
10、+水幕水幕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，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1.21.6 m/s时，浮尘最小；掘进工作面0.250.63 m/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211.2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
11、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1.3矿尘的物理化学性质DDDD(a)D(d)D(c)长径短径(b)222、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 ppAAAd128.14等体积径 3324.16ppvVVd等表面积径SSds56.0体面积径23svsvddd几何当量径233、物理当量径 斯托克斯径与阻力径和等体积径的关
12、系为d2st=d3v/dd阻力径 自由沉降径 空气动力径 物理当量径斯托克斯径 ddfdadstd1.2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、矿尘平均粒径矿尘平均粒径算术平均值 d10平均表面积径 d20体积（或重量）平均径 d30体积表面平均径 d32重量平均径 d431.2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251、算术平均值：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
13、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。iindNd110212201iindNd313301iindNd在一般情况下 d10 d20 d301.2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264、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：iiiindndd221iiiindndd2332iiiindndd3443Nninngidddd21211.2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
14、三、矿尘的分散度和粒度分布 分散度（粒度分布）的表示方法：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。%100iininnP%100iiwwwPi1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2m、25m、510m和大
15、于10m。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
16、）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：粉粒体粒径大小以通过标准筛之网眼大小来决定。max)(xxdxxfR1.2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301.2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313、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max)(xxdxxfR1矿
17、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321.3 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331.3 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
18、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 ，单位为kgm3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2050。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p341.3 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
19、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1.2矿尘的粒度、分散度、何粒度分布1.3矿尘的物理化学性质ppwdS6354、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.
20、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366、粉尘的磁性-比磁化率决定于粉尘的磁铁矿含量，含量愈高，粉尘磁性愈强。抗磁物质具有负的比磁化率，其值为：10-6 m3/kg;顺磁物质具有正的比磁化率，其值为：104106 m3/kg。比磁化率与煤尘粒径的关系：式中 X-比磁化率；d-粒径。33.035.0dX 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377、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
21、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。cos液气尘液尘气气液尘液气尘液尘气液气尘液尘气cos1.3 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
22、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 矿尘的危害可编辑感谢下感谢下载载可编辑感感谢谢下下载载
