淺談泡沫除塵技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的研究與應(yīng)用

段熙濤 李長波 張超 趙業(yè)躍

摘?要：在煤礦開采過程中，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)會產(chǎn)生大量的粉塵，普通除塵方式對呼吸性粉塵除塵效率低，工人長期吸入粉塵，尤其是呼吸性粉塵，將會給工人的職業(yè)健康帶來嚴(yán)重危害，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致職業(yè)病的發(fā)生，因此需要采取先進(jìn)高效的除塵技術(shù)來降低煤礦生產(chǎn)中的粉塵濃度。通過分析研究國內(nèi)外先進(jìn)的除塵技術(shù)，通過從除塵效果，成本效果等方面的對比，研究泡沫除塵技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：泡沫除塵;煤礦生產(chǎn);研究與應(yīng)用

在煤礦開采過程中，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)如采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸、提升、洗選等，都會產(chǎn)生大量粉塵。隨著機(jī)械化水平的不斷提高，煤礦井下生產(chǎn)高度集中，導(dǎo)致粉塵產(chǎn)生量越來越多，粉塵濃度越來越高，高濃度的礦塵將給井下生產(chǎn)帶來三大危害：一是嚴(yán)重的污染井下的作業(yè)環(huán)境，長期從事粉塵作業(yè)環(huán)境的職工，能引起職業(yè)病;二是在采掘等機(jī)械化程度高的環(huán)境中，若粉塵達(dá)到一定濃度，會影響施工人員的正常操作，可能會造成事故;三是粉塵具有自燃性和爆炸的危險(xiǎn)性，對井下安全生產(chǎn)帶來巨大的威脅。因此，加強(qiáng)粉塵的治理研究和工程應(yīng)用是十分必要和迫切的。

一、國內(nèi)外先進(jìn)除塵技術(shù)的分析研究

據(jù)測定，粉塵中呼吸性粉塵的分散度所占比例很大，工人在此環(huán)境下作業(yè)必將吸入大量粉塵，導(dǎo)致工人患塵肺病。目前我國礦山主要采用的除塵措施有噴霧灑水、通風(fēng)除塵和除塵設(shè)備除塵等。噴霧灑水除塵簡單易行，但對呼吸性粉塵的除塵效率較低;使用高效除塵設(shè)備能很好地捕集呼吸性粉塵，如文丘里除塵器、布袋式除塵器、靜電除塵器等，但這些除塵設(shè)備存在能耗大、易損壞、投資高、需抽塵密閉設(shè)備等問題。因此，需要探索更好的除塵方法。

（一）噴霧降塵

噴霧降塵是向空氣中噴射水霧，使水霧與空氣中的粉塵產(chǎn)生接觸，通過增加粉塵塵粒的重量，達(dá)到降塵效果。

（二）煤層注水

煤層注水是利用水的壓力通過鉆孔把水注入準(zhǔn)備進(jìn)行回采的煤層中，使煤體得到預(yù)先濕潤，后期開采時(shí)，可以減少回采時(shí)粉塵產(chǎn)生量。這種措施降塵效果較好，一般可降低粉塵濃度60%～90%左右。

（三）除塵器除塵

除塵器除塵時(shí)利用除塵器將懸浮于空氣中的粉塵分離出來，從而達(dá)到降低空氣中粉塵含量的目的。目前，國內(nèi)外都在煤礦井下廣泛使用除塵器進(jìn)行除塵。除塵器具有塵效率高，消音效果好，處理污染風(fēng)量大等優(yōu)點(diǎn)，但是除塵器體積大、笨重也是其不可忽視的缺點(diǎn)。

（四）泡沫除塵技術(shù)

泡沫除塵技術(shù)是利用泡沫劑與水按比例混合，通過發(fā)泡器產(chǎn)生大量高倍數(shù)泡沫狀的液滴，噴灑到塵源或空氣中，通過與粉塵的接觸，起到降塵效果。泡沫除塵產(chǎn)生的降塵效果比較好，能夠達(dá)到90%左右，特別是對粒徑在5mm以下的粉塵，除塵效率能夠達(dá)到80%以上。泡沫除塵與普通噴霧除塵相比，耗水量能夠減少1/2以上。

二、泡沫除塵技術(shù)的研究與應(yīng)用

（一）泡沫除塵技術(shù)的基本原理

泡沫除塵技術(shù)是利用井下的除塵水管和壓風(fēng)管路，泡沫劑與水按比例混合，通過發(fā)泡器產(chǎn)生大量高倍數(shù)泡沫狀的液滴，噴灑到塵源或空氣中，當(dāng)泡沫噴灑到粉塵時(shí)，造成無空隙的泡沫體覆蓋和遮斷塵源，使粉塵得以濕潤和抑制;當(dāng)泡沫液噴到含塵空氣中則形成大量的泡沫粒子群，其總體積和總面積很大，大大增加霧液與塵粒的接觸面和附著力，提高了水霧的除塵效果。其除塵機(jī)理包括：攔截、粘附、濕潤、沉降等，幾乎可捕集所有與泡沫相遇的粉塵，尤其對呼吸性粉塵有更強(qiáng)的凝聚能力。相比較于現(xiàn)有的除塵技術(shù)，泡沫除塵具有多種優(yōu)點(diǎn)：泡沫在粉塵塵源處的濕潤作用可有效降低粉塵的擴(kuò)散;由于泡沫具有較大的表面積，在空氣中更易與粉塵相遇，將其捕獲;泡沫較好的粘著性可以有效提高粉塵的粘附效率，防止粉塵逸散。

（二）泡沫除塵技術(shù)除塵效果研究

將泡沫除塵技術(shù)和傳統(tǒng)的水幕除塵技術(shù)以及除塵風(fēng)機(jī)技術(shù)相對比，可從除塵效果方面研究泡沫除塵技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。其中，總粉塵降塵效率計(jì)算公式為：總粉塵降塵效率=（總粉塵濃度-降塵后總粉塵濃度）/總粉塵濃度*100%，呼吸性粉塵降塵效率=（呼吸性粉塵濃度-降塵后呼吸性粉塵濃度）/呼吸性粉塵濃度*100%。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定，泡沫除塵技術(shù)使用后，總降塵效率和呼吸性降塵效率可達(dá)到75.5%和70.9%;采用一道防塵水幕的總降塵效率和呼吸性降塵效率約為42.5%和41.2%，采用兩道防塵水幕約為51.9%和48.8%?？梢钥闯鏊怀龎m技術(shù)的除塵效率只有50%左右，而泡沫除塵技術(shù)除塵效率高過其50%。而實(shí)驗(yàn)測定除塵風(fēng)機(jī)的除塵效率更低，僅為51.3%和35.4%。比較之下，采用泡沫除塵技術(shù)或?qū)⑴菽龎m技術(shù)與水幕除塵相結(jié)合可以達(dá)到更好的除塵效果。

（三）泡沫除塵技術(shù)成本研究

將泡沫除塵技術(shù)和傳統(tǒng)的水幕除塵技術(shù)以及除塵風(fēng)機(jī)技術(shù)相對比，可從成本要求方面研究泡沫除塵技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。將泡沫除塵技術(shù)和傳統(tǒng)的水幕除塵技術(shù)以及除塵風(fēng)機(jī)技術(shù)相對比，從成本方面考慮，泡沫除塵需要購買泡沫除塵劑，需要一定的成本支出，但相比較于水幕除塵，泡沫除塵節(jié)約了大量的水，顯著的除塵效果保障了井下作業(yè)人員的身體健康，綜合考慮成本，泡沫除塵技術(shù)更加具有應(yīng)用價(jià)值。

（四）泡沫除塵劑最佳配比的探究

泡沫除塵技術(shù)的除塵效果與泡沫的產(chǎn)生效果亦即泡沫除塵劑的配比有著較大關(guān)聯(lián)。因此探索泡沫除塵劑的最佳配比，能夠更好地提高除塵效果。除塵劑的主要成分為十二烷基硫酸鈉、羧甲基纖維素鈉和椰子油酰胺，這三種物質(zhì)的作用分別為發(fā)泡劑、濕潤劑和穩(wěn)定劑。通過實(shí)驗(yàn)測定，當(dāng)十二烷基硫酸鈉、羧甲基纖維素鈉和椰子油酰胺配比為85∶9∶6時(shí)，除塵效率最好，基本達(dá)到了市售產(chǎn)品的使用效果。

三、結(jié)論

泡沫除塵技術(shù)相比較于傳統(tǒng)的水幕水霧除塵，以及風(fēng)機(jī)除塵等，其顯著特點(diǎn)就是具有更好的除塵效率。雖然購買除塵劑會產(chǎn)生一定的費(fèi)用，但相比較于傳統(tǒng)除塵方法大量的水資源消耗以及由于除塵效果不好帶來的健康成本而言，泡沫除塵技術(shù)還是有著很高的應(yīng)用價(jià)值。在開發(fā)更好的泡沫除塵技術(shù)時(shí)，主要著眼于泡沫除塵劑的配制以及發(fā)泡器的改良等。本文僅對現(xiàn)有的泡沫除塵技術(shù)進(jìn)行了一定程度的總結(jié)和探究，對于改良井下除塵技術(shù)、改善煤礦作業(yè)的安全性具有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣仲安.泡沫發(fā)生器性能和除塵效率的實(shí)驗(yàn)研究與分析[M].金屬礦山，1996（5）.

[2]趙書田.煤礦粉塵防治技術(shù)[M].煤炭工業(yè)出版社1987.12.

[3]許升陽，付貴.我國煤礦粉塵防治中的若干技術(shù)問題分析[J].煤礦安全，2000.8.