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完整版教学课件完整版教学课件第三章 矿区大气污染与防治第三章第三章 矿区大气污染与防治矿区大气污染与防治第一节第一节 矿区常见大气污染物性质矿区常见大气污染物性质及危害及危害n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。气态污染物含硫氧化物含硫氧化物含氮氧化物含氮氧化物含碳氧化物含碳氧化物碳氢化合物碳氢化合物卤素化合物卤素化合物a a硫的氧化物硫的氧化物 主要指二氧化硫（主要指二氧化硫（SO2）、三氧化硫）、三氧化硫（SO3）、硫化氢（）、硫化氢（H2S）和硫酸盐等。）和硫酸盐等。SO2主要来源：主要来源：含硫煤和石油等燃料的燃烧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氮的氧化物 造成大气污染的含氮氧化物主要有造成大气污染的含氮氧化物主要有NO和和NO2以及它们可能产生的二次污染物。以及它们可能产生的二次污染物。主要来源：主要来源： 自冶炼厂的生产过程、锅炉烟气、露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。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燃料燃烧生成的氮氧化物主要是NO。含氮氧化物也是形成酸雨或酸沉降的主要前体物之一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碳的氧化物 大气中碳的氧化物主要是大气中碳的氧化物主要是CO和和CO2，CO是大气的主要污染物之一。是大气的主要污染物之一。CO的形成原因：的形成原因：燃料燃烧不完全燃料燃烧不完全碳的氧化物来源：碳的氧化物来源：矿区含碳氧化物主要来自冶炼生产矿区含碳氧化物主要来自冶炼生产,矿山爆矿山爆破作业破作业,汽油、柴油等内燃设备排放的汽油、柴油等内燃设备排放的尾气以及煤和矿石的自燃等。尾气以及煤和矿石的自燃等。美国曼哈顿地区交通量与美国曼哈顿地区交通量与CO含量的关系含量的关系其它污染物其它污染物 一般是指可挥发的所有碳氢化合物（ClC8）碳氢化合物： 制冷剂、灭火剂、发泡剂等，如CFCl3（氟利昂11）、CF2Cl2（氟利昂12）等。 氟氯烃化合物 主要指氟化氢（HF）、氯化氢（HCl）和氯气（Cl2）等污染物。卤化物(二二)气溶胶污染物气溶胶污染物气溶胶污染物粉尘粉尘n烟尘烟尘液滴液滴雾雾破碎、筛分、研磨、钻孔、爆破、运输破碎、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产生的固体粒子,加热熔融产生蒸气加热熔融产生蒸气.颗粒比一般颗粒比一般粉尘小粉尘小在常温常压下是液体的物质在常温常压下是液体的物质,能在静止条件能在静止条件下沉降下沉降,在紊流条件下保持悬浮状态在紊流条件下保持悬浮状态,粒径范粒径范围在围在200m以下的液体粒子以下的液体粒子。常温常压下能悬浮于气体中的微小液体常温常压下能悬浮于气体中的微小液体,是是在蒸气的凝结、液体雾化和化学反应等过程在蒸气的凝结、液体雾化和化学反应等过程中形成的中形成的,属于液态凝聚性气溶胶属于液态凝聚性气溶胶,如酸雾、如酸雾、碱雾、水雾等。碱雾、水雾等。其他资料补充其他资料补充-颗粒污染物（气溶胶） 指所有包含在大气中的分散的固态、液态指所有包含在大气中的分散的固态、液态物质，其直径约为物质，其直径约为0.002 m -100 m。总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物（TSP）: 指能悬浮在空气中，空气动力学当量指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径直径100 m的颗粒物的总称。的颗粒物的总称。 大气质量评价中通用的重要污染指标：大气质量评价中通用的重要污染指标：颗粒污染物（气溶胶）颗粒污染物（气溶胶）指能悬浮在空气中空气动力学当量直径指能悬浮在空气中空气动力学当量直径100 m的颗粒物的总称。的颗粒物的总称。 TSP 能在大气中长期漂浮物，粒径小于能在大气中长期漂浮物，粒径小于10 m的的颗粒物颗粒物。 飘飘尘尘 用降尘罐采集到的大气颗粒物，在用降尘罐采集到的大气颗粒物，在 TSP中粒径大于中粒径大于10 m的颗粒物。的颗粒物。 降降尘尘 空气动力学当量直径空气动力学当量直径10 m的颗粒的颗粒可可吸吸入入粒粒子子二、矿区大气污染的危害二、矿区大气污染的危害 大气污染物进入人体的途径大气污染物进入人体的途径1 1、颗粒污染物对人体健康的危害、颗粒污染物对人体健康的危害n造成血液中毒；造成血液中毒；n造成细胞破坏，造成细胞破坏，侵入肺组织或侵入肺组织或淋巴结可引起淋巴结可引起尘肺尘肺 直接危害（一）直接危害（一）直接危害-人体健康人体健康1 1、颗粒污染物对人体健康的危害、颗粒污染物对人体健康的危害n造成血液中毒；造成血液中毒；n造成细胞破坏，造成细胞破坏，侵入肺组织或侵入肺组织或淋巴结可引起淋巴结可引起尘肺尘肺 间接危害间接危害影响矿区生态环境影响矿区生态环境,破破坏农作物生长坏农作物生长,影响人影响人们正常生活环境们正常生活环境,对矿对矿山造成经失。如某选冶山造成经失。如某选冶厂厂,由于排入大气中由于排入大气中SO2对矿区附近农作物造成对矿区附近农作物造成损害损害,被诉赔款额从被诉赔款额从1990年的年的3.52万元上万元上升至升至1995年的年的32.3万万元。元。主要表现在：主要表现在：n(1)刺激和腐蚀作用刺激和腐蚀作用n(2)窒息作用窒息作用（CO、H2S、CH4） n(3)急性或慢性中毒作用急性或慢性中毒作用n(4)引起职业病引起职业病n(5)降低能见度降低能见度第二节露天矿大气污染与防治第二节露天矿大气污染与防治n一、露天矿粉尘的一、露天矿粉尘的来源来源n矿山生产过程中的各个矿山生产过程中的各个环节环节,如如剥离、凿岩、剥离、凿岩、爆破、破碎、装运、选爆破、破碎、装运、选矿矿等等,都产生大量的粉都产生大量的粉尘。在露天矿区尘。在露天矿区,防治防治大气污染的主要对象是大气污染的主要对象是露天采场。露天采场。凿岩凿岩 产尘连续的产尘连续的, 地点分散、时间长、细尘多地点分散、时间长、细尘多,难以控制难以控制,是矿是矿山防尘工作的重点。山防尘工作的重点。爆破爆破 短时间内集中产生大量的粉尘短时间内集中产生大量的粉尘,并伴有大量炮烟。无有并伴有大量炮烟。无有效通风排尘措施效通风排尘措施,不仅爆破地点的粉尘、炮烟长时间达不到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国家规定的卫生标准,还会污染和影响其他作业区。开挖较还会污染和影响其他作业区。开挖较深的露天矿深的露天矿,由于通风条件差由于通风条件差,污染可能持续时间较长污染可能持续时间较长。装运装运 主要是由于已落粉尘重新飞扬所致主要是由于已落粉尘重新飞扬所致,因此也叫再生性粉尘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产尘量与岩矿湿度、硬度、装载高度及当时的气候条件有关关,随着采掘机械化程度的提高随着采掘机械化程度的提高,粉尘产生量也会随之增加粉尘产生量也会随之增加凿岩、爆破、装运产尘特点比较凿岩、爆破、装运产尘特点比较二、露天矿粉尘的类型(1)按粉尘产生的原因按粉尘产生的原因,分为自然粉尘和生产性粉尘两大类。分为自然粉尘和生产性粉尘两大类。(2)按粉尘的化学性质按粉尘的化学性质,分为有毒性粉尘和无毒性粉尘。分为有毒性粉尘和无毒性粉尘。n三、露天矿粉尘的特点粉尘的特点主要包括粉尘的特点主要包括粒度、分散度、浓度、湿润性、荷电性粒度、分散度、浓度、湿润性、荷电性等等。(一一)露天矿粉尘的粒度露天矿粉尘的粒度n(二)露天矿粉尘的分散度粉尘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分比。作业场所的粉尘有各种不同的粒径分比。作业场所的粉尘有各种不同的粒径,若若小颗粒所占百分比大小颗粒所占百分比大,就称就称为分散度高为分散度高,反之则称为分散度低。粉尘的颗粒越小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难于捕获和沉降,越易被吸入人体内越易被吸入人体内,因此因此,粉尘的分散度越高粉尘的分散度越高,其危其危害性也就越大害性也就越大。粒径10m5-10m2-5m2m百分比2.5%-7%4%-11.5%25.5%-35%46.5%-60%(三)露天矿粉尘的浓度度量方法度量方法:p 每立方米空气中所含浮尘的质量每立方米空气中所含浮尘的质量,单位为单位为 mg/m3,其其测量方法称为质量法测量方法称为质量法; p每立方厘米空气中所含浮尘的粒数每立方厘米空气中所含浮尘的粒数,单位为粒单位为粒/cm3,其其测定方法称为计数法。测定方法称为计数法。粉尘浓度是表示粉尘量大小的参数之一粉尘浓度是表示粉尘量大小的参数之一,指空气中所指空气中所含浮尘的数量含浮尘的数量(四四)露天矿粉尘的湿润性露天矿粉尘的湿润性n粉尘被水湿润后容易沉降下来。根据粉尘被湿润的难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易程度,分为分为亲水性粉尘和疏水性粉尘亲水性粉尘和疏水性粉尘。粉尘的湿润性。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气压的增加和它与水接触时间的增加而增加,随尘粒随尘粒的变小与气温的上升而降低的变小与气温的上升而降低,其还与粉尘的岩其还与粉尘的岩(矿矿)成分成分有关。有关。(五五)露天矿粉尘的荷电性露天矿粉尘的荷电性n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。晕放电等原因所致。n尘粒的荷电量主要取决于它的大小和重量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还与湿度和温度有关,湿度增大带电量减少湿度增大带电量减少,温度升高则带电量增多。温度升高则带电量增多。n粉尘荷电后粉尘荷电后,其凝聚性有所增强其凝聚性有所增强,使尘粒增大而较易沉降和被捕获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。增加了对人体的危害。(六)其他n露天矿粉尘的其他特点如粉尘的溶解度、燃爆性、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。硬度与形状及其化学成分等。溶解度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,则对人则对人体越有害体越有害,机械刺激性粉尘则相反。机械刺激性粉尘则相反。燃爆性燃爆性,如煤、硫黄、铝、锌等如煤、硫黄、铝、锌等,在一定的浓度范围内和适当的条件下能在一定的浓度范围内和适当的条件下能引起燃烧与爆炸引起燃烧与爆炸,造成井下事故。造成井下事故。尘粒的尘粒的硬度与形状硬度与形状也是对人体形成危害的重要因素之一也是对人体形成危害的重要因素之一,如硅质粉尘硬如硅质粉尘硬度大度大,具尖棱状形态具尖棱状形态,作用于呼吸道、黏膜、皮层作用于呼吸道、黏膜、皮层,由于机械刺激作用可造由于机械刺激作用可造成对人体的伤害。成对人体的伤害。尘粒的尘粒的化学成分与矿物成分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也是对人体形成危害的重要因素之一,有毒有毒性粉尘会引起中毒性粉尘会引起中毒,放射性粉尘会导致放射性病变。放射性粉尘会导致放射性病变。四、影响露天矿大气污染的因素四、影响露天矿大气污染的因素n(一一)地质条件、采矿技术、地理和诸因素对露天矿地质条件、采矿技术、地理和诸因素对露天矿大气污染的影响大气污染的影响n(二二)气象条件对露天矿大气污染的影响气象条件对露天矿大气污染的影响n(三三)采、装、运设备能力对露天矿大气污染的影响采、装、运设备能力对露天矿大气污染的影响n(四四)矿岩的湿度与空气含尘量的关系矿岩的湿度与空气含尘量的关系(一一)地质条件、采矿技术、地理和气象诸因素对地质条件、采矿技术、地理和气象诸因素对露天矿大气污染的影响露天矿大气污染的影响1矿山的地质条件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是确定剥离矿体上覆岩层和开采技术方案的依据,影响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。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。2地形和地貌对露天矿区通风效果有着重要影响地形和地貌对露天矿区通风效果有着重要影响.n露天矿处于山坡，利用通风；处于盆地引起大气污染。露天矿处于山坡，利用通风；处于盆地引起大气污染。(二二)气象条件对露天矿大气污染的影气象条件对露天矿大气污染的影响响n1气象条件是影响大气污染的重要因素。气象条件是影响大气污染的重要因素。长时间无风或微风长时间无风或微风,特别是大气逆温现象特别是大气逆温现象,造成大气成分发生严重恶化。风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。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露天矿大气局部污染因素:产尘点的产尘点的风速、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。条件和露天台阶布置状况有关。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。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。风速浓度(三三)采、装、运设备能力对露天矿大采、装、运设备能力对露天矿大气污染的影响气污染的影响当其他条件相同时当其他条件相同时,空气含尘量与矿山机械的生产能力的关系空气含尘量与矿山机械的生产能力的关系n第一阶段：含尘量增长速比生产第一阶段：含尘量增长速比生产能力增产速度慢能力增产速度慢(四四)矿岩的湿度与空气含尘量的关系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五、露天矿大气污染的防治n(一)爆破尘毒污染防治技术n通风防尘毒、工艺防尘毒和通风防尘毒、工艺防尘毒和湿式防尘毒湿式防尘毒等方法等方法n工艺防尘毒主要包括保证堵塞长度、采用孔底起爆装置、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。破或松动爆破等。n湿式防尘毒主要有充水药室爆破、水塞爆破、胶糊填塞炮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。和人工降雪、表面活性剂溶液降尘毒等。孔外 孔内爆破后通风装置爆破后通风装置(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、季节干湿因素有关与路面状况、汽车行驶速度、季节干湿因素有关1路面洒水路面洒水2喷洒氯化钙、氯化钠溶液或其他溶液喷洒氯化钙、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油水乳浊液油水乳浊液5人工造雪防尘人工造雪防尘47(三)钻机和铲装作业防尘技术n1无泄漏或扩散，经管道排放机械设备产尘强度计算机械设备产尘强度计算48n2 无集中捕集排放n(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。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。干式捕尘是将干式捕尘是将袋式除尘器袋式除尘器安装在钻机口进行捕尘安装在钻机口进行捕尘,提高效果，在袋式提高效果，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。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即利用压气动力把水送到钻孔底部部,在钻进和排渣过程中湿润粉尘在钻进和排渣过程中湿润粉尘,形成潮湿粉团或泥浆形成潮湿粉团或泥浆,排至孔口密排至孔口密闭罩内或用风机吹到钻孔旁侧。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。联使用。复习回顾干式捕尘干式捕尘n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n围的空气中粉尘浓度围的空气中粉尘浓度0.51.0Mgm3，钻机班效率提高，钻机班效率提高1012。湿式捕尘湿式捕尘n铲装作业的基本防尘措施是铲装作业的基本防尘措施是湿式湿式作业作业,对司机室密闭净对司机室密闭净化。化。n增加矿岩湿度是防止粉尘飞扬、降低空气含尘量的有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效方法,包括预先湿润爆堆和装载时喷雾洒水。包括预先湿润爆堆和装载时喷雾洒水。n预先湿润爆堆在电铲装矿前预先湿润爆堆在电铲装矿前30min进行进行,可取得良好的可取得良好的防尘效果防尘效果,又不影响作业。又不影响作业。n装载时喷雾洒水是在铲装作业的同时用喷雾器向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。地带喷雾洒水。补充-废石堆防尘措施第三节第三节 井巷开采矿大气污染与防治井巷开采矿大气污染与防治n一、井巷开采大气污染的主要特性一、井巷开采大气污染的主要特性(一一)空气中氧的含量降低空气中氧的含量降低,二氧化碳含量增高，氧含量不得小于二氧化碳含量增高，氧含量不得小于20%。 (二二)矿井大气中含有多种有毒有害气体（矿井大气中含有多种有毒有害气体（CO NO2 H2S 含氧碳氢化合含氧碳氢化合物物 CH4）(三三)矿井大气中含有大量的粉尘矿井大气中含有大量的粉尘(四四)矿井内气象条件复杂矿井内气象条件复杂(五五)某些矿井内空气中含有放射性气体某些矿井内空气中含有放射性气体二、井巷大气中污染物和污染源二、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矿山井下常见的有毒有害气体有:CO、NO2、H2S、SO2、CH4等等。n(一)一氧化碳(CO)n一氧化碳是三无气体一氧化碳是三无气体( (无色、无臭、无味无色、无臭、无味), ), 不溶于水不溶于水, ,化学性化学性能不太活跃能不太活跃, ,当空气中当空气中COCO的含量达到的含量达到0.4%0.4%时时, ,短时间内就会使短时间内就会使人失去知觉人失去知觉, ,若不及时抢救就会中毒死亡。若不及时抢救就会中毒死亡。n我国我国冶金矿山安全规程冶金矿山安全规程中规定中规定:CO:CO浓度按体积计算不得超浓度按体积计算不得超过过0.0024%,0.0024%,重量浓度不得超过重量浓度不得超过30mg/m30mg/m3 3。(二二)氮氧化物氮氧化物(NOx)n氮氧化物主要指氮氧化物主要指 NO2。nNO2是一种具有强烈窒息性和毒性的褐红色气体是一种具有强烈窒息性和毒性的褐红色气体,相对空气的密度为相对空气的密度为1.57,少量溶于水生成亚硝酸。少量溶于水生成亚硝酸。nNO2对人的眼睛、鼻腔、呼吸道以及肺部有强烈的刺激作用对人的眼睛、鼻腔、呼吸道以及肺部有强烈的刺激作用,特别是对特别是对人体的肺部组织危害极大人体的肺部组织危害极大,容易引起肺水肿。容易引起肺水肿。(三三)硫化氢硫化氢(H2S)H2S是一种无色、微甜并且具有臭鸡蛋气味的气体是一种无色、微甜并且具有臭鸡蛋气味的气体,相对空气的密度是相对空气的密度是1.19,易溶于水易溶于水,在通常情况下在通常情况下,1个体积的水可溶解个体积的水可溶解2.5个体积的个体积的 H2S,故它常积存故它常积存于井底或巷道的积水中。于井底或巷道的积水中。H2S易燃易燃,当浓度达到当浓度达到6%时具有爆炸性。时具有爆炸性。H2S的毒性很强的毒性很强,对人体的眼睛、黏膜、呼吸道有强烈的刺激作用对人体的眼睛、黏膜、呼吸道有强烈的刺激作用,能引起血能引起血液中毒液中毒.我国我国冶金矿山安全规程冶金矿山安全规程规定规定:矿内空气中矿内空气中 H2S的体积浓度不得超过的体积浓度不得超过0.00066%,质量许可浓度不得超过质量许可浓度不得超过10mg/m3。(四四)二氧化硫二氧化硫(SO2)nSO2是是种无色、具有强烈刺激性的气体种无色、具有强烈刺激性的气体,相对空气的密度为相对空气的密度为2.2,易溶易溶于水于水,常积存在巷道底部常积存在巷道底部,对矿工的眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用。对矿工的眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用。nSO2和呼吸道的湿润表面接触后即可产生亚硫酸和呼吸道的湿润表面接触后即可产生亚硫酸,对呼吸器官有腐蚀作对呼吸器官有腐蚀作用用,诱发喉炎和支气管炎诱发喉炎和支气管炎,呼吸麻痹呼吸麻痹,严重时会引起肺水肿。严重时会引起肺水肿。n我国我国冶金矿山安全规程冶金矿山安全规程规定规定:矿内空气中矿内空气中SO2体积许可浓度不得超体积许可浓度不得超过过0.0005%,重量许可浓度不得超过重量许可浓度不得超过15mg/m3。(五五)瓦斯瓦斯(CH4)瓦斯是成煤过程中的一种伴生气体瓦斯是成煤过程中的一种伴生气体,主要成分是烷烃主要成分是烷烃,其中其中CH4 占绝大多数占绝大多数,另有少量的另有少量的C2H6、C3H8 和和C4H10,此外一般还含有此外一般还含有 H2S、CO2、N2 和水和水气气,以及微量的惰性气体以及微量的惰性气体,如如 He和和Ar等。等。n(六六)放射性物质放射性物质n根据含铀金属矿山的调查根据含铀金属矿山的调查,矿井内空气中放射性物质的危害主要是矿井内空气中放射性物质的危害主要是氡及其子体。氡及其子体。n氡及其子体也能被固体物质吸收氡及其子体也能被固体物质吸收,吸附能力最强的是活性炭。氡子吸附能力最强的是活性炭。氡子体在空气中多呈气溶胶状态体在空气中多呈气溶胶状态,而且具有电荷性而且具有电荷性,它与其他物质的黏它与其他物质的黏附性很强附性很强,最易与空气中的粉尘黏合。最易与空气中的粉尘黏合。n氡在衰变过程中产生氡在衰变过程中产生、射线射线,这些射线对人体的危害。这些射线对人体的危害。n氡子体对人体所产生的危害比氡对人体所产生的危害大氡子体对人体所产生的危害比氡对人体所产生的危害大18.9倍。倍。(七七)矿井内柴油设备废气矿井内柴油设备废气以柴油为动力的设备称之为柴油设备。柴油设备废气的成分相当复杂以柴油为动力的设备称之为柴油设备。柴油设备废气的成分相当复杂,它是柴油在高温高压下进行燃烧时所产生的各种成分的混合物。其中它是柴油在高温高压下进行燃烧时所产生的各种成分的混合物。其中无害成分有无害成分有 N2、O2、CO2以及碳氢化物和水蒸气等以及碳氢化物和水蒸气等,有害成分有有害成分有 CO、NOx、醛类、碳烟及、醛类、碳烟及SO2等。等。(八八)粉尘粉尘凿岩凿岩产尘强度大产尘强度大,而且是连续的而且是连续的,接触这类作业的人数多、时间长接触这类作业的人数多、时间长,加上产尘点比加上产尘点比较分散较分散,控制比较困难。凿岩时粉尘进入空气中的强度与凿岩速度、同时工作的控制比较困难。凿岩时粉尘进入空气中的强度与凿岩速度、同时工作的凿岩机台数、凿岩方式、岩石性质、钎头形状以及炮眼深度和方向等因素有关。凿岩机台数、凿岩方式、岩石性质、钎头形状以及炮眼深度和方向等因素有关。爆破特点爆破特点:瞬时产尘强度大瞬时产尘强度大,形成高浓度的含尘空气形成高浓度的含尘空气,维持时间短爆破产生的粉尘维持时间短爆破产生的粉尘表面往往吸附着爆破生成的有毒气体表面往往吸附着爆破生成的有毒气体,对工人造成的危害更大。爆破时的产尘强对工人造成的危害更大。爆破时的产尘强度与炮眼数目、炮眼深度、炸药数量、种类以及岩矿性质等有着直接关系。度与炮眼数目、炮眼深度、炸药数量、种类以及岩矿性质等有着直接关系。装卸和运输会引起落尘再次飞扬装卸和运输会引起落尘再次飞扬,污染矿井内空气。实测表明污染矿井内空气。实测表明,在没有任何在没有任何防尘措施，人工装岩时防尘措施，人工装岩时,装岩地点空气中的含尘量可达装岩地点空气中的含尘量可达700800mg/m3;机械装岩机械装岩时时,含尘量可达含尘量可达1000mg/m3左右。左右。三、井巷大气中污染防治三、井巷大气中污染防治 煤层注水。煤层注水。将煤体预先湿润将煤体预先湿润,以降低开采过程中产生的粉尘对井下矿工的危害。以降低开采过程中产生的粉尘对井下矿工的危害。若采用长孔静压注水若采用长孔静压注水,做到做到“逢采必注逢采必注,不注不采不注不采“,降尘率可达降尘率可达60%90%。通风除尘。通风除尘。稀释和排出工作地点悬浮粉尘稀释和排出工作地点悬浮粉尘,防止粉尘积累。根据山东大屯矿防止粉尘积累。根据山东大屯矿区的经验区的经验,当风速为当风速为1.52m/s时时,作业地点的粉尘浓度将大幅降低。作业地点的粉尘浓度将大幅降低。湿式打眼和使用水炮泥。湿式打眼和使用水炮泥。山东大屯矿区的炮采、岩巷和煤巷掘进全部采山东大屯矿区的炮采、岩巷和煤巷掘进全部采用湿式打眼用湿式打眼,打眼时粉尘浓度显著降低打眼时粉尘浓度显著降低,其作业点的粉尘浓度平均降低其作业点的粉尘浓度平均降低98%以上以上,所有的采掘工作面均使用水炮泥。所有的采掘工作面均使用水炮泥。喷雾洒水、净化风流喷雾洒水、净化风流。炮采、炮掘工作面要做到放炮前后洒水、消尘。炮采、炮掘工作面要做到放炮前后洒水、消尘,坚持坚持装岩装岩(煤煤)洒水和冲洗岩帮。可采用洒水装置洒水和冲洗岩帮。可采用洒水装置,对主要进、回风巷定期冲刷、消除积对主要进、回风巷定期冲刷、消除积尘。在矿井总进风巷、总回风巷、采煤工作面的进、回风和掘进工作面的回风巷尘。在矿井总进风巷、总回风巷、采煤工作面的进、回风和掘进工作面的回风巷道、转载点可安装光电、触动、声控、连锁等自动化防尘水幕和转点喷雾装置道、转载点可安装光电、触动、声控、连锁等自动化防尘水幕和转点喷雾装置,增增强降尘效果。强降尘效果。 局部通风除尘与锚喷除尘局部通风除尘与锚喷除尘。在掘进头配备局部除尘风机。在掘进头配备局部除尘风机,锚喷作业锚喷作业配备除尘器。配备除尘器。发展对矿井中的气体资源的综合利用。发展对矿井中的气体资源的综合利用。矿井内常见的有毒有害气体主要有矿井内常见的有毒有害气体主要有CO、SO2、NO2、H2S、NH3、含氧碳氢等。、含氧碳氢等。发展瓦斯发电发展瓦斯发电供热综合利用供热综合利用,不仅可以为矿区提供必要的电能和热能不仅可以为矿区提供必要的电能和热能,解决矿解决矿区电力短缺问题区电力短缺问题,改善能源利用效率改善能源利用效率,而且还可以为矿区创造经济效益而且还可以为矿区创造经济效益,改善矿区改善矿区大气质量大气质量,是一个值得提倡的发展方向。是一个值得提倡的发展方向。利用瓦斯发电最主要的方式是采用燃气轮机并利用余热。余热利用广泛采取的利用瓦斯发电最主要的方式是采用燃气轮机并利用余热。余热利用广泛采取的方式是方式是:热电联供、联合循环和采用注蒸汽的燃气轮机。热电联供、联合循环和采用注蒸汽的燃气轮机。松藻矿务局民用瓦斯主要是居民炊事用气、食堂和居民取暖。对矿井有毒有害松藻矿务局民用瓦斯主要是居民炊事用气、食堂和居民取暖。对矿井有毒有害气体的防治气体的防治,主要是改革开采工艺主要是改革开采工艺,加强监视和管理加强监视和管理,减少炸药用量减少炸药用量,加强矿井通风加强矿井通风,及时抽放井下废气及时抽放井下废气,并做好井下作业人员的个体防护工作。并做好井下作业人员的个体防护工作。第四节第四节 矿区大气污染物排放标准矿区大气污染物排放标准第五节 锅炉烟气的治理n矿山设置锅炉矿山设置锅炉,主要是为浴池、食堂、宿舍等设置的供主要是为浴池、食堂、宿舍等设置的供热系统供热和井筒防冻设施的空气加热。热系统供热和井筒防冻设施的空气加热。n锅炉烟气的主要污染物是烟尘和SO2。n烟尘主要包括未能完全燃烧的炭粒及由灰粒和固体可燃物微粒组成的烟尘主要包括未能完全燃烧的炭粒及由灰粒和固体可燃物微粒组成的飞灰。飞灰。n对不同形式的锅炉应设置不同的除尘系统。对中小型锅炉,主要采用旋风除尘器。对于电站的大型锅炉,由于烟气量大、粉尘浓度高、颗粒细,宜采用二级净化系统:第一级选用旋风除尘器,第二级一般采用静电除尘器和袋式除尘器、文丘里管洗涤器等。n静电除尘器和袋式除尘器的初期投资较高,湿式除尘器存在腐蚀和形成水污染问题。一、燃煤锅炉烟尘的治理一、燃煤锅炉烟尘的治理n(一一)烟尘量的计算烟尘量的计算n燃煤烟尘包括燃煤烟尘包括黑烟和飞灰黑烟和飞灰两部分两部分,黑烟是未完全燃烧的炭粒黑烟是未完全燃烧的炭粒,飞灰是烟气中飞灰是烟气中不可燃烧的矿物颗粒不可燃烧的矿物颗粒,是煤灰分的一部分。烟尘的排放量与炉型和燃烧状是煤灰分的一部分。烟尘的排放量与炉型和燃烧状况有关况有关,燃烧越不完全燃烧越不完全,烟气中的黑烟浓度越大烟气中的黑烟浓度越大,飞灰量与煤的灰分和炉型有飞灰量与煤的灰分和炉型有关。关。(二二)烟尘治理烟尘治理图图3-9(a)-烟气温度和烟尘浓度都不太高烟气温度和烟尘浓度都不太高,或者对排放要求不高的场合最简或者对排放要求不高的场合最简图图3-9(b)-烟气温度高烟气温度高,需要冷却时需要冷却时,采用如的系统。当采用如的系统。当图图3-9(c)-烟气温度和浓度均较高烟气温度和浓度均较高图图3-9(d)-烟气温度和浓度高烟气温度和浓度高,且含有较多可燃性组分时且含有较多可燃性组分时,可增加燃烧装置可增加燃烧装置。二、燃煤锅炉SO2的治理n煤中的硫有三种贮存状态煤中的硫有三种贮存状态:有机硫、硫铁矿有机硫、硫铁矿和硫酸盐和硫酸盐。煤燃烧时。煤燃烧时,只有只有有机硫和硫铁矿有机硫和硫铁矿中中的硫可以转化为的硫可以转化为二氧化硫二氧化硫,硫酸盐则以灰分的硫酸盐则以灰分的形式进入灰渣中。一般情况下形式进入灰渣中。一般情况下,可燃硫占全硫可燃硫占全硫量的量的80%左右。左右。复习与回顾n1井巷大气污染与防治n2了解矿区大气污染物排放标准n3掌握燃煤烟尘的计算n4掌握燃煤二氧化硫的计算例题n某电厂监测烟气流量为200m3/h,烟尘进治理设施前浓度为1200mg/m3,排放浓度为200mg/m3,无监测二氧化硫排放浓度，年运转300d,每天20h，年用煤量为300t，煤含硫量为1.2%，无脱硫设施。1.该电厂烟尘去除量是（）该电厂烟尘去除量是（）kg。2.该电厂烟尘排放量是（）该电厂烟尘排放量是（）kg。3.该电厂二氧化硫排放量是（）该电厂二氧化硫排放量是（） mg/s。n1 200（1200-200） 20 300 10-6=1200kgn2 200200 20 300 10-6=240kgn3 （3001091.2%0.82）/(300203600)=266.7 mg/s燃煤中SO2控制技术一般采取的措施有:采用低采用低硫燃料、燃烧过程脱硫、烟气脱硫、高烟囱硫燃料、燃烧过程脱硫、烟气脱硫、高烟囱排放等。排放等。n(一)燃烧过程脱硫燃烧过程脱硫通常将燃烧过程脱硫通常将SOSO2 2和和 NONOx x的控制结合起来的控制结合起来, ,加入吸加入吸附剂吸附所产生的二氧化硫附剂吸附所产生的二氧化硫, ,可以采用向炉内喷钙加湿可以采用向炉内喷钙加湿活化法、循环流化床技术活化法、循环流化床技术(CFB),(CFB),前者脱硫率前者脱硫率50%50%左右左右, ,后后者脱硫率可达者脱硫率可达90%90%。(二)烟气脱硫n烟气脱硫可分为干法烟气脱硫可分为干法( (半干法半干法) )和湿法两种。和湿法两种。n用水或水溶液做吸收剂吸收烟气中用水或水溶液做吸收剂吸收烟气中SOSO2 2的方法称为湿法脱硫的方法称为湿法脱硫; ;用固体吸收剂或吸附剂吸收或吸附烟气中用固体吸收剂或吸附剂吸收或吸附烟气中SOSO2 2的方法称为干法的方法称为干法脱硫。脱硫。n根据工艺过程原理根据工艺过程原理, ,烟气脱硫法又分为吸收法、吸附法和催烟气脱硫法又分为吸收法、吸附法和催化氧化还原法等。化氧化还原法等。1湿法脱硫n(1)石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺(2)加镁的石灰石灰石法根据对脱硫生成物的应用根据对脱硫生成物的应用,脱硫方法还可以脱硫方法还可以分为抛弃法和回收法两种。分为抛弃法和回收法两种。n 抛弃法抛弃法n它是将脱硫生成物当做固体废物抛弃掉它是将脱硫生成物当做固体废物抛弃掉, 方法简单方法简单,处理成本处理成本低低, 不仅浪费了可利用的硫等资源不仅浪费了可利用的硫等资源,而且也不能彻底解决环境而且也不能彻底解决环境污染问题污染问题,只是将污染物从大气中转移到了固体废物中，不宜只是将污染物从大气中转移到了固体废物中，不宜提倡。提倡。n 回收法回收法n它是采用一定的方法将废气中的硫加以回收它是采用一定的方法将废气中的硫加以回收,转变为有实际应转变为有实际应用价值的副产品。用价值的副产品。n该法可综合利用硫资源该法可综合利用硫资源,回收副产品回收副产品,或将其作为建材的原料或将其作为建材的原料,避免了固体废物的二次污染避免了固体废物的二次污染,大大减少了处置场地大大减少了处置场地,并且还可创并且还可创造一定的经济效益造一定的经济效益,使脱硫费用有所降低。使脱硫费用有所降低。2 干法脱硫n该法是使用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂化剂去除废气中的SO2。无废水、废酸排出,减少了二次污染;缺点是脱硫效率低,设备庞大,操作要求高。将石灰石与石灰及用过的脱硫剂将石灰石与石灰及用过的脱硫剂( (包括包括CaSOCaSO4 4) )掺和在一起掺和在一起, ,加上水加上水, ,然后用然后用挤压成型机做成挤压成型机做成3-10mm 3-10mm 大小的颗粒大小的颗粒, ,用蒸汽养护用蒸汽养护, ,再进行干燥制成吸收剂再进行干燥制成吸收剂, ,用这种吸收剂进行脱硫。用这种吸收剂进行脱硫。最大特点是能去除最大特点是能去除90%90%以上的烟尘以上的烟尘, ,已经在燃煤锅炉已经在燃煤锅炉(350MW)(350MW)的烟气处理中的烟气处理中得到实际应用。得到实际应用。(1）干式造粒法）干式造粒法(2）简易干式脱硫法）简易干式脱硫法把石灰石粉把石灰石粉(CaCO3)直接吹入直接吹入炉内炉内,通过设在空通过设在空气加热器气加热器与除尘器之间的喷与除尘器之间的喷雾冷却使烟气脱硫雾冷却使烟气脱硫,脱硫率可达脱硫率可达70%80%。3 喷雾干燥法烟气脱硫工艺喷雾干燥法烟气脱硫工艺吸收剂制备、吸收和干燥、固体捕集以及固体废物处置四个吸收剂制备、吸收和干燥、固体捕集以及固体废物处置四个主要过程。主要过程。SO2被雾化的被雾化的Ca(OH)2浆液或浆液或Na2CO3溶液吸收溶液吸收,同时同时,温度较温度较高的烟气干燥液滴高的烟气干燥液滴,形成干废物形成干废物,干废物干废物(亚硫酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、硫酸盐、未反应的吸收剂和飞灰等未反应的吸收剂和飞灰等)由袋式除尘器或电除尘器捕集。由袋式除尘器或电除尘器捕集。三、燃煤锅炉氮氧化物三、燃煤锅炉氮