物理化学难吗 谈采矿过程中物理化学降尘技术

　　摘要：从20世纪60年代开始，由于国际上在采矿过程中对表面活性降尘剂进行了广泛的应用，这就使物理化学降尘方法得到了广泛的推广与应用。我国物理化学降尘技术的的试验与发展的在80年代以后才开始的，但降尘技术在我国的也得到了迅猛的发展。当前在矿井采矿过程中应用的降尘方法主要有四种，每一种都得到了很好的应用与发展。这四种降尘方法各自具有自身的优势与特点。本文分别对几种方法进行简要的分析。
　　关键词：采矿物理化学降尘技术
　　从20世纪60年代开始，由于国际上在采矿过程中对表面活性降尘剂进行了广泛的应用，这就使物理化学降尘方法得到了广泛的推广与应用。我国物理化学降尘技术的的试验与发展的在80年代以后才开始的，但降尘技术在我国的也得到了迅猛的发展。当前在矿井采矿过程中应用的降尘方法主要有四种，每一种都得到了很好的应用与发展。
　　关键词：采矿物理化学降尘技术
　　自20世纪60年代在国外井下矿山应用表面活性剂降尘以来，物理化学降尘技术得到了迅猛发展。中国是从80年代开始试验并推广应用降尘剂等物理化学降尘技术的，目前已在井下进行试验与应用的物理化学防尘方法主要有：水中添加降尘剂、泡沫除尘、磁化水降尘及黏尘剂抑尘等。
　　1、添加降尘剂降尘
　　水中添加降尘剂是在水力除尘的基础上发展起来的一种降尘技术。通常情况下，水的表面张力较高，微细粉尘不易被水迅速、有效地湿润，致使降尘效果不佳。但是，不可否认的是，水力除尘方法是迄今为止最为简便、有效、易于推广的除尘方法之一。
　　1．1添加降尘剂机理
　　降尘剂主要由表面活性物质组成。矿用降尘剂大部分为非离子型表面活性剂，也有一些阴离子型表面活性剂，但很少采用阴离子型。表面活性剂是亲水基和疏水基两面活性剂分子完全被水分子包围，亲水基一端被水分子吸引，疏水基一端被水分子排斥。亲水基被水分子引入水中，疏水基则被排斥伸向空中。于是表面活性剂分子会在水溶液表面形成紧密的定向排列层，即界面吸附层。由于存在界面吸附层，使水的表层分子与空气接触状态发生变化，接触面积大大缩小，导致水的表面张力降低，同时朝向空气的疏水基与粉尘之间有吸附作用，而把尘粒带入水中，得到充分润湿。
　　1．2降尘剂的添加方法降尘剂在实际应用中，不但要通过实验选择最佳浓度，而且还要解决添加方法。
　　2、泡沫除尘
　　泡沫除尘是用无空隙的泡沫体覆盖源，使刚产生的粉尘得以湿润、沉积，失去飞扬能力的除尘方法。泡沫剂与泡沫剂溶液能够产生泡沫的液体叫泡沫剂。纯净的液体是不能形成泡沫的，只要溶液内含有粗粒分散胶体、胶质体系或者细粒胶体等，形成的可溶性物质时就能形成泡沫。
　　在一定的风速下，喷洒在网格上的雾滴直径和均匀性直接影响到成泡率的大小。雾滴过小时，容易穿过网孔漏掉，而不能成泡；雾滴过大，气泡耗液量增大，开始还可以导致泡沫的强度和倍数增加，但增加到一定界限时两参数急剧下降，而且随着泡沫耗液量的增加，会使更多的溶液在发泡过程中不起作用。
　　泡沫降尘，可应用于综合采机组、掘进机组、带式运输机以及尘源较固定的地点，一般泡沫降尘效果较高，可达90%以上，尤其是对降低呼吸性粉尘效果显著。
　　3、磁化水降尘
　　目前，国内外对水系磁化技术的应用日趋广泛，水系磁化这门边缘科学已引起各领域的高度重视。前苏联最先进行了磁化水除尘试验。据列宁矿山和十月矿山对磁化水与常水降尘率进行对比试验表明，其平均降尘率可提高8.15%?21.08%，此外，在磁化水中添加湿润剂还可在此基础上提高降尘率38%左右。中国是从20世纪80年代末开始在井下进行有关实验研究的。
　　磁化处理后，由于水系性质的变化，可以使水的硬度突然升高，然后变软；水的电导率、黏度降低；水的晶格发生变化，使复杂的长链状变成短链状，水的氢键发生弯曲，并使水的化学键夹角发生改变。因此，水的吸附能力、溶解能力及渗透能力增加，使水的结构和性质暂时发生显著的变化。
　　此外，水被磁化处理后，其黏度降低、晶构变小，会使水珠变小，有利于提高水的雾化程度，增加与粉尘的接触机会，提高除尘效率。
　　4、黏尘剂抑尘
　　如果在采矿作业的过程中风速比较大的话，那么矿井中的粉灰还是会弥漫在空气中，所以，在作业的矿井中会经常采取一些办法对二次尘源进行抑制。如会时常进行洒水以抑制灰尘，还会采取冲洗的方法来抑制粉尘的弥漫。在巷道中撒布岩粉也是矿井作业过程中经常应用的方法。
　　班后冲洗是目前最常用的方法，但是这种方法的缺点也很明显。虽然至今仍有一些矿山还在应用撒布岩粉抑制粉尘的方法，但由于其劳动强度大、撒布技术要求高等原因而曰趋淘汰，因此越来越多的国家正倾向于应用黏尘剂抑制粉尘技术。
　　多数黏尘剂抑尘的原理是通过无机盐（如氯化钙或氯化镁等）不断地吸收空气中的水分，使得沉积于黏尘剂的粉尘始终处于湿润状态，同时由于黏尘剂添加有表面活性物质，所以它比普通的水更容易湿润矿井粉尘。
　　5、其他物理化学防尘技术
　　除上述理化除尘方法外，国内外粉尘研究部门还在探讨超声波除尘、电离水除尘、微生物法除尘等方面的降尘试验，均取得了一定效果。
　　5．1超声波除尘
　　利用超声波除尘的基本原理是在超声波的作用下，空气#产生激烈振荡，悬浮的尘粒间剧烈碰撞，导致尘粒的凝结沉降。试验证明，超声波可使那些用水无法除去或难以除去的微小尘粒沉降下来，但必须控制好超声波的频率以及相应的粉尘浓度。目前已有德国、法国等国家在矿山进行了超声波除尘的试验与研究。
　　5．2电离水除尘
　　电离水除尘的原理是通过电离水使弥漫于空气中的粉尘粒子及降尘雾滴带电，利用带电极性相反时相互吸引的原理，实现粉尘的凝聚沉降。
　　5．3声波雾化降尘技术
　　调查发现，当前的喷雾降尘技术，普遍存在着降低呼吸性粉尘效果差、耗水量大的缺点，其降尘率一般只有30%左右。为改善和提高喷雾降低呼吸性粉尘效果，煤炭科学总院重庆分院研究了声波雾化降尘技术。该项技术是利用声波凝聚、空气雾化的原理，从提高尘粒与尘粒、雾粒与尘粒的凝聚效率以及雾化程度来提高呼吸性粉尘的降尘效率。
　　5．4预荷电高效喷雾降尘技术
　　基础研究的结果表明，荷电水雾对呼吸性粉尘的降尘效果是随水雾荷质比的提高而线性上升的，最高可达75.7%，说明这一技术途径是可行的。实现这一目的的关键技术是能研制出耗水量小、雾化效果显著、雾粒密度大而且水雾能够带上足够多的电荷的电介喷嘴。
　　参考文献
　　[1]常海虎，刘子龙..矿尘防治.北京:煤炭工业出版社，2007，
　　[2]孙合应，陈雄.矿山救护，北京:煤炭工业出版社，2007，