第三章 礦區(qū)大氣污染與防治

第三章礦區(qū)大氣污染與防治第一節(jié)礦區(qū)常見大氣污染物性質(zhì)及危害第二節(jié)露天礦大氣污染與防治第三節(jié)井巷開采礦大氣污染與防治第四節(jié)礦區(qū)大氣污染物排放標準第五節(jié)鍋爐煙氣的治理第六節(jié)貯煤場灰塵對大氣環(huán)境的影響及防治措施第七節(jié)廢石臨時堆放場對大氣環(huán)境的影響及防治措施第八節(jié)運輸過程揚塵對大氣環(huán)境的影響及防治措施第一節(jié)礦山常見大氣污染物性質(zhì)及危害一、礦區(qū)大氣污染物分類及性質(zhì)

分類氣態(tài)污染物氣溶膠污染物礦山在采礦、選礦、冶煉過程中產(chǎn)生的在常溫常壓下呈氣態(tài)的污染物，它們以分子狀態(tài)分散在空氣中，并向空間的各個方向擴散。沉降速度可以忽略的固體粒子、液體粒子或固體和液體粒子在氣體介質(zhì)中的懸浮物。1含硫化合物SO2、SO2、H2S1t鉛0.3t硫1t鋅0.6t硫1t煤含硫量為5-50kg

硫酸煙霧、光化學煙霧氣態(tài)污染物2含氮氧化物NO、NO2、N2O、N2O2、N2O4、N2O5來自于冶煉廠的生產(chǎn)過程、鍋爐煙氣、露天開采及井工開采的炸藥爆破以及礦區(qū)運輸、裝載、鏟運等使用汽油、柴油為燃料的設備所排放的尾氣。3含碳氧化物CO、CO2主要來自冶煉生產(chǎn)，爆破作業(yè)，汽油、柴油等內(nèi)燃設備排放的尾氣以及煤和礦石的自燃等。CO2910-1000kgCO80-400kg1t鋁1粉塵在礦山生產(chǎn)過程中，對礦物和巖石進行破碎、研磨、鉆孔、爆破、運輸?shù)仁侄萎a(chǎn)生的懸浮于大氣中發(fā)生緩慢沉降的微小固體顆粒，屬于固態(tài)分散性氣溶膠。氣溶膠污染物2煙塵

在冶煉和燃燒過程中礦物高溫升華、蒸餾及焙燒時產(chǎn)生的固體粒子，屬于固體凝聚性氣溶膠。

顆粒一般比粉塵小固體物料在高溫下不發(fā)生熔融的條件下進行的反應過程。3液滴

在常溫常壓下是液體的物質(zhì)，能在靜止條件下沉降，在紊流條件下保持懸浮狀態(tài)，粒徑范圍在200μm以下的液體粒子。4霧

在常溫常壓下能懸浮于氣體中的微小液體，是在蒸氣的凝結、液體霧化和化學反應等過程中形成的，屬于液體凝聚性氣溶膠，如酸霧、堿霧、水霧等。二、礦區(qū)大氣污染物造成的危害

一氧化碳

CO無色，無味，無臭，對空氣的相對密度為0.97，微溶于水。CO能燃燒，濃度在13%-75%時有爆炸危險。

一種對血液、神經(jīng)有害的有毒氣體。隨空氣進入人體后，通過肺泡進入血液，并與血紅蛋白結合。氣結合能力是氧氣的200-300倍，CO進入各部分組織和細胞內(nèi)，導致人因缺氧而引起窒息和血液中毒。一氧化碳中毒癥狀與濃度關系一氧化碳濃度（%）主要癥狀0.022-3h內(nèi)可能引起輕微頭痛0.0840min內(nèi)出現(xiàn)頭痛、眩暈和惡心。2h內(nèi)發(fā)生體溫下降，脈搏微弱，出冷汗，可能出現(xiàn)昏迷0.325-10min內(nèi)出現(xiàn)頭痛、眩暈。30min內(nèi)可能出現(xiàn)昏迷并有死亡危險1.28幾分鐘內(nèi)出現(xiàn)昏迷和死亡二氧化氮（NO2）

紅褐色氣體，有強烈刺激性氣味，對空氣的相對密度為1.59，易溶于水。

對眼睛、呼吸道粘膜和肺部組織有強烈的刺激及腐蝕作用，嚴重時可引起肺水腫。NO2中毒有潛伏期，有的在中毒時尚無明顯感覺，還可以堅持工作。但經(jīng)過6-24h后發(fā)作，中毒者指頭出現(xiàn)黃褐色斑點，并出現(xiàn)嚴重的咳嗽、頭痛、嘔吐甚至死亡。甲烷（CH4）

無色、無味、無臭的氣體，對空氣的相對密度為0.557，難溶于水，擴散性較空氣大1.6倍低瓦斯礦井相對瓦斯涌出量≤10m3/t，且絕對瓦斯涌出量≤40m3/min高瓦斯礦井相對瓦斯涌出量＞10m3/t，或絕對瓦斯涌出量＞40m3/min煤與瓦斯突出礦井成分名稱安全標準體積濃度（%）質(zhì)量濃度（mg/m3）O2≥20≥286714.3CH4≤0.5≤3578.4CO2≤0.5≤9821.4CO≤0.0024≤30NO2≤0.00025≤5SO2≤0.0005≤14.3H2S≤0.00066≤10NH3≤0.004≤30.4H2≤0.5≤448.66浮塵含SiO210%以上時≤2mg/m3含SiO210%以下時≤10mg/m3空氣成分安全標準大氣污染物造成的危害影響主要表現(xiàn)刺激和腐蝕作用：NO2、SO2、SO3窒息作用：CO、H2S、CH4、NOx急性或慢性中毒作用引起職業(yè)病：塵肺病、慢性職業(yè)中毒、急性職業(yè)中毒、職業(yè)性眼鼻喉病及職業(yè)性皮膚病等。降低能見度第二節(jié)露天礦大氣污染與防治剝離、鑿巖、破碎、裝運、選礦等，都會產(chǎn)生大量的粉塵。在露天礦區(qū)，防治大氣污染的主要對象是露天采場。各種設備產(chǎn)塵量的比例一、露天礦粉塵的來源

穿孔設備6.3%裝載設備1.19%運輸設備91.33%鑿巖設備0.57%推土設備0.61%二、露天礦粉塵的類型

按產(chǎn)塵原因自然粉塵生產(chǎn)性粉塵按化學性質(zhì)有毒粉塵無毒粉塵浮塵、落塵、矽塵風沙、塵土鉛、汞、鎘、鈦、錳煙塵、礦塵、矽塵等三、露天礦粉塵的特點

（一）粒度（二）分散度（三）濃度（四）濕潤性（五）荷電性以塵粒直徑來衡量，用微米做單位。分為四級：小于2μm；2-5μm；5-10μm；大于10μm。粉塵的粒度按可見程度可見塵粒顯微粉塵0.25-10μm，普通顯微鏡大于10μm，光線明亮時肉眼可見。超顯微粉塵小于0.25μm，高倍或電子顯微鏡粉塵整體組成中各種粒度的塵粒所占質(zhì)量或數(shù)量百分比。小粒徑所占百分比大，稱為分散度高，反之，分散度低。露天礦粉塵的分散度表示粉塵量大小的參數(shù)之一，指空氣中所含浮塵的數(shù)量?？倯腋☆w粒：空氣動力當量直徑≤100μm的顆?？晌腩w粒物：空氣動力當量直徑≤10μm的顆粒露天礦粉塵的濃度表示質(zhì)量法計數(shù)法每立方厘米空氣所含浮塵的粒數(shù)每立方空氣中所含浮塵的質(zhì)量新北京人精神由此誕生：“厚德載霧，自強不吸，霾頭苦干，再創(chuàng)灰黃！”事實再次證明：霧以吸為貴！根據(jù)粉塵被濕潤的難易程度，分為親水性粉塵和疏水性粉塵。粉塵的濕潤性，與氣壓、氣溫、粉塵的巖成分、與水接觸的時間等有關。露天礦粉塵的濕潤性懸浮于空氣中的粉塵通常帶有電荷的性質(zhì)。這種電荷由于破碎時摩擦、粒子間碰撞或放射性照射等原因所致。塵粒的荷電量主要取決于他的大小和重量，與濕度和溫度也有關。露天礦粉塵的荷電性其他溶解度-粉塵溶解于水的能力燃爆性-如煤、硫磺、鋁、鋅等。硬度與形狀-硅質(zhì)粉塵硬度大，具有尖棱狀形態(tài)，作用于呼吸道、粘膜、皮層，由于機械刺激作用可造成對人體的傷害。化學成分與礦物成分-有毒粉塵會引起中毒，放射性粉塵會導致放射性病變。四、影響露天礦大氣污染的因素

（一）地質(zhì)條件、采礦技術、地理和氣象諸因素對露天礦大氣污染的影響（二）風速和風向?qū)β短斓V大氣污染的影響（三）采、裝、運設備能力對露天礦大氣污染的影響（四）礦巖的濕度與空氣含塵量的關系（二）風速和風向?qū)β短斓V大氣污染的影響1——破碎機下風側；2——破碎機上風側；3——鉆機下風側空氣含塵量與礦山機械的生產(chǎn)能力的關系：ne—已知生產(chǎn)能力或運行速度的礦山機械工作時的空氣含塵量，mg/m3C1—系數(shù)QH—已知機械生產(chǎn)能力（或機械移動速度），m3/h（或km/h）Q—新的機械生產(chǎn)能力，m3/h（或機械移動速度km/h）（三）采、裝、運設備能力對露天礦大氣污染的影響（四）礦巖的濕度與空氣含塵量的關系當電鏟工作時，如礦巖的濕度從4%增加到8%，電產(chǎn)周圍空氣含塵量則從200mg/m3下降到20mg/m3，即水分增加一倍，臺階工作面空氣含塵量將為原來的1/10。影響空氣含塵量的主要因素之一是礦巖的濕度。隨著礦巖自然濕度的增加，或者用人工方法增加礦巖的濕度能使各種采掘機械工作時的空氣含塵量急劇下降。五、露天礦粉塵的防治

通風防塵毒工藝防塵毒濕式防塵毒（一）爆破塵毒防治技術稀釋、轉(zhuǎn)移污染物保證堵塞長度松動爆破新型水炮泥完善炸藥配方充水硐室爆破水塞爆破爆破區(qū)灑水泡沫覆蓋爆區(qū)（二）露天礦運輸路面揚塵防塵技術路面的結構和施工質(zhì)量路面灑水灑水車灑水器抑塵劑處理路面作用時間長，來源廣泛，成本低，噴灑方便，無二次污染。優(yōu)點捕捉、吸附、團聚粉塵微粒，緊縮于網(wǎng)狀結構中。機理（三）鉆機和鏟裝作業(yè)防塵技術干式捕塵濕式除塵干濕聯(lián)合除塵鉆機防塵措施旋風除塵器示意圖風水混合法除塵，利用壓氣動力把水送到鉆孔底部，在鉆進和排渣過程中濕潤粉塵，形成潮濕粉團和泥漿鏟裝作業(yè)防塵措施增加礦巖濕度預先濕潤爆堆裝載時噴霧灑水第三節(jié)井巷開采礦大氣污染與防治一井巷開采大氣污染的主要特征空氣中氧的含量降低，二氧化碳含量增高礦井大氣中含有多種有毒有害氣體礦井大氣中含有大量的粉塵礦井內(nèi)氣象條件復雜某些礦井內(nèi)含有放射性氣體無陽光照射，空氣溫度高，濕度大氧含量減少到17%從事繁重體力勞動，心跳加速，呼吸困難減少到15%失去勞動能力10%-12%大腦缺氧，失去理智，時間稍長威脅生命6%-9%失去知覺，不及時搶救會造成死亡CO2含量達到5%人會出現(xiàn)耳鳴、無力、呼吸困難達到10%-20%呼吸處于停頓狀態(tài)，失去知覺，時間稍長就會有生命危險二井巷大氣中污染物和污染源（1）有毒有害氣體（2）放射性物質(zhì)（3）礦內(nèi)柴油設備廢氣（4）粉塵CO、Nox、H2S、SO2、CH4（2）放射性物質(zhì)自然界中的某些元素不隨外界條件（如溫度、壓力等）的改變而改變，在其自發(fā)的衰變過程中放出射線的性質(zhì)。

放射性具有放射性的元素。

放射性元素含有放射性元素的礦物巖石。

放射性礦巖含有具有氡

無色、無味、透明的放射性氣體，半衰期是3.825d，密度為9.73g/L。能溶于水、油類、有機溶劑及其他液體氡子體氣溶膠狀態(tài)，有荷電性。危害衰變過程產(chǎn)生α、β、γ射線。

α射線從人體的口腔、鼻腔進入人體進行內(nèi)照射時，對人體的組織傷害比較大，表現(xiàn)為呼吸系統(tǒng)的疾??；β、γ射線在人體外部進行照射，是人體受到傷害，多表現(xiàn)為神經(jīng)系統(tǒng)和血壓系統(tǒng)的疾病。（2）放射性物質(zhì)（3）礦內(nèi)柴油設備廢氣

CO、NOx、CxHy、SO2、

醛類、碳煙有害成分

CO2、

N2、O2、水蒸氣無害成分醛類是一種麻醉劑，主要甲醛和丙烯醛組成。甲醛濃度危害7×10-5對人體的呼吸道有輕度刺激1.8×10-4引起多種并發(fā)癥，如結膜炎、鼻炎、支氣管炎等丙醛濃度危害1.6×10-6人會聞到氣味5×10-6人會感到頭痛、難以忍受1.4×10-4如不及時搶救，人在幾分鐘內(nèi)死亡醛類碳煙主要由油霧和微細碳粒組成。碳粒直徑一般小于1μm，碳煙中的可溶性有機物具有誘變作用，這些誘變物的90%以上是致癌物質(zhì)。三、井巷大氣中煤（粉）塵污染防治煤層注水通風除塵濕式打眼和使用水泡泥噴霧灑水、凈化風流方法局部通風與錨噴除塵氣體資源綜合利用煤層注水國內(nèi)外煤礦廣泛采用的最積極、最有效的防塵措施。實質(zhì)是將煤體預先濕潤，以降低開采過程中產(chǎn)生的粉塵對井下礦工的危害。通風除塵稀釋和排除工作地點懸浮粉塵，防治粉塵積聚。全面通風換氣量濕式打眼和使用水泡泥在采煤工作面打眼時，將具有一定壓力的水通過鉆具送入正在鉆進的鉆孔孔底，濕潤并沖洗鉆孔中的煤（巖）粉，大大減少打眼作用時的產(chǎn)塵量。濕式打眼盛水的專用塑料袋，減少炮煙用品

水泡泥采煤機內(nèi)外噴霧、工作面順槽送送機轉(zhuǎn)載點噴霧等。灑水裝置對進、回風巷定期沖刷、消除積塵。噴霧灑水、凈化風流在掘進頭配備局部通風機，噴錨作業(yè)配備除塵器。局部通風與錨噴除塵氣體資源綜合利用瓦斯發(fā)電

將瓦斯和空氣混合后，在發(fā)電機燃燒室爆燃，推動活塞往復運動，將爆燃熱能轉(zhuǎn)化為機械能，將動力傳給發(fā)電機，實現(xiàn)機械能轉(zhuǎn)化為電能?；茨系V業(yè)瓦斯發(fā)電1、礦區(qū)常見大氣污染物有哪些？分別簡述其危害。2、間述礦區(qū)粉塵的類型與特點。作業(yè)煙氣爐渣燃燒煙塵氣態(tài)污染物飛灰第五節(jié)鍋爐煙氣的治理SO2NOxCOCO2煙氣中不可燃燒的礦物顆粒，是煤灰分的一部分。未完全燃燒的碳粒。一、燃煤鍋爐煙塵的治理（一）煙塵量的計算燃煤煙塵黑煙飛灰Y—煙塵排放量，kg/h；B—燃煤量，kg/h；A—煤的灰分含量，%；D—煙氣中煙塵占灰分量的百分數(shù)，%;η—除塵器的總效率若安裝了二級除塵，則煙塵量：根據(jù)耗煤量、煤的灰分和除塵效率計算燃燒產(chǎn)生的煙塵量：1321——爐窯；2——一級除塵器；3——風機（1）煙塵溫度和濃度都不太高，或者排放要求不高：

1、煙塵凈化系統(tǒng)（二）煙塵凈化系統(tǒng)及除塵設備11——爐窯；2——一級除塵器；3——風機4——冷卻器32（2）煙塵溫度高，需要冷卻：432121——爐窯；2——一級除塵器；3——風機4——冷卻器；5——二級除塵器3

（3）

煙塵溫度和濃度均較高：：354（4）煙塵溫度和濃度高，且含有較多可燃性組分：121——爐窯；2——一級除塵器；3——風機4——冷卻器；5——二級除塵器；6-燃燒室3543546

2、除塵設備按是否采用濕潤劑濕式除塵裝置干式除塵裝置按工作原理機械式除塵器過濾式除塵器濕式除塵器靜電除塵器重力沉降室慣性除塵器旋風除塵器重力沉降室：通過重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除塵裝置含塵氣體進口處理后氣體出口各類除塵器性能對比類別優(yōu)點缺點機械式除塵器結構簡單，造價低，維護方便除塵效率不高過濾式除塵器除塵效率高，對呼吸性粉塵也可保持較高的除塵效率，經(jīng)濟性好，便于回收有價值的顆粒一次性投資高，附屬不見多，濾料易堵塞，工作性能不穩(wěn)定。濕式除塵器設備簡單，造價低，除塵效率高。有時會消耗較高的能量，需要進行污水處理，處理風量受脫水器性能的限值靜電除塵器除塵效率高，消耗動力少設備復雜，投資大，維護要求嚴，不易應用于有爆炸性的粉塵來源：貯煤場煤堆表面揚塵和堆取煤料過程揚塵。主要產(chǎn)生于汽車卸煤、煤場堆放、堆取作業(yè)等若干環(huán)節(jié)。第六節(jié)貯煤場灰塵對大氣環(huán)境的影響及防治措施一、貯煤場灰塵對大氣環(huán)境的影響

煤灰起塵量大小的影響因素

環(huán)境風速煤的表面含水率作業(yè)強度

煤塵粒徑二、貯煤場灰塵大氣污染的防治措施

（1）采用封閉式，有雨棚，四周設遮擋墻，場內(nèi)設噴灑裝置，定時灑水。（2）降低卸煤落差，對作業(yè)區(qū)內(nèi)的落煤和地面灰塵及時噴水、清掃，以減少二次揚塵；大風時不進行作業(yè)。（3）運輸車輛裝載不宜過滿，并盡量采取遮擋、密閉措施，減少沿途拋灑，及時清掃散落在路面的泥土和灰塵，沖洗輪胎，定時灑水，減少運輸過程中的揚塵。（4）煤場周圍大量種植喬木，組成防護林帶。全封閉儲煤場儲煤棚網(wǎng)架鋼結構施工粉塵污染

影響人和動物的呼吸作用、植物的光合作用煤礦區(qū)的廢石主要是煤矸石煤矸石堆自燃引起的廢氣污染

煤矸石自燃釋放出H2S、SO2、CO、CO2等第七節(jié)廢石臨時堆放場對大氣環(huán)境的影響及防治措施一、廢石臨時堆放場對大氣環(huán)境的影響

軟質(zhì)易揚塵二、臨時堆放場大氣污染的防治措施

1、廢石場的粉塵防治

灑水器

水槍沖洗硬巖大塊分層壓實堆放，邊堆放邊壓實，同時對邊坡進行綠化，通過煤矸石的壓實程度隔絕空氣，解決煤矸石的自燃問題。

含硫量高的矸石堆：石灰漿、粘土漿等灌注其孔隙以隔絕空氣，抑制自燃。

含碳量高的煤矸石應采用分選回收煤炭或作為沸騰爐燃料燃燒。2、煤矸石自燃的防治措施最根本的方法是煤矸石資源化利用。第十一節(jié)煤煙型大氣污染的宏觀控制是指由煤炭燃燒排放出的煙塵、二氧化硫等一次污染物以及再由這些污染物發(fā)生化學反應而生成二次污染物所構成的污染叫煤煙型污染。

煤煙型污染一、中國煤炭開發(fā)利用與煤煙型大氣環(huán)境污染

是指從自然界開采，直接被使用的能源，是自然資源（如煤炭、原油、陽光、鈾等）中所蘊含的未經(jīng)人為轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)換的能源。

一次能源

一次能源（煤炭、石油、天然氣）利用比例中，我國對煤炭的利用長期占主導地位。

調(diào)查表明2001~2006年我國一次能源利用中煤炭比例每年都在66％以上，且每年煤炭利用比重呈現(xiàn)上升趨勢。動力煤占煤炭消耗總量的85%以上，其中：火力發(fā)電工業(yè)鍋爐及爐窯民用及其他32%35%10%目前，中小型工業(yè)鍋爐49.9萬臺，工業(yè)爐窯16萬臺。鍋爐燃煤效率比國外先進水平低15%-20%，工業(yè)爐窯平均燃煤熱效率僅20%-30%，比發(fā)達國家低10%以上。我國的大氣污染屬于典型的煤煙型污染。提出：潔凈煤（CleanCoal）是20世紀80年代初，美國和加拿大關于解決兩國邊境酸雨問題談判的特使德魯.劉易斯和威廉姆.戴維斯提出的