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1、第三章 矿区大气污染与防治,第一节 矿区常见大气污染物性质及危害第二节 露天矿大气污染与防治第三节 井巷开采矿大气污染与防治第四节 矿区大气污染物排放标准第五节 锅炉烟气的治理第六节 贮煤场灰尘对大气环境的影响及防治措施第七节 废石临时堆放场对大气环境的影响及防治措施第八节 运输过程扬尘对大气环境的影响及防治措施,第一节 矿山常见大气污染物性质及危害,一、矿区大气污染物分类及性质,分类,气态污染物,气溶胶污染物,矿山在采矿、选矿、冶炼过程中产生的在常温常压下呈气态的污染物，它们以分子状态分散在空气中，并向空间的各个方向扩散。,沉降速度可以忽略的固体粒子、液体粒子或固体和液体粒子在气体介质中的悬
2、浮物。,1 含硫化合物 SO2、 SO2、H2S 1t铅 0.3t硫 1t锌 0.6t硫 1t煤含硫量为5-50kg 硫酸烟雾、光化学烟雾,气态污染物,2 含氮氧化物 NO、NO2、N2O、N2O2、N2O4、N2O5 来自于冶炼厂的生产过程、锅炉烟气、露天开采及井工开采的炸药爆破以及矿区运输、装载、铲运等使用汽油、柴油为燃料的设备所排放的尾气。,3 含碳氧化物 CO、CO2 主要来自冶炼生产，爆破作业，汽油、柴油等内燃设备排放的尾气以及煤和矿石的自燃等。 CO2 910-1000 kg CO 80-400 kg,1t铝,1 粉尘 在矿山生产过程中，对矿物和岩石进行破碎、研磨、钻孔、爆破、运输
3、等手段产生的悬浮于大气中发生缓慢沉降的微小固体颗粒，属于固态分散性气溶胶。,气溶胶污染物,2 烟尘 在冶炼和燃烧过程中矿物高温升华、蒸馏及焙烧时产生的固体粒子，属于固体凝聚性气溶胶。 颗粒一般比粉尘小,固体物料在高温下不发生熔融的条件下进行的反应过程。,3 液滴 在常温常压下是液体的物质，能在静止条件下沉降，在紊流条件下保持悬浮状态，粒径范围在200m以下的液体粒子。4 雾 在常温常压下能悬浮于气体中的微小液体，是在蒸气的凝结、液体雾化和化学反应等过程中形成的，属于液体凝聚性气溶胶，如酸雾、碱雾、水雾等。,二、矿区大气污染物造成的危害,一氧化碳 CO 无色，无味，无臭，对空气的相对密度为0.9
4、7，微溶于水。 CO能燃烧，浓度在13%-75%时有爆炸危险。 一种对血液、神经有害的有毒气体。随空气进入人体后，通过肺泡进入血液，并与血红蛋白结合。气结合能力是氧气的200-300倍，CO进入各部分组织和细胞内，导致人因缺氧而引起窒息和血液中毒。,一氧化碳中毒症状与浓度关系,二氧化氮（ NO2 ） 红褐色气体，有强烈刺激性气味，对空气的相对密度为1.59，易溶于水。 对眼睛、呼吸道粘膜和肺部组织有强烈的刺激及腐蚀作用，严重时可引起肺水肿。 NO2中毒有潜伏期，有的在中毒时尚无明显感觉，还可以坚持工作。但经过6-24h后发作，中毒者指头出现黄褐色斑点，并出现严重的咳嗽、头痛、呕吐甚至死亡。,甲
5、烷（CH4） 无色、无味、无臭的气体，对空气的相对密度为0.557，难溶于水，扩散性较空气大1.6倍,空气成分安全标准,大气污染物造成的危害影响主要表现,刺激和腐蚀作用：NO2、SO2、SO3,窒息作用：CO、H2S、CH4、NOx,急性或慢性中毒作用,引起职业病：尘肺病、慢性职业中毒、急性职业中毒、职业性眼鼻喉病及职业性皮肤病等。,降低能见度,第二节 露天矿大气污染与防治,剥离、凿岩、破碎、装运、选矿等，都会产生大量的粉尘。在露天矿区，防治大气污染的主要对象是露天采场。 各种设备产尘量的比例,一、露天矿粉尘的来源,二、露天矿粉尘的类型,按产尘原因,自然粉尘,生产性粉尘,按化学性质,有毒粉尘,
6、无毒粉尘,浮尘、落尘、矽尘,风沙、尘土,铅、汞、镉、钛、锰,烟尘、矿尘、矽尘等,三、露天矿粉尘的特点,（一）粒度（二）分散度（三）浓度（四）湿润性（五）荷电性,以尘粒直径来衡量，用微米做单位。分为四级：小于2m；2-5m；5-10m；大于10m。,粉尘的粒度,按可见程度,可见尘粒,显微粉尘,0.25-10m，普通显微镜,大于10m，光线明亮时肉眼可见。,超显微粉尘,小于0.25m，高倍或电子显微镜,粉尘整体组成中各种粒度的尘粒所占质量或数量百分比。小粒径所占百分比大，称为分散度高，反之，分散度低。,露天矿粉尘的分散度,表示粉尘量大小的参数之一，指空气中所含浮尘的数量。总悬浮颗粒：空气动力当量直
7、径100m的颗粒可吸入颗粒物：空气动力当量直径10m的颗粒,露天矿粉尘的浓度,表 示,质量法,计数法,每立方厘米空气所含浮尘的粒数,每立方空气中所含浮尘的质量,新北京人精神由此诞生：“厚德载雾，自强不吸，霾头苦干，再创灰黄！” 事实再次证明：雾以吸为贵！,根据粉尘被湿润的难易程度，分为亲水性粉尘和疏水性粉尘。粉尘的湿润性，与气压、气温、粉尘的岩成分、与水接触的时间等有关。,露天矿粉尘的湿润性,悬浮于空气中的粉尘通常带有电荷的性质。这种电荷由于破碎时摩擦、粒子间碰撞或放射性照射等原因所致。尘粒的荷电量主要取决于他的大小和重量，与湿度和温度也有关。,露天矿粉尘的荷电性,其 他,溶解度-粉尘溶解于水
8、的能力燃爆性-如煤、硫磺、铝、锌等。硬度与形状-硅质粉尘硬度大，具有尖棱状形态，作用于呼吸道、粘膜、皮层，由于机械刺激作用可造成对人体的伤害。化学成分与矿物成分-有毒粉尘会引起中毒，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,（一）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（二）风速和风向对露天矿大气污染的影响（三）采、装、运设备能力对露天矿大气污染的影响（四）矿岩的湿度与空气含尘量的关系,（二）风速和风向对露天矿大气污染的影响,1破碎机下风侧；2破碎机上风侧；3钻机下风侧,空气含尘量与矿山机械的生产能力的关系：ne已知生产能力或运行速度的矿山机械工作时的空气含
9、尘量，mg/m3C1系数QH已知机械生产能力（或机械移动速度），m3/h（或km/h）Q新的机械生产能力， m3/h（或机械移动速度km/h）,（三）采、装、运设备能力对露天矿大气污染的影响,（四）矿岩的湿度与空气含尘量的关系,当电铲工作时，如矿岩的湿度从4%增加到8%，电产周围空气含尘量则从200mg/m3下降到20mg/m3，即水分增加一倍，台阶工作面空气含尘量将为原来的1/10。,影响空气含尘量的主要因素之一是矿岩的湿度。随着矿岩自然湿度的增加，或者用人工方法增加矿岩的湿度能使各种采掘机械工作时的空气含尘量急剧下降。,五、露天矿粉尘的防治,通风防尘毒,工艺防尘毒,湿式防尘毒,（一） 爆破
10、尘毒防治技术,稀释、转移污染物,保证堵塞长度,松动爆破,新型水炮泥,完善炸药配方,充水硐室爆破,水塞爆破,爆破区洒水泡沫覆盖爆区,（二）露天矿运输路面扬尘防尘技术,路面的结构和施工质量,路面洒水,洒水车,洒水器,抑尘剂处理路面,（三）钻机和铲装作业防尘技术,干式捕尘,湿式除尘,干湿联合除尘,钻机防尘措施,旋风除尘器示意图,风水混合法除尘，利用压气动力把水送到钻孔底部，在钻进和排渣过程中湿润粉尘，形成潮湿粉团和泥浆,铲装作业防尘措施,增加矿岩湿度,预先湿润爆堆,装载时喷雾洒水,第三节 井巷开采矿大气污染与防治,一 井巷开采大气污染的主要特征,空气中氧的含量降低，二氧化碳含量增高,矿井大气中含有多
11、种有毒有害气体,矿井大气中含有大量的粉尘,矿井内气象条件复杂,某些矿井内含有放射性气体,无阳光照射，空气温度高，湿度大,二 井巷大气中污染物和污染源,（1）有毒有害气体,（2）放射性物质,（3）矿内柴油设备废气,（4）粉尘,CO、Nox、H2S、SO2、CH4,（2）放射性物质,自然界中的某些元素不随外界条件（如温度、压力等）的改变而改变，在其自发的衰变过程中放出射线的性质。,放射性,具有放射性的元素。,放射性元素,含有放射性元素的矿物岩石。,放射性矿岩,具有,氡 无色、无味、透明的放射性气体，半衰期是3.825d，密度为9.73g/L。能溶于水、油类、有机溶剂及其他液体氡子体 气溶胶状态，有
12、荷电性。危害 衰变过程产生、射线。 射线从人体的口腔、鼻腔进入人体进行内照射时，对人体的组织伤害比较大，表现为呼吸系统的疾病； 、射线在人体外部进行照射，是人体受到伤害，多表现为神经系统和血压系统的疾病。,（2）放射性物质,（3）矿内柴油设备废气,有害成分,无害成分,醛类是一种麻醉剂，主要甲醛和丙烯醛组成。,醛 类,碳 烟,主要由油雾和微细碳粒组成。碳粒直径一般小于1m，碳烟中的可溶性有机物具有诱变作用，这些诱变物的90%以上是致癌物质。,三 、井巷大气中煤（粉）尘污染防治,煤层注水,通风除尘,湿式打眼和使用水泡泥,喷雾洒水、净化风流,方法,局部通风与锚喷除尘,气体资源综合利用,煤层注水,国内
13、外煤矿广泛采用的最积极、最有效的防尘措施。 实质是将煤体预先湿润，以降低开采过程中产生的粉尘对井下矿工的危害。,通风除尘,稀释和排除工作地点悬浮粉尘，防治粉尘积聚。,全面通风换气量,湿式打眼和使用水泡泥,在采煤工作面打眼时，将具有一定压力的水通过钻具送入正在钻进的钻孔孔底，湿润并冲洗钻孔中的煤（岩）粉，大大减少打眼作用时的产尘量。,湿式打眼,盛水的专用塑料袋，减少炮烟用品,水泡泥,采煤机内外喷雾、工作面顺槽送送机转载点喷雾等。洒水装置对进、回风巷定期冲刷、消除积尘。,喷雾洒水、净化风流,在掘进头配备局部通风机，喷锚作业配备除尘器。,局部通风与锚喷除尘,气体资源综合利用,将瓦斯和空气混合后，在发
14、电机燃烧室爆燃，推动活塞往复运动，将爆燃热能转化为机械能，将动力传给发电机，实现机械能转化为电能。,淮南矿业瓦斯发电,1、矿区常见大气污染物有哪些？分别简述其危害。2、间述矿区粉尘的类型与特点。,作 业,烟 气,炉 渣,燃烧,烟 尘,气态污染物,飞灰,第五节 锅炉烟气的治理,烟气中不可燃烧的矿物颗粒，是煤灰分的一部分。,未完全燃烧的碳粒。,一、燃煤锅炉烟尘的治理,（一） 烟尘量的计算,燃煤烟尘,黑烟,飞灰,Y烟尘排放量，kg/h；B燃煤量， kg/h；A煤的灰分含量，%；D烟气中烟尘占灰分量的百分数，%;除尘器的总效率,若安装了二级除尘，则烟尘量：,根据耗煤量、煤的灰分和除尘效率计算燃烧产生的
15、烟尘量：,1,3,2,1炉窑；2一级除尘器；3风机,（1）烟尘温度和浓度都不太高，或者排放要求不高：,1、 烟尘净化系统,（二） 烟尘净化系统及除尘设备,1,1炉窑；2一级除尘器；3风机4冷却器,（2） 烟尘温度高，需要冷却：,1,2,1炉窑；2一级除尘器；3风机4冷却器；5二级除尘器,（3） 烟尘温度和浓度均较高： ：,（4） 烟尘温度和浓度高，且含有较多可燃性组分：,1,2,1炉窑；2一级除尘器；3风机4冷却器；5二级除尘器；6-燃烧室,6,2、 除尘设备,按是否采用湿润剂,湿式除尘装置,干式除尘装置,按工作原理,机械式除尘器,过滤式除尘器,湿式除尘器,静电除尘器,重力沉降室,惯性除尘器,
16、旋风除尘器,重力沉降室：通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置,含尘气体进口,处理后气体出口,各类除尘器性能对比,来源：贮煤场煤堆表面扬尘和堆取煤料过程扬尘。主要产生于汽车卸煤、煤场堆放、堆取作业等若干环节。,第六节 贮煤场灰尘对大气环境的影响及防治措施,一、贮煤场灰尘对大气环境的影响,煤灰起尘量大小的影响因素,环境风速,煤的表面含水率,作业强度,煤尘粒径,二、贮煤场灰尘大气污染的防治措施,全封闭储煤场储煤棚网架钢结构施工,粉尘污染 影响人和动物的呼吸作用、植物的光合作用煤矿区的废石主要是煤矸石煤矸石堆自燃引起的废气污染 煤矸石自燃释放出H2S、SO2、CO、CO2等,第七节 废石临时堆
17、放场对大气环境的影响及防治措施,一、废石临时堆放场对大气环境的影响,软质 易扬尘,二、临时堆放场大气污染的防治措施,1、 废石场的粉尘防治,硬岩 大块,分层压实堆放，边堆放边压实，同时对边坡进行绿化，通过煤矸石的压实程度隔绝空气，解决煤矸石的自燃问题。 含硫量高的矸石堆：石灰浆、粘土浆等灌注 其孔隙以隔绝空气，抑制自燃。 含碳量高的煤矸石应采用分选回收煤炭或作为沸腾炉燃料燃烧。,2、 煤矸石自燃的防治措施,最根本的方法是煤矸石资源化利用。,第十一节 煤烟型大气污染的宏观控制,是指由煤炭燃烧排放出的烟尘、二氧化硫等一次污染物以及再由这些污染物发生化学反应而生成二次污染物所构成的污染叫煤烟型污染。
18、,煤烟型污染,一、中国煤炭开发利用与煤烟型大气环境污染,是指从自然界开采，直接被使用的能源，是自然资源（如煤炭、原油、阳光、铀等）中所蕴含的未经人为转化或转换的能源。,一次能源,一次能源（煤炭、石油、天然气）利用比例中，我国对煤炭的利用长期占主导地位。 调查表明20012006年我国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现上升趋势。,动力煤占煤炭消耗总量的85%以上，其中：,目前，中小型工业锅炉49.9万台，工业炉窑16万台。锅炉燃煤效率比国外先进水平低15%-20%，工业炉窑平均燃煤热效率仅20%-30%，比发达国家低10%以上。,我国的大气污染属于典型的煤烟型污染。,
19、提出：洁净煤（Clean Coal）是20世纪80年代初，美国和加拿大关于解决两国边境酸雨问题谈判的特使德鲁.刘易斯和威廉姆.戴维斯提出的。定义：是指煤炭在开发和利用过程中旨在减少污染与提高利用效率的深加工、燃烧及污染控制等技术，是使煤作为一种能源应达到最大限度潜能的利用，而释放的污染控制在最低水平，以达到煤的高效、清洁利用的技术。,二、发展洁净煤技术,1、 概述,2、 政策导向,3、 重点环节,洁净煤技术的推广应用，重点放在目前对环境污染造成严重污染的主要环节，包括选煤、型煤、烟气脱硫、燃煤灰渣处理等。,煤炭分选可以 大大降低煤中灰分和硫分。常见的物理选煤可以脱除60%的灰分和30%-60%的黄铁矿硫，化学和生物选煤可脱除煤种90%的硫。,型煤是以粉煤为主要原料，按具体用途所要求的配比，机械强度，和形状大小经机械加工压制成型的，具有一定强度和尺寸及形状各异的煤成品。,通常性能优、品质高的型煤，都具有环保、高效、节能的燃烧特点。,三、煤炭转化,是指没在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸气、空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4、等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。,煤炭气化,直接液化和间接液化，液化为烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。,煤炭液化,本 章 完,
