1、,1985年12月, 在个旧组织召开“纪念周恩来总理对云锡肺癌防治工作指示十周年会议”,时任全国政协主席的邓颖超同志为会议题词“为控制云锡矿工肺癌继续努力”。,尘肺病的治疗现在还没有更好的办法，是一种终身不能治愈的职业病，病情最严重的尘肺病患者，呼吸会十分困难，最后都是跪着死亡，让人惨不忍睹。卫生部资料显示，截至2009年底，全国累计报告职业病722730例，其中尘肺病65.3万例。尘肺病例数占职业病总数90%以上。2000年底，全国尘肺病例数为558624例，累计死亡133226例，病死率为23.85%。这意味着中国尘肺病病例每年以超过10000例人数持续增加。,1960年5月9日13时45
2、分，大地骤然抖动，老白洞矿15号井口喷出强烈的火焰和浓烟，威力不亚于12级台风。随即，从16号井口也喷出浓烟，巨大的风力把打钟工和跟车工摔成重伤，井口房屋被摧倒，地面配电所由于掉闸而停止运行；井上井下电源全部中断，电话交换指示灯一齐闪亮后全部中断电源。此时，正是井下交叉作业时间，交班的职工未上井，接班的职工已下井。两个班的干部工人全被困在井下，905名干部工人生死不明。 中外采矿史上最悲惨的煤尘大爆炸在我国最大的煤炭生产基地大同矿务局发生了。事故死亡677人，连同被救出的228人中又死亡5人，共682人。 爆炸牵动了中南海，事故发生的当天，毛主席听取了汇报。当晚11点多，周总理又指示救灾小组不
3、惜一切代价毁矿保人。中国人民解放军各部队共1096名指战员赶到了出事现场。 截至5月17日，共动用62架次飞机，十几个火车专列，214辆汽车，运来大批救援物资。,1991年4月21日16时05分，山西省洪洞县三交河煤矿发生了特大瓦斯煤尘爆炸事故，死亡147人、重伤2人、轻伤4人，造成直接经济损失295万元。1993年10月18日17时15分，徐州市煤炭工业公司大刘煤矿修复巷与皮带机下山相交的三角门处由于违章放明炮引发了一起重大煤尘爆炸事故，死亡40人，重伤1人，轻伤3人，直接经济损失约124万元。2003年7月22日，山东徐州贾汪区岗子村五副井发生“722特大瓦斯煤尘爆炸事故”，死亡92人。,
4、2003年10月21日10时40分,乌海市海勃湾区骆驼山煤矿发生一起煤尘爆炸事故,事故伤亡情况：死亡6人，重伤1人;经济损失：估计直接经济损失80万元。2004年5月18日18时18分，山西省吕梁地区交口县蔡家沟煤矿井下维修硐室发生一起特大煤尘爆炸事故，造成33人死亡，直接经济损失293.3万元。,2005年11月27日21时22分，黑龙江龙煤矿业集团有限责任公司七台河分公司东风煤矿发生一起特别重大煤尘爆炸事故，死亡171人，伤48人，直接经济损失4293.1万元。事故发生后，国务院立即派出调查组对事故进行调查。现已查明，这起事故的直接原因是放炮人员使用非专用炸药违章作业处理煤仓堵塞，导致煤尘
5、飞扬达到爆炸界限，放炮火焰引起煤尘爆炸。调查认定这是一起重大责任事故。 2005年12月7日15时14分，河北省唐山市恒源实业有限公司（原刘官屯煤矿，以下简称刘官屯煤矿）发生一起特别重大瓦斯煤尘爆炸事故，造成108人死亡，29人受伤，直接经济损失4870.67万元。,2006年2月23日18时50分，山东枣矿集团联创公司（原陶庄煤矿）发生一起煤尘爆炸特大事故。在现场施工的27人中，15人死亡12人受伤。2006年7月15日16时40分，山西省晋中市灵石县蔺家庄煤矿发生煤尘爆炸。事故发生时井下矿工人数为59人，其中6人自行出井，1人由救护队员救护出井(已无生命危险)，当时实际井下被困人数为52人
6、。2009年3月10日 昌维地区朱留店煤矿发生煤尘爆炸事故，死亡18人，伤51人。,主讲内容,第一章:粉尘的性质,第五章:通风净化及除尘降尘技术,第三章:粉尘测定,第二章:尘肺病及其预防,第四章:煤尘爆炸及其预防,第七章:掘进及运输、转载防尘,第六章:采煤工作面综合防尘技术,第一章:粉尘的性质,1-1 概述 1-2 粉尘的粒度、分散度和粒度分布1-3 粉尘的物理化学性质2课时,第二章:尘肺病及其防治,2-1 粉尘对人体的危害2-2 尘肺的分类及我国尘肺发病的现状2-3 矽肺2-4 煤工尘肺2-5 影响尘肺发病的因素2-6 预防尘肺的措施2课时,第三章:粉尘测定,3-1 粉尘浓度测定3-2 粉尘
7、粒度和粒度分布测定3-3 粉尘中游离二氧化硅含量的测定2课时,第四章:煤尘爆炸及其预防,4-1粉尘爆炸基础知识4-2煤尘燃烧与爆炸4-3煤尘爆炸的预防4-4煤尘爆炸的抑制与隔绝5课时,第五章:通风净化及除尘降尘技术,5-1 通风除尘5-2 重力沉降室和惯性除尘器5-3 旋风除尘器5-4 湿式除尘5-5 化学和物理除尘5-6 个体防护5课时,第六章:采煤工作面综合防尘技术,6-1采煤工作面粉尘的产生6-2煤层注水防尘6-3采空区灌水防尘6-4炮采工作面综合防尘6-5机采工作面综合防尘6课时,第七章:掘进及运输、转载防尘,7-1 破岩防尘7-2 掘进工作面通风除尘7-3 装岩防尘 7-4转载、运输
8、防尘7-5支护防尘7-6掘进工作面除尘新技术4课时,结束语,希望大家，努力学习，天天向上！愿大家学习开心，共创辉惶！,第一章 粉尘的性质,1-1 概述 一、矿尘及其分类 （一）矿尘的含义矿尘，一般指矿物开采或加工过程中产生的微细固体集合体。落尘，浮尘。矿尘是指在矿山建设和生产过程中生成的直径不大于lmm的矿物微粒的总称。矿尘的大小叫粒度（D），单位：mm,（二）矿尘的分类1）按矿尘产生的过程分类：矿尘、烟尘2）按矿尘颗粒的大小分类：粗尘、细尘、微尘、超微粉尘3）其他分类,二、粉尘的危害1）对人体的危害： 尘肺病 ； 皮肤病； 慢性中毒。2）矿尘浓度较高时，降低工作场所的能见度，操作时容易造成人
9、身事故，使工伤事故增多。3）煤尘爆炸。会使人身受到伤害。破坏设备，甚至毁坏整个矿井。4）加速机械的磨损，减少精密仪表的使用时间。,三、矿井粉尘防治的目的 煤尘爆炸是煤矿五大灾害之一，其后果往往极为惨痛，伤亡严重，损失惊人，危害性极大。同时由矿尘引起的尘肺病危害着职工的健康，每年因尘肺死亡人数3000人左右。因此，了解矿尘的性质和危害，掌握其防治方法十分必要。,1-2 粉尘的粒度、分散度和粒度分布 一、单一粉尘粒径的定义粒径：矿尘颗粒大小的尺度，用m表示。3种形式的粒径：1）投影径：尘粒在显微镜下所观察到的粉尘的尺度。2）几何当量径：取尘粒的某一几何量相同时的球形粒子的直径。3）物理当量径：取尘
10、粒的某一物理量相同时的球形粒子的直径。,二、粉尘平均粒径七种“平均粒径”的表示方法。1）算术平均值径：指粉尘直径的总和除以粉尘的 颗粒数。 2）平均表面积径：指粉尘表面积径的总和除以粉尘的颗粒数。3）体积（或重量）平均径：指各粉尘的体积（或重量）的总和除以粉尘的颗粒数。4）线性平均径5）体积表面平均径6）重量平均径7）几何平均径：指几个粉尘粒径连乘积的n次方根。,三、粉尘的分散度与粒度分布粒度分布（分散度）：粉尘整体组成中各种粒度的尘粒所占的百分比。分散度又叫做粒度分布。（1）计算公式1）个数标准的粒度分布2）重量标准的粒度分布（也称重量分散度）,分散度高，表示粉尘中微细尘粒占的比例大；分散度
11、低，表示粉尘中粗大尘粒占的比例大。,表1.5 不同直径的尘粒可达肺脏的部位,（2）粉尘分散度的影响,1）粉尘粒度分布对尘粒在呼吸道中阻碍的影响 矿尘分散度的高低和被吸入人体后在呼吸道中各部位的阻留有着密切关系。2）粉尘粒度分布对尘粒的比表面积和吸附性的影响 相同质量的粉尘，分散度高的要比分散度低的比表面积大很多倍。,1-3 粉尘的物理化学性质一、粒尘粒子的形状 单个粉尘粒子的形状取决于形成粒子的方法。破碎、研磨形成的粉尘粒子形状在很大程度上由母料的性质决定。一般情况下，它们表现为不规则的结晶颗粒。,二、粉尘的游离二氧化硅含量 粉尘中的游离二氧化硅含量是引起并促进尘肺病及病程发展的主要因素，含量
12、越高，其危害越大。 许多矿岩都含有游离二氧化硅，煤系地层由于沉积环境不同、岩性不同，其二氧化硅含量变化较大，无烟煤的游离二氧化硅含量高于烟煤。,三、粉尘的密度粉尘的密度：单位体积粉尘的质量。 真密度：粉尘体积不包括尘粒之间空隙的密度。 不包括尘粒之间空隙的粉尘体积 粉尘的质量固体磨碎而形成的粉尘，其密度与母料相同。,四、粉尘的相对密度 相对密度：粉尘的质量与同体积标准物质的质量之比，为无因次量。通常是采用压力为1.013105Pa和温度为4时的纯水作为标准物质。 单纯尘粒的单位体积的质量叫做粉尘的真密度，包括空隙在内的集合体的单位体积的质量叫做假密度。,五、粉尘的比表面积和表面能每单位质量（体
13、积）粉尘的表面积称为比表面积（简称比面）。粉尘的比表面积与直径成反比，粒径越小，比表面积越大。1）随着粉尘颗粒比表面积的增大，它的溶解性、化学活性及吸附能力都将大大增加。2）随着粉尘颗粒比表面积的增大，对周围介质（空气）的吸附能力也明显增加，从而大大提高了微细颗粒的悬浮性。3）随着粉尘颗粒比表面积的增大，与空气中的氧气反应就愈剧烈，成为引起煤尘自燃和爆炸的因素之一。4）由于微细粒尘吸附能力的增强，井下爆破后，尘粒表面还能吸附某些气体化合物，如一氧化碳等。,六、粉尘的凝聚与附着粉尘的凝聚：尘粒间互相结合形成新的大尘粒的现象。粉尘的附着：尘粒和其他物体结合的现象。粉尘粒子附着在固体表面上，或者粉尘
14、粒子彼此相互附着的现象称为黏附。附着的强度也就是克服附着现象所需要的力称为粘附力。在气态介质中产生黏附的力有：范德华力、电场力、毛细力。这三种力都和产生黏附的两种物体的物理、化学性质有关。,七、粉尘的湿润性 粉尘的湿润性：粉尘与液体相互附着或附着难易的性质。 （1）影响粉尘湿润性的因素：1）液体的表面张力。表面张力越小的液体，越容易湿润粉尘。如酒精、煤油的表面张力小，对粉尘的湿润比水好。因此，要提高喷雾降尘效果，往往是通过降低水的表面张力的途径来实现。2）粒尘形状和大小。球形尘粒的吸湿性比不规则尘粒的吸湿性要小。尘粒越细，吸湿能力越差，特别是5m以下的尘粒，即使其吸湿能力强（亲水的），也只有在
15、尘粒与水雾具有较高的相对速度的情况下才能被湿润。,3）温度和气压条件。粉尘的吸湿能力随温度上升而下降，随气压增加而增加。4）粉尘的吸湿能力还与其成分和荷电状态有关。（2）湿润角（3）吸湿速度 湿润时间为20min时的吸湿速度，mm/min； 湿润时间为20min时液体上升的高度，mm。,（4）粉尘湿润性在防尘技术中的应用 许多粉尘都具有一定的吸湿能力，特别是亲水性粉尘粒子表面的吸附能力强，易与水结合，使粒尘直径增大，重量增加而易于沉降。井下的各种喷雾洒水降尘及湿式除尘器除尘就是利用了矿尘的湿润特性。 井下除尘设备类型的选择，也要考虑矿尘湿润性的这一因素。对于湿润性好的亲水性（中等亲水或强亲水）
16、矿尘，宜选用湿式除尘器；对于某些湿润性差（即吸湿速度过慢）的憎水性矿尘，在采用喷雾洒水、煤岩注水、湿式除尘器除尘等防尘措施时，宜在水中加入适量湿润剂降低其表面张力，增加它的亲水性，提高防尘效果。,八、粉尘的光学特性（1）尘粒对光的反射能力与吸收能力（2）尘粒的透光程度（3）光强衰减程度,九、粉尘的自燃性和爆炸性 可燃性粉尘分为两类：1) 粉尘的自然温度高于周围环境的温度，因而只能在加热时引起燃烧；2) 粉尘的自然温度低于周围环境的温度，甚至在不加热时都可能引起自燃。 爆炸的浓度极限：在封闭或半封闭空间内，可燃性悬浮粉尘的燃烧会导致化学爆炸，但是在一定浓度范围内才能发生爆炸，这个浓度称为爆炸极限
17、。,十、粉尘的电物理性质1）荷电性 研究粉尘电性质： （1）可利用其特性研制电除尘设备； （2）带电尘粒吸入肺组织，较易沉积于支气管、肺泡管中，增加对人体的危害。2）比电阻 比电阻是评定粉尘导电性的一个指标，一般在1041011 m范围内，比较适于静电除尘。,十一、粉尘的电化学性质 粉尘的电化学性质：粉尘的溶解度、pH化学活性、表面电性、电导率、降解和残留、防腐等。 矿物粉尘的pH电导率是矿物表面的特征值，反应其溶解性、化学活性、表面电性、降解和残留、防腐等方面的行为趋势。 它的大小主要与溶液中带电粒子的多少、种类、电荷大小以及溶液的温度等因素有关。由矿尘自身溶解电离和水解的离子引起的电导率变
18、化越大，其化学活性也越大。,第二章 尘肺病及其预防,2-1 粉尘对人体的危害,一、局部作用1）眼睛 粉尘对眼睛可产生局部的机械性刺激作用，多见于接触煤尘、金属粉尘、木尘的工人中。2）牙齿、耳、消化系统 粉尘可促使龋齿的发生，因为口腔细菌可分解粉尘中的糖类，发生的乳酸破坏了珐琅质，多见于接触粮食的工人中。3）皮肤 粉尘是一种吸入性抗原，一切经呼吸道进入的可以刺激机体使之产生抗体或致敏的大分子物质可引起变态反应并导致皮肤病。,二、癌症 致癌的粉尘有沥青、砷化合物、铬酸盐、石棉、放射性物质等。 三、变态反应 粉尘作为吸入性抗原可以引起导致皮肤病以外的其他变态反应。 四、粉尘的光化学作用 当皮肤接触沥
19、青粉尘后，在经过日光晒，会引起光照性皮炎，临床表现为痛性红斑性皮炎。 五、中毒 呼吸系统为一些细小的粒子进入提供了一个非常方便的途径，粒子在体内经溶解后进入血液循环和内脏器官。引起全省中毒作用的粉尘有石英、铅、锰、砷、镉等。,六、粉尘的感染性 传染方式多，易携带的病菌多。 七、粉尘对呼吸系统的作用1）对呼吸道的机械刺激和感染作用 损伤呼吸道黏膜，随后细菌通过损伤的黏膜侵入呼吸道组织造成感染。炎症初起为肥厚性炎症，纤毛上皮失去正常作用，后期为萎缩性炎症。2）粉尘对肺部的影响 （1）尘肺 （2）肺癌 （3）肺炎,2-2 尘肺的分类及我国尘肺发病现状 一、尘肺病的定义 尘肺是由于在职业活动中长期吸入
20、生产性粉尘(灰尘)，并在肺内潴留而引起的以肺组织弥漫性纤维化(疤痕)为主的全身性疾病。,二、尘肺的分类1）按照法定职业病分类 我国法定十二种尘肺有:矽肺、煤工尘肺、电墨尘肺、碳墨尘肺、滑石尘肺、水泥尘肺、云母尘肺、陶工尘肺、铝尘肺、电焊工尘肺、铸工尘肺。2）按照危害性分类 （1）良性的尘肺：铁肺、钡肺等。 （2）恶性的尘肺：矽肺。3）按其病因分类 （1）矽肺 （2）硅酸盐肺 （3）煤和碳素尘肺 （4）混合性尘肺 （5）其他尘肺,4）按尘肺病诊断标准分类 （1）无尘肺（0,0+） （2）一期尘肺（，+） （3）二期尘肺（，+） （4）三期尘肺（，+）5）按照尘肺的病理类型分类 （1）结节型尘肺
21、（2）弥漫纤维化型尘肺 （3）尘斑型尘肺,三、我国尘肺发病现状1）尘肺病发病率居高不下 卫生部公布的数字表明，自上世纪50年代以来，截止2005年我国累计报告尘肺病例607,570例，这个数字相当于世界其他国家尘肺病人的总和。其中已经约有14万多人死亡，病死率在20%以上，现存活病人为470,089例。近年来，每年新发尘肺病达1万例。2005年各类职业病报告12212例，其中尘肺病病例报告9173例，占各类职业病总数的75%。尘肺病例死亡966例。 根据2005年尘肺病例数据分析表明，矽肺和煤工尘肺仍是最主要的尘肺病，两者共占尘肺病例总数的90.8%，专家估计尘肺病实际发生的病例数不少于100
22、万人。现在厂矿企业劳动者的体检率低，报告不全。据2005年对山西、辽宁两省进行的尘肺病情况调查统计，国有重点煤矿职业性健康检查的体检率为64%，国有地方煤矿体检率为37%，乡镇煤矿体检率为39%，非煤企业体检率为38%。以此推算，平均体检率不到50%。 专家预计今后10年至15年我国尘肺病发病总数还将呈继续上升趋势。,2）煤矿尘肺病发病情况十分严重 2005年尘肺新病例来自煤炭行业4477例，占48.80%，其次是冶金行业905例，占9.87%，地方级乡镇煤矿企业的职业病防治工作的力度比较或者非常差，特别是乡镇煤矿对于职业病的防治工作几乎处于空白状态。3）农民工成为尘肺病主要受害群体 目前，我
23、国职业病危害正呈现出三大转移趋势，一是由城市工业区向农村转移；二是由东部地区向中西部转移；三是由大中型企业向中小型企业转移，职业病分布越来越广。,1.3亿进城农民工，相当一部分在有毒、有害作业岗位，矿山开采、建筑施工、危险化学品3个行业的工作场所，大部分是农民工。有些企业一旦发现农民工患职业病或有患病苗头就立即解雇；对农民工和本企业固定职工的劳动保护待遇实行双重标准，不与农民工签订劳动合同、不告知其作业岗位危害因素、不进行岗前培训、不给农民工进行健康体检，不给农民工建立健康监护档案和办理工伤社会保险。这些农民工一旦患上职业病，由于没有劳动合同，企业主不提供职业史证明，致使诊断、治疗和工伤补助得
24、不到落实。会问题。,据国有煤矿农民工尘肺病发病状况调查表明，接受健康检查的农民工患病率高达4.74%，最短患病工龄只有1.5年，平均6.69年，与正式职工发病最短工龄25年、发病率0.89%的数字相比，农民工职业病具有发病工龄短、患病率高的特点，其职业病以尘肺病最多。这种趋势发展下去，到2010年前后，农民尘肺职业病将成为农村中一个突出的社会问题。,2-3 矽肺 一、病因 游离二氧化硅的存在形式有结晶型、微晶型、无定型。其中后两种游离二氧化硅没有明显的致病性，只引起轻度纤维化和细胞反应。 以化合物形式存在的硅，其致纤维化的性质发生改变，但对肺的损害不如游离二氧化硅。 二、矽肺的症状 呼吸困难、
25、咳嗽、咳痰、咯血、胸闷、胸痛、全身损害状况 三、矽肺的并发症 1）肺结核 2）肺部感染 3）自发性气胸 4）慢性肺源性心脏病,四、治疗1）立即脱离矽作业环境 2）采取综合措施 3）接受药物治疗 4）合并症治疗5）支气管肺泡灌洗,2-4 煤工尘肺 一、病理变化 煤肺的病理变化：肉眼所见，肺表面可见大小不等的煤尘斑，呈暗黑色。尘斑周围有肺气肿。煤矽肺的病理变化：肺表面可见大量的黑色的结节和煤斑，直径约2-3mm,二、症状和体症 一般煤肺在发病之前肺功能通常无异常变化，在合并支气管炎或肺部感染时才会出现相应症状。咳嗽时一般为轻微干咳，合并肺部感染时，咳嗽加重，伴咳痰，可咳出含煤尘或胆固醇结晶的粘痰，
26、少有咯血。 三、并发症 煤工尘肺主要合并症为慢性支气管炎和肺气肿、呼吸道感染、自发性气胸和慢性肺源性心脏病、肺结核、类风湿尘肺等。,四、煤工尘肺的预防和治疗1）对煤矿工人定期检查，对患有煤工尘肺者应及时调离。2）药物治疗3）物理治疗4）应积极处理其合并症,2-5 影响尘肺发病的因素1）粉尘的分散度2）粉尘的浓度3）接触粉尘工龄4）粉尘物理和化学特性5）上呼吸道、肺部、心脏和其他疾患6）个人习惯7）劳动条件,2-6预防尘肺的措施1）改善生产过程的防尘设备；2）防尘设备及时维护检修，防止车间内粉尘沉积；3）调整工作时间；4）加强个人防护，并注意工人宿舍及食堂等生活场所得粉尘问题；5）增强机体对疾病
27、的抵抗力；6）应加强行业管理，建立严格的卫生监督和环境监测制度；建立和健全防尘机构，包括评价防尘措施效果；7）做好就业前和定期体格检查，定期拍摄胸片，对已脱离粉尘作业者亦进行定期随访；8）注意就业禁忌症。,第三章 粉尘测定,3-1 粉尘浓度测定,一、采样目的1）对井下各作业地点的粉尘浓度进行测定，以检查是否达到国家卫生标准；2）测定作业点粉尘的粒度分布及其矿物组成的化学、物理性质；3）研究各种不同采掘工序的产尘状况，提出解决办法；4）评价各种降尘措施的效果。,二、粉尘浓度表示方法1）计数表示法，以单位体积空气中粉尘的颗粒数（颗/cm3）；2）计重表示法，以单位体积空气中粉尘的质量（mg/ cm
28、3）。,三、采样器种类1）全尘浓度采样器2）呼吸性粉尘采样器 按淘析器分离原理分为：平板淘析器、离心淘析器、冲击分离器。3）两级计重粉尘采样器,四、测尘仪器的种类1）按检测原理分类： 光电法 滤膜增重法 射线 吸收法2）按测尘浓度类型分类： 全尘粉尘测尘仪 呼吸性粉尘测尘仪 两段分级记重粉尘测尘仪3）按测尘工作方式分类： 长周期、定点、连续测尘仪 短周期、定点、连续测尘仪 便携式测尘仪,五、测尘仪工作原理1）呼吸性粉尘采样器2）两级计重粉尘采样器3）全尘计重粉尘采样器4）全尘计重的滤膜测尘法,六、快速直读测尘仪1）光散射式测尘仪：利用光照射尘粒引起的散射光经过光电器件变为电子信号测量悬浮粉尘浓
29、度的一种快速测尘仪。2）压电晶体测尘仪：利用石英压电晶体有一定的振荡频率，当晶体表面沉积有一定量的粉尘粒子时就会改变其振荡频率，根据频率的变化求出粉尘浓度。3）射线测尘仪：利用尘粒可以吸收射线的原理所研制而来。,3-2 粉尘粒度和粒度分布测定,一、概述 测定方法：显微镜法、液相沉降法、气相离心分离法。二、光学显微镜法1）显微镜的分辨力 显微镜的放大作用是增大视角，其放大倍数指的是长度而非面积，显微镜的分辨力是由物镜的分辨力决定，而物镜的分辨力又由它的数值孔径和照明光线的波长两个参数决定的。,2）样品制作方法： 干式制样法 湿式制样法 切片法3）观测： 显微镜放大倍数的选择 目镜测微尺的标定4）
30、测定5）测定结果整理,3-3粉尘中游离二氧化硅含量的测定,测定粉尘中游离二氧化硅含量的目的：了解粉尘的化学性质，评价各种粉尘对人体健康的危害。 一、焦磷酸的重量法测定粉尘中游离二氧化硅含量原理 在245250的温度下，焦磷酸能溶解硅酸盐及金属氧化物，而对游离二氧化硅几乎不溶。因此，用焦磷酸处理样品后，所得残渣质量即为游离二氧化硅的量，以百分数表示。,二、二氧化硅含量测定程序及步骤 1）采样 2）分析 三、粉尘中游离二氧化硅含量的计算 游离二氧化硅的含量，%；m1坩埚质量，g；m2坩埚加沉渣质量，g；G粉尘样品质量，g。,第四章 煤尘爆炸及其预防,4-1粉尘爆炸基础知识,一、概述 1785年，意
31、大利面粉厂粉尘爆炸；1864年，英国的哈尔威煤矿也发生了爆炸。科学家法拉第在事件的报告上写道：“甲烷混合物的燃烧和爆炸会掀起存在于坑道里的全部煤尘，并且使之着火。” 随着工业现代化的发展，粉尘爆炸源越来越多，粉尘爆炸的危险性和事故数量也有所增加。从1952-1979年，日本发生209起粉尘爆炸事故，死伤546人。美国在1970-1980年发生100起工业粉尘爆炸，25人死亡。,近二十年来，随着经济的发展和生产规模的扩大，我国粉尘爆炸事故屡有发生。1981年，广州黄埔港粮食筒仓发生爆炸；1987年，青岛第六棉纺厂梳并粗工车间发生爆炸；2000年1月21日，杭州升佳木业有限公司一车间发生一起木屑粉
32、尘爆炸，造成4人死亡，7人受伤。 从20世纪80年代开始，煤炭科学研究总院重庆分院对我国煤尘爆炸事故的防范进行了系统的研究，煤炭行业也相继出台了煤尘鉴定、防爆、抑爆标准，煤尘爆炸事故大幅度减少。 可爆炸粉尘原料: 农林 矿冶 纺织 轻纺 化工 粉尘爆炸场所：室内 设备内部,二、可爆性粉尘的概述 粉尘是粉碎到一定细度的固体粒子的集合体，按状态可分成粉尘层和粉尘云。 粉尘分为可燃粉尘和不可燃粉尘。 可燃粉尘是指与空气中氧反应能放热的粉尘。相反，与氧不发生反应或不发生放热反应的粉尘统称为不可燃粉尘或惰性粉尘。 粉尘粒度是粉尘爆炸中的一个重要参数，其形状和表面状态对爆炸反应也有较大的影响。,三、可燃粉
33、尘爆炸（1）可燃粉尘爆炸的条件 1）一定的粉尘浓度； 2）一定的氧含量； 3）足够的点火源； 4）粉尘必须处于悬浮状态； 5）粉尘要处在相对封闭的空间。,（2）可燃粉尘爆炸机理研究粉尘爆炸过程： 1）供给粒子表面以热能，使其温度上升； 2）悬浮的粉尘在热源作用下迅速地干馏或气化而产生出可燃气体； 3）可燃气体与空气混合而燃烧； 4）粉尘燃烧放出的热量，以热传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的粉尘，这些粉尘受热汽化后使燃烧循环地进行下去。 随着每个循环的逐次进行，其反应速度逐渐加快，通过剧烈的燃烧，最后形成爆炸。这种爆炸反应以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸压力等将持续加快和升高，并
34、呈跳跃式的发展。,（3）粉尘爆炸的特点 1）与可燃性气体爆炸相比，粉尘爆炸压力上升较缓慢，但燃烧时间长，较高压力持续时间长，释放的能量大，破坏力强； 2）发生爆炸时，有燃烧粒子飞出，如果飞到可燃物或人体上，会使可燃物局部严重炭化和人体严重烧伤； 3）多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点；,4）即使参与爆炸的粉尘量很小，但由于伴随有不完全燃烧，故燃烧气体中含有大量的CO，所以会引起中毒。 5）粉尘爆炸所需的最小点火能量较高，一般在几十毫焦耳以上。,四、粉尘爆炸基本参数的实验研究,粉尘爆炸参数的实验测定往往与所用仪器设备、实验条件、判据及定义密切相关。1）点火温度：在GodbertGreenwald炉中测
35、定。2）点火能量：粉尘云的最小点火能量是用已知能量的电容器放电来测定的。3）最低爆炸浓度：是指低于这个浓度，粉尘云就不能爆炸。4）爆炸压力和压力上升速度：可用Hartmannm管测量，即在管顶部装一个压力传感器，记录爆炸压力随时间变化的过程，而最大压力上升速度则是以最大压力除以从点火到出现最大压力的时间得到。,五、粉尘爆炸和气体爆炸的比较,1）混合物的均匀性 由于粉尘粒子受重力影响而发生沉降，因此粉尘浓度分布只能维持较短的时间。若要保持其均匀性，必须人为地连续保持初始湍流状态。相反，对气体混合物来说，它的分散均匀不受湍流程度影响，即使在静止状态，仍可以很好的分散均匀。2）颗粒度Dp 气体燃料由
36、分子组成，与氧反应时分子反应；粉尘燃料由固体物质组成，与氧反应受氧的扩散控制，因此与表面积密切相关，表面积越大（粒度越小），反应速度越高。随着粒度减小，下线爆炸浓度CL逐渐降低，而最大爆炸压力和最大压力上升速度则明显增大。,3）燃料对大气的稀释 当气体燃料注入充满空气的容器中时，原始氧量相对减少，这种稀释作用可能是相当严重的。 当粉尘燃料进入容器时，置换体积仅约0.005%，氧总量只减少0.005%，这种微超的变化难以用仪器检测，完全可以忽略，即大气中氧量可以认为是不变的。4）初始湍流和初始压力 对于可燃气混合物，可用简单方法直接测定反应速度；但对粉尘来说，都处于湍流状态，反应速度已经包含了湍
37、流的影响。,5）爆炸浓度 粉尘爆炸区别于气体爆炸的一个重要特点是前者的上下限浓度范围极宽。6）爆炸后大气组分 粉尘爆炸中燃烧的燃料远小于气体爆炸时燃烧的燃料。7）点火温度 粉尘层的点火温度随粉尘层厚度增加而减小，粉尘层的点火温度比低分子量的气体的点火温度低得多。,六、影响粉尘爆炸的因素,1)物理化学性质 物质的燃烧热越大，则其粉尘的爆炸危险性也越大，例如煤、碳、硫的粉尘等；越易氧化的物质，其粉尘越易爆炸，例如镁、氧化亚铁、染料等；越易带电的粉尘越易此起爆炸。粉尘在生产过程中，由于互相碰撞、磨擦等作用，产生的静电不易散失，造成静电积累，当达到某一数值后，便出现静电放电。静电放电火花能引起火灾和爆
38、炸事故。 粉尘爆炸还与其所含挥发物有关。如煤粉中当挥发物低于10%时，就不再发生爆炸，因而焦炭粉尘没有爆炸危险性。,2)颗粒大小、形状 粉尘的表面吸附空气中的氧，颗粒越细，吸附的氧就越多，因而越易发生爆炸，而且，发火点越低，爆炸下限也越低。随着粉尘颗粒的直径的减小，不仅化学活性增加，而且还容易带上静电。 3)粉尘的浓度 与可燃气体相拟，粉尘爆炸也有一定的浓度范围，也有上下限之分。但在一般资料中多数只列出粉尘的爆炸下限，因为粉尘的爆炸上限较高。,4-2煤尘燃烧与爆炸,一、煤尘燃烧与爆炸的原因和过程（1）煤尘的燃烧 煤尘的燃烧形式：堆积自燃、加热自燃和明火引燃。 堆积自燃：井下采空区中采尽的煤、停
39、采线的内侧遗落的浮煤或堆积的煤尘，虽无外来热源，由于存在少量漏风，使得浮煤或煤尘与氧发生反应，这种氧化潜热的积累导致温度升高。当温度达到煤的燃点时，浮煤或煤尘就会发生自然发火。 加热自燃：由于外来的热源将煤尘加热，使其温度达到自然温度时，也会发生燃烧。,明火引燃：由明火如烟头、电火花等提供使煤尘燃烧的初始热量，火使局部达到自然温度而燃烧。（2）煤尘的爆炸 可燃气体质量小、燃点低、与空气混合后遇到高温容易燃烧，燃烧产生的热量传给已悬浮的其他煤尘，其他煤尘受热燃烧后又产生热量，这样依次又迅速的传播给附近的煤尘，促使氧化反应的速度越来越快，温度越来越高，范围越来越大，随即导致气体急剧膨胀运动，并在火
40、焰前方形成冲击波，且伴有响声。当冲击波强度达到300m/s时，便由燃烧转化为爆炸。,二、煤尘爆炸的必要条件（1）煤尘具有爆炸性。煤尘爆炸性的鉴定方法： 1）实验室大管状煤尘爆炸性鉴定法； 2）大型煤尘爆炸实验模拟巷道鉴定法。（2）浮游煤尘的浓度。 一般褐煤的爆炸下限浓度为4555g/m3，烟煤的爆炸下限浓度为110335 g/m3 ，上限浓度为15002000g/m3，爆炸力最强的煤尘浓度为300400 g/m3。（3）引爆热源。 我国煤尘爆炸的引燃温度为6101050，一般为700800，有时需要达到1050才能爆炸。（4）充足的氧含量。 氧气浓度低于12%16%，煤尘的燃烧速度会大大降低，
41、甚至会自动熄灭，不会引起爆炸。,三、煤尘爆炸的主要特征 （1）产生高温高压 煤尘爆炸火焰温度为16001900，爆源的温度达到2000以上，这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。 在矿井条件下煤尘爆炸的平均理论压力为736KPa，但爆炸压力随着离开爆源距离的延长而跳跃式增大。爆炸过程中如遇障碍物，压力将进一步增加，尤其是连续爆炸时，后一欠爆炸的理论压力将是前一次的57倍。,（2）爆炸的冲击波及火焰 正向冲击波：破坏力极强的扩散冲击，冲击波速度最大可达为2340m/s。 反向冲击波:在爆源附近形成气体稀薄的低压区或负压区，导致被挤压的爆炸烈焰和高温气体高速返回爆源。比正向冲击波能量较弱。 煤尘爆炸
42、产生的火焰速度可达1120m/s。,（3）生成有毒有害气体 煤尘爆炸时产生的CO，在灾区气体中浓度可达2%3%，甚至高达到8%左右，爆炸事故中受害者的大多数（70%80%）是由于CO中毒造成的。井下CO最高允许浓度0.0024%。 （4）产生焦皮渣和黏块 对于结焦煤尘，在煤尘爆炸时，只有一部分煤尘完全烧成灰烬，其余的仅仅表面烧焦，形成一种独特的、烧焦的皮渣或黏块。 皮渣和黏块是煤尘爆炸或瓦斯煤尘爆炸区别与瓦斯爆炸的主要特征。,（5）煤尘爆炸具有传播效应三个阶段： 1)煤尘爆炸刚刚形成； 2）由于爆炸连续进行，其爆炸强度也不断增加； 3）烈爆阶段。,（6）煤尘爆炸的感应期 煤尘爆炸也有一个感应期
43、，即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。根据试验，煤尘爆炸的感应期主要决定于煤的挥发分含量，一般为40%280ms（或者250 ms），挥发分越高，感应期越短。,四、影响煤尘爆炸的主要因素 （1）煤尘的可燃挥发分 煤尘爆炸的主要是在尘粒分解的可燃气体（挥发分）中进行的，因此煤的挥发分数量的和质量是影响尘爆炸的最重要因素。一般说来，煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强，即煤化作用程度低的煤，其煤尘爆炸性强，随煤化作用程度的增高而爆炸性减弱。 （2）煤的水分 煤尘中的水分对尘粒起着黏结作用，能促使细微尘粒聚结为较大的颗粒，减少尘粒的总表面积，能降低煤尘的爆炸性，同时还能降低落尘的
44、飞扬能力。煤的天然灰分和水分都很低，降低煤尘爆炸性的作用不显著，只有人为地掺入灰分（撒岩粉）或水分（洒水）才能防止煤尘的爆炸。煤的水分只有在煤尘爆炸时有抑制作用。,（3）煤的灰分 煤内有灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射，破坏链反应，并能阻止煤尘飞扬，使其迅速下降，降低煤尘的爆炸性。煤的灰分对爆炸性的影响还与挥分含量的多少有关，挥发分小于15%的煤尘，灰分的影响比较显著，大于15%时，天然灰分对为尘的爆炸几乎没有影响。,（4）煤尘粒度 粒度对爆炸性的影响极大。粒径100m以下的煤尘粒子都可能参与爆炸，而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加，75m以下的煤尘特别是3075m的煤尘爆炸性最强
45、，因为单位质量煤尘位质量煤尘的粒度越小，总表面积及表面能越大，粒径小于10m后，煤尘爆炸性增强的趋势变得平缓。 煤尘粒度对爆炸压力也有明显的影响。煤炭科学研究院重庆分院的试验。结果表明：在同一煤种不同粒度条件下，爆炸压力随粒度的减小而增高，爆炸范围也随之扩大，即爆炸性增强，粒度不同的煤尘引燃温度煤尘燃温度也不相同。煤尘粒度越小，所需引燃温度越低，且火焰传播速度也越快，爆炸性越强。,（5）煤尘的浓度 煤尘的浓度是决定煤尘由燃烧能否转化成爆炸以及爆炸性强弱的重要条件。规律如下：超过3045gm3（煤尘爆炸的下限浓度），则随着煤尘浓度增加，爆炸强度也增大；当浓度达300400 gm3（煤尘爆炸威力最
46、强的浓度）时，则随着煤尘浓度增加，爆炸强度将减弱；当煤尘浓度超过15002000 gm3（爆炸的上限浓度）时，就不会发生爆炸。,（6）空气中的瓦斯浓度瓦 随着瓦斯浓度的增高，煤尘爆炸浓度下限急剧下降，这一点在有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井应引起高度重视。一方面，煤尘爆炸往往是由瓦斯爆炸引起的；另一方面，有煤尘参与时，小规模的瓦斯爆炸可能演变为大规模的爆尘瓦斯爆炸事故，造成严重的后果。,（7）引爆热源和爆炸环境 点燃煤尘云造成煤尘爆炸，就必须有一个达到或超过最低点燃温度和能量的引爆热源。引爆热源的温度越高，能量越大，越容易点燃尘云。而且爆尘初爆的强度也越大；反之温度越低，能量越小，越难以点燃煤尘云，且即使引起爆炸，初始爆炸的强度也越小。 煤尘爆炸的空间状况对煤尘爆炸的强烈程度也有很大的影响。如爆炸空间的形状、空间的长短和断面积大小及其变化情况等等。,
