摘要:針對目前煤礦井下噴射混凝土綜合降塵現(xiàn)狀,研究粉塵產(chǎn)生和化學抑塵機理,引入化學抑塵技術(shù)。通過對化學抑塵劑的合理組配,在噴射混凝土綜合降塵試驗應(yīng)用中,取得了良好的效果。
關(guān)鍵詞:化學抑塵劑 噴射混凝土 降塵
中圖分類號: TU834 . 6 + 39 文獻標識碼:B 文章編號:1006 - 0898 (2008) 02 - 0056 - 02
1 傳統(tǒng)的綜合降塵措施及效果
傳統(tǒng)的綜合降塵措施主要是圍繞噴射工藝和增設(shè)綜合降塵設(shè)施展開的,即物理降塵。如采用潮噴技術(shù),在噴射機旁配置除塵風機和后路加設(shè)水幕等,這對于降低上料現(xiàn)場、后路回風流中粉塵濃度起到了一定的作用,但對噴射迎頭的效果并不明顯,尤其對小于10μm 粒徑的呼吸性粉塵效果更是不佳,使得作業(yè)環(huán)境很難達到國家錨噴支護技術(shù)標準對粉塵濃度的要求。
2 化學抑塵技術(shù)的發(fā)展及化學抑塵機理
2 . 1 化學抑塵技術(shù)的發(fā)展
國外早在20 世紀20～40 年代即將化學抑塵技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下防塵除塵,我國在20 世紀70 年代開始研究,但主要是一般大氣粉塵,而針對煤礦粉塵防治開展的研究及應(yīng)用較少。
2 . 2 噴射混凝土粉塵產(chǎn)生機理
采用干噴或潮噴方式噴射混凝土時,拌合水主要在噴頭處與干料混合,水、料接觸時間短,其拌合均勻度差。未拌合均勻的水、料混合物即被高壓空氣送出噴口,產(chǎn)生劇烈體積膨脹,從而把未潤濕的干水泥粉和已潤濕的濕水泥粉分別吹散成干塵和濕塵。濕塵較快沉降,而干塵則在混凝土噴射機旁和噴頭附近形成塵霧。由于界面張力的影響,微小的干塵表面形成空氣膜,塵粒越小空氣膜越牢固,這種空氣膜阻礙了水分對塵粒的潤濕和塵粒的凝聚,使得在空氣中漂浮的微小干塵既不易凝聚,也不易與水霧碰撞變成濕塵沉降。
2 . 3 化學抑塵機理
化學抑塵方法是根據(jù)粉塵產(chǎn)生的機理,通過提高干塵( 尤其是微小干塵) 的潤濕比率來提高降塵效率的。潤濕是一種流體從固體表面置換另一種流體的過程,置換過程分為三種類型,即:沾濕、浸潤和鋪展,如果能夠提高塵粒向液滴或濕塵粒表面的靠近速度和液滴或濕塵粒粘住粉塵的效率, 降低粉塵陷入液滴凝并和吸塵的難度,液滴捕獲塵粒并從氣體中分離出來的效率就會大大提高。因此,如果預(yù)先與物料混合或噴頭處加入濕潤劑(抑塵劑) ,就會使水和固- 液間界面張力得到有效降低,水泥顆粒表面的濕潤角減小,粉塵的可濕潤性能和拌合水的濕潤效能顯著提高,粉塵迅速被濕潤、凝并而得以沉降。
3 化學抑塵劑的試驗應(yīng)用
3 . 1 化學抑塵劑的組成
抑塵劑的化學材料主要是由表面活性劑和某些無機鹽、鹵化物組成。本文抑塵劑主要由表面活性劑復(fù)配物、GaCl2 或MaCl2 、水按一定比例組配而成。抑塵劑的配方如表1 所示。
表面活性劑復(fù)配物由潤濕劑、分散劑和緩蝕劑組成。三種藥劑的配比為1 . 0 、0 . 2 ～ 1 . 0 和0 . 02～0 . 50 。
表面活性劑復(fù)配物的潤濕劑以壬基酚聚氧乙烯醚為主;分散劑為MS - 1 、皂鈣分散劑;緩蝕劑為尼凡丁AN 、緩蝕M2 、SH - 2 酸化緩蝕劑、581 緩蝕劑等。
3 . 2 抑塵劑水溶液的配制和摻加
3 . 2 . 1 抑塵劑水溶液的配制
抑塵劑飽和水溶液濃度為1 ‰～2 ‰。
3 . 2 . 2 抑塵劑摻加
將陶粒土卸到噴射作業(yè)的專用料場?；旌狭项A(yù)拌前, 先加水預(yù)濕( 預(yù)濕水中含有抑塵劑0 . 1 %～0 . 2 %) ,使陶粒土的含水率約5～7 %。
噴射混凝土作業(yè)開始后,在噴漿機人工上料和噴頭等處局部加噴霧狀抑塵劑飽和水溶液。
3 . 3 化學抑塵劑應(yīng)用效果
在開灤某礦100m 巷道中,進行了潮式噴射混凝土試驗。前50m 采用除塵風機、水幕,未加化學抑塵劑; 后50m 采用除塵風機、水幕,加入化學抑塵劑。不同部位的粉塵濃度測定數(shù)據(jù)如表2 。
3 . 4 化學抑塵劑對噴射混凝土性能的影響
通過對混凝土坍落度和強度對比試驗,加入適量濃度的抑塵劑后混凝土的坍落度不降反生,這說明不會影響混凝土的流動性能,而且對混凝土的凝結(jié)時間基本無影響。
3 . 5 抑塵劑對人員和環(huán)境的影響
3 . 5 . 1 人員
對人體有一定刺激性,無長期不利影響。表現(xiàn)在: ①對眼睛有刺激,防止其進入眼睛。如不慎進入眼睛, 立即張開眼睛用清水沖洗至少15min 和求助醫(yī)生。②對皮膚有輕微的刺激。長期徒手接觸藥液,皮膚會失水而粗燥,大量清水沖洗可避免。③不可吞服和吸入鼻內(nèi),以防損壞黏膜。如不慎吞服, 求助醫(yī)生。吸入鼻內(nèi), 根據(jù)癥狀呼吸新鮮空氣,若癥狀加重,求助醫(yī)生。
3 . 5 . 2 環(huán)境
除對水生物和水環(huán)境有影響外, 其它無影響。
4 結(jié)論
通過對化學抑塵劑抑塵機理的分析和煤礦井下應(yīng)用試驗表明,在煤礦井下噴射混凝土作業(yè)中采用化學抑塵技術(shù)是成功的。抑塵劑使用后,作業(yè)區(qū)、拌料區(qū)、機旁、噴頭等處粉塵顯著降低,尤其對10μm 粒徑以下的呼吸性粉塵更為有效。測試結(jié)果顯示,不僅粉塵濃度已降到10 mg/ m3以下,而且噴漿產(chǎn)生的粉塵也基本控制在施工巷道內(nèi)以噴漿機為中心的很小區(qū)域,具有推廣應(yīng)用價值。
由于化學抑塵技術(shù)在我國尤其在煤礦井下應(yīng)用起步晚,抑塵劑的配制及在使用中的濃度配比還需進一步研究,使之更趨于科學、合理。
