李勇　劉連生

摘要：由于礦山爆破過(guò)程中主要產(chǎn)生的有害物質(zhì)為粉塵、一氧化碳、二氧化氮，因此文章所介紹的系統(tǒng)只針對(duì)此三種物質(zhì)進(jìn)行凈化吸收。設(shè)計(jì)組通過(guò)實(shí)際觀(guān)察及實(shí)驗(yàn)做出了一個(gè)金屬礦山爆破過(guò)程中對(duì)粉塵及有害氣體進(jìn)行吸收凈化的系統(tǒng)，系統(tǒng)主要有對(duì)粉塵的高效吸收系統(tǒng)、二氧化氮高效吸收系統(tǒng)、一氧化碳高效循環(huán)吸收系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)。粉塵吸收采用風(fēng)機(jī)與離心除塵器相結(jié)合，離心除塵在工程中由于其高效低能耗已被廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排；金屬礦山；職能控制；低能耗；有害氣體；粉塵 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TD714 文章編號(hào)：1009-2374（2015）24-0159-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.078

礦山爆破過(guò)程中存在大量的炮煙及粉塵，如果對(duì)炮煙和粉塵處理或防護(hù)不當(dāng)則有可能導(dǎo)致人員傷亡。爆破粉塵是伴隨爆破瞬間而產(chǎn)生的，對(duì)于礦山生產(chǎn)爆破，其所產(chǎn)生的粉塵對(duì)環(huán)境的污染是顯而易見(jiàn)的。因此，有必要對(duì)爆破時(shí)產(chǎn)生的粉塵及炮煙進(jìn)行控制吸收。歐美等一些國(guó)家對(duì)礦山爆破過(guò)程中有毒有害氣體及粉塵的防治研究走在國(guó)際前列，其中一些國(guó)家每年投入幾百億美元。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)采礦工程迅速發(fā)展，由于我國(guó)處在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特殊時(shí)期，自然環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾日益突出，經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中對(duì)環(huán)境的要求越來(lái)越高，過(guò)去在礦山的爆破過(guò)程中產(chǎn)生的大量粉塵及有害氣體被直接排放到大氣中，礦山很少對(duì)此進(jìn)行控制，而且礦山在通風(fēng)過(guò)程中除塵排氣需要大功率風(fēng)機(jī)，動(dòng)輒幾十萬(wàn)上百萬(wàn)的電費(fèi)，增加了成本，大大延長(zhǎng)了工作周期，降低了工作效率。這種現(xiàn)象不僅污染了環(huán)境，損害了工人們的身體健康，而且浪費(fèi)了寶貴能源。

1 項(xiàng)目方案的設(shè)計(jì)

1.1 智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

采用智能控制系統(tǒng)更能符合現(xiàn)代礦山建設(shè)的需求，同時(shí)降低人員成本，減少工作過(guò)程中對(duì)工作人員的身體傷害?？紤]到與礦山六大安全系統(tǒng)的兼容問(wèn)題，可將其與礦山監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行連接，提高工作效率，促進(jìn)一體化礦山建設(shè)。在一氧化碳分處理系統(tǒng)中，安裝一氧化碳濃度測(cè)定儀使其與工作總電源相連接，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)一氧化碳濃度進(jìn)行智能控制。在二氧化氮分處理系統(tǒng)中，安裝pH值測(cè)定儀，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)反應(yīng)溶液進(jìn)行控制，以便進(jìn)行反應(yīng)溶液更換。風(fēng)機(jī)采用智能變頻技術(shù)，根據(jù)空氣中粉塵及有害氣體濃度自動(dòng)調(diào)節(jié)工作功率。整體采用遠(yuǎn)程遙控控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)工作。

1.2 項(xiàng)目主體部分的設(shè)計(jì)應(yīng)用

項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)中各部分構(gòu)件組成如下：（1）喇叭狀進(jìn)氣口：提高進(jìn)氣效率，保護(hù)進(jìn)氣孔；（2）吸風(fēng)機(jī)：強(qiáng)大風(fēng)力將粉塵及有害氣吸入；（3）離心除塵器：處理粉塵；（4）粉塵槽：盛放粉塵；（5）通氣管道：通氣；（6）pH值測(cè)定儀：測(cè)pH值；（7）抽水機(jī)：實(shí)現(xiàn)水循環(huán)；（8）淋水孔：實(shí)現(xiàn)雨淋與循環(huán)作用；（9）空氣加熱器：加熱空氣；（10）擴(kuò)散CO透氣板：提前擴(kuò)散CO；（11）鐵粉：與O2反應(yīng)生成Fe2O3；（12）底板：盛放反應(yīng)裝置；（13）顯示儀：實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)；（14）CO濃度及箱內(nèi)溫度測(cè)量?jī)x：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)箱內(nèi)溫度及CO濃度。

2 項(xiàng)目研究的創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 高效率低消耗處理CO

采用鐵粉來(lái)對(duì)CO進(jìn)行反應(yīng)吸收，其可循環(huán)利用，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不用更換反應(yīng)吸收物質(zhì)，使用方便、成本低廉，同時(shí)使用空氣加熱器（工作原理類(lèi)似于冬天天冷時(shí)的取暖設(shè)備，例如“小太陽(yáng)”）對(duì)反應(yīng)箱內(nèi)空氣進(jìn)行加熱，提高反應(yīng)效率，增強(qiáng)除氣效果。為提高安全性，反應(yīng)裝置內(nèi)設(shè)溫度測(cè)試儀、CO濃度測(cè)試儀，避免因?yàn)镃O富集使其濃度升高在高溫高壓情況下導(dǎo)致爆炸。同時(shí)在進(jìn)氣口處設(shè)置一擋板，其中均勻分布小孔，使氣體先擴(kuò)散然后更加均勻進(jìn)入到每層反應(yīng)粉末空間中，提高反應(yīng)效率。

2.2 氫氧化鈣液體循環(huán)系統(tǒng)對(duì)NO2進(jìn)行高效低能耗吸收

氫氧化鈣液體循環(huán)系統(tǒng)使用雨淋法，使NO2更充分與液體反應(yīng)。反應(yīng)箱內(nèi)加入足量水，在需要工作時(shí)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計(jì)為液體循環(huán)，同向其中加入CaO，形成堿性溶液與NO2形成酸性溶液進(jìn)行中和吸收，CaO價(jià)格便宜，因此成本低。為使進(jìn)入到反應(yīng)箱中的停留時(shí)間增長(zhǎng)，需要減小進(jìn)入系統(tǒng)中的風(fēng)速，因此采用增加出氣孔即增加進(jìn)行孔截面積，降低風(fēng)速，出氣孔，采用軸承鏈接，進(jìn)氣方向垂直于出氣方向，使多個(gè)出氣孔由于力的相互作用發(fā)生旋轉(zhuǎn)，減小風(fēng)速的同時(shí)增加氣體在箱內(nèi)停留時(shí)間，使反應(yīng)更充分，系統(tǒng)工作效率更高。在液體中安置pH測(cè)試儀，隨時(shí)測(cè)定pH濃度以便更換反應(yīng)溶液或者是加入CaO。為避免固體顆粒堵塞淋雨孔，可將淋雨孔半徑制作大一些但要小于出水孔。

2.3 除塵系統(tǒng)

采用離心除塵法，使離心除塵器與風(fēng)機(jī)相連，應(yīng)用到金屬礦山地下爆破產(chǎn)生的粉塵吸收凈化。

2.4 風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)

為使系統(tǒng)能夠在不同環(huán)境下進(jìn)行高效工作，將風(fēng)機(jī)進(jìn)氣孔做成較大的喇叭狀，增強(qiáng)對(duì)粉塵及有害氣體的吸收效果。

2.5 采取措施使系統(tǒng)在不同工作現(xiàn)場(chǎng)高效工作

在不同工作環(huán)境下使用不同的工作系統(tǒng)配置，使凈化過(guò)程效率更高，更有安全保障。（1）在“一”字型巷道中進(jìn)行巷道掘進(jìn)，可使用一臺(tái)系統(tǒng)在爆破巷道中進(jìn)行對(duì)有害氣體及粉塵進(jìn)行凈化吸收。（2）在“一”形巷道中掘出“丁字形”巷道口，可以采取在爆破點(diǎn)兩側(cè)使用兩個(gè)工作系統(tǒng)對(duì)有害氣體及粉塵進(jìn)行凈化吸收。（3）在“一”字形巷道中進(jìn)行巖石破碎爆破，可以在爆破兩端兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)工作做對(duì)有害氣體及粉塵進(jìn)行凈化吸收。

3 結(jié)語(yǔ)

在本文項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)中，風(fēng)機(jī)使用變頻技術(shù)，根據(jù)有害物質(zhì)濃度自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速，結(jié)合井下有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在空氣總有害氣體濃度達(dá)到工作要求后便自動(dòng)停止工作。NO2高效吸收系統(tǒng)對(duì)NO2進(jìn)行化學(xué)吸收，使用氫氧化鈣溶液循環(huán)及液體淋雨方法提高反應(yīng)效率，增強(qiáng)除氣效果，其成本低、反應(yīng)高效，其中增加液體pH值測(cè)定裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)溶液pH值以便進(jìn)行液體更換。CO處理系統(tǒng)使用可循環(huán)使用的鐵粉，同時(shí)使用空氣加熱法提高反應(yīng)效率，增強(qiáng)除氣效果，為提高工作安全性，避免CO碳燃燒爆炸，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控CO濃度，合理控制加熱溫度，使反應(yīng)過(guò)程達(dá)到安全工作的標(biāo)準(zhǔn)。

作者簡(jiǎn)介：李勇（1992-），男，江西贛州人，江西理工大學(xué)本科學(xué)生，研究方向：采礦工程；劉連生（1973-），男，江西理工大學(xué)采礦工程副教授，中國(guó)工程爆破協(xié)會(huì)專(zhuān)家組成員，博士。

（責(zé)任編輯：蔣建華）