李國東 尚 悅 李萬濤 韓明坤

（河鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司）

近年來，人們的環(huán)保意識逐漸加強(qiáng)，全世界認(rèn)識到揚(yáng)塵對人類身體的危害性。美國1997年大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)已由對PM10 轉(zhuǎn)向?qū)M2.5 的控制，我國修改后的大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也加強(qiáng)了對呼吸性粉塵的要求。由此可見，全球?qū)P(yáng)塵問題的重視程度已經(jīng)達(dá)到了頂峰。隨著我國露天礦山生產(chǎn)強(qiáng)度不斷增大，機(jī)械化水平日益提高，礦運(yùn)汽車數(shù)量和載重噸位也隨之越來越龐大，由于車輛反復(fù)碾壓采場道路的碎石和砂土，路表面聚集一層細(xì)顆粒粉塵，礦山機(jī)械設(shè)備在采場路面行駛會揚(yáng)起大量粉塵［1］，因此，車輛運(yùn)輸作業(yè)成為了露天礦山產(chǎn)生揚(yáng)塵的主要因素。目前，露天采場抑制揚(yáng)塵主要采取濕法降塵，該方法操作簡單且不會造成二次污染。在露天礦山采場，對料堆和設(shè)備移動區(qū)域噴灑水可以抑制揚(yáng)塵，但抑塵效果不持久，且需持續(xù)灑水，由于料堆保濕性時間較短，采場內(nèi)運(yùn)輸?shù)缆夫暄亚?，需覆蓋面積廣，投入人力物力極大，導(dǎo)致該方案具有局限性。但化學(xué)抑塵方式可以避免上述問題，美國、南非、英國等世界礦業(yè)發(fā)達(dá)國家，采用化學(xué)抑塵劑治理路面揚(yáng)塵，取得了較大的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益。美國Coherex抑塵劑對路面的抑塵效果周期可達(dá)10～20 d；南非Con-aid 抑塵劑最為有效，不但對路面起到抑塵效果，而且還使路面固化，有效抵抗雨水沖刷破壞，四季通用。日本、德國等國家也都有應(yīng)用各具特色的路面抑塵劑產(chǎn)品［2］。由此可見，道路化學(xué)抑塵技術(shù)有著非?？捎^的使用前景。

目前國內(nèi)大部分礦山、工廠、道路都在廣泛應(yīng)用一種化學(xué)防塵技術(shù)——氯化鈣溶液抑塵。露天礦山大部分靠界道路，運(yùn)輸車輛流動量較大，且露天礦山道路多為坡路，噴水量控制不好會導(dǎo)致道路濕滑，道路低洼處大量積水，增加行車安全隱患，亟需加以改進(jìn)，而露天礦山靠界道路完全符合氯化鈣溶液抑塵條件要求的路況，因此，將氯化鈣抑塵技術(shù)作為研究對象，在司家營大型露天礦山采場道路試用，將理論與實(shí)際結(jié)合，研究掌握正確使用氯化鈣噴灑方法，以期提高氯化鈣溶液抑塵效果，減少露天礦道路抑塵成本，降低環(huán)境揚(yáng)塵污染。

1 氯化鈣抑塵技術(shù)試驗(yàn)方案

氯化鈣溶液抑塵劑為吸濕性無機(jī)鹽材料，具有一定的吸濕保水特性，能提高粉塵的含水率，從而抑制粉塵飛揚(yáng)，因此，在倉庫吸濕、路面抑塵和散料堆場有廣泛的應(yīng)用。首先對露天礦試驗(yàn)路段進(jìn)行修整，保證路面質(zhì)量符合試驗(yàn)要求；在試驗(yàn)路段入口處修建氯化鈣溶液暫存池和地磅，每次裝灑水車前進(jìn)行氯化鈣溶液濃度測試，嚴(yán)格控制的氯化鈣溶液保持在20%濃度，然后過磅稱重，并在《氯化鈣使用統(tǒng)計(jì)表》上做好相關(guān)記錄；將裝有氯化鈣溶液的灑水車開至試驗(yàn)路段進(jìn)行噴灑，保證每次噴灑方式統(tǒng)一性，為后期對比做好鋪墊；噴灑完畢后，實(shí)時觀察路邊變化情況并做好記錄，每2 h 記錄一次監(jiān)測點(diǎn)PM10 數(shù)據(jù)，制作折線圖；最后結(jié)合所有數(shù)據(jù)和現(xiàn)場情況研究分析，總結(jié)出一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用適用于露天采場道路的氯化鈣抑塵技術(shù)方案。

2 試驗(yàn)場地選取

司家營露天采場位于N6～N18 勘探線，礦石資源總儲量為23.48 億t，其中，氧化礦3.227 億t，磁鐵礦20.253 億t，為我國三大鐵礦區(qū)之一。露天采場設(shè)計(jì)自下而上臺階式開采，采用公路運(yùn)輸開拓，來往運(yùn)輸車流量可達(dá)2 570 輛/日左右，采場內(nèi)安裝了6 臺環(huán)境指數(shù)監(jiān)測儀作為監(jiān)測點(diǎn)，對采場環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。司家營露天采場東幫運(yùn)輸路為永久靠界的主運(yùn)輸路，路面為強(qiáng)度適中的沙土路面，車輛來往易引起揚(yáng)塵。東幫目前為司家營主要開采出礦區(qū)域，來往車流量可達(dá)1 000 輛/d，路旁設(shè)有2 個檢測大氣PM10 指數(shù)的監(jiān)測點(diǎn)（圖1），可顯示路段可吸入顆粒物PM10綜合數(shù)值，為研究氯化鈣抑塵效果的數(shù)據(jù)分析提供強(qiáng)有力的保障。因此，將司家營露天采場東幫主路部分路段（寬6 m、長1 km、面積6 000 m2）確定為氯化鈣抑塵技術(shù)的試驗(yàn)路段（圖2）。

3 試驗(yàn)過程及結(jié)果分析

某研究表明，不下雨時，20%濃度的氯化鈣溶液可使空氣含塵量在2～5 個晝夜內(nèi)降至容許范圍內(nèi)。根據(jù)司家營礦山實(shí)際情況，經(jīng)過對各類氯化鈣溶液調(diào)研對比，決定選用20%濃度的氯化鈣溶液，在不同的天氣狀況下進(jìn)行噴灑，并對該路段空氣監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際情況對噴灑用量逐步遞增，在空氣指數(shù)回升至超標(biāo)數(shù)值時立即進(jìn)行下一次氯化鈣溶液的噴灑。

3.1 冬季非雨雪天氣下試驗(yàn)

表1 為冬季非雨雪天氣下氯化鈣溶液使用情況統(tǒng)計(jì)表，可知，2021 年1 月2 日—1 月8 日天氣差異不大，無異常天氣，氯化鈣溶液在6 000 m2試驗(yàn)道路上噴灑量分別為7.26，8.30，10.50，12.28，13.88，9.82 t。其中，2021 年1 月4 日噴灑10.50 t，試驗(yàn)路面可明顯形成氯化鈣抑塵層，成型效果好；2021 年1 月6 日噴灑量達(dá)到12.28 t，路面氯化鈣有輕微流淌現(xiàn)象，但很快徹底滲入路面，在路面形成有效的氯化鈣抑塵層。2021 年1 月7 日噴灑量達(dá)到13.88 t，路面氯化鈣溶液流淌現(xiàn)象明顯，并在過往車輛的碾壓下形成大量黏稠淤泥，粘在過往車輛上被帶走，影響路面氯化鈣抑塵層的形成；2021 年1 月8 日噴灑9.82 t，試驗(yàn)路面恢復(fù)正常，可明顯形成氯化鈣抑塵層（圖3）。

表1 冬季非雨雪天氣下氯化鈣溶液使用情況統(tǒng)計(jì)

對監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（圖4），在2021年1月2日8時，對道路噴灑氯化鈣溶液后，可吸入顆粒物PM10值有所下降，但很不穩(wěn)定，在次日凌晨3時PM10 值超過100 μg/m3，變?yōu)檩p度污染，上午6 時PM10 數(shù)值超過150 μg/m3，進(jìn)入中度污染階段；在2021年1月3日8時，再次噴灑氯化鈣溶液，可吸入顆粒物PM10數(shù)值依然很不穩(wěn)定，在次日9時PM10數(shù)值再次超過150 μg/m3，進(jìn)入中度污染階段；在2021 年1月4 日10 時，繼續(xù)對道路噴灑氯化鈣溶液，可吸入顆粒物PM10 數(shù)值逐步下降，并在空氣質(zhì)量指數(shù)二級良區(qū)域接近穩(wěn)定，直至2021 年1 月6 日8 時，PM10 值再次超過150 μg/m3，上升至中度污染；在2021 年1 月6日和7 日，加大道路氯化鈣溶液噴灑劑量后，可吸入顆粒物PM10數(shù)值再次處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)冬季非雨雪天氣下氯化鈣溶液統(tǒng)計(jì)及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析可知，在6 000 m2的道路上噴灑濃度20%的氯化鈣溶液在9.5～10.0 t 時，即濃度20%的氯化鈣溶液噴灑量為1.58 kg/m2時，空氣質(zhì)量指數(shù)AQI 和可吸入顆粒物PM10 值下降明顯且趨于穩(wěn)定，抑塵層形成明顯。在濃度20%的氯化鈣溶液噴灑量超過1.58 kg/m2時，道路抑塵層難以成型，并導(dǎo)致道路產(chǎn)生大量淤泥，含有氯化鈣溶液的淤泥有腐蝕性，會加快車輛底盤及外殼等金屬部位的損壞，增加車輛維護(hù)成本，因此，要嚴(yán)格控制氯化鈣溶液噴灑量。

3.2 冬季遇下雪天氣下試驗(yàn)

表2 為冬季遇下雪天氣下氯化鈣溶液使用情況統(tǒng)計(jì)表。2021 年1 月8 日8 時氯化鈣溶液噴灑9.82 t時，試驗(yàn)路面可明顯形成氯化鈣抑塵層；在2021 年1月9 日中午開始下雪，2021 年1 月10 日雪停后，根據(jù)降雪量配比，對積雪路面撒固態(tài)氯化鈣1.1 t，融化雪水和氯化鈣形成接近預(yù)計(jì)濃度氯化鈣溶液，路面依然有形成抑塵層現(xiàn)象。

表2 冬季遇下雪天氣下氯化鈣 溶液使用情況統(tǒng)計(jì)

對監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（圖5）。在2021年1月8日8時，對道路噴灑氯化鈣溶液，根據(jù)前期效果降低噴灑量，隨后可吸入顆粒物PM10 值穩(wěn)定下降，最終成穩(wěn)定趨勢；在2021 年1 月9 時22 時，隨著天氣降雪，可吸入顆粒物PM10 數(shù)值降低至50 μg/m3，一級優(yōu)階段保持平穩(wěn)；在2021年1月10日8時，對積雪道路撒固態(tài)氯化鈣，隨后可吸入顆粒物PM10值趨于平穩(wěn)，在2021 年1 月11 日2 時，空氣指數(shù)開始成上升趨勢；在2021 年1 月12 日8 時，根據(jù)前期最佳噴灑量，繼續(xù)對道路噴灑噴灑氯化鈣溶液，隨后可吸入顆粒物PM10值穩(wěn)定下降，最終成穩(wěn)定趨勢。

雪天對氯化鈣溶液抑塵基本無影響，并利用固態(tài)氯化鈣融雪后，形成抑塵層，具有一定抑塵效果。

3.3 雨季下雨天氣下試驗(yàn)

表3 為雨季下雨天氣下氯化鈣溶液使用情況統(tǒng)計(jì)表。在2021 年6 月24 日8 時，對試驗(yàn)路段噴灑氯化鈣溶液9.52 t，持續(xù)至6 月24 日16 時開始下雨，路面經(jīng)過雨水沖刷，氯化鈣溶液形成的抑塵層被破壞；2021 年6 月25 日3 時雨停，在停雨后2 h 再次噴灑氯化鈣溶液9.68 t，氯化鈣抑塵層形成不明顯，持續(xù)至06 月26 日12 時，再次噴灑氯化鈣溶液9.66 t，有氯化鈣抑塵層成型跡象。

表3 雨季下雨天氣下氯化鈣溶液使用情況統(tǒng)計(jì)

對監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)統(tǒng)計(jì)分析（圖6）。在2021年6 月24 日8 時，根據(jù)前期最佳噴灑量，繼續(xù)對道路噴灑噴灑氯化鈣溶液，隨后可吸入顆粒物PM10 值開始下降；在2021 年6 月24 日16 時開始降雨，雨水對空氣起凈化作用，可吸入顆粒物PM10 值穩(wěn)定在80 μg/m3，空氣質(zhì)量處于良好區(qū)域；在2021 年6月25日3時雨停，1 h 后道路雨水漸干，可吸入顆粒物PM10 值急劇上升，超過150 μg/m3，到達(dá)中度污染階段；在2021年6月25日6時，立即對道路噴灑噴灑氯化鈣溶液后，可吸入顆粒物PM10 值依然不穩(wěn)定，直至在2021 年06 月25 日18 時，可吸入顆粒物PM10 數(shù)值略有下降，僅持續(xù)至6 月26 日6 時，可吸入顆粒物PM10值開始上升，最終達(dá)到中度污染階段；在6 月26 日8時，及時對道路噴灑氯化鈣溶液，隨后可吸入顆粒物PM10值才逐漸開始下降并接近穩(wěn)定。

下雨天氣對氯化鈣溶液抑塵影響較大，氯化鈣溶液抑塵層被雨水沖刷后，會徹底失去抑塵效果，而且由于雨后道路深度潮濕，非常不利于形成氯化鈣溶液抑塵層。

4 結(jié) 論

（1）在露天礦山采場道路，正確使用濃度20%的氯化鈣溶液，嚴(yán)格控制氯化鈣溶液噴灑量在1.58～1.67 kg/m2，可對露天采場道路實(shí)現(xiàn)最佳抑塵效果，有效抑塵時間長達(dá)48 h。

（2）根據(jù)固態(tài)氯化鈣可以融雪的特點(diǎn)，冬季可直接根據(jù)降雪量，配比一定量固態(tài)氯化鈣融雪，可以形成短時間的抑塵層，而且不影響下次氯化鈣溶液噴灑抑塵效果。

（3）用氯化鈣溶液進(jìn)行道路抑塵的缺點(diǎn)是易被雨水沖刷，且嚴(yán)重影響下一次氯化鈣溶液噴灑抑塵效果，所以氯化鈣溶液抑塵方式一般應(yīng)用在非雨季。