在深入探究2024年中级注安师(简称“中级安全工程师”)《煤矿》科目的学习过程中,矿尘的性质是一个既基础又充满挑战的知识点。矿尘作为煤矿作业环境中不可忽视的一部分,其性质直接关系到煤矿生产的安全性与效率。然而,矿尘的性质复杂多变,包括其化学成分、粒度分布、爆炸性等多个方面,这些性质之间既相互联系又相互影响,使得考生在学习过程中容易混淆。因此,明确矿尘性质的易混易错点,对于提高学习效率、确保考试顺利过关具有重要意义。
考点 :矿尘的性质
(一)粉尘中游离二氧化硅的含量
粉尘中游离二氧化硅的含量是危害人体的决定因素,含量越高,危害越大。游离二氧化硅是引起硅肺病的主要因素。
(二)粉尘的安置角
将粉尘自然地堆放在水平面上,堆积成圆锥体的锥体角叫静安置角或自然堆积角,一般为 35°~50°。将粉尘置于光滑的平板上,使该板倾斜到粉尘开始滑动时的倾斜角称为动安置角或滑动角,一般为 35°~50°。粉尘的安置角是评价粉尘流动特性的一个重要指标,它与粉尘的粒径、含水率、尘粒形状、尘粒表面光滑程度、粉尘的黏附性等因素有关,是设计除尘器灰斗或料仓锥度、除尘管道或输灰管道倾斜度的主要依据。
(三)比表面积
物料被粉碎为微细粉尘,其比表面积显著增加。单位质量(或单位体积)粉尘的总表面积称为比表面积。粉尘的比表面积与粒径成反比,粒径越小,比表面积越大。由于粉尘的比表面积增大,它的表面能也随之增大,增强了表面活性,这对研究粉尘的湿润、凝聚、附着、吸附、燃烧和爆炸等性能有重要作用。
(四)凝聚与附着
细微粉尘增大了表面能,即增强了尘粒的结合力,一般尘粒间互相结合形成个新的大尘粒的现象叫做凝聚,尘粒和其他物体结合的现象叫做附着。粉尘的凝聚与附着是在粒子间距离非常近时,由于分子间引力的作用而产生的。一般尘粒间距较大,需要有外力作用使尘粒间碰撞、接触,促进其凝聚和附着。这些外力有粒子热运动(布朗运动)、静电力、超声波、紊流脉动速度等。尘粒的凝聚有利于对粉尘的捕集分离。
(五)湿润性
湿润现象是分子力作用的一种表现,是液体(水)分子与固体分子间的互相吸引力造成的。它可以用湿润接触角的大小來表示,湿润角小于 60°的,表示湿润性好,为亲水性的;湿润角大于 90°时说明湿润性差,属憎水性的。在除尘技术中,粉尘的湿润性是选用除尘设备的主要依据之一。对于湿润性好的亲水性粉尘(中等亲水、强亲水),可选用湿式除尘器。对于某些湿润性差(即湿润速度过慢)的憎水粉尘,在采用湿式除尘器时,为了加速液体(水)对粉尘的湿润,往往要加入某些湿润剂以减少固液之间的表面张力,增加粉尘的亲水性。
(六)粉尘的磨损性
粉尘的磨损性是指粉尘在流动过程中对器壁的磨损程度。硬度大、密度高、粒径大、带有棱角的粉尘磨损性大。粉尘的磨损性与气流速度的 2~3 次方成正比。在高气流速度下,粉尘对管壁的磨损显得更为重要。
(七)粉尘的荷电性
粉尘粒子可以带有电荷,其来源是煤岩在粉碎中因摩擦而带电,或与空气中的离子碰撞而带电,尘粒的电荷量取决于尘粒的大小并与温湿度度有关,温度升高时荷电量增多,湿度增高时荷电量降低。
(八)黏性
黏性是粉尘之间或粉尘与物体表面之间力的表现。由于黏性力的存在,粉尘的相互碰撞会导致尘粒的凝并,这种作用在各种除尘器中都有助于粉尘的捕集。在电除尘器和袋式除尘器中,黏性力的影响更为突出,因为除尘效率在很大程度上取决于从收尘极或滤料上清除粉尘(清灰)的能力。粉尘的黏性对除尘管道及除尘器的运行维护也有很大的影响。
(九)光学特性
粉尘的光学特性包括粉尘对光的反射、吸收和透明度等。由于含尘气流的光强减弱程度与粉尘的透明度、形状、粒径的大小和浓度有关,尘粒大于光的波长和小于光的波长对光的反射的作用是不相同的,所以,在通风除尘中可以利用粉尘的光学特性来测定粉尘的浓度和分散度。
(十)爆炸性
许多固体物质在一般条件下是不易引燃或不能燃烧的,但成为粉尘时,在空气中达到一定浓度,并在外界高温热源作用下,有可能发生爆炸。能发生爆炸的粉尘称为可爆粉尘。爆炸是急剧的氧化燃烧现象,产生高温、高压,同时产生大量的有毒有害气体,对安全生产有极大危害,特别是对矿井危害更严重,应特别注意预防。有爆炸性的的矿尘主要是硫化矿尘和煤尘,尤其是煤尘的爆炸性很强。影响煤尘爆炸的因素很多,如煤中挥发分的含量、煤尘中水分的含量、灰分、粒度、瓦斯的存在等。
考点来源:第七章粉尘防治第一节粉尘的产生、性质及危害
习题 【2019】粉尘凝聚是尘粒间距离非常近时,由于粉尘分子间引力的作用形成一个新的大尘粒现象。关于粉尘凝聚的说法,正确的是()。
A.粉尘的表面能增大,减小粉尘凝聚的结合力
B.粉尘粒子热运动越剧烈,越不利于粉尘凝聚
C.粉尘粒子的凝聚有利于对粉尘的捕集和分离
D.外界静电力增加,不利于间距较大的粉尘粒子凝聚
【参考答案】C
综上所述,矿尘的性质作为2024年中级注安师《煤矿》科目中的一个重要考点,其复杂性和重要性不容忽视。通过本文的梳理与解析,我们期望能够帮助考生清晰地认识到矿尘性质的易混易错点,从而在备考过程中更加有针对性地进行学习和复习。同时,也提醒考生在实际煤矿工作中,要时刻关注矿尘的性质变化,采取有效措施降低矿尘危害,确保煤矿生产的安全进行。