露天矿运输道路生态型抑尘因子的选择

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.003 第27卷第6期 北京科技大学学报 VoL27 No.6 2005年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2005 露天矿运输道路生态型抑尘因子的选择 谭卓英”刘文静)赵星光》蔡美峰” 1)北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京1000832)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 3)广西大学资源与环境学院，南宁530004 摘要根据露天矿汽车运输土质路面特征及扬尘的发生机理，从环境本底条件出发，建立 了黏结凝并、吸湿、保水等抑尘因子的选择原则.对蔗糖、可溶性淀粉、丙三醇、碳酸钠、硅酸 钠等因子进行了粘度、吸湿、高温抗蒸发及研磨抗辗压等实验模拟研究，并与纯水进行了对 比.结果表明，由可溶性淀粉、硅酸钠和丙三醇组成的抑尘剂，粘度可达510mPa~s,粉尘的饱 和吸剂率达到65.3%，恒高温(45℃)下单位面积的抗蒸发速率为0.03gcm2,h,抗蒸发时间达 65.17,具有强的黏结、凝并、吸湿、保水、抗高温和固结路面等性能，而且吸附性强，不产生喷 洒时的二次扬尘，对矿石加工与治炼无任何副作用，环境友好. 关键词露天矿：简易公路：抑尘因子：吸湿率：二次污染 分类号TD856.4 汽车运输是露天矿最大的粉尘污染源，扬尘 时间为350min,粘度小于8mPas,pH值为8~9， 量占全矿总产尘量的70%90%.目前，露天矿抑 当喷洒量为24L·m2,温度18~32℃时，抑尘时效 尘技术主要是洒水防尘.但是，由于纯水的抗蒸 超过10do. 发性差，当喷洒量为56L·m2时，有效抑尘时间 以上抑尘剂除部分功能单一及性价比低外， 为0.5h左右；当喷洒量为1.5-2.0L·m2时，则只 有些有机物所含有的络合物具有强烈的毒性、挥 能保持10~15min,抑尘时效短.此外，由于纯水 发性、非亲水性及难降解性：卤化物、硫酸盐等无 对粉尘吸附性差及表面张力大等原因，易产生喷 机盐不仅腐蚀设备，同样也会对水体、土壤等产 洒时的二次扬尘以及水土流失而破坏路面，所 生污染.目前，抑尘理论、技术和方法正朝着高分 以，洒水并非高效节约的抑尘办法.近10年来， 子、多组分、多功能、高性价比与环境友好方向发 寻求抑尘剂防尘已成为世界各国研究的主要方 展.为了寻求新的抑尘理论与方法，笔者针对某 向，按抑尘原理，抑尘剂主要有黏结型、湿润型、 露天矿环境本底条件及运输路面粉尘发生机理， 吸湿保水型及复合型几种，它们各具特点.此 提出了生态抑尘的思想，并进行了探索 外，表面活性剂在煤尘抑制及防火方面的研究一 直受到关注，各种分子型表面活性剂已作为抑尘 1基本参数测试与抑尘因子选择 助剂或独立的功能成分用于煤尘的控制” 1.1粉尘基本参数测试 在抑尘性能和效果上，乳化沥青液，当喷洒 (1)粉尘取样与制备，尘样主要根据尘源来取 量为2.7~3.7kgm2时，抑尘时效可达4个月余； 样，选取有代表性的地点进行人工收集，这里，以 水乳焦化重油，粘度1.35~2.20Pas',当喷洒量为 采场运输道路、放矿平台及矿石与采场顶/底板 0.60.8kgm2时，抑尘时效达2~3d,碴油乳化液 围岩为主，对于所采集的尘样，经过烘干并筛分 粘尘剂，当喷洒量为1.5~2.0kgm2时，抑尘时效 滤去粒径大于10m的非吸入性粉尘，筛分采用 达10-12d:当喷洒如高倍吸水树酯在湿度 XSB-70B分析振动标准筛(45~250目).在某露天 45%-75%,温度10-30℃，喷洒量1.5-2.0kgm2 矿中，全区原矿含粘土40.0%，粒径dk0.3mm者占 时，抑尘时效8d,MPS型抑尘剂，60℃时抗蒸发 46.0%.其细粒原矿及尾矿中可吸入性颗粒的含 收稿日期：20041009修回日期：200502-22 量分别为19.0%和72.0%.表层土样中，三个不同 基金项目：国家科技攻关计划重大项目(No,2004BA615A-18) 作者简介：谭卓英(1965一)，男，博士 样点的土样经研磨后的可吸入性颗粒含量分别

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 〕 露天矿运输道路生态型抑尘 因子 的选择 谭 卓英 ‘， 刘 文静 ” 赵 星 光 ” 蔡 美峰 ” 北 京科技大学金属矿 山 高效开 采 与 安全 教 育部重 点 实验 室 ， 北 京 北京 科技 大学 材料 科 学与 工 程 学 院 ， 北 京 广西 大 学 资源与环 境 学 院 ， 南 宁 摘 要 根 据 露 天矿 汽 车 运输 土 质路面特征 及 扬 尘 的发 生 机理 ， 从 环 境 本 底 条件 出发 ， 建 立 了豁 结凝 并 、 吸 湿 、 保水 等抑 尘 因 子 的选 择 原则 对 蔗糖 、 可 溶性 淀粉 、 丙 三 醇 、 碳 酸钠 、 硅 酸 钠 等 因 子进 行 了粘 度 、 吸湿 、 高温抗 蒸发及 研 磨抗辗 压 等 实验 模拟 研 究 ， 并 与纯 水 进 行 了对 比 结 果 表 明 ， 由可 溶性 淀粉 、 硅 酸钠 和 丙 三 醇组 成 的抑 尘 剂 ， 粘度 可 达 ， 粉尘 的饱 和 吸 剂 率达 到 ， 恒 高温 ℃ 下 单位 面 积 的抗 蒸发速 率为 · 一 ， · 一 ，， 抗 蒸发 时 间达 ， 具 有 强 的勃 结 、 凝 并 、 吸湿 、 保水 、 抗 高温和 固结路 面 等性 能 ， 而 且吸 附性强 ， 不 产 生 喷 洒 时 的 二 次扬 尘 ， 对 矿 石 加 工 与 冶炼 无 任 何 副 作 用 ， 环 境 友 好 关键词 露天矿 简易公 路 抑尘 因 子 吸湿 率 二 次污染 分 类号 汽 车运 输 是露 天矿 最 大的粉 尘 污 染源 ， 扬 尘 量 占全 矿 总产 尘 量 的 一 目前 ， 露 天 矿 抑 尘 技 术 主 要 是 洒 水 防尘 但 是 ， 由于 纯 水 的抗 蒸 发性 差 ， 当喷 洒 量 为 一 一 “ 时 ， 有 效抑 尘 时 间 为 左 右 当喷 洒 量 为 一 一 时 ， 则 只 能保 持 一 巧 ， 抑 尘 时 效短 此 外 ， 由于 纯 水 对 粉 尘 吸 附性 差及 表 面 张 力 大 等 原 因 ， 易产 生 喷 洒 时 的二 次扬 尘 以及 水 土 流 失 而 破 坏 路 面 所 以 ， 洒 水 并 非 高效节 约 的抑 尘 办法 近 年 来 ， 寻 求 抑 尘 剂 防 尘 己 成 为世 界 各 国研 究 的主 要 方 向 按 抑 尘 原 理 ， 抑 尘 剂 主 要 有 豺 结 型 、 湿 润 型 、 吸湿 保 水 型 及 复合 型 几 种 ， 它 们 各 具特 点 【卜 此 外 ， 表 面 活性剂 在 煤尘抑 制 及 防火 方面 的研 究一 直 受 到 关注 ， 各种 分子 型表 面 活 性 剂 己作 为抑 尘 助 剂 或 独 立 的功 能成 分 用 于 煤 尘 的控 制 ‘ 一 在抑 尘 性 能和 效 果 上 ， 乳 化 沥 青 液 ， 当喷 洒 量 为 一 · 一， 时 ， 抑 尘 时效 可 达 个 月 余 水 乳焦化重 油 ， 粘 度 一 一 ’ ， 当喷 洒 量 为 一 靶 · 一， 时 ， 抑 尘 时效达 一 〕 碴 油乳化 液 粘 尘 剂 ， 当喷 洒 量 为 一 · 一 ， 时 ， 抑 尘 时 效 达 一 当 喷 洒 如 高 倍 吸 水 树 酷 在 湿 度 一 ， 温 度 一 ℃ ， 喷 洒 量 一 · 一， 时 ， 抑 尘 时效 ， 型抑 尘 剂 ， ℃ 时抗 蒸 发 收稿 日期 一 修 回 日期 一 一 基 金 项 目 国家科 技攻 关 计划 重 大 项 目 一 作者简介 谭卓 英 一 ， 男 ， 博 士 时 间 为 ， 粘 度 小 于 · ， 值 为 一 ， 当喷 洒 量 为 礴 一 ，， 温度 一犯℃ 时 ， 抑 尘 时效 超 过 【，。 〕 以上抑 尘 剂 除部 分 功 能单一及 性价 比低 外 ， 有 些 有机 物 所 含 有 的络 合 物 具有 强烈 的毒 性 、 挥 发 性 、 非 亲水 性及 难 降解 性 卤化物 、 硫 酸 盐 等无 机 盐 不仅 腐蚀 设 备 ， 同样 也 会 对 水 体 、 土 壤 等 产 生污 染 目前 ， 抑 尘理 论 、 技 术和 方法 正朝 着 高分 子 、 多组 分 、 多功 能 、 高性 价 比与环 境友 好 方 向发 展 为 了寻 求 新 的抑 尘 理 论 与方 法 ， 笔 者 针 对 某 露 天矿环 境本 底 条件及 运 输路 面粉 尘 发 生机 理 ， 提 出 了生 态 抑 尘 的思 想 ， 并进 行 了探 索 基 本参数 测 试 与抑 尘 因子 选 择 粉 尘 基 本 参 数 测 试 粉 尘 取 样 与制 备 尘 样 主 要根据 尘 源 来取 样 ， 选 取有 代 表性 的地 点进 行 人工 收集 这 里 ， 以 采 场 运 输道 路 、 放 矿 平 台及 矿 石 与 采场 顶 底 板 围岩 为主 对 于 所 采 集 的尘 样 ， 经 过 烘 干 并筛 分 滤 去 粒 径 大 于 林 的非 吸 入 性粉 尘 ， 筛 分 采 用 一 分 析 振 动标准 筛 一 目 在 某 露天 矿 中 ， 全 区原矿 含粘 土 ， 粒径 者 占 其 细粒 原矿 及 尾 矿 中可 吸 入 性颗 粒 的含 量 分 别 为 和 表 层 土 样 中 ， 三 个 不 同 样 点 的土 样 经 研 磨 后 的可 吸 入 性 颗 粒 含 量 分 别 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2005．06．003

·650· 北京科技大学学报 2005年第6期 为9.0%，43%和4.0%.产生悬浮颗粒的严重程序 定，并用光学读数分析天平测量滤纸净重，在采 依次为尾矿运输、原矿运输和剥采.剥采过程中， 样结束后再测量含粉尘滤纸的质量，滤纸前后质 绝大多数为降尘，而产生可吸入性粉尘最严重的 量之差即为该采样时段所采取的粉尘量.粉尘的 是尾矿运输：同样，产生飘尘危害最严重的亦是 计量采用TG328A型光学读数分析天平，精度为 原矿和尾矿运输。 01mg.按标况体积计算粉尘质量分数.②动态实 (2)粘度，粘度决定粉尘颗粒间黏结力的大 时监测.当被监测现场受到外界扰动时，即有机 小，是防尘时粉尘黏结凝并效果的决定因素.粘 械车辆通过时，自动进行监测.目的是监测被测 度测试采用ND-1型粘度计.自来水的粘度一般 现场在扰动荷载下的粉尘质量分数.具体在监测 小于2.0mPas. 点布设标志线，当车辆通过标志线后进行采样， (3)pH值.采用Delta320酸度计和精密pH试 因现场车辆频多，前后间隔短，有时难以界限单 纸检测. 个扰动荷载：因此，需设计合适的采样时间和采 (4)表面张力.采用JZHY-180型表面张力仪， 样间隔，同时记录采样期间所通过的车辆数和吨 测程为(0-l.8)×10Ncm,精度为10Ncm.以 位，对于矿仓平台和运输道路，动态实时监测采 20℃时纯水的表面张力(71.6×10-Ncm-)作为比 用TH-5型智能测尘仪，采样结束后，屏幕上直接 较标准 显示粉尘质量分数，其测量结果可直接由打印机 (⑤)蒸发率，将粉尘饱和吸湿后，在恒温炉进 输出. 行高温抗蒸发实验，以4h时间间隔测量，直到前 12抑尘因子的选择 后质量变化误差小于0.05%，记录蒸发时间、蒸发 (1)矿山本底条件.矿山水、土及矿岩的物化 量和计算蒸发速率，经测试，简易公路的土质路 性质决定矿旷区环境的基本质量，它们构成了矿山 面，夏季地面实测温度可达45℃，对于水泥地面， 粉尘的物质组成.环境的酸碱度、矿化度、金属离 则可高达60℃.这里，温度设置为45℃. 子特别是重金属离子及二氧化硅的含量、微量元 (6)饱和吸水率.饱和吸水率反映了粉尘的亲 素及放射性等均会在土尘中得到体现.在该露天 水性，是吸水能力的重要指数.测试时采用天然 矿中，除了铝、硅、铁、锰、镁、钠、钾、磷、硫等元 粉尘，测试前先将天然粉尘样置于玻璃器皿中， 素外，还含有大量镓、铈、铜、镱、钪、钒、钽、铌、 调节恒温炉温度，并在45℃恒温下蒸发、烘干，4 铍、锆、钇等13种稀有元素及铀、钍两种放射性 h间隔测量，直到样品前后质量差小于0.05%，停 元素，它们的过量吸入，会引起矽肺病、心脑血管 止烘干(72h),获得粉尘干样，测得平均含水率为 病及坏血病等多种疾病，不同的是，在不同的作 14.23%.用定性滤纸垫层、漏斗滴渗方法测试，待 业地点、不同的运输地段，大气中粉尘物不同，其 粉尘饱和吸水后，用干燥的吸湿纸将器皿中多余 化学物质的含量也是不同的.如在各矿段剥采所 的分离水吸干并称重，测得粉尘干样的平均饱和 引起的粉尘，多以表土（腐植土）、原矿粘土及底 吸水率 板粘土为主，各种有害物质的含量相对比较低， (7)研磨性.粉尘在吸湿蒸发、板结后的抗辗 对人体造成的化学危害也相对较轻.而尾装卸 压性能反映了粉尘颗粒的黏结强度，采用 及运输过程中产生的粉尘，因尾矿粒径小，呼吸 XMQ-240x90锥形球磨机，转速96rmin',研磨 性粉尘含量高，各种有害组分含量也高，对人体 时间30s,进行研磨实验，筛分8min,以200目以 危害则比较大，因此，环境本底条件决定了粉尘 下粉尘的质量分数作为衡量指标. 的生化特性，对环境条件的调查，可推知粉尘的 (⑧)粉尘质量分数.①统计平均监测.采用时 生化特性，也为抑尘因子的选择提供参考依据。 间长度为24h,根据行车密度设置循环次数和采 (2)凝并因子.凝并因子要求能将细小的粉尘 样间隔，最后以总的粉尘量（滤纸测量前后的质 颗粒聚合成较大的颗粒，对抑制对象具有亲和力 量差值)和实际累计体积或标况累计体积下计算 与吸附力：并将粉尘颗粒通过凝并因子的黏结、 粉尘质量分数.该法采用TH-150C总悬浮微粒采 渗透作用与土质地面土体融合为一体，从而提高 样器进行，在采样过程中，要求每次采样结束后， 路面的强度，其选择的原则是对粉尘具有较强的 记录采时、累计实际体积、累计标况体积和采样 黏结、凝并效果并有一定的时效，抗辗压，耐高温 期间的平均温度等，仪器在采样过程中将自动测 (45℃)，价格低，来源广，具有良好的环境效益和 试这些参数.采样前，要求对仪器的流量进行标 社会经济效益，根据以上原则，初步采用蔗糖和

一 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 为 ， 和 产 生悬 浮颗粒 的严 重程 序 依 次为尾矿运输 、 原矿运 输和 剥采 剥采过程 中 ， 绝 大 多数 为 降尘 ， 而产 生可 吸入 性粉 尘 最严 重 的 是尾 矿 运 输 同样 ， 产 生飘 尘 危 害最 严 重 的亦 是 原矿 和 尾 矿 运 输 粘度 粘度 决定 粉 尘 颗 粒 间豁 结力 的大 小 ， 是 防尘 时粉 尘 赫 结凝 并 效果 的决定 因 素 粘 度测 试 采用 型粘度 计 自来水 的粘度 一般 小 于 · 值 采 用 酸 度 计 和 精 密 试 纸 检测 侈 表 面 张 力 采用 一 型表 面 张力仪 ， 测程 为 一 ， · 一 ’ ， 精 度 为 一 · 一 ’ 以 时纯水 的表 面 张 力 一‘ · 一 ， 作 为 比 较 标 准 蒸 发 率 ， 将 粉 尘 饱 和 吸湿 后 ， 在 恒温 炉进 行 高温 抗 蒸发 实验 ， 以 时 间 间隔测 量 ， 直 到前 后质量变 化误 差 小于 ， 记 录蒸 发 时 间 、 蒸 发 量 和 计 算蒸 发速 率 经 测 试 ， 简 易公路 的土 质路 面 ， 夏 季地 面 实测温度 可达 ℃ ， 对 于水泥地 面 ， 则 可 高达 ℃ 这 里 ， 温 度 设置 为 ℃ 饱 和 吸水 率 饱 和 吸水率反 映 了粉 尘 的亲 水 性 ， 是 吸水 能 力 的重 要 指 数 测 试 时采 用 天 然 粉 尘 ， 测 试 前 先 将 天 然 粉 尘样 置 于 玻璃 器 皿 中 ， 调 节 恒 温 炉温度 ， 并在 ℃ 恒 温 下 蒸 发 、 烘 干 ， 间隔测 量 ， 直 到 样 品前 后 质 量 差 小 于 ， 停 止 烘 干 ， 获 得粉 尘 干 样 ， 测 得 平 均含 水 率 为 用 定性滤 纸垫 层 、 漏 斗滴渗方 法 测试 ， 待 粉尘 饱 和 吸水后 ， 用 干燥 的吸湿 纸将器 皿 中多余 的分 离水 吸干 并称 重 ， 测 得粉 尘干样 的平 均饱 和 吸水 率 研 磨 性 粉尘 在 吸湿 蒸 发 、 板 结后 的抗 辗 压 性 能 反 映 了 粉 尘 颗 粒 的 豁 结 强 度 采 用 令 锥 形球 磨 机 ， 转速 · 一 ’ ， 研 磨 时 间 ， 进 行 研 磨 实 验 ， 筛 分 ， 以 目以 下粉 尘 的质 量 分 数 作 为 衡 量 指 标 粉尘 质 量 分数 ① 统计 平 均监 测 采用 时 间长度 为 ， 根据 行 车 密 度 设 置 循环 次 数 和 采 样 间隔 ， 最 后 以总 的粉 尘 量 滤 纸 测 量 前后 的质 量 差值 和 实 际 累计体 积 或标 况 累计 体积 下 计 算 粉 尘质 量 分 数 该法 采用 总悬 浮 微 粒采 样器进行 ， 在采样过程 中 ， 要求每次采样 结束后 ， 记 录 采 时 、 累计 实 际体积 、 累计 标况 体积和 采样 期 间 的平均温度等 ， 仪器 在 采样过程 中将 自动测 试 这 些 参数 采 样前 ， 要 求对 仪器 的流 量进 行 标 定 ， 并用 光 学读 数 分析 天 平 测量 滤纸 净 重 ， 在采 样 结束后 再测 量 含粉 尘滤 纸 的质 量 ， 滤纸前后 质 量之 差 即为 该采样 时段所采 取 的粉 尘 量 粉 尘 的 计 量 采用 型光 学读 数 分 析 天平 ， 精度 为 按标 况 体 积计 算粉尘质 量 分数 ② 动态 实 时监 测 当被 监 测 现 场 受 到外 界 扰 动 时 ， 即有 机 械 车辆 通 过 时 ， 自动进 行 监 测 目的是监 测 被 测 现 场在扰动荷载 下 的粉 尘质 量分数 具 体在监 测 点布 设标 志 线 ， 当车辆 通 过 标 志 线 后 进 行采 样 因现 场 车辆 频 多 ， 前 后 间隔短 ， 有 时难 以界 限 单 个扰 动 荷 载 因此 ， 需 设计 合 适 的采样 时 间和 采 样 间隔 ， 同时记 录采样期 间所 通 过 的车辆 数和 吨 位 ， 对 于矿 仓 平 台和 运 输道路 ， 动态 实 时监 测 采 用 型 智 能测 尘 仪 ， 采样 结束后 ， 屏 幕 上直 接 显 示粉 尘质 量 分 数 ， 其测量 结果 可直 接 由打 印机 输 出 抑 尘 因子 的选择 矿 山本 底 条件 矿 山 水 、 土 及 矿 岩 的物 化 性质 决定矿 区环 境 的基本质量 ， 它们 构成 了矿 山 粉 尘 的物质 组成 环境 的酸碱度 、 矿 化度 、 金 属 离 子特 别 是 重 金属 离 子及 二氧 化硅 的含 量 、 微 量元 素及放 射 性 等 均会 在土 尘 中得 到体 现 在 该露 天 矿 中 ， 除 了铝 、 硅 、 铁 、 锰 、 镁 、 钠 、 钾 、 磷 、 硫 等 元 素 外 ， 还 含 有 大 量 稼 、 饰 、 斓 、 镜 、 抗 、 钒 、 担 、 妮 、 披 、 错 、 忆 等 种 稀 有元 素及 铀 、 针 两 种 放 射 性 元 素 ， 它们 的过 量 吸入 ， 会 引起 矽肺病 、 心脑血 管 病 及 坏 血 病 等 多种 疾 病 不 同 的是 ， 在 不 同 的作 业地 点 、 不 同的运 输地段 ， 大气 中粉 尘 物不 同 ， 其 化 学物质 的含 量 也是不 同的 如在 各矿 段 剥采所 引起 的粉 尘 ， 多 以表 土 腐植土 、 原矿 粘 土 及 底 板粘 土 为主 ， 各种 有 害物质 的含量 相 对 比较低 ， 对 人体造成 的化 学危害也相对 较轻 而尾 矿装 卸 及 运 输 过 程 中产 生 的粉 尘 ， 因尾 矿 粒径 小 ， 呼 吸 性粉 尘 含 量 高 ， 各种有害组 分 含量 也 高 ， 对 人 体 危 害 则 比较 大 因此 ， 环 境本底 条件 决 定 了粉 尘 的生 化特 性 对 环 境 条件 的调 查 ， 可推 知 粉 尘 的 生化特 性 ， 也 为抑 尘 因子 的选 择 提 供 参 考 依 据 凝 并 因子 凝 并 因子要求 能将 细 小 的粉 尘 颗 粒聚 合 成较 大 的颗粒 ， 对抑 制对 象 具 有 亲和 力 与 吸 附力 并将 粉 尘颗 粒通 过凝 并 因子 的戮 结 、 渗透 作用 与土质 地 面土体 融合 为一 体 ， 从 而提 高 路面 的强度 其 选 择 的原则是对粉 尘 具 有较 强 的 勃结 、 凝 并效果 并有一 定 的时效 ， 抗 辗 压 ， 耐 高温 ℃ ， 价 格低 ， 来 源广 ， 具有 良好 的环 境 效 益 和 社会 经 济效益 根 据 以上 原则 ， 初 步采 用 蔗糖 和

Vol.27 No.6 谭卓英等：露天矿运输道路生态型抑尘因子的选择 ·651· 可溶性淀粉作为黏结、凝并因子 结果如图2.为了寻求更好的吸湿保水效果，对不 (3)吸湿因子，吸湿因子要求能够从大气中吸 同配比的尘样在相同条件下进行实验，其结果如 收足够的水分，其最佳效果是吸收水分的速率大 图3所示.模拟是在室温28~34℃及相对湿度 于或等于水分蒸发的速率：而且，吸湿因子在采 83.0%~91.0%下进行的.图3中，1为0.5%碳酸 用无机盐时，应能根据土壤的酸碱度对土壤特性 钠+2.5%硅酸钠，2为1%碳酸钠+2%硅酸钠，3为 进行适当调节，达到改良土壤的性能.常见的吸 1.5%碳酸钠+1.5%硅酸钠，4为2%碳酸钠+1%硅 湿剂包括无机盐和某些有机溶剂，由于有机溶剂 酸钠，5为2.5%碳酸钠+0.5%硅酸钠 类的成本比无机盐高，故首选无机盐，这些无机 23保水因子抗蒸发性实验 盐主要包括卤化物，Na,CO,NaSO2,(NH)SO, (1)室温下的吸湿保水.其实验条件与Na,CO NaHCO,及Na.SiO,等.由于卤盐和硫酸盐具有强 和Na,SiO3不同，是将120mL水加入相应溶质配 烈的腐蚀作用，会造成对设备和环境的损害，一 制成0.5%的丙三醇溶液，洒到装有200g该矿运 般不应予以考虑，根据本次研究所在矿区的土壤 输路面的尘样蒸发皿中，待尘样润湿后，做吸湿 呈弱酸性，pH值(5.6~6.S),本次实验选用NaCO, 抑尘实验，测定其含湿量的变化，结果如图4. 和Na2SiO.作为吸湿因子， 10r ◆ (4)保水因子，保水因子同时也是吸水因子， 能在粉尘颗粒表面形成一层保护膜，从而降低溶 。一蔗糖 ◆一可溶性淀粉 液的表面张力，减少喷洒时的流失，并提高粉尘 4 的表面吸附作用，阻止水分的快速蒸发，此外，降 低在粉尘中的入渗速度，延长吸湿保水时间：同 时，又增强粉尘颗粒之间的分子吸引力，加强颗 0 10 152025303540 粒间的凝并效果.在各种表面活性因子中，根据 质量分数% 保水性效果测试，这里选择丙三醇作为保水因 图1蔗糖和可溶性淀粉的粘度随质量分数的变化曲线 子.在以上各因子的选择中，必须遵循抑尘功能、 Fig.1 Change in viscosity with mass fraction of sucrose and dissol- uble starch specimens 性价比与环境效应的统一，抑尘剂的酸碱度取决 50 于环境本底的pH值以及抑尘剂粘度的要求，以 日-3%碳酸钠 40 使用后能中和水土环境的酸碱度为标准， +3%硅酸钠 30 纯水 2实验模拟结果 如20 2.1凝并因子粘度实验 粘度是评价凝并因子凝并效果优劣的重要 0 12 36 60 84 108 参数.可定义为两层液体间一定面积、一定速度 时间h 梯度时的摩擦力，单位质量分数下，凝并因子的 图2吸湿保水因子含湿量随时间的变化曲线 粘度越高，其黏结凝并效果越好，质量分数均指 Fig.2 Change in moisture content with time of individual mois. ture-absorbing factors 固含量，溶剂为普通自来水.实验时，水的粘度为 0 ◆1 1.56mPas,水的温度为17-23℃.蔗糖和可溶性 9-2 40 淀粉的粘度随质量分数变化的曲线如图1. 2.2吸湿因子吸湿保水实：验 30 根据单因素实验，无机盐质量分数在3%左 赠20 右时即能达到吸湿保水的效果.为了区分Na,CO 10 和NazSiO,的吸湿保水性，参照上述粉尘的饱和 吸水率实验所测结果，分别按90mL水加入相应 0 20 406080100120 吸湿因子配制成质量分数为3.0%的Na.CO和 时间h 图3多吸湿因子的含湿量随时问的变化曲线 Na:SiO,溶液，分别洒到装有200g尘样蒸发皿中， Fig.3 Change in moisture content with time of multi moisture-ab- 待尘样饱和吸水后，测定一定时间后的含湿量， sorbing factors

谭 卓 英等 露 天 矿 运输 道路生 态 型抑 尘 因 子 的选 择 一 结果如 图 为 了寻求 更好 的吸湿 保 水效 果 ， 对 不 同配 比 的尘样 在 相 同条 件 下 进行 实验 ， 其 结 果 如 图 所 示 模 拟 是 在 室 温 一 ℃ 及 相 对 湿 度 、 下 进 行 的 图 中 ， 为 碳 酸 钠 硅 酸 钠 ， 为 碳 酸钠 硅 酸 钠 ， 为 碳 酸 钠 硅 酸钠 ， 为 碳 酸 钠 硅 酸钠 ， 为 ， 碳 酸 钠十 硅 酸钠 保 水 因子 抗 蒸 发 性 实 验 室温 下 的吸湿 保 水 其 实验条件 与 灸 和 灸 ， 不 同 ， 是 将 水 加 入 相 应 溶 质 配 制 成 的丙 三 醇 溶 液 ， 洒 到装 有 该矿 运 输路 面 的尘 样 蒸 发 皿 中 ， 待 尘 样 润 湿 后 ， 做 吸湿 抑 尘 实验 ， 测 定 其 含 湿 量 的变 化 ， 结 果 如 图 一 一 一 一 一一一一 蔗糖 可溶性淀粉 一 目 一 ︵侧︾姆由 一土一 一一土 － 一 一 上一一 一 」一 一 ‘ 一 一一上一习 质量 分数 图 蔗 糖和 可 溶 性 淀粉 的粘度 随 质量 分 数 的变化 曲线 卜 ， 卜 代 一 一 一一 一一门 王斗 一 碳酸钠 斗 硅酸钠 创卜 纯水 门，山、 八 咧嚎如冬 可 溶 性 淀 粉 作 为郭 结 、 凝 并 因 子 吸湿 因子 吸湿 因子 要求 能够 从大气 中吸 收足 够 的水 分 ， 其最佳 效果 是 吸 收水 分 的速 率 大 于 或 等 于 水 分 蒸 发 的速 率 而 且 ， 吸湿 因子 在采 用 无机 盐 时 ， 应 能根据 土 壤 的酸 碱度对 土壤特 性 进 行 适 当调 节 ， 达 到 改 良土 壤 的性 能 常 见 的吸 湿 剂包 括无 机 盐 和某 些 有机 溶 剂 ， 由于 有机 溶剂 类 的成 本 比无 机 盐 高 ， 故 首选 无 机 盐 这 些 无 机 盐 主 要 包 括 卤化 物 ， 灸 ， ， 月 ， ， 及 灰 。 等 由于 卤盐 和硫 酸 盐 具 有 强 烈 的腐 蚀 作用 ， 会 造 成 对 设 备 和 环 境 的损 害 ， 一 般 不应 予 以考虑 根据 本 次研 究所 在矿 区 的土 壤 呈 弱 酸 性 ， 值 一 ， 本 次 实验 选 用 灸 和 作 为吸湿 因子 保 水 因子 保 水 因 子 同时 也 是 吸 水 因 子 ， 能在 粉尘颗 粒表面 形成 一 层 保 护 膜 ， 从而 降低 溶 液 的表 面 张 力 ， 减 少 喷 洒 时 的流 失 ， 并 提 高粉 尘 的表 面 吸 附作用 ， 阻止 水 分 的快 速 蒸 发 此 外 ， 降 低 在 粉 尘 中 的入渗 速 度 ， 延 长 吸湿 保水 时 间 同 时 ， 又 增 强粉 尘颗 粒 之 间 的分 子 吸 引力 ， 加 强颗 粒 间 的凝 并效果 在 各 种 表 面 活 性 因子 中 ， 根 据 保水 性 效 果 测 试 ， 这 里 选 择 丙 三 醇 作 为 保 水 因 子 ， 在 以上 各 因子 的选择 中 ， 必 须遵 循抑 尘 功 能 、 性价 比与环 境 效应 的统 一 ， 抑 尘 剂 的酸 碱 度 取 决 于环 境 本底 的 值 以及 抑 尘 剂 粘 度 的要 求 ， 以 使 用 后 能 中和 水 土 环 境 的酸碱 度 为标 准 山一一 一一 一一一一日‘ 一 一‘ 一 一止 时间压 图 吸 湿 保 水 因 子 含湿 量随 时间的 变化 曲线 代 一 比 一今 峨 ，奋一 一么一 州 一 ︸︺气气，‘ 、 八曰 咧赌和芝 实验 模拟结 果 凝 并 因子 粘 度实验 粘 度 是 评 价 凝 并 因 子 凝 并 效 果 优 劣 的 重 要 参 数 可 定义 为两 层 液 体 间一 定面 积 、 一 定速 度 梯 度 时 的摩 擦 力 单位 质 量分 数 下 ， 凝 并 因子 的 粘 度 越 高 ， 其 赫 结凝 并 效 果越 好 ， 质 量 分数 均 指 固含 量 ， 溶剂为普通 自来水 实验 时 ， 水 的粘度 为 · ， 水 的温 度 为 一 ℃ 蔗 糖 和 可 溶 性 淀 粉 的粘 度 随质 量 分 数 变 化 的 曲线如 图 吸 湿 因子 吸湿 保 水 实验 根 据 单 因 素实验 ， 无 机 盐 质 量 分数 在 左 右 时 即能达 到吸湿 保 水 的效 果 ， 为 了区分 灸 和 ， 的吸湿 保 水 性 ， 参 照 上 述 粉 尘 的饱 和 吸 水 率 实验 所 测 结 果 ， 分 别按 水 加 入 相 应 吸 湿 因 子 配 制 成 质 量 分 数 为 的 灸 ， 和 灸 。 溶 液 ， 分别 洒 到装 有 尘样蒸 发皿 中 ， 待 尘样 饱 和 吸 水 后 ， 测 定 一 定 时 间后 的含湿 量 ， 一一 ‘ 一一二 一一 一一 一上一 一 一 一 时 间小 图 多吸 湿 因子 的含湿 量随 时 间 的变 化 曲线 代 代 一

·652· 北京科技大学学报 2005年第6期 70 60 量一丙三醇 50 ★一纯水 40 20 量一内三醇 10 一纯水 0L 12 36 60 84108132156 20 40 60 80 时间h 时间h 图4洒有丙三醇和水的尘样的含湿量变化曲线 图5高温下尘样蒸发量变化曲线 Fig4 Change in moisture content with time of glycerol and water Fig.5 Change in evaporation capacity with time of glycerol and specimens water specimens at 45C 2.0 (2)高温下的抗蒸发性实验.根据实验，粉尘 对0.5%的丙三醇溶液的饱和吸湿率与水溶液基 91.5 ★一丙三醇 ■一纯水 本相当.因此，采用经干燥处理的500g粉尘样加 1.0 200mL水按固含量配制成0.5%的丙三醇溶液.待 其润湿尘样后，置于预热的恒温炉中，溶液的温 0.5 度为21℃，恒温炉温度设定为45℃，并跟踪监测 炉内温度变化.监测结果表明炉内实际平均温度 0 10 2030 4050 60 时间h 为46.6℃，进行抗蒸发性实验，测定一定时间(h) 图6高温下尘样蒸发率变化曲线 和面积(cm)上蒸发的水量()，用蒸发量和蒸发 Fig.6 Change in specific evaporation rate with time glycerol and 率与时间之间的关系来比较洒有丙三醇尘样和 water specimens at45℃ 纯水尘样的抗蒸发性，见图5和图6. 和放矿任务.试验前已连续6d晴天，实际最高气 2.4工业试验 温41.8℃，地面最高温度51.0℃（以气压盒置于地 根据上述抑尘因子进行优化，提高了可溶 面测得)，相对湿度为87.1%，气压97kPa.湿度及 性淀粉的粘度(1.1%时为630mPa·s)及可溶性， 气压以测试期间的监测数据进行统计平均.试验 并配制了抑尘剂，45℃下抗蒸发时间达65.17h, 分两步，先进行洒水防尘试验，洒水频次为每90 比纯水时提高41.69%，主要性能参数如表1. min一次，喷洒量为3~5L·m2.洒水试验结束后， 工业试验场地为该露天矿采场主要运输道 停酒水1d,再进行抑尘剂试验，喷洒量为0.5~1.0 路及放矿平台，它们每日承担3000t矿石的运输 Lm,喷洒一次后连续监测.结果如表2 表】抑尘剂主要性能指标 Table 1 Performance index of the dust suppressor 抑尘方式 pH值 粘度/(mPas)表面张力/N·cm)粉尘饱和吸剂率%研磨性%抗蒸发速率/(gcm2.h) 自来水 6.5 1.56 71.6×106 44.5 820 4.40 抑尘剂 7.8 510.00 32.8×10 653 6.43 0.03 表2酒水和抑尘剂时粉尘质量分数测试结果 Table 2 Monitored dust concentrations of water and the dust suppressor mg.m 洒水（颊次90min) 抑尘剂（频次：一次） 项目 公路 矿仓平台 公路 矿仓平台 第1天 第2天 第5天 第1天：第2天 第5天 瞬时平均 2.14 1.62 0.51 ·0.73 1.39 0.43 0.61 1.15 统计平均 3.83 5.06 0.70 0.81 1.14 0.30 0.32 0.38 3实验结果分析 度迅速提高，发生突变，考虑到性价比，蔗糖固含 量在35%以下时，粘度变化不大，因此宜采用低 从图】可知，蔗糖的粘度随质量分数的增加 质量分数的蔗糖溶液，可溶性淀粉的粘度随质量 而呈缓慢递增趋势，当质量分数大于35%时，粘 分数增加近似线性变化，梯度变化明显比蔗糖

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 甲日 · 摧咽侧掣 门卜 丙三醇 ，‘ 纯水 躺和咧芝 ‘ ‘ 一 一 ‘ 占一 一 ‘ ‘ 一一 一 一 法 时间瓜 图 洒 有丙 三醉和水的 尘 样的含湿 变化 曲线 卜 牌 ， 油 时 间瓜 图 高温 下 尘 样燕 发 量变化 曲线 · 比 柱 】 门 加 ， ℃ 厂一一一一一一一 一 － 一一一一门 甲月日 · ︾瓣绷摧望 高温 下 的抗 蒸 发性 实验 根据 实验 ， 粉 尘 对 的丙 三 醇溶 液 的饱 和 吸湿 率 与 水 溶液基 本 相 当 因此 ， 采用 经 干 燥 处 理 的 粉尘样加 水 按 固含量 配 制成 的丙三 醇溶 液 待 其润 湿 尘样 后 ， 置 于 预 热 的恒 温 炉 中 ， 溶 液 的温 度 为 ℃ ， 恒 温 炉温 度 设 定 为 ℃ ， 并跟 踪监 测 炉 内温度 变 化 监 测 结果表 明炉 内实 际平均温度 为 ℃ ， 进 行 抗 蒸 发 性 实验 ， 测 定 一 定 时 间 和面 积 上 蒸 发 的水量 邢 ， 用 蒸 发 量 和 蒸 发 率 与 时 间之 间 的关 系来 比较 洒 有 丙 三 醇尘 样 和 纯 水 尘 样 的抗 蒸 发 性 ， 见 图 和 图 工 业 试验 根据上 述 抑 尘 因 子进 行 优化 ， 提 高 了可 溶 性 淀粉的粘度 时 为 及 可溶 性 ， 并配 制 了抑尘 剂 ， ℃ 下抗 蒸发 时 间达 ， 比纯水 时提 高 ， 主 要 性 能参 数 如表 工 业 试 验 场 地 为 该 露 天 矿 采 场 主 要 运 输 道 路及 放矿 平 台 ， 它们 每 日承 担 矿 石 的运 输 丙三醇 纯水 ‘ 一 一一 上 时 间瓜 图 高温 下 尘 样蒸 发 率变化 曲线 啥 · 她 幻 肠 ， ℃ 和 放 矿 任 务 试验 前 已 连 续 晴天 ， 实 际最 高气 温 ℃ ， 地 面 最 高温度 ℃ 以气 压 盒 置 于 地 面 测 得 ， 相对 湿度 为 ， 气 压 沙 湿度 及 气 压 以测 试 期 间 的监 测 数据进 行 统 计 平均 试 验 分 两 步 ， 先进 行洒 水 防尘 试 验 ， 洒 水 频 次 为 每 一 次 ， 喷洒 量 为 一 一 洒 水 试验 结束 后 ， 停 洒 水 ， 再进 行抑 尘 剂 试 验 ， 喷 洒 量 为 一 一，， 喷 洒 一 次后 连 续监 测 结 果 如 表 表 抑 尘 剂主要性 能指标 氏 ， 概 ， 抑 尘 方式 值 粘度 · 表 面 张 力 · 一 今 粉尘 饱 和 吸 剂率 研 磨性 抗 蒸发 速 率 ’ 一 ， · 一 ， 自来水 抑尘剂 一 ‘ 一 表 洒水和抑尘剂 时粉尘 质 盘 分 数测 试 结 果 ， 介 比 ， 肠 · 一 洒 水 频 次 抑尘 剂 频 次 一 次 项 目 公路 矿仓平台 第 天 公路 第 天 矿仓平 台 第 天 第 天 第 天 第 天 瞬 时平 均 统 计平均 曲 石 实验 结 果 分 析 从 图 可 知 ， 蔗 糖 的粘度 随质 量 分数 的增 加 而 呈缓慢递 增趋 势 ， 当质 量 分 数 大 于 时 ， 粘 度 迅 速 提 高 ， 发 生 突变 考 虑 到 性 价 比 ， 蔗 糖 固含 量 在 以下 时 ， 粘度 变 化 不 大 ， 因 此 宜 采 用 低 质 量 分数 的蔗糖溶液 可溶 性 淀 粉 的粘 度 随质 量 分 数 增 加 近 似 线性 变 化 ， 梯 度 变 化 明 显 比蔗 糖

VoL.27 No.6 谭卓英等：露天矿运输道路生态型抑尘因子的选择 653· 大，在质量分数相同时，其粘度也比蔗糖高，但是 纯水样的蒸发速率一开始高，达1.82kgm2h', 随着固含量的增加，其溶解速度变缓. 随后逐渐下降最终在0.44kgm2·h时趋于平 图2显示碳酸钠和硅酸钠尘样的含湿量随时 稳.而丙三醇样不同，蒸发速率是逐渐增大，在20 间变化曲线基本重合，在36h内，含湿量减小较 h左右经过峰值点(0.48kgm-2h),然后慢慢下 慢，36h后含湿量的梯度变大，与纯水尘样的含 降并趋于平衡(0.24kgm2h).实验表明，丙三 湿量曲线基本平行，梯度降增大，蒸发速率增大， 醇具有吸湿及保水的活化功能，其蒸发速率低于 说明其短时间内吸湿保水效果比长时间显著.纯 纯水样是显而易见的.表1表明，工业试验所配 水溶液的尘样在84h已经低于含湿量4%的危险 制的抑尘剂，粘度达到水的327倍，大大增强了 点，从理论上讲已经起不到抑尘的作用；而碳酸 对粉尘的黏结凝并作用，并提高粉尘的抗研磨性 钠和硅酸钠尘样在96h的含湿量仍然高于5%， 1.77%:同时，降低了水溶液的表面张力，达 可以抑制扬尘，还能随空气湿度的增加，不断吸 54.2%,提高粉尘的饱和吸水率20.8%，高温下的 收水分而增大其含湿量，抑尘时间至少比纯水延 抗蒸发性增强145.67倍.从喷洒一次抑尘剂的效 长15% 果来看（表2），与90min洒水频次相当的抑尘效果 图3的含湿量变化曲线与图2相似，即尘样 相比较，理论上，可按下式计算有效抑尘天数： 在36h后含湿量的梯度变大.从而再一次证明了 N-Ig(C/C.) (1) 1g(1+n) 吸湿保水因子短时期内显著的吸湿保水效果.在 式中，Ch为90min洒水频率时的粉尘浓度，C: 36h内，5种尘样的变化曲线基本重合，36h后出 为喷洒抑尘剂时第一天的粉尘浓度，”为喷洒抑 现分岔，前三者尘样的吸湿保水效果略优于后两 尘剂后粉尘浓度的增长率，N为与90min洒水频 者，而且也优于图2中的单类无机盐样，但在前 率相同抑尘效果时的理论有效抑尘天数， 三种尘样中，硅酸钠的含量均大于或等于碳酸 若按前两天的增长率15.71%和6.67%计算， 钠，其吸湿性较强，说明混合样中硅酸钠的作用 在主要运输公路为11.64d,在放矿平台可有效抑 是主要的.从数据上分析，3号尘样，即含有1.5% 尘43.78d.若按前五天的平均增长率62.86%和 碳酸钠+1.5%硅酸钠混合溶液的尘样的吸湿保水 21.05%推算，则分别为3.5和13.33d.但由于运输 效果稍优于1,2号尘样，并且在96h与单种3%的 时存在矿石洒落，降低了抑尘效果，实际应用中 碳酸钠及硅酸钠相比，其含湿量分别提高27.6% 为5d. 和30.4%. 4结论 图4表明，丙三醇和纯水尘样含湿量曲线均 近似线性变化，起点相近，但随时间的延长而出 (1)在抑尘因子中，可溶性淀粉比蔗糖具有更 现分岔，前者曲线斜率小，后者大，说明丙三醇尘 好的粘度可调性，1.1%的可溶性淀粉其粘度可达 样含湿量变化的梯度降小于纯水尘样，抗蒸发性 到630mPas.单因素NaCO,和Na,SiO,的吸湿性 强.且纯水尘样在静置到132h后，含湿量只剩 能相近，质量分数为3%时均比纯水提高15%，多 1.4%,几乎完全失去水分.而经丙三醇处理后的 因素时Na,SiO的作用强于Na,CO.0.5%的丙三醇 尘样，静置156h后其含湿量依然能保持在 已具有明显的吸湿保水性能，其抗蒸发性能比纯 598%.放置更长时间，其表面仍具有一定的湿 水时提高43.2%. 度，随着空气湿度的变化，尘样的含湿量也随着 (2)由可溶性淀粉、硅酸钠及甘油配制的抑尘 变化，此外，丙三醇尘样有明显的结板现象，随着 剂，其粘度达到510mPas,比纯水提高325.92倍： 尘样含湿量的减少，尘样结板现象尤为明显，由 表面张力为32.8×10Ncm',比纯水降低 此可见，丙三醇具有很好的吸湿保水性，能够在 54.19%:土尘的饱和吸水率为65.3%，比纯水时提 较长时间内锁住水分，使尘样有较高的含水率， 高20.8%：在实验的研磨条件下，低于200目粒径 从图5可以看出，丙三醇的蒸发量明显低于 的粉尘含量为6.43%，比纯水时降低1.77%；在 纯水，但其随时间变化的规律是相似的.对于纯 45℃恒温下的抗蒸发时间达到65.17h,比纯水时 水样，在38h后己经趋于恒重.而丙三醇的尘样， 提高41.69%：而抗蒸发速率为0.03gcm2.h',比 在54.43h后才完全脱水，抗蒸发性能有了很大 纯水时降低145.67倍：当喷洒量为0.5~1.0Lm2 程度的提高，比纯水提高了43.2%.从图6可见， 时，实际抑尘效果达到5d

一 谭 卓 英 等 露 天 矿 运输道路 生 态 型 抑 尘 因 子 的选择 一 大 ， 在质 量 分数 相 同时 ， 其 粘度 也 比蔗 糖 高 ， 但 是 随着 固含 量 的增 加 ， 其 溶 解 速 度 变 缓 图 显 示 碳酸钠 和硅 酸钠 尘样 的含湿 量 随时 间变 化 曲线 基 本 重 合 ， 在 内 ， 含 湿 量 减 小 较 慢 ， 后 含 湿 量 的梯 度 变 大 ， 与 纯 水 尘 样 的含 湿 量 曲线基 本平 行 ， 梯度 降增大 ， 蒸 发速 率增 大 ， 说 明其 短 时 间 内吸湿 保 水 效果 比长 时 间显 著 纯 水 溶 液 的尘 样 在 己 经 低于 含 湿 量 的危 险 点 ， 从 理 论 上 讲 已 经 起 不 到抑 尘 的作用 而 碳 酸 钠 和 硅 酸钠 尘 样 在 的含湿 量 仍 然 高于 ， 可 以抑 制 扬 尘 ， 还 能 随 空气 湿 度 的增 加 ， 不 断 吸 收水分而增大其含湿 量 ， 抑 尘 时 间至 少 比纯 水延 长 图 的含 湿 量 变 化 曲线 与 图 相 似 ， 即尘 样 在 后 含湿 量 的梯度 变 大 从 而 再 一 次 证 明 了 吸湿 保 水 因子 短 时期 内显 著 的吸湿 保 水 效果 在 内 ， 种 尘 样 的变 化 曲线 基 本 重 合 ， 后 出 现 分岔 ， 前三 者 尘 样 的吸湿 保水 效果 略优 于 后 两 者 ， 而 且 也 优 于 图 中 的单 类 无 机 盐样 但 在前 三 种 尘 样 中 ， 硅 酸 钠 的含 量 均 大 于 或 等 于 碳 酸 钠 ， 其 吸湿 性 较 强 ， 说 明混 合 样 中硅 酸 钠 的作用 是主 要 的 从 数据 上 分析 ， 号 尘 样 ， 即含 有 碳 酸钠 硅 酸钠 混合 溶 液 的尘 样 的吸湿 保 水 效果稍优 于 ， 号尘 样 ， 并 且 在 与 单种 的 碳 酸 钠及 硅 酸钠 相 比 ， 其 含湿 量 分 别提 高 和 图 表 明 ， 丙 三 醇和 纯 水 尘 样 含 湿 量 曲线均 近似 线 性 变化 ， 起 点相 近 ， 但 随 时 间 的延 长 而 出 现 分 岔 ， 前 者 曲线斜 率 小 ， 后 者 大 ， 说 明丙 三 醇 尘 样含湿 量 变 化 的梯度 降小 于 纯 水 尘 样 ， 抗 蒸 发性 强 且 纯 水 尘 样在 静 置 到 后 ， 含 湿 量 只 剩 ， 几 乎 完 全 失 去 水 分 而 经 丙 三 醇 处 理 后 的 尘 样 ， 静 置 后 其 含 湿 量 依 然 能 保 持 在 放 置 更 长 时 间 ， 其 表 面 仍 具 有 一 定 的湿 度 ， 随着 空 气 湿 度 的变 化 ， 尘 样 的含湿 量 也 随着 变化 此 外 ， 丙三 醇 尘样有 明显 的结板现 象 ， 随着 尘样含湿 量 的减 少 ， 尘 样 结板 现 象 尤 为 明显 由 此 可 见 ， 丙 三 醇 具 有 很 好 的 吸湿 保 水 性 ， 能 够 在 较 长 时 间 内锁 住 水 分 ， 使 尘 样 有 较 高 的含 水 率 从 图 可 以看 出 ， 丙 三 醇 的蒸 发 量 明显 低 于 纯 水 ， 但 其 随 时 间 变 化 的规 律 是 相 似 的 对 于 纯 水 样 ， 在 后 己 经 趋 于恒 重 而 丙 三 醇 的尘 样 ， 在 后 才 完 全 脱 水 ， 抗 蒸 发 性 能有 了很 大 程 度 的提 高 ， 比纯 水 提 高 了 从 图 可 见 ， 纯 水 样 的蒸 发速 率 一 开始 高 ， 达 · 一 ， · 一 ’ ， 随 后 逐 渐 下 降 最 终 在 吨 · 一 ， · 一 ， 时 趋 于 平 稳 而 丙三 醇样 不 同 ， 蒸 发速 率 是逐渐 增 大 ， 在 左 右 经 过 峰值 点 地 · 一“ · 一 ’ ， 然 后慢 慢 下 降并趋 于 平 衡 · 一， · 一 今 实验 表 明 ， 丙 三 醇 具有 吸湿 及 保 水 的活化 功 能 ， 其 蒸 发速 率低 于 纯 水 样 是 显 而 易见 的 表 表 明 ， 工 业试 验 所 配 制 的抑 尘 剂 ， 粘 度 达 到 水 的 倍 ， 大 大 增 强 了 对 粉尘 的豁 结凝 并作用 ， 并提 高粉 尘 的抗研 磨 性 同 时 ， 降 低 了 水 溶 液 的 表 面 张 力 ， 达 ， 提 高粉 尘 的饱 和 吸 水 率 ， 高温 下 的 抗 蒸 发性增 强 倍 从 喷洒 一 次抑 尘剂 的效 果 来看 表 ， 与 洒 水 频 次 相 当 的抑 尘 效 果 相 比较 ， 理 论 上 ， 可 按 下 式 计 算 有 效 抑 尘 天 数 一 冥马醉 十 攀 叮 式 中 ， ，。 为 洒 水 频 率 时 的粉 尘 浓 度 ， ， 为 喷 洒 抑 尘 剂 时 第 一 天 的粉 尘 浓 度 ， 叮为 喷 洒 抑 尘 剂 后 粉 尘 浓 度 的增 长 率 ， 为与 洒 水频 率 相 同抑 尘 效 果 时 的理 论 有 效 抑 尘 天 数 若 按 前 两 天 的 增 长 率 巧 和 计 算 ， 在 主 要 运 输 公 路 为 ， 在 放 矿 平 台可 有 效抑 尘 若 按 前 五 天 的平 均 增 长 率 名 和 推 算 ， 则 分 别 为 和 但 由于 运 输 时存 在矿 石 洒 落 ， 降低 了抑 尘 效 果 ， 实 际应 用 中 为 结 论 在 抑 尘 因 子 中 ， 可 溶性 淀 粉 比 蔗糖 具 有 更 好 的粘 度可 调 性 ， 的可 溶 性 淀 粉 其 粘 度 可达 到 · 单 因素 灸 ， 和 ， 的吸湿 性 能相 近 ， 质 量 分 数 为 时均 比 纯 水 提 高 巧 ， 多 因 素 时 斑 的作 用 强 于 灸 的丙 三 醇 已具有 明显 的吸湿 保 水 性 能 ， 其 抗 蒸 发性 能 比纯 水 时提 高 由可溶 性 淀粉 、 硅 酸 钠 及 甘 油配 制 的抑 尘 剂 ， 其 粘度达 到 · ， 比 纯 水 提 高 倍 表 面 张 力 为 犯 ‘ 一 ‘ · 一 ，， 比 纯 水 降 低 土 尘 的饱 和 吸 水 率 为 ， 比 纯 水 时提 高 在 实验 的研 磨条件 下 ， 低 于 目粒径 的粉 尘 含 量 为 ， 比纯 水 时 降低 在 ℃ 恒 温 下 的抗 蒸 发 时 间达 到 ， 比纯 水 时 提 高 而 抗 蒸 发 速 率 为 · · 一 ， · 一 ’ ， 比 纯 水 时 降低 倍 当 喷洒 量 为 一 一 ， 时 ， 实 际抑 尘 效 果 达 到

·654· 北京科技大学学报 2005年第6期 参考文献 [6]Wu C.Tests and effects of three surfactants on the penetration ability of calcium chloride and water solution in dust.J Environ []张华俊，刘菲，张兴凯，等.路面抑尘剂综述.劳动保护科 Sci1998,104:445 学技术，2000,20(6)：40 [7]Moore P E.Suppressants for the control of industrial explosions. [2】吴超.化学抑尘剂的基础研究及其在矿山的应用.矿业快 J Loss Prev Process Ind,1996,9(1):119 报，2001,36612：5 [8]张平，李绍臣，苏金生.露天矿山汽车运输路面扬尘的防 [3】钱欣，高吸水性树脂聚丙烯酸钠盐制备工艺研究.功能高 治方法，露天采煤技术，2000，(3方：44 分子学报，1979,10(2少：184 [判王海宁，吴超.一种路面抑尘高倍树脂的研制.中南工业 [4]Kim J.The economic assessment of surfactant applications for 大学学报，1995,26(3：319 coal dust control in USA mines.Min Technol,1997,79:133 [10]彭兴文，李锦.露天矿公路扬尘综合防治技术的研究.工 [5]Tien J C,Kim J.Respirable coal dust control using surfactants. 业安全与防尘，1995(9：1 Appl Oceup Environ Hygiene,1997,12(12):957 Selection of ecotype dust suppressive factors for simple roadway in open pits TAN Zhuoying",LIU Wenjing,ZHAO Xingguang.CAI Meifeng" 1)State laboratory of High-Efficient Mining Safety of metal mines(University of Science and Technology Beijing),Ministry of Education,Beijing 100083.China 2)Materials Science and Engineering School,University of Science and Technology.Beijing 100083.China 3)School of Resources and Environment,Guangxi University,Nanning 530004,China ABSTRACT Based on the environmental background of an open pit and the mechanism of dust forming on an au- tomobile soil pavement,the principle of selecting dust suppressive factors such as adhesion,agglomeration and hy- drophilicity was established.Sucrose,soluble starch,glycerine,sodium carbonate and sodium silicate were selected and a series of experimental simulations were carried out to test the viscosity,hygroscopic capacity,anti-evaporabi- lity at a high constant temperature of 45C,and anti-jarring performance by milling.In order to analyze dust sup- pression effect,pure water was used for comparison with the above factors.The results showed that the dust sup- pressor,which was composed of dissoluble starch,sodium silicate as well as glycerol,possesses a viscosity of 510 mPas,a saturated suppressor's hydrophilicity percentage of 63.5%and an evaporation rate per unit area of 0.03 gcmh at 45C well as a lasting anti-evaporation time of65.17h,provided with high performances of adhesive effect,agglomeration,hydrophilicity,anti-evaporation as well as road surface solidification.Besides,it has strong adsorptive capacity,no secondary dust in insufflation of the dust suppressor,no side effect in mineral preparation and metallurgy as well as is innocuous and harmless to the environment. KEY WORDS open pit;simple roadway;dust suppressive factors;hydrophilicity percentage;secondary pollution

一 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 参 考 文 献 【 张华 俊 ， 刘 菲 ， 张兴 凯 ， 等 路 面抑 尘剂综述 劳动 保 护科 学 技 术 ， ， 吴超 化学抑尘 剂的基 础研究及其在矿 山的应用 矿 业 快 报 ， ， 钱欣 高吸 水 性树脂聚 丙 烯酸 钠 盐 制备 工 艺研 究 功 能高 分 子 学报 ， ， 幻 触 ‘ 加 皿 触 卜 ， ， 〔 ， 幻 肚 如 功 ， ， 正 触 讨 ， ， 科 正 州 · 卿 ， ， 【 张平 ， 李绍 臣 ， 苏金 生 露 天 矿 山汽 车运输路 面扬 尘 的防 治 方法 露 天 采煤技 术 ， ， 王 海 宁 ， 吴 超 一 种 路 面 抑 尘 高倍 树脂 的研制 中南工业 大 学学报 ， ， 【 彭 兴 文 ， 李锦 露 天矿 公 路扬 尘 综合 防 治 技术 的研 究 工 业 安全 与防尘 ， 别万 松 ， 肠 心气乙队咬口 刀” 器 “ 心气 旅刀 ， 一 ， ， ， ， ， 昭 ， 眠 加 ， ， ， ， ， 功 ， 代 ， ， ， ， 一 ， 一 川 衅 ， 毗 叩 兀 代 ， ， · 一 ，， ， 妙 叩 · 一， · 一 ’ 一 ， ， ， 勿 ， 一 ， 叩 ， 犯 ‘ 哪 切嗯 田了