YCH抑尘剂抑制露天矿路面扬尘的实验研究

D01:10.13374.ism1001053x2007.s2.79 第29卷增刊2 北京科技大学学报 Vol.29 SuppL 2 2007年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2007 YCH抑尘剂抑制露天矿路面扬尘的实验研究 杜翠凤蔡嗣经蒋仲安 北京科技大学土木与环境工程学院.北京100083 摘要矿山采场路面喷洒YCH抑尘剂后，逐日测定了路面粉尘含湿量、路面粉尘粒径分布，汽车行驶后瞬时扬尘浓度.路 面喷洒抑尘剂10d后，瞬时扬尘浓度仅为49mg'm~3,降尘效率可达984%.与和矿山路面每天喷洒4次水相比，路面喷洒 YCH抑尘剂时节水率98%，降尘成本降低31%. 关键词YCH抑尘剂：路面扬尘：瞬时粉尘浓度 分类号TD714:R1363 露天矿采场路面均为碎石或土等铺成的简易路 果进行了实验研究. 面，表面积存大量细小粉尘，这些粉尘相互间作用力 1 实验条件 很弱，在自然风或汽车行驶造成的诱导风流作用下， 很容易扬起习.国内外环境评价专家均一致认为 实验矿山是一座年产铁矿石1×10t的大型露 汽车路面扬尘是露天矿内最主要的尘源.国内 天铁矿.汽车运输是该矿的主要运输方式，主要车 有关实测资料表明，除爆破产尘外，各工艺设备产尘 型是42t和77t矿车.矿山的采场路面用选矿厂的 量与总产尘量的比例依次为：穿孔设备6.3%：装载 碎石铺成，全长10km,平均宽25m. 设备1.19%：运输设备9133%：凿岩设备0.57%： 实验路段位于北采区的南帮，是运输矿石和岩 推士设备0.61%1g 石的主干路，经测定该路段每小时的平均车流密度 汽车行驶扬起的高浓度粉尘不仅危害工人的身 为150辆.喷洒抑尘剂前，未对该段路面进行任何 体健康和行车安全，而且因高浓度粉尘的存在加大 松动、平整等处理. 矿山机械的磨损和油耗等原因给矿山的经济造成巨 实验路段及测点布置如图1所示.图1中阴影 大的损失1，)，因此，采取措施控制路面扬尘是每个 部分为喷洒抑尘剂的路段，喷洒面积7750m2,平均 矿山必须面对的问题. 喷洒量为237Lm一2.其余部分为洒水对比路段. 用洒水车在路面洒水控制路面扬尘是我国绝大 矿石场 多数露天矿山普遍采用的方法.这一措施简便易 行，但其有效作用时间短，尤其在夏季，喷洒一次，有 效作用时间只有30min7.为了控制扬尘，矿山必 须出动多台洒水车频繁洒水致使抑尘成本很高。效 果却不理想，此外，北方冬季采场路面因洒水结 废石> 冰威胁行车安全，致使冬季路面洒水抑尘无法正常 了废石场 测点2 采用.因此在露天矿采用高效抑尘剂抑制路面扬尘 是非常必要的. 测点1 针对露天矿路面粉尘细小，相互间作用力小、受 外界气流影响而易扬尘等特点，实验室研制出了具有 吸湿、保湿、凝并、固结等多重性能的YCH抑尘剂. 采场 本文主要对YCH抑尘剂在实验矿山的抑尘效 图1实验路段及测点布置示意图 收稿日期：200710-15 实验期间天气以晴天为主，风力1~2级.上午 基金项目：北京市教有委员会共建项目建设计划资助项目(No. XK100080432) 八点气温16~19.5℃，空气相对湿度55%~96%： 作者简介：杜翠风(1966一)，女，别教授.博士 下午三点气温26~31.5℃.相对空气湿度31%~

YCH 抑尘剂抑制露天矿路面扬尘的实验研究 杜翠凤 蔡嗣经 蒋仲安 北京科技大学土木与环境工程学院, 北京 100083 摘 要 矿山采场路面喷洒 YCH 抑尘剂后, 逐日测定了路面粉尘含湿量 、路面粉尘粒径分布、汽车行驶后瞬时扬尘浓度.路 面喷洒抑尘剂 10 d 后, 瞬时扬尘浓度仅为 4.9 mg·m -3 , 降尘效率可达 98.4 %.与矿山路面每天喷洒 4 次水相比, 路面喷洒 YCH 抑尘剂时节水率 98 %, 降尘成本降低 31%. 关键词 YCH 抑尘剂;路面扬尘;瞬时粉尘浓度 分类号 TD714 ;R 136.3 收稿日期:2007-10-15 基金项目:北京市教育委员会共建项目建设计划资助项目( No . XK100080432) 作者简介:杜翠凤( 1966—) , 女, 副教授, 博士 露天矿采场路面均为碎石或土等铺成的简易路 面, 表面积存大量细小粉尘, 这些粉尘相互间作用力 很弱, 在自然风或汽车行驶造成的诱导风流作用下, 很容易扬起[ 1-2] .国内外环境评价专家均一致认为 汽车路面扬尘是露天矿内最主要的尘源[ 3-5] .国内 有关实测资料表明, 除爆破产尘外, 各工艺设备产尘 量与总产尘量的比例依次为 :穿孔设备 6.3 %;装载 设备 1.19 %;运输设备 91.33 %;凿岩设备 0.57 %; 推土设备 0.61 % [ 1, 6] . 汽车行驶扬起的高浓度粉尘不仅危害工人的身 体健康和行车安全, 而且因高浓度粉尘的存在加大 矿山机械的磨损和油耗等原因给矿山的经济造成巨 大的损失[ 1, 7] .因此, 采取措施控制路面扬尘是每个 矿山必须面对的问题 . 用洒水车在路面洒水控制路面扬尘是我国绝大 多数露天矿山普遍采用的方法.这一措施简便易 行, 但其有效作用时间短, 尤其在夏季, 喷洒一次, 有 效作用时间只有 30 min [ 7] .为了控制扬尘, 矿山必 须出动多台洒水车频繁洒水, 致使抑尘成本很高, 效 果却不理想[ 8] .此外, 北方冬季采场路面因洒水结 冰威胁行车安全, 致使冬季路面洒水抑尘无法正常 采用 .因此在露天矿采用高效抑尘剂抑制路面扬尘 是非常必要的. 针对露天矿路面粉尘细小、相互间作用力小 、受 外界气流影响而易扬尘等特点, 实验室研制出了具有 吸湿、保湿、凝并 、固结等多重性能的 YCH 抑尘剂 . 本文主要对 YCH 抑尘剂在实验矿山的抑尘效 果进行了实验研究 . 1 实验条件 实验矿山是一座年产铁矿石 1 ×10 7 t 的大型露 天铁矿.汽车运输是该矿的主要运输方式, 主要车 型是 42 t 和 77 t 矿车 .矿山的采场路面用选矿厂的 碎石铺成, 全长 10 km, 平均宽 25 m . 实验路段位于北采区的南帮, 是运输矿石和岩 石的主干路, 经测定该路段每小时的平均车流密度 为 150 辆 .喷洒抑尘剂前, 未对该段路面进行任何 松动、平整等处理 . 实验路段及测点布置如图 1 所示 .图 1 中阴影 部分为喷洒抑尘剂的路段, 喷洒面积 7 750 m 2 , 平均 喷洒量为 2.37 L·m -2 .其余部分为洒水对比路段. 图1 实验路段及测点布置示意图 实验期间天气以晴天为主, 风力 1 ～ 2 级 .上午 八点气温 16 ～ 19.5 ℃, 空气相对湿度 55 %～ 96 %; 下午三点气温 26 ～ 31.5 ℃, 相对空气湿度 31 %～ 第 29 卷 增刊 2 2007 年 12 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol.29 Suppl.2 Dec.2007 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2007.s2.079

。46 北京科技大学学报 2007年增刊2 50%. 湿率达到4%时.扬尘风速为12ms1.露天矿汽车 2YCH抑尘剂组成、机理及性能 行驶时造成的气流很难达到该风速，因此路面粉尘 含湿率达到4%时很难扬起.这一点从喷洒抑尘剂 YCH抑尘剂是一种对环境安全的抑尘剂，由吸 路面瞬时扬尘浓度测定数据可以得到证实， 湿剂、凝并剂及表面活性剂等助剂组成.吸湿剂具 3.2路面粉尘粒径分布 有吸湿作用，能够吸收空气中水份，使路面粉尘保持 路面粉尘粒径分布测定结果如表1所示.从表 湿润.凝并剂具有粘性，能将路面的细粉尘凝并成 1可以看出，在喷洒抑尘剂的路段，路面粉尘粒径小 大颗粒粉尘，并具有延缓水份蒸发的作用.表面活 于0.147mm的粉尘只占总量的12%，大于0.147 性剂可以降低抑尘剂溶液表面张力，加强抑尘剂在 mm的粉尘占88%.而未喷洒抑尘剂的路面大于 路面渗透的能力 0.147mm的粉尘只占总量的33%，小于0.147mm 喷洒抑尘剂后，路面上松散、细小粉尘被湿润， 的粉尘占总量的67%.大颗粒粉尘与细小颗粒粉尘 不仅单个粉尘质量增大而且粉尘间作用力也增大， 相比，由于质量大，在同样外力作用下不易扬起，即 使得粉尘不易扬起.不仅如此，这些被湿润的粉尘 使扬起也会很快沉降，因此污染范围也有限 由于具有粘结力，还可以使后续沉降到路面的粉尘 表1路面粉尘粒度分布测定结果 也被湿润、凝并，从而保证了路面在湿润情况下，表 ÷ 面粉尘不扬起.而当空气湿度降低且蒸发作用大于 粒径间隔/mm 路面 吸湿作用时.路面粉尘处于失水状态.此时凝并剂粘 种类 083- 0147-0074- ≥083 <0.043 0147 0074 0043 性加大，一方面将细小粉尘凝并起来形成大颗粒粉 尘，另一方面，由于路面不断受到来自汽车车轮的碾 喷洒抑尘剂 52 36 0 压，使路面粉尘彼此粘成一个整体，形成板结路面. 未喷洒抑尘 10 23 42 21 4 从上述抑尘机理可以看出，该抑尘剂抑尘是源 从上述分析可以看出，喷洒抑尘剂的路面粉尘 于吸湿，保湿和凝并作用，因此本次实验选取了路面 与未喷洒抑尘剂的相比，不仅粉尘含湿量大而且粒 粉尘含湿量、路面粉尘粒径分布及瞬时扬尘浓度三 度也明显加大，这些原因共同作用，使得喷洒抑尘剂 个指标来表征该抑尘剂性能. 的路面粉尘扬尘风速大大提高，从而起到有效抑制 3实验数据分析 路面扬尘的效果. 3.1路面粉尘含湿量的变化 3.3瞬时扬尘浓度 每天上午8：00在喷洒抑尘剂的道路和未喷洒 粉尘浓度的测点如图1所示.1测点位于喷洒 抑尘剂的道路表面取粉尘，通过烘干称重，计算得到 了抑尘剂的路段，而2测点位于未喷洒抑尘剂的路 路面粉尘含湿量.测定结果见图2 段. 从喷洒的第二天，在上午8：00和下午3：00用 5 P,光电粉尘测定仪测定1min内行驶车辆尾部的粉 尘浓度来代表瞬时扬尘浓度.P5光电粉尘测定仪读 3 。喷洒抑尘剂 8 数的校准系数的平均值为0.2. 2 ◆未喷酒抑尘剂 路面瞬时扬尘浓度测定值如图3所示.从图3 40 6 10 时间d 30 图2路面粉尘含湿量变化曲线 一■一B(测点1，上午) -●-C(测点1，下午) 从图2可以看出，喷洒抑尘剂的路面粉尘含湿 0 -▲-D(测点2，上午) 率随着时间变化略有起伏，但始终维持在4%左右； --E(测点2，下午) 而未喷洒抑尘剂的路面粉尘含湿量始终低于2%. 当粉尘含湿量大时，粉尘颗粒间存在液体桥联力增 时间d 加，使得粉尘不易扬起.据文献[9报道，当粉尘含 图3路面瞬时扬尘浓度曲线

50 %. 2 YCH 抑尘剂组成 、机理及性能 YCH 抑尘剂是一种对环境安全的抑尘剂, 由吸 湿剂、凝并剂及表面活性剂等助剂组成.吸湿剂具 有吸湿作用, 能够吸收空气中水份, 使路面粉尘保持 湿润.凝并剂具有粘性, 能将路面的细粉尘凝并成 大颗粒粉尘, 并具有延缓水份蒸发的作用.表面活 性剂可以降低抑尘剂溶液表面张力, 加强抑尘剂在 路面渗透的能力 . 喷洒抑尘剂后, 路面上松散、细小粉尘被湿润, 不仅单个粉尘质量增大而且粉尘间作用力也增大, 使得粉尘不易扬起.不仅如此, 这些被湿润的粉尘 由于具有粘结力, 还可以使后续沉降到路面的粉尘 也被湿润、凝并, 从而保证了路面在湿润情况下, 表 面粉尘不扬起.而当空气湿度降低且蒸发作用大于 吸湿作用时, 路面粉尘处于失水状态, 此时凝并剂粘 性加大, 一方面将细小粉尘凝并起来形成大颗粒粉 尘, 另一方面, 由于路面不断受到来自汽车车轮的碾 压, 使路面粉尘彼此粘成一个整体, 形成板结路面 . 从上述抑尘机理可以看出, 该抑尘剂抑尘是源 于吸湿、保湿和凝并作用, 因此本次实验选取了路面 粉尘含湿量 、路面粉尘粒径分布及瞬时扬尘浓度三 个指标来表征该抑尘剂性能. 3 实验数据分析 3.1 路面粉尘含湿量的变化 每天上午 8 :00 在喷洒抑尘剂的道路和未喷洒 抑尘剂的道路表面取粉尘, 通过烘干称重, 计算得到 路面粉尘含湿量 .测定结果见图 2 . 图 2 路面粉尘含湿量变化曲线 从图 2 可以看出, 喷洒抑尘剂的路面粉尘含湿 率随着时间变化略有起伏, 但始终维持在 4 %左右 ; 而未喷洒抑尘剂的路面粉尘含湿量始终低于 2 %. 当粉尘含湿量大时, 粉尘颗粒间存在液体桥联力增 加, 使得粉尘不易扬起.据文献[ 9] 报道, 当粉尘含 湿率达到4 %时, 扬尘风速为12 m·s -1 .露天矿汽车 行驶时造成的气流很难达到该风速, 因此路面粉尘 含湿率达到 4 %时很难扬起.这一点从喷洒抑尘剂 路面瞬时扬尘浓度测定数据可以得到证实 . 3.2 路面粉尘粒径分布 路面粉尘粒径分布测定结果如表 1 所示 .从表 1 可以看出, 在喷洒抑尘剂的路段, 路面粉尘粒径小 于 0.147 mm 的粉尘只占总量的 12 %, 大于 0.147 mm 的粉尘占 88 %.而未喷洒抑尘剂的路面大于 0.147 mm 的粉尘只占总量的 33 %, 小于 0.147 mm 的粉尘占总量的 67 %.大颗粒粉尘与细小颗粒粉尘 相比, 由于质量大, 在同样外力作用下不易扬起, 即 使扬起也会很快沉降, 因此污染范围也有限. 表1 路面粉尘粒度分布测定结果 % 路面 种类 粒径间隔/ mm ≥0.83 0.83 ～ 0.147 0.147 ～ 0.074 0.074 ～ 0.043 <0.043 喷洒抑尘剂 52 36 8 4 0 未喷洒抑尘 10 23 42 21 4 从上述分析可以看出, 喷洒抑尘剂的路面粉尘 与未喷洒抑尘剂的相比, 不仅粉尘含湿量大而且粒 度也明显加大, 这些原因共同作用, 使得喷洒抑尘剂 的路面粉尘扬尘风速大大提高, 从而起到有效抑制 路面扬尘的效果. 3.3 瞬时扬尘浓度 粉尘浓度的测点如图 1 所示 .1 #测点位于喷洒 了抑尘剂的路段, 而 2 #测点位于未喷洒抑尘剂的路 段 . 图3 路面瞬时扬尘浓度曲线 从喷洒的第二天, 在上午 8 :00 和下午 3 :00 用 P5 光电粉尘测定仪测定 1 min 内行驶车辆尾部的粉 尘浓度来代表瞬时扬尘浓度 .P5 光电粉尘测定仪读 数的校准系数的平均值为 0.2 . 路面瞬时扬尘浓度测定值如图 3 所示 .从图 3 · 46 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2007 年 增刊 2

Vol.29 Suppl 2 杜翠凤等：YCH抑尘剂抑制露天矿路面扬尘的实验研究 47。 可以看出： 定为5.5m·s.据现场长期观察，喷洒抑尘剂路 (1)在测试期间内，1测点瞬时扬尘浓度均在 面，扬尘宽度稍大于轮胎宽度，轮胎宽度小于0.4 3.0~49mgm-3之间，而2测点瞬时扬尘浓度均 m,扬尘宽度取1m,扬尘高度为1.0m.箱形体积为 在13.8~385mgm3之间，后者数值超过前者的 5.5m3.而未喷洒抑尘剂路段的路面，扬尘宽度大 3~7倍.这说明，用YCH抑尘剂处理过的路面扬 于轮胎间距宽度，约为5.0m,扬尘高度可达25m, 尘浓度远远小于未喷洒抑尘剂的路面的扬尘浓度. 箱形体积为68.8m3,则汽车行驶时的产尘强度可按 (2)在喷洒抑尘剂的路面上，行驶汽车尾部的 下式计算： 瞬时粉尘浓度随着时间的延长缓慢增大，第10天下 O=CX V(mg's) (1) 午的瞬时粉尘浓度达到4.9mg·m3,距离10 式中，C为瞬时扬尘浓度，mgm3;V为汽车行驶 mgm一3的国家岗位卫生标准还较远，这表明该抑 后扬尘所在的箱形体积，m3. 尘剂有效抑尘时间至少为10d. 对于喷洒抑尘剂的路段，路面扬尘浓度平均为 (3)在整个测定时间内，上午测得的路面扬尘 4.0mgm3,产尘强度21为22mgs1 浓度值始终低于下午的数值.这是因为，在上午 而未喷洒抑尘剂路段，扬尘平均浓度为20.3 9:30以前，由于吸湿剂的夜间吸湿作用，路面保持 mgm3,产尘强度Q2为1396.6mg“s1. 湿润，呈现出深褐色，汽车过后几乎看不到扬尘.而 则降尘效率可表示为： 在上午9：30~下午6：00这段期间.尤其是到了下 =2_01=98.4% (2) 午3：00，由于温度升高、相对湿度下降，路面水分蒸 O2 发变得异常强烈，致使路面粉尘失去水分，呈现出灰 4.2抑尘剂节水效果分析 色.此时，路面变得板结，路面粉尘凝并成粗颗粒， 我国是世界上水资源异常匮乏的国家之一，尤 汽车尾部可以隐约看到路面扬尘.到下午6：00时， 其是北方矿山，水资源更为紧缺，因此节水是每个矿 温度下降，相对湿度增大，抑尘剂开始吸收空气的水 山非常重视的问题. 分，路面又逐渐变得湿润，抑尘效果也逐步提高.这 以实验矿山为例，该矿每天洒水4次，如果每次 说明，该抑尘剂的抑尘效果在一天内是变化的.但 洒水量按1.5kg°m2计算，在全矿10km长、25m 即使是下午，也可以基本实现“无尘”作业. 宽的路面洒水降尘，则每天用水量为1500t全年按 300d计算，则需要45×10°t水. 4 实验结果评价 喷洒抑尘剂抑尘时，10d洒一次，喷洒量按1.5 41路面抑尘剂降尘效率分析 kg“m2计算，每次需要水量300t(375X80%,全年 实验路段的车流量为150辆h-1,车速在20 需水量9000t,节水率达到98%，节水效果明显.这 kmh(5.5ms)左右. 对缓解我国北方矿山普遍缺水的问题具有重要意 上述瞬时粉尘浓度测定时，出于测试人员安全 义 及测试方便考虑，选择车流密度相对较小的时候，因 4.3抑尘剂经济成本分析 此测得的粉尘浓度可以看成单车通过某点产生的瞬 (1)洒水年费用 时粉尘量. 洒水降尘费用由水车运行费、水费及电费、设备 在喷洒抑尘剂路面上，行驶车辆尾部的瞬时扬 折旧费等构成.根据该矿提供的资料，全年用于路 尘浓度为3.0~4.9mg°m-3,平均值为4mgm3, 面洒水的费用（包括油料消耗、人员工资、设备维修阁 而未喷洒抑尘剂的路面瞬间扬尘浓度为13.8~ 为159.99万元.电费为40.77万元，洒水车折旧费 385mgm3,平均值为203mg°m3.下面根据测 为10万元，全年洒水降尘总费用为210.76万元. 得的扬尘浓度来计算汽车产尘强度，进而计算降尘 (2)喷洒抑尘剂的年费用 效率. ①喷洒抑尘剂的喷洒费用.根据矿方提供的 在计算产尘强度前，先做如下假设： 资料.该矿每天洒水4次，则每个月要洒120次.喷 汽车扬起的粉尘量假定为一个箱形空间，该空 洒抑尘剂时，按每10d喷洒一次计算，每月喷洒3 间长度为单位时间内汽车行驶的距离，宽度及高度 次.喷洒抑尘剂的次数相当于洒水次数的1/40，该 为行驶过后路面扬尘宽度和高度.并假定1min内 值与洒水全年所用费用相乘，即可表示抑尘剂防尘 该空间中的粉尘浓度均匀一致 方法所需的喷洒费用5.27万元. 实验矿山所用车型基本是77t运矿车，车速假 ②配制抑尘剂的材料费和设备费.正常时期

可以看出 : ( 1) 在测试期间内, 1 #测点瞬时扬尘浓度均在 3.0 ～ 4.9 mg·m -3之间, 而 2 #测点瞬时扬尘浓度均 在 13.8 ～ 38.5 mg·m -3之间, 后者数值超过前者的 3 ～ 7 倍 .这说明, 用 YCH 抑尘剂处理过的路面扬 尘浓度远远小于未喷洒抑尘剂的路面的扬尘浓度 . (2) 在喷洒抑尘剂的路面上, 行驶汽车尾部的 瞬时粉尘浓度随着时间的延长缓慢增大, 第 10 天下 午的瞬 时粉尘浓度达 到 4.9 mg ·m -3 , 距离 10 mg·m -3的国家岗位卫生标准还较远, 这表明该抑 尘剂有效抑尘时间至少为 10 d . (3) 在整个测定时间内, 上午测得的路面扬尘 浓度值始终低于下午的数值.这是因为, 在上午 9 :30 以前, 由于吸湿剂的夜间吸湿作用, 路面保持 湿润, 呈现出深褐色, 汽车过后几乎看不到扬尘 .而 在上午 9 :30 ～ 下午 6 :00 这段期间, 尤其是到了下 午 3 :00, 由于温度升高 、相对湿度下降, 路面水分蒸 发变得异常强烈, 致使路面粉尘失去水分, 呈现出灰 色.此时, 路面变得板结, 路面粉尘凝并成粗颗粒, 汽车尾部可以隐约看到路面扬尘 .到下午 6 :00 时, 温度下降, 相对湿度增大, 抑尘剂开始吸收空气的水 分, 路面又逐渐变得湿润, 抑尘效果也逐步提高 .这 说明, 该抑尘剂的抑尘效果在一天内是变化的.但 即使是下午, 也可以基本实现“无尘”作业. 4 实验结果评价 4.1 路面抑尘剂降尘效率分析 实验路段的车流量为 150 辆·h -1 , 车速在 20 km·h -1 ( 5.5 m·s -1 ) 左右 . 上述瞬时粉尘浓度测定时, 出于测试人员安全 及测试方便考虑, 选择车流密度相对较小的时候, 因 此测得的粉尘浓度可以看成单车通过某点产生的瞬 时粉尘量 . 在喷洒抑尘剂路面上, 行驶车辆尾部的瞬时扬 尘浓度为 3.0 ～ 4.9 mg·m -3 , 平均值为 4 mg·m -3 , 而未喷洒抑尘剂的路面瞬间扬尘浓度为 13.8 ～ 38.5 mg·m -3 , 平均值为20.3 mg·m -3 .下面根据测 得的扬尘浓度来计算汽车产尘强度, 进而计算降尘 效率 . 在计算产尘强度前, 先做如下假设 : 汽车扬起的粉尘量假定为一个箱形空间, 该空 间长度为单位时间内汽车行驶的距离, 宽度及高度 为行驶过后路面扬尘宽度和高度.并假定 1 min 内 该空间中的粉尘浓度均匀一致 . 实验矿山所用车型基本是 77 t 运矿车, 车速假 定为 5.5 m·s -1 .据现场长期观察, 喷洒抑尘剂路 面,扬尘宽度稍大于轮胎宽度, 轮胎宽度小于 0.4 m, 扬尘宽度取 1 m, 扬尘高度为 1.0 m .箱形体积为 5.5 m 3 .而未喷洒抑尘剂路段的路面, 扬尘宽度大 于轮胎间距宽度, 约为 5.0 m, 扬尘高度可达 2.5 m, 箱形体积为 68.8m 3 , 则汽车行驶时的产尘强度可按 下式计算: Q =C ×V ( mg·s -1 ) ( 1) 式中, C 为瞬时扬尘浓度, mg·m -3 ;V 为汽车行驶 后扬尘所在的箱形体积, m 3 . 对于喷洒抑尘剂的路段, 路面扬尘浓度平均为 4.0 mg·m -3 , 产尘强度 Q1 为 22 mg·s -1 . 而未喷洒抑尘剂路段, 扬尘平均浓度为 20.3 mg·m -3 , 产尘强度 Q2 为 1 396.6 mg·s -1 . 则降尘效率可表示为: η= Q2 -Q1 Q2 =98.4 % ( 2) 4.2 抑尘剂节水效果分析 我国是世界上水资源异常匮乏的国家之一, 尤 其是北方矿山, 水资源更为紧缺, 因此节水是每个矿 山非常重视的问题 . 以实验矿山为例, 该矿每天洒水 4 次, 如果每次 洒水量按 1.5 kg·m -2计算, 在全矿 10 km 长 、25 m 宽的路面洒水降尘, 则每天用水量为 1 500 t, 全年按 300 d 计算, 则需要 4.5 ×10 5 t 水 . 喷洒抑尘剂抑尘时, 10 d 洒一次, 喷洒量按 1.5 kg·m -2计算, 每次需要水量300 t( 375 ×80 %) , 全年 需水量 9 000 t, 节水率达到 98 %, 节水效果明显 .这 对缓解我国北方矿山普遍缺水的问题具有重要意 义 . 4.3 抑尘剂经济成本分析 ( 1) 洒水年费用 洒水降尘费用由水车运行费 、水费及电费、设备 折旧费等构成.根据该矿提供的资料, 全年用于路 面洒水的费用( 包括油料消耗、人员工资、设备维修) 为 159.99 万元, 电费为 40.77 万元, 洒水车折旧费 为 10 万元, 全年洒水降尘总费用为 210.76 万元 . ( 2) 喷洒抑尘剂的年费用 ①喷洒抑尘剂的喷洒费用 .根据矿方提供的 资料, 该矿每天洒水 4 次, 则每个月要洒 120 次.喷 洒抑尘剂时, 按每 10 d 喷洒一次计算, 每月喷洒 3 次 .喷洒抑尘剂的次数相当于洒水次数的 1/40, 该 值与洒水全年所用费用相乘, 即可表示抑尘剂防尘 方法所需的喷洒费用 5.27 万元 . ②配制抑尘剂的材料费和设备费.正常时期, Vol.29 Suppl.2 杜翠凤等:YCH 抑尘剂抑制露天矿路面扬尘的实验研究 · 47 ·

。48 北京科技大学学报 2007年增刊2 每次喷洒抑尘剂量按1.5kg°m~2,需要喷洒的半永 尘占88%.未喷洒抑尘剂的路面大于0147mm的 久性路面长10km,宽25m.对路面全面喷洒一次需 粉尘只占总量的33%，而小于0.147mm的粉尘占 要的抑尘剂量为375t.每1t抑尘剂溶液的材料费 总量的67%，说明该抑尘剂具有凝并粉尘的性质. 为114元.每年按300d计算，则每年需要的抑尘剂 (3)在喷洒抑尘剂的路面上，行驶汽车尾部的 材料费为128.25万元.搅拌站的投资按10万元计 瞬时扬尘浓度在3~49mg“m3,而未喷洒抑尘剂 算，折旧率仍按10%计算，每年的折旧费为1万元. 的路面扬尘浓度均在13.8~38.5mg“m3之间，后 搅拌站需要工人6名，月工资1500元，则年工资为 者数值超过前者的3~7倍. 10.8万元. (4YCH抑尘剂处理过的路面，有效抑尘时间 ③该矿喷洒抑尘剂所需的总费用.总费用由 可以超过10d,在有效抑尘时间内，降尘效率可以达 喷洒费、材料费，搅拌设备折旧费及搅拌人工工资组 到98.4%.与每天洒水4次相比.应用YCH抑尘剂 成，对于每10d喷洒一次而言，其所需的总费用为 控制路面扬尘，节水率为98%，降尘成本降低31%. 145.32万元. 可见，YCH路面抑尘剂不仅降尘和节水效果显 洒水降尘费用为210.76万元，喷洒抑尘剂费用 著，还具有一定的经济效益. 为145.32万元，与洒水降尘相比，费用降低了 31%.不仅如此，用抑尘剂抑制路面扬尘的效果远 参考文献 好于洒水抑尘效果.该矿每天洒水4次，每次有效 【刂谭卓英，赵星光，刘文静，等.露天矿公路扬尘机理及抑尘.北京 科技大学学报，2005,27(4)：403 抑尘时间平均不足1h,洒水有效抑尘时间只有4h, [)张承中，刘立中，李涛，等.机动车二次扬尘机理及影响因素.长 而喷洒抑尘剂抑尘的效果在24h内均有效. 安大学学报.2003.23(2)：88 可见，路面喷洒抑尘剂与洒水比，不仅抑尘效果 [3 Ghose M K.Majee S R.Air pollution caused by opencast mining 好，而且防尘费用也低. and its abatement measures in India.J Environ Manag,2001 (63:193 5 结论 【马张华俊，刘菲，张兴凯，等.路面抑尘剂综述.劳动保护科学技 术.2000.20(6：40 (I)喷酒YCH抑尘剂的路面粉尘含湿率在测 【习陆国荣.国外露天矿汽车运输路面扬尘防治技术（四）.国外金 定时间内始终维持在4%左右，而喷洒水的路面，含 属矿山，1996(2)：40 【日韦冠俊.矿山环境保护北京：治金工业出版社，2001 湿量低于2%.这说明该抑尘剂具有很好的吸湿和 【7《采矿手册》编委会.采矿手册.北京：治金工业出版社，1993 保湿性能， [习杜翠风，蒋仲安，李杯字，等.干燥气候条件下采场路面抑尘技 (2)喷洒抑尘剂的路面粉尘粒径小于0.147 术的实验研究.有色金属（矿山部分），2004,56(4)：43 mm的粉尘只占总量的12%，大于0.147mm的粉 「9张洪江.土壤侵蚀原理北京：中国林业出版社.2001 Experimental study on controlling road dust raising in the open mine with the YCH dust suppressant DU Cuifeng,CAI Sijing,JIANG Zhong'an Civil and Envirommental Engineering School,University of Science and Technobgy Beijing,Beijing 100083.China ABSTRACT After the road in the test mine was sprayed with dust suppressant,the instantaneous road dust raising concent ration behind the running truck,the particle-size distribution,and w ater content of the road sur face dust were measured every day.On the tenth day,the instantaneous road dust raising concentration w as 4.9 mg/m,and the dedusting efficiency was 98.4%.Com pared with the measure of spraying water,the measure of spraying dust suppressant on the road not only saved 98%water but also reduced the 31%cost of dedusting. KEY WORDS YCH dust suppressant;road dust raising;instantaneous road dust raising concentration

每次喷洒抑尘剂量按 1.5 kg·m -2 , 需要喷洒的半永 久性路面长10km, 宽25m .对路面全面喷洒一次需 要的抑尘剂量为 375 t .每 1 t 抑尘剂溶液的材料费 为 114 元 .每年按 300 d 计算, 则每年需要的抑尘剂 材料费为 128.25 万元.搅拌站的投资按 10 万元计 算, 折旧率仍按 10 %计算, 每年的折旧费为 1 万元 . 搅拌站需要工人 6 名, 月工资 1 500 元, 则年工资为 10.8 万元. ③该矿喷洒抑尘剂所需的总费用 .总费用由 喷洒费、材料费 、搅拌设备折旧费及搅拌人工工资组 成, 对于每 10 d 喷洒一次而言, 其所需的总费用为 145.32 万元 . 洒水降尘费用为 210.76 万元, 喷洒抑尘剂费用 为 145.32 万元, 与洒水降尘相比, 费用降 低了 31 %.不仅如此, 用抑尘剂抑制路面扬尘的效果远 好于洒水抑尘效果.该矿每天洒水 4 次, 每次有效 抑尘时间平均不足 1 h, 洒水有效抑尘时间只有 4 h, 而喷洒抑尘剂抑尘的效果在 24 h 内均有效. 可见, 路面喷洒抑尘剂与洒水比, 不仅抑尘效果 好, 而且防尘费用也低. 5 结论 (1) 喷洒 YCH 抑尘剂的路面粉尘含湿率在测 定时间内始终维持在 4 %左右, 而喷洒水的路面, 含 湿量低于 2 %.这说明该抑尘剂具有很好的吸湿和 保湿性能 . ( 2) 喷洒抑尘剂的路面粉尘粒径小于 0.147 mm 的粉尘只占总量的 12 %, 大于 0.147 mm 的粉 尘占 88 %.未喷洒抑尘剂的路面大于 0.147 mm 的 粉尘只占总量的 33 %, 而小于 0.147 mm 的粉尘占 总量的 67 %, 说明该抑尘剂具有凝并粉尘的性质 . ( 3) 在喷洒抑尘剂的路面上, 行驶汽车尾部的 瞬时扬尘浓度在 3 ～ 4.9 mg·m -3 , 而未喷洒抑尘剂 的路面扬尘浓度均在 13.8 ～ 38.5 mg·m -3之间, 后 者数值超过前者的 3 ～ 7 倍 . ( 4) YCH 抑尘剂处理过的路面, 有效抑尘时间 可以超过 10 d, 在有效抑尘时间内, 降尘效率可以达 到 98.4 %.与每天洒水 4 次相比, 应用 YCH 抑尘剂 控制路面扬尘, 节水率为 98 %, 降尘成本降低 31 %. 可见, YCH 路面抑尘剂不仅降尘和节水效果显 著, 还具有一定的经济效益 . 参 考 文 献 [ 1] 谭卓英, 赵星光, 刘文静, 等.露天矿公路扬尘机理及抑尘.北京 科技大学学报, 2005, 27( 4) :403 [ 2] 张承中, 刘立中, 李涛,等.机动车二次扬尘机理及影响因素.长 安大学学报, 2003, 23(2) :88 [ 3] Ghose M K, Majee S R.Air pollution caused by opencast mining and its abatement measures in India.J Environ Manag, 2001 ( 63) :193 [ 4] 张华俊, 刘菲, 张兴凯, 等.路面抑尘剂综述.劳动保护科学技 术, 2000, 20( 6) :40 [ 5] 陆国荣.国外露天矿汽车运输路面扬尘防治技术( 四) .国外金 属矿山, 1996( 2) :40 [ 6] 韦冠俊.矿山环境保护.北京:冶金工业出版社, 2001 [ 7] 《采矿手册》编委会.采矿手册.北京:冶金工业出版社, 1993 [ 8] 杜翠凤, 蒋仲安, 李怀宇, 等.干燥气候条件下采场路面抑尘技 术的实验研究.有色金属( 矿山部分) , 2004, 56( 4) :43 [ 9] 张洪江.土壤侵蚀原理.北京:中国林业出版社, 2001 Experimental study on controlling road dust raising in the open mine with the YCH dust suppressant DU Cuifeng, CAI S ijing, JIANG Zhong' an Civil and Environmental Engineering School, University of S cience and Technology Beijing, Beijing 100083, China ABSTRACT After the road in the test mine w as sprayed w ith dust suppressant, the instantaneous road dust raising co ncentration behind the running truck, the particle-size distribution, and w ater content of the road sur￾face dust were measured every day .On the tenth day, the instantaneous road dust raising concentration w as 4.9 mg/m 3 , and the dedusting efficiency w as 98.4 %.Compared w ith the measure of spraying w ater, the measure of spraying dust suppressant on the road not only saved 98 %w ater but also reduced the 31 %cost of dedusting . KEY WORDS YCH dust suppressant ;road dust raising ;instantaneous road dust raising concentration · 48 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2007 年 增刊 2