煤矿泡沫除尘技术研究现状及趋势

金属矿山煤矿泡沫除尘技术研究现状及趋势王和堂12王德明12任万兴12奚志林12（1中国矿业大学；2中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室）研究内容及成果进行了阐述。分析了煤矿泡沫除尘技术研究及应用过程中存在的问题。最后指出了立足粉尘基本特性研究、加强泡沫除尘基础理论研究、突破关键技术、开发专用装备的总体技术发展趋势。

　　煤炭资源开采过程中遭受着多种自然灾害的严重威胁，矿井粉尘就是其中之一|1.矿尘的危害主要表现在两个方面，一是发生煤尘爆炸，造成矿毁人亡；二是诱发尘肺病、慢性中毒、皮肤病等，严重威胁作业人员的身心健康。以我国为例，1949一2007年，共发生煤尘瓦斯煤尘）爆炸事故103起，造成4613人伤亡12.此外，我国煤炭工业的粉尘职业危害十分严重，居各大行业之首，煤矿目前统计的尘肺病患者已逾60万人，且每年新增尘肺病12万例，每年因尘肺病死亡的人数约2 500人1m.开展泡沫除尘技术的研究，对遏制矿尘危害、保障矿井安全生产具有十分重要的意义。本文归纳总结了国内外泡沫除尘技术的发展历程，并对其研究现状、存在问题及发展趋势进行了分析，以期对矿井粉尘防治技术的进步提供借鉴。

　　1泡除尘技术的研究现状11国外研究现状泡沫除尘是用无空隙泡沫体覆盖尘源，使刚产生的粉尘得以湿润、沉积，失去飞扬能力的除尘方法。泡沫除尘技术问世于20世纪50年代，英国最先开展了这方面的研究，继后美、前苏联、原西德、日本等国陆续开展了这方面的工作，并取得了一定的效果15. 1967年前苏联卡拉干达煤田对泡沫除尘做了大量的研究。其研究人员试验了数十种不同浓度的阴离子表面活性剂物质，研制了高倍数空气机械泡沫发生器，并在放炮点、采煤机、凿岩机等多个产尘点进行了试验。其中，在岩石掘进工作面的测定试验结果显示，凿岩机司机作业处降尘率为936%；距转载点约10m处的降尘率则为97.1%应用于采煤机时，可使联合采煤机的除尘效能较通常的防尘措施提高2~5倍|6'前苏联科学家马克国家自然科学基金项目（50674088）江苏省自然科学基金创新学者攀登项目（BK2009004），江苏高等学校优秀科技创新团队项目，中国矿业大学优秀创新团队项目（2009ZCX004）王和堂（985-）男，中国矿业大学安全工程学院，硕士研究生，221116江苏省徐州市中国矿业大学（文昌校区）综合楼安全学院实验室707房间尼在这方面也做了大量工作，他和全苏表面活性物质科研所联合研制了一种符合卫生和技术要求的起泡剂，与国立煤矿机械设计与实验研究所、顿涅茨煤矿机械设计院共同研制了一种在急倾斜煤层工作面和1K一11型采煤机上使用的泡沫除尘设备。并在顿巴斯中心区的7个煤层进行泡沫除尘试验，结果表明，这种设备的技术指标为：每采1媒消耗泡沫2 ~3m起泡液为15~20L在缓倾斜煤层的除尘效率为94%以上，在急倾斜煤层的除尘效率为1983年，日本的山尾信一郎、梅津富等人进行了泡沫除尘的研究，分析了网式泡沫喷射器的工作参数，并在采煤机上进行泡沫喷射器不同安装方式的除尘试验，试验结果显示，泡沫除尘比水雾除尘可使空气中悬浮煤尘含量降低50%~70%.但由于当时条件的限制，没有进行工业型试验，更没有在煤矿上建立一套实用的泡沫除尘系统。1986年湖北省劳保所开始研究凿岩泡沫除尘技术，发明了凿岩泡沫除尘器，并在五台煤矿的毛口灰岩和武钢程潮铁矿的花岗岩凿岩工作面进行了现场试验，取得了良好的效果。

　　2存在的问题综观国内外研究状况，泡沫除尘具有降尘效率高、耗水量小等显著优点，但该技术目前还存在以下不足。

　　发泡方式不适用于井下条件。在泡沫除尘的研究过程中，科研人员设计的发泡器主要有两种，一种是网式发泡器，另一种是孔隙填充物式发泡器。

　　网式发泡器的工作原理是泡沫液由喷头喷洒至发泡网上，形成液膜压缩空气鼓吹液膜发泡。如果泡沫液的压力过大会导致发泡网上形不成液膜，如果压缩空气压力过大，会导致发泡网上的液膜雾化，不能产生泡沫，而煤矿井下的水和压缩空气的压力都很大，不利于网式发泡器在井下应用。孔隙填充物式发泡器的工作原理是靠发泡器中具有微小孔隙的填充物增加气液混合强度而形成泡沫，由上文可知，虽然Deter公司设计的发泡器获得了应用，但对于煤矿井下的水质而言，它在使用过程中很容易堵塞且清洗比较困难。

　　发泡剂的研制存在缺陷。国外以往的泡沫除尘技术在研制发泡剂时仅仅考虑了发泡能力的因素，忽略了发泡剂对粉尘湿润性能的改变这一重要因素。矿尘大多数属于疏水性质，水很难对其湿润，从能量的角度来考虑，在水中添加发泡剂剂降低液体的表面张力，不但有利于泡沫的形成，而且应该能使泡沫液迅速改变固一液界面的性质，大幅度提高对粉尘颗粒的湿润程度。发泡和湿润是除尘发泡剂的两个重要的性能，因此，要想提高除尘效率，必须在研制发泡剂时同时考虑这两个重要的因素，以这两个性能作为评价除尘发泡剂好坏的标准。此外，发泡剂高昂的成本严重制约了泡沫除尘的推广应用。

　　应用工艺方面存在不足。以往的泡沫除尘技术几乎均采用产生大量泡沫覆盖产尘点防止粉尘向外扩散的工艺。如今的煤矿井下机械化程度迅速提高，巷道及采掘工作面设置了许多机电设备，如果在作业地点产生大量泡沫会阻碍操作人员的视线，影响安全生产；另一方面，大量泡沫在巷道和工作面受风流的影响而运动，会越聚越多，容易发生封堵巷道，影响井巷风流的畅通。

　　3发展趋势重视基础研究，为泡沫除尘技术的研发提供理论指导。矿井粉尘产生于井巷网络中的受限空间，其在井巷空气中的运移是一个很复杂的动力学过程，使得井下泡沫除尘具有复杂性和特殊性；此外，粉尘本身的性质也随着矿井及煤层的不同而不同。因此，加强对粉尘运移规律及基本性质的应用基础研究，对泡沫除尘技术的研发具有非常重要的理论意义。

　　攻克关键技术提高发泡剂与发泡器在井下的适用性。针对性强、适用范围广、成本较低的发泡器及发泡剂是泡沫除尘技术的核心，深入开展适用于煤矿现场条件的发泡器泼泡方式）及能产生适宜泡沫粒径的发泡剂的研究，攻克关键技术难题，方可使泡沫除尘技术产生质的飞跃，降低泡沫除尘的成本。

　　开发专门装备，提出适应煤矿井下环境的实用除尘工艺。煤矿泡沫除尘技术从实验室研究到现场实施及应用是一项复杂的系统工程，并与人、机及环境因素密切关联。必须从系统工程角度出发，开发出专门装备，并与人机环境有机结合起来，形成适应性强的适用泡沫除尘工艺。

　　4结语泡沫除尘可应用于井下多个产尘点，降尘率高、且耗水量小，对呼吸性粉尘的抑制效果尤为显著。开展泡沫除尘技术的研究，对遏制矿尘危害、保障矿井安全生产具有重要的意义。世界煤矿泡沫除尘技术经历了50余年的发展，在泡沫除尘机理、发泡剂的研制、发泡器和发生装置的设计、除尘器系统的开发等方面取得了较多成果，已初步建立了防治矿井粉尘的泡沫除尘技术体系。

　　煤矿泡沫除尘技术，从实验室研究、现场试验到最终获得实际应用，是一项复杂的系统工程，只有注重对基础理论研究，研发适用于煤矿井下复杂环境的泡沫除尘材料、技术、工艺及装备，并与其他防尘技术有机结合起来，才能对煤矿防尘科技的进步起到显著的推动作用。

　　2009年度的铁矿石谈判拉锯战可为空前，但是否“绝后”仍要打上一个问号。在长达近1年的时间里，中国钢铁工业协会一直在主导整个谈判进程，中钢协负责人多次对谈判发表言论，在日本与力拓达成首发价后，中钢协代表会员企业发表声明拒绝跟随首发价。而作为谈判代表的宝钢一直未见身影。

　　宝钢集团董事长徐乐江昨日在京面对新浪财经有关铁矿石的提问只一个回答“NoAnwer.据透露中钢协主导的2009年度谈判结果并不尽如人意，三大矿山仍未屈服，中方与FMG达成的长协价格现在也意义不大，因此宝钢将重新获得领衔主导谈判的地位。

　　舆论一直认为宝钢参与谈判的5年间中国钢企是屡战屡败，但仔细分析，2007年度的谈判宝钢以9. 5%的较小价格涨幅率先与巴西淡水河谷达成全球首发价，并成为全球定价，而在这一年，中国钢企依靠稳定和低位的成本使行业盈利创下历年新高。可以说宝钢此次谈判是非常成功的一次。