油頁(yè)巖破碎過(guò)程中頁(yè)巖粉塵特性的研究

孫英濤

撫順礦業(yè)集團(tuán)公司工程技術(shù)研究中心遼寧省撫順市 113008

摘要：近年來(lái)，隨著能源資源的不斷減少，油頁(yè)巖不斷被開(kāi)發(fā)利用。然而在油母頁(yè)巖被加工利用的過(guò)程中產(chǎn)生大量頁(yè)巖粉塵，對(duì)工人及周?chē)h(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響。由于頁(yè)巖粉塵與其它行業(yè)粉塵有很大區(qū)別，為此，認(rèn)真分析頁(yè)巖粉塵的特性，對(duì)采取合理的除塵工藝是十分必要的。

關(guān)鍵詞：油母頁(yè)巖頁(yè)巖粉塵研究

中圖分類(lèi)號(hào)：S888文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

粉塵是指因機(jī)械過(guò)程(如破碎、篩分、運(yùn)輸?shù)?而產(chǎn)生的微細(xì)粒子。粉塵的粒徑范圍很廣，由細(xì)至0.1微米到數(shù)百微米。按粉塵的顆粒大小可分為：可見(jiàn)性粉塵，用眼睛可以分辨的粉塵，粒徑大于10μm；顯微鏡粉塵，在普通顯微鏡下可以分辨的粉塵，粒徑為0.25μm～10μm；超顯微粉塵，在超倍顯微鏡下才可以分辨的粉塵，徑粒小于0.25μm。

粉塵的基本特性包括粉塵的粒徑與分散度、物質(zhì)成分組成、比表面積、溶解度、硬度等。認(rèn)真分析研究粉塵的主要特性，對(duì)于防塵、除塵有著至關(guān)重要的作用，是選擇除塵方法及除塵設(shè)備的基本依據(jù)和重要依據(jù)。為了采取最佳的治理措施，了解粉塵的特性是十分必要的。

一、頁(yè)巖粉塵特性研究

1、頁(yè)巖粉塵粒徑分析

頁(yè)巖粉塵粒徑的測(cè)定采用激光粒度測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)分析，經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究測(cè)定，油母頁(yè)巖粉塵的粒徑分布范圍為，小于5μm的粉塵的重量百分比為27%，小于10μm的重量百分比51%，小于20μm的重量百分比77%，小于40μm的重量百分比91%，一般大于0.15μm。粉塵粒徑對(duì)于除塵器的選擇有很大的影響，一般除塵器與粉塵粒徑的適用關(guān)系。

表1一般除塵器與粉塵粒徑的適用關(guān)系

2、頁(yè)巖粉塵成分測(cè)定

測(cè)定實(shí)驗(yàn)采用美國(guó)熱電公司的ARL ADVANTXP型，X射線(xiàn)熒光光譜儀；瑪瑙研缽；干燥箱；測(cè)定分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表2；

表2：頁(yè)巖粉塵成分測(cè)試數(shù)據(jù)表

圖2X射線(xiàn)油頁(yè)巖粉末衍射圖

衍射圖譜中的數(shù)據(jù)，通過(guò)查表可得到不同物質(zhì)的含量關(guān)系，如表3種所示。

表3 頁(yè)巖粉塵物質(zhì)全分析

油母頁(yè)巖粉塵中以SiO2含量最多，相對(duì)固體含量高達(dá)60%以上，屬于危害性極大的粉塵種類(lèi)。有機(jī)揮發(fā)份含量為29.97%，含油率很高。

3、頁(yè)巖粉塵的比表面積

所有塵粒的總表面積與其質(zhì)量或體積之比，稱(chēng)為粉塵的比表面積S。可以根據(jù)S值的大小來(lái)比較同一種粉塵或粉料的分散程度。當(dāng)油母頁(yè)巖原礦進(jìn)行破碎粒徑范圍在12mm～75mm時(shí)，油母頁(yè)巖粉塵的比表面積在100～650。隨著ATP破碎篩分樓工藝的投產(chǎn)，頁(yè)巖粒徑將進(jìn)一步減少，其比表面積將大幅增加。

圖3放大80倍的頁(yè)巖粉塵

4、頁(yè)巖粉塵的密度

單位體積粉塵的質(zhì)量稱(chēng)為粉塵的密度，單位為kg/m3。粉塵在不同的產(chǎn)生情況和實(shí)驗(yàn)條件具有不同的密度值，因此粉塵的密度分為真密度和堆積密度。

粉塵的真密度是單位體積無(wú)孔隙的塵粒的質(zhì)量；堆積密度是把已捕集的粉塵或粉料自由填充于某一容器中，在剛填充完后所測(cè)得其單位體積的質(zhì)量。在此體積中包括了塵粒內(nèi)部的孔隙及塵粒之間的空隙；振實(shí)堆積密度是通過(guò)振動(dòng)使粉塵或粉粒達(dá)到最大填充率時(shí)的單位體積粉塵或粉料的質(zhì)量。

測(cè)定粉塵的沉降直徑時(shí)，必須知道粉塵的密度；而計(jì)算灰斗的容積和選擇卸灰裝置時(shí)，則要知道粉塵的堆積密度。

在實(shí)驗(yàn)中采用電子天平與試管進(jìn)行測(cè)定，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的頁(yè)巖粉塵真實(shí)密度是1840kg/m3，堆積密度是600 kg/m3。

5、頁(yè)巖粉塵潤(rùn)濕性

粉塵粒子與液體相互附著或附著難易程度稱(chēng)為粉塵的潤(rùn)濕性。粉塵的潤(rùn)濕性取決于液體分子的表面張力，表面張力越小的液體對(duì)粉塵的浸潤(rùn)性越強(qiáng)。具體測(cè)定方法是：將一定量的頁(yè)巖粉塵輕輕地堆放于溶液表面，使其自然沉入液體中，記錄頁(yè)巖粉塵完全沒(méi)入液面所需時(shí)間，以此時(shí)間長(zhǎng)短或以單位時(shí)間沉入的粉塵量來(lái)評(píng)價(jià)溶液對(duì)粉塵的潤(rùn)濕能力。試驗(yàn)中，潤(rùn)濕能力強(qiáng)說(shuō)明頁(yè)巖粉塵與溶液的接觸角小，反之則接觸角大。經(jīng)過(guò)測(cè)定分析頁(yè)巖粉塵的全潤(rùn)濕時(shí)間為50～70分鐘，屬于中等潤(rùn)濕性微粒。

6、粉塵安息角

粉塵的安息角是設(shè)計(jì)除塵設(shè)備灰斗及管道傾斜度的主要依據(jù)，一般情況，粒徑大、表面光滑、接近球形、濕度低及粘性小的粉塵，其安息角減小。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，油母頁(yè)巖粉塵的安息角為34度。如圖4所示：

圖4 粉塵安息角測(cè)試

結(jié)論：通過(guò)對(duì)頁(yè)巖粉塵的粒徑、物質(zhì)成分組成、比表面積、安息角等特性的研究，掌握了頁(yè)巖粉塵的粒徑分布范圍、物質(zhì)組成、真實(shí)密度是1840kg/m3、堆積密度是600 kg/m3、全潤(rùn)濕時(shí)間為50～70分鐘、安息角為34度等主要特性參數(shù)，對(duì)今后生產(chǎn)過(guò)程中的除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用，為更好的解決生產(chǎn)過(guò)程中頁(yè)巖粉塵的污染奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

張殿印，王 純<<除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè)>>化學(xué)工業(yè)出版社2003，6

作者簡(jiǎn)介： 孫英濤，(1979.12-)，男，吉林農(nóng)安人，中共黨員，工程師，現(xiàn)為撫順礦業(yè)集團(tuán)工程技術(shù)研究中心環(huán)保室副主任，主要從事油頁(yè)巖煉油工藝過(guò)程中噪聲、污水、粉塵及廢氣的研究與治理。