摘要：袋式除塵器作為一種高效且適應(yīng)性強(qiáng)的除塵設(shè)備而被廣泛應(yīng)用，但在地下金屬礦山的實(shí)際應(yīng)用中容易出現(xiàn)濾袋黏結(jié)，接口處易破壞及濾灰、清灰效果不佳等問(wèn)題，且存在整體設(shè)備體積大、不易移動(dòng)的弊端。研究重點(diǎn)從地下金屬礦山環(huán)境特性，捕塵材料及其改良技術(shù)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行闡述。結(jié)果表明：地下金屬礦山作業(yè)環(huán)境及粉塵特性與其他工業(yè)場(chǎng)所差異較大；捕塵材料未來(lái)的主要研究方向?yàn)槔眠€原氧化石墨烯噴涂技術(shù)對(duì)PPS（聚苯硫醚）捕塵材料進(jìn)行改良，以及研發(fā)適用于地下金屬礦山的方法簡(jiǎn)單、成本低的新型可重復(fù)的袋式捕塵材料；進(jìn)一步完善捕塵材料的綜合性能及實(shí)際應(yīng)用中的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。研究為解決金屬礦山粉塵問(wèn)題提供了更為切實(shí)可行的方案。

關(guān)鍵詞：金屬礦山；袋式除塵器；捕塵材料；評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；粉塵治理；環(huán)境特性

中圖分類號(hào)：TD714文章編號(hào)：1001-1277（2024）11-0104-07

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20241117

引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程加速，對(duì)金屬礦產(chǎn)的需求呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。調(diào)查顯示，中國(guó)每年消耗的金屬礦產(chǎn)資源占全球金屬礦產(chǎn)資源消耗總量的50 %左右^［1］。為滿足不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，礦產(chǎn)企業(yè)加大了勘探和開(kāi)采力度，從而使地下金屬礦產(chǎn)的開(kāi)采強(qiáng)度持續(xù)增加。根據(jù)《中國(guó)礦產(chǎn)資源報(bào)告2023》，2023年中國(guó)銅精礦產(chǎn)量187.4萬(wàn)t，增長(zhǎng)5.8 %；鉛精礦產(chǎn)量149.7萬(wàn)t，增長(zhǎng)0.9 %；10種有色金屬產(chǎn)量6 793.6萬(wàn)t，增長(zhǎng)4.9 %^［2］。然而，地下金屬礦產(chǎn)開(kāi)采強(qiáng)度的增加也導(dǎo)致了嚴(yán)重的礦井粉塵污染問(wèn)題。新開(kāi)采條件下，綜采工作面總粉塵濃度和呼吸性粉塵濃度分別可達(dá)4 000 mg/m3和1 100 mg/m3，掘進(jìn)工作面總粉塵濃度和呼吸性粉塵濃度分別可達(dá)3 000 mg/m3和1 200 mg/m^3［3］。由于金屬礦山粉塵含有較多的金屬元素和無(wú)機(jī)物，會(huì)對(duì)人體健康和設(shè)備造成損害^［4］。同時(shí)，地下采礦作業(yè)空間相對(duì)狹小，粉塵及有害氣體僅依靠自然通風(fēng)，擴(kuò)散能力較差、速度較慢，必須采用有效的除塵手段進(jìn)行治理，才能保證作業(yè)安全。

工業(yè)最常用的除塵方式主要為傳統(tǒng)濕式除塵法、干式除塵法（袋式除塵器）及高壓靜電除塵法3種^［5］。袋式除塵器和高壓靜電除塵法的除塵率可達(dá)90 %以上，而濕式除塵法的除塵率不足70 %^［6］。但是，高壓靜電除塵法在礦山實(shí)際應(yīng)用中，技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備的安裝、保養(yǎng)及維護(hù)成本較高，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。而袋式除塵器具有除塵效率高、性能穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)、不受粉塵比電阻特性的影響等優(yōu)點(diǎn)^［7］，在化工、電力和冶金等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但在地下金屬礦山應(yīng)用較少。這是由于地下金屬礦山的塵源會(huì)隨著開(kāi)采的進(jìn)行不斷變化，傳統(tǒng)袋式除塵器體積較大、拆裝困難，在礦井中移動(dòng)不便，產(chǎn)生額外的運(yùn)行成本。此外，金屬礦山粉塵含有大量金屬顆粒，如銅、鐵、鉛、鋅、金等顆粒，極易帶電，且顆粒呈不規(guī)則狀，邊緣相對(duì)尖銳，濾袋磨損較大，易破損。加之井下溫度及濕度高，濾袋易發(fā)生結(jié)露、糊袋的現(xiàn)象^［8］，清灰困難。清灰過(guò)程中，濾袋在大風(fēng)機(jī)風(fēng)速或風(fēng)力作用下濾口破壞，而遠(yuǎn)端濾袋仍可正常使用，造成資源浪費(fèi)，同時(shí)能耗增加。濾袋作為袋式除塵器的核心部件，主要承擔(dān)過(guò)濾作用，因此迫切需要一種適用于地下金屬礦山的捕塵材料，推動(dòng)袋式除塵器在地下金屬礦山中的高效應(yīng)用，有效治理地下金屬礦山粉塵。

本文基于地下金屬礦山特殊環(huán)境，對(duì)袋式除塵器捕塵材料相關(guān)研究成果進(jìn)行了梳理分析，包括捕塵材料、改良技術(shù)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等，以期為解決金屬礦山粉塵問(wèn)題提供切實(shí)可行的方案。

1地下金屬礦山環(huán)境特性

由于地下金屬礦山與目前袋式除塵器廣泛應(yīng)用場(chǎng)所的環(huán)境及粉塵特性存在較大差別，所以將地下金屬礦山與冶金、化工等工業(yè)場(chǎng)所的環(huán)境與粉塵特性進(jìn)行對(duì)比，為地下金屬礦山袋式除塵器捕塵材料的選擇提供依據(jù)。

1.1作業(yè)環(huán)境

地下金屬礦山作業(yè)環(huán)境為地下自然環(huán)境，地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，且作業(yè)環(huán)境隨地質(zhì)變化而不斷變化，同時(shí)作業(yè)區(qū)域大多處于高濕及通風(fēng)條件較差的環(huán)境中。相對(duì)而言，其他工業(yè)場(chǎng)所通常在建造的工廠內(nèi)，受地形和自然環(huán)境的影響較小，作業(yè)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定且可控。不同工業(yè)場(chǎng)所環(huán)境對(duì)比見(jiàn)表1。

工業(yè)場(chǎng)所環(huán)境的差異，顯著影響袋式除塵器捕塵材料的選擇。從表1可以看出：相較于其他工業(yè)場(chǎng)所，地下金屬礦山的工作溫度較低且濕度較高，腐蝕和磨損情況較為嚴(yán)重。這是由于地下金屬礦山通常位于較深的地下且逐步向更深部發(fā)展^［9-10］，以金礦為例，現(xiàn)階段淺部黃金資源量下降明顯，金礦床開(kāi)發(fā)深度越來(lái)越深，國(guó)內(nèi)數(shù)十座金屬礦山采深已達(dá)1 000～1 400 m^［11］，因此開(kāi)采過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)地下水滲透，濕度增加，同時(shí)也可能攜帶一些礦物質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)。此外，開(kāi)采的礦石中通常含有硫、鐵等金屬元素，這些元素在與水和氧氣接觸時(shí)會(huì)形成硫酸、鐵氧化物等腐蝕性化合物。地下金屬礦山的工作環(huán)境與冶金工程相似度較高，加上袋式除塵器在冶金領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛，因此，在選擇捕塵材料時(shí)，可以參考袋式除塵器在冶金領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化地下金屬礦山袋式除塵器的捕塵材料。

1.2粉塵特性

粉塵的塵源、粒徑、密度和化學(xué)成分等特性會(huì)直接影響捕塵材料的捕塵效率和壽命。地下金屬礦山與其他工業(yè)場(chǎng)所的粉塵特性差異較大，源于不同作業(yè)環(huán)境和工藝流程。地下金屬礦山的粉塵通常含有大量金屬顆粒，化學(xué)成分復(fù)雜，極易呈酸堿性且具有腐蝕性；而其他工業(yè)場(chǎng)所，冶金領(lǐng)域的粉塵可能富含氧化物，化工領(lǐng)域的粉塵可能包含化學(xué)殘余物。不同工業(yè)場(chǎng)所粉塵特性對(duì)比見(jiàn)表2。

從表2可以看出：各應(yīng)用場(chǎng)所塵源、粉塵特性也存在較大差異。地下金屬礦山的粉塵粒徑分布范圍較大，為0.1～100 μm，這是由于地下金屬礦山工作場(chǎng)所及產(chǎn)塵環(huán)節(jié)較多，且塵源復(fù)雜。例如：在爆破環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生大量細(xì)小粉塵，粒徑通常為 0.1～10 μm；破碎環(huán)節(jié)則會(huì)產(chǎn)生較大粉塵，粒徑為1～100 μm。地下金屬礦山粉塵密度較大，為2.5～7.5 g/cm3，這是由于粉塵中通常含有較高密度的金屬元素，如鐵、銅、鉛等，且井下空間狹小，自然通風(fēng)條件和其他工業(yè)場(chǎng)所相差很大，粉塵無(wú)法通過(guò)自然通風(fēng)擴(kuò)散排出。地下金屬礦山粉塵的主要成分與冶金工程相似度較高，主要為金屬礦物顆粒、硅酸鹽，其中，金屬礦物顆粒呈不規(guī)則狀，邊緣尖銳，會(huì)對(duì)濾袋造成磨損，而酸性硅酸鹽會(huì)對(duì)濾袋產(chǎn)生腐蝕，并且部分金屬顆粒如鐳、鈾等有一定放射性。如果不進(jìn)行有效治理，會(huì)對(duì)人體造成巨大傷害，因此在選擇地下金屬礦山袋式除塵器捕塵材料時(shí)，不僅要求高捕塵范圍和捕塵效率，還要具備很好的耐磨損和耐腐蝕性能，必要時(shí)還要具備一定的吸收放射性物質(zhì)的功能。

2捕塵材料

濾袋作為除塵器的核心部件，其材料直接影響袋式除塵器的捕塵效率，從而影響袋式除塵器的整體性能。地下金屬礦山環(huán)境復(fù)雜，塵源及粉塵特性與其他工業(yè)場(chǎng)所相差較大，現(xiàn)有捕塵材料在地下金屬礦山的使用過(guò)程中，極易出現(xiàn)濾袋破損和黏結(jié)的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其使用效果。因此，捕塵材料在保證捕塵效果的同時(shí)具有較長(zhǎng)使用壽命極其重要。現(xiàn)有捕塵材料對(duì)比見(jiàn)表3。

從表3可以看出：各捕塵材料存在較大差異，使用溫度均可滿足地下金屬礦山工作環(huán)境，且玻璃纖維、PPS、PTFE及P84等4種材料同時(shí)具有較好的耐高溫及耐化學(xué)腐蝕性能。其中，玻璃纖維強(qiáng)度低；PTFE及P84使用溫度更高，但合成工藝復(fù)雜，成本較高，不易推廣及應(yīng)用；PPS雖使用溫度相對(duì)低，但具有很好的耐磨損性能，成本較低，并且在地下金屬礦山中，對(duì)水解性能要求并不高。因此，在選擇捕塵材料進(jìn)行改良時(shí)，可優(yōu)先考慮PPS基底。

3改良技術(shù)

隨著開(kāi)采強(qiáng)度的增加和相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格，現(xiàn)有捕塵材料性能已無(wú)法完全滿足工業(yè)場(chǎng)所的使用要求。針對(duì)此現(xiàn)象，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者研發(fā)了一系列新型材料，或?qū)ΜF(xiàn)有材料進(jìn)行改良從而滿足各工業(yè)場(chǎng)所使用要求。研究發(fā)現(xiàn)，在同等試驗(yàn)條件下，新材料表現(xiàn)出的捕塵效率均超過(guò)普通濾袋材料。然而，新材料制備所需原材料較多、工藝復(fù)雜、成本高，制約了其在實(shí)際生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用。相較之下，對(duì)現(xiàn)有材料的改良雖然捕塵效率遜于新材料，但差距不大。更重要的是，改良后的材料制備工藝簡(jiǎn)單，所需原材料多為市場(chǎng)上常用的材料，易獲取，成本較低。此外，現(xiàn)有材料在實(shí)際環(huán)境中已有一定的研究基礎(chǔ)，便于推廣和廣泛應(yīng)用。

3.1涂覆材料

EUIJIN等^［16］通過(guò)濾袋表面電噴霧碳納米粒子提升濾袋的捕塵效率，與未涂層濾袋相比，涂層濾袋在所有顆粒范圍內(nèi)均表現(xiàn)出更高的過(guò)濾性能。PARK等^［17］采用泡沫涂層法在玻璃纖維表面沉積PTFE涂層得到PTFE泡沫涂層復(fù)合捕塵材料，其可在高溫場(chǎng)所（250 ℃）持續(xù)工作。CHEN等^［18］對(duì)玻璃纖維進(jìn)行后處理改性，表面沉積了一層FEP/PTFE 涂層，獲得的復(fù)合材料的透氣性更好，壽命更長(zhǎng)。李素勤等^［19］利用聚PTFE分散液為涂層劑，對(duì)PPS捕塵材料進(jìn)行涂層后處理，試驗(yàn)結(jié)果顯示，復(fù)合材料表面纖維結(jié)構(gòu)更加致密，使用壽命更長(zhǎng)。王巖等^［20］使用環(huán)氧樹(shù)脂、丙酮、無(wú)水乙醇等試劑對(duì)無(wú)紡布捕塵材料表面進(jìn)行后整理改性，改良后的材料雖透氣性有所下降，但力學(xué)性能和捕塵效率均有很大提升。李明^［21］采用噴涂法在PPS纖維捕塵材料迎塵面沉積一層還原氧化石墨烯（rGO）涂層，并對(duì) rGO 復(fù)合材料性能進(jìn)行測(cè)試分析，結(jié)果顯示，rGO復(fù)合材料具有更好的捕塵性能及更高的粉塵剝離率，且成本較低，制備簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

研究發(fā)現(xiàn)，不同涂覆材料所針對(duì)的問(wèn)題不同且各有特點(diǎn)，PTFE可以有效提高捕塵材料的耐高溫性能，從而提高捕塵材料的使用壽命，但抗腐蝕、抗磨損性能及捕塵效率的提升并不明顯；碳納米粒子對(duì)捕塵材料捕塵效率的提升很大，這是由于碳納米粒子涂層后的捕塵材料具有良好的導(dǎo)電性能，對(duì)粉塵吸附性更強(qiáng)，但耐久性提升并不明顯；使用環(huán)氧樹(shù)脂、丙酮、無(wú)水乙醇等試劑對(duì)捕塵材料進(jìn)行后整理改性，對(duì)材料的各方面性能均有不同程度的提升，但這種方法所用試劑多，各試劑比例不易控制且調(diào)配工藝復(fù)雜，成本高；還原氧化石墨烯對(duì)捕塵材料的力學(xué)性能、化學(xué)性能和捕塵性能均有顯著提升，方法成本較低，制備簡(jiǎn)單，在將袋式除塵器應(yīng)用于地下金屬礦山的研究中具有較高價(jià)值。

3.2涂覆技術(shù)

在選擇了合適的捕塵材料為基底及合適的材料為涂覆材料后，選擇一種能夠使涂覆材料均勻涂覆到基底表面的涂覆技術(shù)對(duì)材料的整個(gè)改良過(guò)程同樣十分重要。適合的涂覆技術(shù)可以有效提升基底捕塵效率、耐磨損等多方面性能。對(duì)各涂覆技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4可以看出：等離子體蝕刻技術(shù)適用于金屬和陶瓷基底，但濾袋材料主要為織物，不適用于濾袋的涂覆。涂層技術(shù)要求基底平坦，因此也不適用于濾袋。靜電紡絲、聚合、噴涂和浸涂技術(shù)所需的涂覆材料和基底與現(xiàn)有袋式除塵器捕塵材料相符，但靜電紡絲技術(shù)和聚合技術(shù)的操作工藝復(fù)雜，對(duì)操作條件敏感度及成本較高，不適合實(shí)際應(yīng)用推廣。鑒于地下金屬礦山袋式除塵器體積較大，濾袋長(zhǎng)度為10～12 m，浸涂技術(shù)難以對(duì)捕塵材料進(jìn)行有效涂覆。而噴涂技術(shù)雖然涂覆效果略差，但對(duì)捕塵材料適應(yīng)性最高，操作工藝簡(jiǎn)單且成本較低，便于推廣和應(yīng)用，因此在選擇涂覆技術(shù)時(shí)可優(yōu)先考慮該技術(shù)。

4現(xiàn)行評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

改良后的捕塵材料性能與原材料相比會(huì)有很大不同，為了能在地下金屬礦山得到廣泛推廣，仍需一套嚴(yán)格的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)改良后捕塵材料的各方面性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)GB/T 6719—2009 《袋式除塵器技術(shù)要求》^［26］和GB/T 35184—2017 《袋式除塵器用過(guò)濾單元設(shè)計(jì)及安裝技術(shù)要求》^［27］，捕塵材料性能主要包括外觀質(zhì)量、形態(tài)性能、變形特性和斷裂強(qiáng)力及過(guò)濾性能等多個(gè)方面，這些性能取決于捕塵材料的材質(zhì)和制備工藝等。

1）外觀質(zhì)量。參考GB/T 35184—2017 《袋式除塵器用過(guò)濾單元設(shè)計(jì)及安裝技術(shù)要求》，除塵器捕塵材料應(yīng)滿足表面潔凈、纖維分布均勻，無(wú)明顯結(jié)塊和傷痕；纖維間、纖維與基底間黏結(jié)牢固、均勻，無(wú)剝離現(xiàn)象；捕塵材料凈氣側(cè)無(wú)堵塞和結(jié)疤現(xiàn)象。材料的外觀質(zhì)量采用該標(biāo)準(zhǔn)中的目測(cè)法檢驗(yàn)，檢驗(yàn)時(shí)布面照度不低于800 lx，檢驗(yàn)人員眼部距離樣品約1 m，且正視樣品，需2人同時(shí)檢驗(yàn)。

2）形態(tài)性能。捕塵材料形態(tài)性能主要以單位面積質(zhì)量、厚度和幅度的實(shí)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值之間的偏差來(lái)衡量。該性能是決定捕塵材料性能最基本、最重要的指標(biāo)，對(duì)捕塵材料價(jià)格影響顯著^［28］。捕塵材料偏差標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表5。

3）透氣性。透氣性是指在一定壓差下，通過(guò)單位面積捕塵材料的氣體量。對(duì)清潔捕塵材料而言，良好的透氣性不僅可以避免捕塵材料被堵塞而導(dǎo)致過(guò)濾效率下降或過(guò)濾設(shè)備損壞問(wèn)題，還有助于提高過(guò)濾效率和過(guò)濾速度，減少能源消耗和操作成本。GB/T 6719—2009 《袋式除塵器技術(shù)要求》中規(guī)定，按照GB/T 5453—1997" 《紡織品織物透氣性的測(cè)定》^［29］中的測(cè)試方法，非織造材料的透氣率偏差為±20 %，織造材料的透氣率偏差為±15 %。

4）捕塵性能。對(duì)于袋式除塵器來(lái)說(shuō)，捕塵材料過(guò)濾性能直接影響其捕塵效率，良好的過(guò)濾性不僅能保證除塵器的高效運(yùn)行，還能在一定程度上降低捕塵材料損耗。GB/T 6719—2009" 《袋式除塵器技術(shù)要求》中規(guī)定，捕塵材料過(guò)濾性能主要由材料的靜態(tài)除塵率和動(dòng)態(tài)除塵率來(lái)衡量。其中，靜態(tài)除塵率使用靜態(tài)濾塵性能測(cè)試儀檢測(cè)，動(dòng)態(tài)除塵率使用動(dòng)態(tài)濾塵性能測(cè)試儀檢測(cè)。非織造捕塵材料的靜態(tài)除塵效率≥99.5 %，動(dòng)態(tài)除塵效率≥99.9 %；織造捕塵材料的靜態(tài)除塵效率≥99.3 %，動(dòng)態(tài)除塵效率≥99.9 %。

5）強(qiáng)度。捕塵材料強(qiáng)度是捕塵材料在受力作用下的抗拉能力，通常用斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率來(lái)衡量，它直接影響捕塵材料的抗拉扯和抗變形能力。良好的強(qiáng)度能夠確保捕塵材料在使用過(guò)程中不易斷裂或變形，從而保證捕塵材料的使用壽命。GB/T 6719—2009" 《袋式除塵器技術(shù)要求》中規(guī)定了捕塵材料的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率要求，結(jié)果見(jiàn)表6。

6）耐溫、耐腐蝕性。捕塵材料的耐溫和耐腐蝕性分別用熱收縮率和斷裂強(qiáng)力保持率來(lái)衡量，按照GB/T 4666—2009 《紡織品織物長(zhǎng)度和幅寬的測(cè)定》^［30］中的測(cè)試方法，其要求見(jiàn)表7。

7）清灰性能。清灰是袋式除塵器運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，清灰效果不良會(huì)使捕塵材料堵塞、阻力激增、除塵系統(tǒng)失效。從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，即從最直觀的清灰效果進(jìn)行評(píng)判，著重考慮除塵系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，將清灰量或清灰后的殘余壓降作為清灰效果的指標(biāo)。清灰量越多或殘余壓降越小，以及隨著噴吹次數(shù)的增加殘余壓降增加緩慢，則系統(tǒng)穩(wěn)定性好，清灰效果好。質(zhì)量清灰率公式及阻力清灰率公式^［31］為：

質(zhì)量清灰率（ηm）公式：

ηm=mc－mrmc（1）

式中：mc為過(guò)濾元件上的總粉塵質(zhì)量（kg）；mr為清灰后殘留在捕塵材料上的總粉塵質(zhì)量（kg）。

阻力清灰率（ηp）公式：

ηp=Δpq－ΔpdΔpq－Δph（2）

式中：Δpq 為干凈過(guò)濾元件的初始阻力（Pa）；Δpd 為過(guò)濾元件清灰前的阻力（Pa）；Δph 為過(guò)濾元件清灰后的阻力（Pa）。

8）再生性能。為響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，要求袋式除塵器捕塵材料可再生及多次重復(fù)使用。參考空調(diào)濾料的再生性能，再生或清洗后的濾袋各方面性能需達(dá)到全新濾袋的80 %。

綜上，目前關(guān)于袋式除塵器捕塵材料各方面性能的評(píng)價(jià)體系較為完善，主要包括不同性能的測(cè)試方法和測(cè)試結(jié)果要求，然而實(shí)驗(yàn)室測(cè)試條件與礦山環(huán)境具有很大區(qū)別，例如：試驗(yàn)要求的測(cè)試粉塵為氧化鋁，而地下金屬礦山粉塵成分中含有大量的金屬礦物顆粒、硅酸鹽、氧化物等；測(cè)試粉塵濃度僅5 g/m3，與地下金屬礦山粉塵濃度相差較大。除此之外，現(xiàn)行評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)大多只針對(duì)捕塵材料的單方面性能，但地下金屬礦山環(huán)境復(fù)雜，對(duì)除塵器捕塵材料的各方面性能均有很高的要求，因此后續(xù)還需進(jìn)一步完善捕塵材料綜合性能及實(shí)際應(yīng)用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為各種捕塵材料在地下金屬礦山的應(yīng)用提供參考。

5結(jié)論

1）地下金屬礦山與目前袋式除塵器應(yīng)用廣泛的工業(yè)場(chǎng)所環(huán)境相差較大，主要集中在溫度、濕度、粉塵特性等方面，因此在選擇捕塵材料時(shí)有很強(qiáng)的針對(duì)性。

2）市場(chǎng)上的袋式除塵器捕塵材料種類繁多，且存在較大差異。PPS的使用溫度雖不是所有捕塵材料中最高，但已滿足地下金屬礦山的工作要求。同時(shí)，PPS材料在捕塵效率、耐磨損性和耐化學(xué)腐蝕性方面表現(xiàn)優(yōu)異，成本相對(duì)低，是一種非常適用于地下金屬礦山的捕塵材料。

3）還原氧化石墨烯相較于其他涂覆材料整體性能更強(qiáng)，對(duì)捕塵材料的捕塵效率、耐磨損性和耐化學(xué)腐蝕性等性能均有提升，且工藝簡(jiǎn)單，成本可控。而同樣狀態(tài)下，噴涂法更加適用于地下金屬礦山，因此還原氧化石墨烯噴涂法是一種非常適用于地下金屬礦山的捕塵材料改良方法。在低碳目標(biāo)的加持下，未來(lái)礦用袋式除塵器捕塵材料的研發(fā)不再局限于單一性能的提升，必須綜合考慮材料在實(shí)際使用過(guò)程中的整體性能，并且材料的使用壽命及其能否再生也變得更為重要。

4）國(guó)內(nèi)目前對(duì)于袋式除塵器捕塵材料的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)十分完善，其中包括在實(shí)驗(yàn)室中的具體測(cè)試方法及測(cè)試結(jié)果要求，但是并沒(méi)有綜合性能及實(shí)際應(yīng)用中的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)還需進(jìn)一步完善。

5）“綠水青山就是金山銀山”，面向“雙碳”目標(biāo)及綠色礦山的需求，袋式除塵器捕塵材料的研究任重而道遠(yuǎn)，但同時(shí)也為大幅提升相關(guān)技術(shù)性能提供了良好的契機(jī)。礦山生產(chǎn)環(huán)境仍有待提升，亟待進(jìn)行更多基礎(chǔ)性研究，從而在捕塵材料上取得新突破。

［參 考 文 獻(xiàn)］

［1］左更，李曉杰，陳甲斌，等.我國(guó)金屬礦產(chǎn)資源保供體系布局的思考［J］.中國(guó)國(guó)土資源經(jīng)濟(jì)，2023，36（12）：4-9，59.

［2］中華人民共和國(guó)自然資源.中國(guó)礦產(chǎn)資源報(bào)告2023［R］.北京：地質(zhì)出版社，2023.

［3］周福寶，袁亮，程衛(wèi)民，等.礦井粉塵職業(yè)健康防護(hù)技術(shù)2013—2023年研究進(jìn)展［J］.中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2023，19（12）：5-15.

［4］HANY F.The rise in investorsawareness of climate risks after the Paris Agreement and the clean energy-oil-technology prices nexus ［J］.Energy Economics，2022，106：105738.

［5］吳彥良.金屬礦山粉塵防治技術(shù)及研究現(xiàn)狀［J］.世界有色金屬，2021（9）：197-198.

［6］馬艷玲.金屬礦山除塵技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.世界有色金屬，2019（10）：165，167.

［7］BURNETT T.Improving the performance of fabri filter dry dust col-lection equipment［J］．Filtation amp; Separation，2006（3）：28-32.

［8］李剛，吳將有，金龍哲，等.我國(guó)金屬礦山粉塵防治技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望［J］.金屬礦山，2021（1）：154-167.

［9］吳賽賽，金韜，郝文青，等.深部環(huán)境下錨索耐久性退化及應(yīng)力腐蝕斷裂研究［J］.采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2024，41（2）：267-276.

［10］吳賽賽，張?jiān)?，金韜，等.深部礦山錨桿腐蝕失效風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究［J］.中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2023，33（增刊1）：180-184.

［11］費(fèi)文濤.礦山工程開(kāi)采技術(shù)設(shè)備及施工安全管理分析［J］.中國(guó)設(shè)備工程，2024（6）：244-246.

［12］王文勝，陳富，秦秀合，等.金屬礦山井下卸礦站粉塵治理技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.黃金，2023，44（11）：89-92，96.

［13］楊釵.袋式除塵技術(shù)在冶金行業(yè)的應(yīng)用分析［J］.世界有色金屬，2020（18）：130-131.

［14］張爍.水泥行業(yè)粉塵污染控制技術(shù)分析［J］.散裝水泥，2019（4）：67-68，72.

［15］孫尊強(qiáng)，鄭成航，周燦，等.燃煤電廠典型除塵器運(yùn)行現(xiàn)狀分析及優(yōu)化［J］.中國(guó)電力，2022，55（11）：194-201.

［16］EUIJIN S，HYEONJIN E，YEONSANG K.Fabrication of a carbon/polytetrafluoroethylene nanoparticle-coated antistatic bag filter using air-assisted electrospraying［J］.Advanced Powder Technology，2022，33（8）：103706.

［17］PARK B H，LEE M，KIM S B，et al.Evaluation of the surface pro-perties of PTFE foam coating filter media using XPS and contact angle measurements［J］.Applied Surface Science，2011，257（8）：3 709-3 716.

［18］CHEN M M，ZHANG Y，WU H B，et al.A study on fluorinated ethy-lene propylene/polytetrafluoroethylene foam coating composite as potential flue gas filtration materials［J］.Journal of Industrial Textiles，2020：659S-674S.

［19］李素勤，鄧炳耀，劉慶生，等.發(fā)泡涂層對(duì) PPS 濾料表面性能的影響［J］.化工新型材料，2016，44（5）：255-257.

［20］王巖，張濤，陳宜華，等.新型微孔膜濾料的制備與除塵性能測(cè)試［J］.中國(guó)粉體技術(shù)，2022，28（1）：43-51.

［21］李明.還原氧化石墨烯噴涂改造除塵濾料結(jié)構(gòu)與性能的實(shí)驗(yàn)研究［D］.西安：西安建筑科技大學(xué)，2023.

［22］賈海波，王永濤，張政和，等.復(fù)合材料用碳纖維表面等離子體改性技術(shù)研究進(jìn)展［J］.化工新型材料，2022，50（5）：62-65，70.

［23］閔浩洋，陳棋棋，王麗莎.靜電駐極納米纖維空氣過(guò)濾材料研究現(xiàn)狀［J］.絲網(wǎng)印刷，2024（4）：31-33.

［24］張?jiān)?PTFE發(fā)泡涂層玻纖復(fù)合過(guò)濾材料的制備及性能研究［D］.上海：東華大學(xué)，2021.

［25］WU X，WYMAN I，ZHANG G W，et al.Preparation of superamphiphobic polymer-based coatings via spray-and dip-coating strategies［J］.Progress in Organic Coatings，2016，90：463-471.

［26］中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).袋式除塵器技術(shù)要求：GB/T 6719—2009［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［27］中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).袋式除塵器用過(guò)濾單元設(shè)計(jì)及安裝技術(shù)要求：GB/T 35184—2017［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

［28］張濤.濾筒除塵器內(nèi)部流場(chǎng)優(yōu)化分析［D］.青島：青島科技大學(xué)，2015.

［29］國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局.紡織品織物透氣性的測(cè)定：GB/T 5453—1997［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997.

［30］中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).紡織品織物長(zhǎng)度和幅寬的測(cè)定：GB/T 4666—2009［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［31］張情.脈沖噴吹流動(dòng)特性及清灰效果綜合評(píng)判方法研究［D］.綿陽(yáng)：西南科技大學(xué)，2024.

Research status and prospects of dust collection materials for bag filters in underground metal mines

Wang Shuhan1，Zhang Xin1，Nie Xingxin1，Ma Jingyao1，Sun Haoxiang1，Li Zongli2，Zhao Linhai2

（1.School of Resource Engineering，Xian University of Architecture and Technology;

2.Baoji Northwest Nonferrous Erlihe Mining Co.，Ltd.）

Abstract：Bag filters，known for their high efficiency and adaptability，are widely used.However，practical challenges such as filter bag adhesion，damage at the interfaces，suboptimal dust collection，and cleaning performance，along with the bulky nature of the equipment hindering their mobility in underground metal mines.This study reviews key aspects such as the environmental characteristics of underground metal mines，dust collection materials，improvement techniques，and evaluation standards.Findings suggest that the working environment and dust properties in underground metal mines significantly differ from those in other industrial settings.Future research on dust collection materials should focus on the application of reduced graphene oxide spraying technology to improve PPS（polyphenylene sulfide） materials and the development of new，easily prepared，cost-effective，and reusable bag filter materials tailored for underground metal mines.The overall performance is further enhanced and the evaluation standards for dust collection materials are refined.The study will offer practical solutions for dust control in metal mines.

Keywords：metal mines;bag filter;dust collection materials;evaluation standards;dust control;environmental characteristics

基金項(xiàng)目：陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃工業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目（2023-YBGY-137）；陜西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2024JC-YBQN-0453）；西安市級(jí)-社科規(guī)劃院-西安市社會(huì)科學(xué)規(guī)劃基金項(xiàng)目（24QL30）；西安建筑科技大學(xué)與西安建大城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司合作研究課題資助項(xiàng)目（X20240067）；陜西省社科界重大理論與現(xiàn)實(shí)問(wèn)題研究項(xiàng)目（2023ZD1083）

作者簡(jiǎn)介：王舒晗（2001—），男，碩士研究生，從事礦井通風(fēng)方面研究；E-mail：wangshuhan@xauat.edu.cn

*通信作者：張?chǎng)危?991—），男，講師，博士，從事礦井通風(fēng)除塵研究；E-mail：Zhangxin17@xauat.edu.cn