Древесно угольная пыль. Угольной пыли. Похожие работы на - Угольная пыль. Физиологические механизмы повреждающего действия на организм

Химический состав пыли . Одним из основных факторов, характеризующих склонность пыли к взрыву, является выход летучих веществ при термическом разложении угля без доступа воздуха.

Главными компонентами в составе летучих веществ, обуславливающими взрывчатость пыли, являются смолистые соединения и тяжелые углеводороды. Основными горючими составляющими летучих веществ являются метан, водород, окись углерода, углекислый газ, этан, тяжелые углеводороды и др.

Нижний предел взрывчатости смеси газообразных продуктов термического разложения угля практически постоянен и равен 4,2%.

Взрывчатость обуславливается одновременным влиянием всех горючих компонентов.

Степень взрывчатости пыли может характеризоваться давлением в месте взрыва. Увеличение выхода горючих веществ (V daf) обуславливает возрастание давления взрыва. Угольная пыль подразделяется на слабовзрывчатую (V daf <15%) и сильновзрывчатую (V daf >15%).

Дисперсность пыли . Дисперсный состав пыли является существенным фактором, определяющим ее взрывчатость. При больших размерах частиц пыли наблюдается почти линейный рост силы взрыва с увеличением дисперсности или удельной поверхности пыли.

Однако, это возрастание, начиная с частиц диаметром 100 мк, продолжается значительно медленнее. Сила взрыва в отдельных случаях достигает максимума при диаметре частиц около 10 мк.

Взрывчатость угольной пыли растет с увеличением степени ее измельчения, и поэтому в шахте по мере удаления от источника пылеобразования она становится потенциально более взрывоопасной.

Состав атмосферы . Существенное значение имеет состав среды, в которой происходит взрыв. Если в шахтной атмосфере содержится метан, взрыв возможен при более низких концентрациях пыли.

Установлено, что нижний предел взрываемости сильновзрывчатой пыли равен 17÷18 г/м 3 , а в присутствии 2,5% метана он понижается до 5÷6 г/м 3 . Верхний предел взрывчатости, по данным МакНИИ, составляет 300÷400 г/м 3 .

Влажность пыли . Фактор влажности играет существенную роль при оценке взрывчатости пыли. Влага действует как инертная добавка.

Так как теплоемкость воды больше теплоемкости инертной пыли, то с учетом теплоты испарения вода поглощает тепла в 5 раз больше, чем инертная пыль.

Взвешенная в шахтном воздухе пыль с любым содержанием влаги при наличии мощного источника воспламенения может взорваться.

Основным фактором в защитном действии влаги от взрыва является связывание осевшей пыли на почве и боковых поверхностях горных выработок.

Зольность пыли . Наличие золы снижает взрывчатость угольной пыли, поскольку часть образующегося тепла расходуется на нагрев частичек инертной пыли, что приводит к снижению температуры аэрозоля.

Естественное содержание золы в угле обычно недостаточно, чтобы предупредить взрыв. Поэтому применяют искусственное озоление пыли в выработках – осланцевание.

Угольная пыль образуется при следующих производственных операциях:

• 1. Отбойке угля комбайнами и взрывных работах.
• 2. Бурении шпуров.
• 3. Погрузке угля погрузочными машинами.
• 4. Транспортировке угля конвейерами.
• 5. Погрузке на погрузочных и разгрузочных пунктах.

Пыль характеризуется совокупностью свойств, определяющих поведение ее в воздухе, превращения ее в организме, действие на организм. Из различных свойств угольной пыли наибольшее значение имеют химический состав, растворимость, дисперсность, взрывоопасность, форма, электрозаряженность.

Для оценки пыли с гигиенической стороны наиболее важным признаком является концентрация пыли в воздухе, ее дисперсность и удельный вес.

Концентрация пыли - это весовое содержание взвешенной пыли в единице объема воздуха. Концентрацию пыли иногда выражают также в количестве пылинок в единице объема воздуха, и в некоторых зарубежных странах эта величина принята за основной показатель запыленности. Однако, первостепенное значение имеет не число пылинок, а их масса, поэтому был принят весовой метод гигиенической оценки запыленности воздуха как основной. Чем выше концентрация пыли в воздухе, тем большее ее количество за тот же период оседает на кожный покров работающих, попадает на слизистые оболочки и, самое главное, проникает в организм через органы дыхания.

Дисперсность - степень измельчения вещества, что определяет длительность пребывания пыли в воздухе, проникновение в дыхательные пути, сорбционную способность и др. Дисперсность пыли выражается в процентном содержании отдельных фракций пыли по отношению ко всему количеству пылинок. Для гигиенической оценки дисперсности пыли условно принято делить ее на следующие фракции: менее 2 мк, 2-4 мк, 4-6 мк, 6-8 мк, 8-10 мк и более 10 мк.

Дисперсность угольной пыли в 82 - 94% менее 5 мк, что является неблагоприятным фактором, т.к. мелкодисперсная пыль поражает более глубокие отделы дыхательных путей.

Гигиеническое значение удельного веса пыли сводится в основном к скорости ее осаждения: чем выше удельный вес пыли, тем быстрее она оседает и тем быстрее происходит самоочищение воздуха.

Вещественный состав. Качественный состав угольной пыли, как правило, определяется составом угольного пласта, а породной - составом вмещающих пород и породных прослоек. Количественные соотношения компонентов пыли зависят от технологических процессов и крепости пород, подвергающихся истиранию или измельчению. Содержание компонентов в пыли вследствие их различной твердости может быть иным, чем в массиве, однако ввиду сложности отбора проб для анализа их состав с допустимой для практики точностью принимают аналогичным составу породы.

Наиболее важное значение из всех ингредиентов вещественного состава, содержание которых определяет вредность пыли для здоровья, имеет прежде всего свободная, а затем связанная двуокись кремния.

Форма частиц. Угольная пыль состоит из частиц различной неправильной формы - единичных или собранных в агрегаты.

Форма частиц может быть: кубообразная, столбчатая, плитчатая, удлиненно-плитчатая, пластинчатая, удлиненно-пластинчатая.

Преобладание той или иной формы зависит от физико-механических свойств угля (структуры, излома, твердости, хрупкости и др.). Для частиц крупнее 40 мкм основное влияние на форму оказывает микротрещиноватость пласта. Форма более мелких частиц обусловлена физико-механическими свойствами вещества угля.

Угольная частица диаметром 10 мкм, находящаяся на расстоянии 1 м от почвы, достигает ее за 4 мин, тогда как при диаметре 1 мкм - это время составляет 6,7 ч. Таким образом, частицы размером 1-2 мкм практически не оседают.

Электрические свойства. Электрозаряженность - наличие на частицах дисперсной фазы электрических зарядов. Диспергированные в воздушной среде частицы пыли несут на себе определенный электрический заряд. Электризация их наступает в результате адсорбции ионов из газовой среды, трения частиц о различные поверхности или друг о друга. Ввиду существования многих условий электризации в пылевом потоке всегда имеются частицы, несущие положительные и отрицательные заряды. По данным исследований, сразу же после распыления заряжается примерно 90 частиц из 100. В большинстве случаев средний положительный заряд частиц определенного размера равен среднему отрицательному. Индивидуальный заряд частиц возрастает с их размером. При разрушении горных пород это возрастание подчиняется квадратичному закону. У частиц, одинаковых по размеру и вещественному составу, величина заряда определяется диэлектрическими свойствами. В вентиляционном потоке могут преобладать частицы того или иного знака. С течением времени величина заряда снижается, может измениться и его преобладающий знак. Через минуту после распыления в витающей угольной пыли преобладали отрицательно заряженные частицы. Через 4-5 мин знак преобладающего заряда угольных частиц изменился на противоположный.

Взрывчатые свойства. Угольная пыль способна взрываться. Скорость распространения пламени ее взрыва изменяется под воздействием многих факторов от нескольких десятков до сотен метров в секунду, зачастую превышая звуковую. Впереди фронта пламени распространяется мощная ударная волна давлением до 1 МПа.

При взрыве пыли требуются дополнительные затраты энергии для создания пылевого облака взрывчатой концентрации. В производственных условиях такое облако может возникнуть либо в результате интенсивного выделения в воздух пыли при том или ином технологическом процессе, либо в результате поднятия отложившейся пыли под воздействием энергии источника воспламенения.

Основными факторами, влияющими на взрывчатость пыли, являются ее дисперсность и концентрация, выход летучих веществ, зольность и содержание влаги, а также вид источника воспламенения и состав атмосферного воздуха.

Во взрыве принимают участие частицы размером до 1000 мкм. Взрывчатость пыли возрастает с увеличением степени ее дисперсности. По мере удаления от источника образования пыль становится более взрывоопасной, поскольку возрастает степень ее дисперсности.

Факторы, влияющие на взрывчатость угольной пыли:

• 1. Взрывчатая концентрация угольной пыли во взвешенном состоянии от 16 - 96 г./м 3 до 2000 г./м 3 .
• 2. Выход летучих веществ - 15% и более.
• 3. Крупность пылинок - до 1 мм, чем она мельче, тем опаснее.

Температура воспламенения угольной пыли 750 - 850 о С. Скорость взрывной волны 1000 м/сек. Самый сильный взрыв при концентрации 300 - 400 г./м 3 .

Владельцы частных домов, которые отапливаются с использованием твердотопливных котлов, регулярно сталкиваются с одной и той же проблемой – в местах хранения топлива накапливается угольная пыль. Если не очищать помещение, то со временем отходов собирается очень много, поэтому многие начинают задаваться вопросом: можно ли и как топить дом угольной пылью. Опытные истопники утверждают, что такое вполне возможно. Причем, есть два варианта использования пылеобразных отходов.

Простой способ и его недостатки

Простой способ отопления дома с использованием угольной пыли подразумевает ее загрузку в уже растопленный котел. Для этого в топку кладут сухие дрова, разжигают их, когда процесс горения выходит на определенную стадию, загружают уголь крупной фракции. Топливо должно хорошенько разгореться , иначе после загрузки пыли огонь просто погаснет. Если же всыпать угольную взвесь на завершающей стадии данного процесса, то она будет долго тлеть, выделяя при этом достаточное количество тепла.

Каковы же недостатки описанной методики? Об одном из них уже было сказано – если загрузить пыль в котел несвоевременно или в слишком большом количестве, то горение прекратится , а при попытке повторно разжечь огонь можно столкнуться с определенными трудностями. При этом формулы для точного расчета необходимого количества пыли не существует. Тут приходится ориентироваться на внутренний объем топки, максимальную силу тяги в котле и многие другие факторы. То есть определить нужную цифру можно только опытным путем.

Второй недостаток более серьезный. Дело в том, что угольная пыль сама по себе очень взрывоопасна. В осевшем состоянии она не представляет угрозы, но если концентрация взвеси в воздухе достигнет определенных значений, с высокой долей вероятности может произойти взрыв. Разрушительная сила его будет не так велика, но главная опасность в таких ситуациях исходит от возникшего впоследствии пожара. Хозяевам, которые всерьез задумываются над тем, как топить дом угольной пылью, следует всегда помнить об этом свойстве измельченного топлива.

Приготовление специальной смеси

Именно попытка устранить пожарную опасность, возникающую в связи с использованием сухой угольной пыли, привели к появлению второго метода отопления с ее помощью. В этом случае сначала готовят особую смесь, чем-то напоминающую топливные брикеты . Нечего сложного в этой технологии нет и, в принципе, каждый может освоить ее в домашних условиях.

Итак, для приготовления топливной смеси берут одинаковое количество угольной пыли и мелких древесных опилок, соединяют их, доливают воду и перемешивают до получения однородной массы. Главный секрет здесь – правильно определить необходимое количество воды, при добавлении которой ориентируются на консистенцию смеси. Она должна напоминать слишком густую штукатурку, быть слегка влажной и в процессе перемешивания схватываться плотными комками.

Как топить дом угольной пылью, точнее смесью на ее основе? Для начала в котел загружают дрова, полностью заполняя объем топки. Для этой цели желательно отбирать древесину с плотной структурой , которая при горении дает хорошие угли, а не рассыпается в мелкую золу. После того, как дрова разгорятся, выжидают 10-15 минут, чтобы во внутреннем объеме котла установился подходящий температурный режим. Далее, горящие поленья тщательно разравнивают с помощью кочерги и сверху горкой выкладывают подготовленную смесь.

Поскольку угольно-опилочная смесь обладает высокой влажностью, сразу после ее загрузки температура в котле резко понизится. Поэтому необходимо открыть полную тягу, а по возможности в нижнее поддувало направить сильный поток воздуха. Для этого можно использовать обычный небольшой вентилятор. Его выключают, как только процесс горения восстановится, и температура медленно пойдет вверх. Одновременно прикрывают шибер воздуховода.

Смесь из угольной пыли и опилок будет не столько гореть, сколько активно тлеть. Процесс этот может продолжаться до 5 часов – все зависит от режима воздухообмена в котле. Опыт показывает, что тепловой энергии, которая выделяется при полном сгорании 15 литров смеси, достаточно для обогрева дома площадью 100-120 кв. метров на протяжении 10-12 часов. Таким образом, описанную выше процедуру придется повторять дважды в день.

Итак, если вы всерьез задумались над тем, как топить дом угольной пылью, то у вас есть два пути. В первом случае вы просто засыпаете пыль в котел, где уже горит уголь крупной фракции. При этом очень важно определить оптимальное количество пылевидного топлив, а также не допускать перехода пыли во взвешенное состояние, поскольку это чревато ее взрывом со всеми вытекающими. Второй способ посложнее – пыль смешивают с древесными опилками и, постепенно вливая воду, добиваются нужной консистенции смеси, которую затем загружают в котел поверх горящих дров. Такой метод требует предварительной подготовки, но при этом он более безопасен и эффективен.

Угольная пыль образуется при следующих производственных операциях:

1. Отбойке угля комбайнами и взрывных работах.
2. Бурении шпуров.
3. Погрузке угля погрузочными машинами.
4. Транспортировке угля конвейерами.
5. Погрузке на погрузочных и разгрузочных пунктах.

Предельно допустимые концентрации угольной пыли:

Факторы, влияющие на взрывчатость угольной пыли:

1. Взрывчатая концентрация угольной пыли во взвешенном состоянии
   от 16 - 96г/м3 до 2000 г/м3.
2. Выход летучих веществ - 15% и более.
3. Крупность пылинок - до 1 мм, чем она мельче, тем опаснее.

Температура воспламенения угольной пыли 750 - 850 0 С.
Скорость взрывной волны 1000 м/ сек.
Самый сильный взрыв при концентрации 300 - 400 г/м3,
При работе комбайна без орошения запыленность воздуха составляет
50 г/м3, при БВР - 300 г/м3.
Отложение угольной пыли при работе проходческого комбайна составляет у забоя - 600 г/м3 в сутки.
При работе очистного комбайна - 900 г/м3 в сутки.
На погрузочных пунктах (пересыпах) - 100 г/м3 в сутки.
4. Влажность и зольность – чем больше влажность и зольность угля, тем пыль менее взрывоопасна.

Меры борьбы против образования угольной пыли:

1. Увлажнение угольных пластов (предварительное нагнетание воды в пласт).
2. Орошение, пневмогидроорошение.
3. Водяные завесы.
4. Водовоздушные эжекторы.
5. Гидрореактивные распылители.
6. Пылеулавливание (пылеотсосы, сооружение кожухов на пересыпах, тканевые перегородки)
7. Обеспыливающее проветривание
8. Острый режущий инструмент.

Меры по предупреждению взрыва угольной пыли

1. Смыв, увлажнение.
2. Обметание.
3. Побелка:известково-цементным раствором; 1 часть цемента, 2 части извести, 30 частей воды.
4. Водяные завесы, туманообразователи.
5. Осланцевание.
6. Сланцевые или водяные заслоны.
7. Вода питьевая, или с очистных сооружений.

Локализация взрывов газа метана и угольной пыли

Заслоны.

Предназначены для локализации (предупреждения распространения) взрывов метана
и угольной пыли.

СЛАНЦЕВЫЙ – полки - трапециевидная опора. Ширина 250-500 мм.
Расстояние между полками равно ширине полки.
Имеются небольшие бортики – 5 см. засыпается инертная пыль –
(из сланца, доломита, ракушечника)
Полки заполняются из расчета – 400кг на 1м2 поперечного сечения
выработки, длина заслона не менее 20м.
Первый заслон устанавливается не ближе 60м от забоя,
последующие - не далее 300м.

ВОДЯНОЙ – сосуды вместимостью более 80л, сечение трапеции 150 х 300 х 250
Количество воды и сосудов из расчета 400л на 1м2 площади поперечного сечения выработки, длина 30м установка – не ближе 75м,
Последующие не далее – 250м.

Автоматическая система взрывоподавления – локализации взрывов (АСВП-ЛВ)

Органические пыли в большинстве случаев сами по себе пневмокониозов не вызывают. Описанные в литературе случаи кониозов, вызванных теми или иными органическими пылями, при более тщательном анализе симптоматологии часто оказываются не кониозами, а другими формами заболевания легких. Из всех видов органических пылей наибольшее значение имеет угольная пыль. Фиброзы легких, наблюдаемые при антрако-силикозах, обусловливаются не угольной, а, как указывалось выше, содержащейся в ней в качестве примеси минеральной пыли, куда входит кварц и силикаты.

Примесь минеральных частиц в угольной пыли может быть довольно значительной; так, в бурых углях она достигает 25-30%. Отличить под микроскопом пылинки угля от минеральных частиц довольно трудно, так как большие черные частицы угля покрывают бесцветные минеральные частицы. Мнение, что фиброзы легких в этих случаях вызываются минеральной пылью, подтверждается тем, что в легочной ткани рабочих, вдыхавших угольную пыль с примесью минеральной, химически определяется наличие повышенного количества кремнезема.

Однако исследования последних лет, проведенные институтом физиологии труда (Раввин и др.), указывают на возможность развития фиброза легких под влиянием вдыхания чистой угольной пыли, не содержащей ни кварца, ни силикатов. Эти фиброзы протекают доброкачественно.

Пыль и пневмония . Проникновение пыли в альвеолы может сопровождаться образованием в них воспалительного эксудата. Этот эксудат при наличии достаточно вирулентных патогенных микробов может распространиться на более или менее обширный участок легочной ткани и дать клиническую картину долевой, или дольчатой, пневмонии. Эти острые пылевые пневмонии возможны прежде всего у рабочих, занятых размолом так называемого томасового шлака - побочного продукта сталелитейного производства.

Последний благодаря большому содержанию фосфорных солей представляет собой ценное искусственное удобрение. Чтобы сделать шлак пригодным для употребления, его размалывают в порошок. В тот период, когда на заводах был введен размол томасового шлака, у рабочих, по данным иностранных авторов, часто наблюдались пневмонии с тяжелым течением и большим процентом смертности, причем смертность от пневмонии у рабочих, занятых размолом томасового шлака, была в 30-60 раз выше, чем у остального населения того же возраста.

Рассматриваемая форма пневмоний относится чаще всего к лобарным . Исходом ее в случаях, оканчивающихся выздоровлением, может быть резкая эмфизема. Кроме томасового шлака, пневмонии вызывает пыль марганцовой руды (бурого железняка) и двухромовокислого калия. В России эти пневмонии встречаются редко.

Вместе с пылью в легкие могут заноситься споры различных грибков- плесневых, лучистых и др., что ведет к развитию так называемых пневмомикозов. Чаще всего встречается заражение разновидностями рода Aspergillus. Заражению легких грибками подвержены мукомолы, сельскохозяйственные рабочие, рабочие пивоваренных заводов, рабочие, имеющие дело с волосом животных, и др. Болезнь протекает то в виде пневмонии, то в виде бронхита, большей частью вяло, с ремиссиями, и в большинстве случаев заканчивается выздоровлением.

Растительные пыли приводят к острым, подострым, а также к хроническим поражениям легких. Их способ действия не выяснен, и в некоторых случаях неизвестен вредный агент, находящийся в растительном веществе семян, как, например, некоторые протеины, алкалоиды или другие раздражающие и токсические вещества; иногда их вредное действие бывает обусловлено загрязнением биологическим (бактерии, споры, мицелий) и минеральным (силиций).