油頁巖破碎過程中頁巖粉塵特性的研究

油頁巖破碎過程中頁巖粉塵特性的研究

孫英濤

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

摘要：近年來，隨著能源資源的不斷減少，油頁巖不斷被開發(fā)利用。然而在油母頁巖被加工利用的過程中產(chǎn)生大量頁巖粉塵，對工人及周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響。由于頁巖粉塵與其它行業(yè)粉塵有很大區(qū)別，為此，認真分析頁巖粉塵的特性，對采取合理的除塵工藝是十分必要的。

關(guān)鍵詞：油母頁巖頁巖粉塵研究

中圖分類號：S888文獻標識碼： A

粉塵是指因機械過程(如破碎、篩分、運輸?shù)?而產(chǎn)生的微細粒子。粉塵的粒徑范圍很廣，由細至0.1微米到數(shù)百微米。按粉塵的顆粒大小可分為：可見性粉塵，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。認真分析研究粉塵的主要特性，對于防塵、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、頁巖粉塵特性研究

1、頁巖粉塵粒徑分析

頁巖粉塵粒徑的測定采用激光粒度測儀進行檢測分析，經(jīng)實驗研究測定，油母頁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、頁巖粉塵成分測定

測定實驗采用美國熱電公司的ARL ADVANTXP型，X射線熒光光譜儀；瑪瑙研缽；干燥箱；測定分析數(shù)據(jù)見表2；

表2：頁巖粉塵成分測試數(shù)據(jù)表

圖2X射線油頁巖粉末衍射圖

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

表3 頁巖粉塵物質(zhì)全分析

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

3、頁巖粉塵的比表面積

所有塵粒的總表面積與其質(zhì)量或體積之比，稱為粉塵的比表面積S?？梢愿鶕?jù)S值的大小來比較同一種粉塵或粉料的分散程度。當油母頁巖原礦進行破碎粒徑范圍在12mm～75mm時，油母頁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)，頁巖粒徑將進一步減少，其比表面積將大幅增加。

圖3放大80倍的頁巖粉塵

4、頁巖粉塵的密度

單位體積粉塵的質(zhì)量稱為粉塵的密度，單位為kg/m3。粉塵在不同的產(chǎn)生情況和實驗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；振實堆積密度是通過振動使粉塵或粉粒達到最大填充率時的單位體積粉塵或粉料的質(zhì)量。

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

在實驗中采用電子天平與試管進行測定，經(jīng)過實驗測定的頁巖粉塵真實密度是1840kg/m3，堆積密度是600 kg/m3。

5、頁巖粉塵潤濕性

粉塵粒子與液體相互附著或附著難易程度稱為粉塵的潤濕性。粉塵的潤濕性取決于液體分子的表面張力，表面張力越小的液體對粉塵的浸潤性越強。具體測定方法是：將一定量的頁巖粉塵輕輕地堆放于溶液表面，使其自然沉入液體中，記錄頁巖粉塵完全沒入液面所需時間，以此時間長短或以單位時間沉入的粉塵量來評價溶液對粉塵的潤濕能力。試驗中，潤濕能力強說明頁巖粉塵與溶液的接觸角小，反之則接觸角大。經(jīng)過測定分析頁巖粉塵的全潤濕時間為50～70分鐘，屬于中等潤濕性微粒。

6、粉塵安息角

粉塵的安息角是設(shè)計除塵設(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)過實驗測定，油母頁巖粉塵的安息角為34度。如圖4所示：

圖4 粉塵安息角測試

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

參考文獻：

張殿印，王 純<<除塵工程設(shè)計手冊>>化學工業(yè)出版社2003，6

作者簡介： 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)集團工程技術(shù)研究中心環(huán)保室副主任，主要從事油頁巖煉油工藝過程中噪聲、污水、粉塵及廢氣的研究與治理。