灰尘 的科学

采矿和建筑业的各种工具和运作会在空气中产生大量灰尘。灰尘令人厌恶,但又不可避免,人们做了很多努力,务求将灰尘降至最低程度。

在采矿和建筑业中,健康和安全风险以及环境影响以多种形式出现。最普遍存在的风险之一(也是最难防止或控制的)是灰尘的产生。

在最基本的层面上,灰尘由微小的固体颗粒组成,通过风或机械运动等物理方式在空中散播。灰尘颗粒一般以微米(百万分之一米)来测量,通常小得无法用肉眼看见。

国际采矿与金属委员会健康和安全专责小组主席Frank Fox表示,“灰尘不仅是造成视力损害、鼻过敏和肺病的健康与安全风险,而且也会加速滑轮和轴承磨损,增加代价高昂的事故、维修和维护等可能性。灰尘会增加腐蚀风险和维护成本,甚至可能会导致爆炸。灰尘风险往往被低估,但是这也许就是真正的危险。”

做好事

● 从印度尼西亚到印度,从中国到智利,山特维克不断致力推动环保和社区工作。作为这些努力的成果,山特维克集团于2008年跻身两个声誉卓越的道琼斯指数(可持续发展世界指数和欧洲STOXX可持续发展指数,请参见第30页)。

其中一些项目包括在印度吉布伦回收硬质合金;为了减排而限制智利轻型汽车发动机的尺寸;减少英国工厂对环境的影响;减少其它工厂的耗电量;在世界各地支持多个社区项目,并参加各种慈善活动。■

灰尘大颗粒会被人的鼻子和嘴过滤,但较小的微粒可以越过这层屏障,沉积到肺部最深处。从肺部清除灰尘是非常缓慢的过程,因此有机会导致身体及生物损伤。

在矿物加工和建筑过程中,当岩石被锤击或破碎时,以及在装载、倾倒或搬运等操作过程中,都会排放出灰尘。尘埃落定后,还会因为风吹或工人和设备移动的关系而再次悬浮在空中。

美国疾病控制与预防中心出版的《采矿灰尘控制手册》编辑Fred N. Kissel写道,“假如控制灰尘是件简单的事情,那么隧道和矿井中的灰尘问题早在多年前就已经根除了。”

这本132页的手册展示了由灰尘造成的大量挑战。各种问题和解决方案与开采的岩石类型、开采方式以及矿场位置和条件等有着密切的关系。

灰尘还会污染水道,或破坏采矿和建筑工地附近的动植物群,从而造成重大的环境问题。

因此,大多数国家为了环境、健康和安全等考虑而制定了严格的法规,以控制工业灰尘排放,这是不足为奇的。

对承包商和矿场运营商来说,了解如何控制灰尘有助于减少社区及雇员的投诉,并提升与本地社区的亲善关系。

美国科罗拉多矿业大学采矿工程系教授Kadri Dagdelen表示,“通过改进机器设计和采取适当的通风措施,就能降低可吸入煤炭及硅土灰尘在空气中的密度。这是采矿业一项优先考虑的工作。”

灰尘控制技术

除了使用HX410吸尘器,山特维克也推荐其它一些方式来减少凿岩时产生的灰尘量:

  • 添加喷水系统来除尘
  • 在输送机上安装高效率的装载滑槽,以减少传送时产生的灰尘
  • 优化截割镐的布局,降低截割速度,从而形成较大的碎片以减少灰尘
  • 增加集尘设施(管道、防尘网和机载集尘器)以减少工作人员曝露在灰尘中
  • 在屏幕和输送机等设备上安装防尘罩
  • 选择良好的通风方案,让带有灰尘的空气远离工作人员。

山特维克矿山工程机械公司
负责软岩应用和机械截割产品开发的Hanno Bertignoll表示,“将灰尘排放降至最低程度的最重要措施之一是按岩石工况而微调截割头/滚筒截割机布局,以及调整截割工具配置。”■

在南非的山特维克售后服务总经理Alan Gissing表示,遵守正确的设备维护程序,就能减少灰尘。

他说,“设计精良的系统也会因为用的时间长了而损耗,但是采取预防措施和替换策略,可将灰尘保持在可接受的水平。”

灰尘控制是减少有害灰尘排放的科学,而第一个途径就是寻找更好的工程解决方案。

设计、维护、运作得当的灰尘控制系统可以减少排放,从而减少工人曝露在有害灰尘中的机会。

不少防尘技术已相当先进;而有些则是简单和常识性的。

美国新墨西哥州阿尔布开克市最初是个尘土飞扬的沙漠地带,该市建议在建筑工地安装篱笆和降低车速,以减少灰尘。

在采矿业,目前有4大类基于技术的解决方案被用来控制灰尘 —— 灰尘收集、湿尘清除、喷水捕尘,以及静电除尘系统(请参见边栏)。这些方法是对在灰尘源头周围放置密封罩、防尘罩以及围栏等简单方式的补充。

灰尘收集系统使用通风原理(高压/低压)来捕捉灰尘、疏通气流,并将灰尘带离源头。

湿尘清除技术通过喷水来湿润所开采的矿物质,以减少灰尘产生。

空气灰尘捕捉系统通常也使用喷水。当尘粒与水滴相碰时,就会变得过重而不能悬浮在空气中,并因此而沉降下来。

Dagdelen教授表示,“露天钻机通过利用更好的灰尘收集系统,在处理灰尘方面非常成功。长壁采煤机也通过改进截割镐的方位而大幅度减少灰尘产生。但是,我们在这一领域仍然有大量的工作要做。”

灰尘收集系统可以长期提供可靠而高效率的控制,但是设备及运营成本很高。《采矿灰尘控制手册》指出,尽管湿尘清除及空气灰尘捕捉系统的效率稍低,但是安装和运作成本也较低。
Dagdelen说,“随着个人实时灰尘检测器得到普遍应用,也存在着新的机会,将灰尘降至更低水平。”

美国劳工部职业安全卫生监察局在其《灰尘控制手册》中指出,设备投资通常要求有10%至15%的回报率。但是,对灰尘控制来说,这样的投资回报并非总能实现。

在美国,联邦和各州政府对于安装灰尘控制等污染控制系统的行业实行减税优惠。作为支持灰尘控制的重要考虑,职业安全卫生监察局指出了一些无形的好处,例如减少健康风险、爆炸和设备磨损,改善与邻近社区的关系,以及创造更好的工作条件等。

作者:Alexander Farnsworth