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什么是粉塵?

點擊次數:956  發布時間:2020-08-10

粉塵分類

(1)按物質組成分類:按物質組成粉塵可分為有機塵、無機塵、混合塵。有機塵包括植物塵、動物塵、加工有機塵;無機塵包括礦塵、金屬塵、加工無機塵等。

(2)按粒徑分類:按塵粒大小或在顯微鏡下可見程度粉塵可分為:粗塵,粒徑大于40μm,相當于一般篩分的小粒徑;細塵,粒徑l0~40μm,在明亮光線下肉眼可以見到:顯微塵,粒徑0.25~l0μm,用光學顯微鏡可以觀察;亞顯微塵,粒徑小于0.25μm,需用電子顯微鏡才能觀察到。不同粒徑的粉塵在呼吸器官中沉著的位置也不同。又分為:可吸入性粉塵即可以吸入呼吸器官,直徑約大于l0μm的粉塵;微細粒子直徑小于2.5μm的細粒粉塵,微細粉塵會沉降于人體肺泡中。

(3)按形狀分類: 不同形狀的粉塵可以分為:a.三向等長粒子,即長、寬、高的尺寸相同或接近的粒子,如正多邊形及其他與之相接近的不規則形狀的粒細子;b.片形粒子,即兩方向的長度比第三方向長得多,如薄片狀、鱗片狀粒子;c.纖維形粒子,即在一個方向上長得多的粒子,如柱狀、針狀、纖維粒子;d.球形粒子,外形呈圓形或橢圓形。

(4)按物理化學特性分類: 由粉塵的濕潤性、黏性、燃燒爆炸性、導電性、流動性可以區分不同屬性的粉塵。如按粉塵的濕潤性分為濕潤角小于90°的親水性粉塵和濕潤角大于90°的疏水性粉塵;按粉塵的黏性力分為拉斷力小于60Pa的不黏塵,60~300Pa的微黏塵,300~600Pa的中黏塵,大于600Pa的強黏塵;按粉塵燃燒、爆炸性分為易燃、易爆粉塵和一般粉塵;按粉料流動性可分為安息角小于30°的流動性好的粉塵,安息角為30°~45°的流動性中等的粉塵及安息角大于45°的流動性差的粉塵。按粉塵的導電性和靜電除塵的難易分為大于l0ll Ω·cm的高比電阻粉塵,l04 ~l0ll Ω·cm的中比電阻粉塵,小于l04 Ω·cm的低比電阻粉塵。

(5)其他分類:還有分為生產性粉塵和大氣塵,纖維性粉塵和顆粒狀粉塵,一次揚塵和二次性揚塵等。

粉塵特性

粉塵有很多特殊的屬性,其中與除塵工程密切相關的有懸浮特性、擴散特性、附著特性、吸附特性、燃燒和爆炸特性、荷電特性以及流動特性等。

(1)懸浮特性: 在靜止空氣中,粉塵顆粒受重力作用會在空氣中沉降。當塵粒較細,沉降速度不高時,可按斯托克斯(Stokes)公式求得重力與空氣阻力大小相等、方向相反時塵粒的沉降速度。稱塵粒沉降的終端速度。

密度為lg/cm3 的塵粒的沉降速度大致為:

塵粒直徑 速度

0.lμm 4×l0—5 cm/s

l.0μm 4×l0—3 cm/s

l0μm 0.3cm/s

l00μm 50cm/s

實際空氣絕非靜止,而是有各種擾動氣流,小于l0μm的塵粒能長期懸浮于空氣中。即便是大于l0μm的塵粒,當處于上升氣流中,若流速達到塵粒終端沉降速度,塵粒也將處于懸浮狀態,該上升氣流流速稱為懸浮速度。作業場所存在自然風流、熱氣流、機械運動和人員行動而帶動的氣流,使塵粒能長期懸浮。粉塵的懸浮特性是除塵下程計算的依據之一。

(2)擴散特性: 擴散特性是指微細粉塵隨氣流攜帶而擴散。即使在靜止的空氣中,塵粒受到空氣分子布朗運動的撞擊也能形成類似于布朗運動的位移。對于0.4μm的塵粒,單位時間布朗位移的均方根值大于其重力沉降的距離;對0.lμm的塵粒,布朗位移的均方根值相當于重力沉降距離的40余倍。擴散使粒子不斷由高濃度區向低濃度區轉移,形成塵粒流經微小通道向周壁沉降的主要原因。

(3)附著特性: 塵粒有黏附于其他粒子或其他物質表面的特性。附著力有三種,即范德華力、靜電力和液膜的表面張力。微米級塵粒的附著力遠大于重力,直徑l0μm的粉塵在濾布上附著力可達自重的l000倍,當懸浮塵粒相互接近時,彼此吸附聚集成大顆粒,當懸浮微粒接近其他物體時即會附著其表面,必須有一定的外加力才能使其脫離。集合的粉塵體之間亦存在粉塵間的吸附力,一般稱為粉塵的黏性力,若需將集合的粉塵沉積物剝離,必須施加拉斷力。

范德華力使塵粒表面有吸附氣體、蒸汽和液體的能力。粉塵顆粒愈細,比表面積愈大,單位質量粉塵表面吸附的氣體和蒸汽的量愈多。單位質量粉塵粒子表面吸附水蒸氣量可衡量粉塵的吸濕性。當液滴與塵粒表面接觸,除存在液滴與塵粒表面吸附力外,液滴尚存在自身的凝聚力,兩種力量平衡時,液滴表面與塵粒表面間形成潤濕角,表征塵粒的潤濕性能。潤濕角愈小,粉塵潤濕性愈好;反之,說明粉塵潤濕性愈差。

(4)燃燒和爆炸特性: 物料轉化為粉塵,比表面積增加,提高了物質的活性,在具備燃燒的條件下,可燃粉塵氧化放熱反應速度超過其散熱能力,轉化為燃燒,稱粉塵自燃。當易爆粉塵濃度達到爆炸界限并遇明火時,產生粉塵爆炸。煤塵、焦炭塵、鋁、鎂和某些含硫分高的礦塵均系爆炸性粉塵。

(5)荷電特性: 由于天然輻射,離子或電子附著,塵粒之間或粉塵與物體之間的摩擦,使塵粒帶有電荷。其帶電量和電荷極性(負或正)與工藝過程環境條件,粉塵化學成分及其接觸物質的電介常數等有關。塵粒在高壓電暈電場中,依靠電子和離子碰撞或離子擴散作用使塵粒得到充分的荷電。當溫度低時,電流流經塵粒表面稱表面導電;溫度高時,塵粒表面吸附的濕蒸汽或氣體減少,施加電壓后電流多在粉塵粒子體中傳遞稱體積導電。粉塵成分、粒度、表面狀況等決定粉塵的導電性。

(6)流動特性: 塵粒的集合體在受外力時,塵粒之間發生相對位置移動,近似于流體運動的特性。粉塵粒子大小、形狀、表面特征、含濕量等因素影響粉料的流動性,由于影響因素多,一般通過試驗評定粉料的流動性能,粉料自由堆置時,料面與水平面間的交角稱安息角,安息角的大小在一定程度上能說明粉料的流動性能。

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