水霧化是如何與灰塵相互作用的?
時(shí)間：2024-01-15
在用霧化水降塵的世界里，理解和改善水滴和粉塵顆粒之間的相互作用是非常重要的，因?yàn)樗试S在不顯著增加濕度的情況下最大限度地降塵。
有效控制濕式噴霧粉塵的關(guān)鍵是適當(dāng)施用水分，仔細(xì)選擇噴嘴位置，控制液滴大小，選擇最佳噴霧方式和噴嘴類型以及正確維護(hù)設(shè)備。
為了有效地使用濕噴霧，必須記住，每種類型的粉塵和應(yīng)用點(diǎn)都是一種獨(dú)特的情況，需要單獨(dú)評(píng)估以達(dá)到最佳效果。此外，在各種氣候條件下，水不能全年都使用，因?yàn)榈蜏乜赡軙?huì)導(dǎo)致凍結(jié)。
濕度
當(dāng)水被用來(lái)控制灰塵時(shí)，由于蒸發(fā)，它只有有限的殘余效果，并且需要在整個(gè)過(guò)程的各個(gè)點(diǎn)重新施用以保持有效。在所有操作中，過(guò)量使用水分可能是一個(gè)問(wèn)題，如果散裝運(yùn)輸，可能會(huì)影響設(shè)備以及整個(gè)過(guò)程和最終產(chǎn)品的可運(yùn)輸性。在大多數(shù)情況下，使用精細(xì)霧化水噴霧的適當(dāng)設(shè)計(jì)的噴霧系統(tǒng)不會(huì)超過(guò)0.1%的水分應(yīng)用[USBM 1987];然而，在更大的區(qū)域使用更大的液滴噴霧來(lái)解決預(yù)防問(wèn)題的系統(tǒng)可能會(huì)在過(guò)程中增加1.5%的水分。塵埃是如何表現(xiàn)的?
重要的是要注意，在粉碎過(guò)程中產(chǎn)生的絕大多數(shù)粉塵顆粒不會(huì)釋放到空氣中，而是附著在破碎材料的表面。因此，適當(dāng)?shù)臐?rùn)濕是極其重要的，因?yàn)樗梢源_保灰塵顆粒附著在破碎的材料上。對(duì)于一個(gè)有效的系統(tǒng)，潤(rùn)濕均勻性也是一個(gè)重要的問(wèn)題。到目前為止，最好的降塵可以通過(guò)向礦石噴灑水，然后機(jī)械地將礦石和水混合在一起，以達(dá)到均勻的潤(rùn)濕。噴嘴位置
由于每種應(yīng)用的獨(dú)特特性，在粉塵控制應(yīng)用中沒(méi)有明確定位噴嘴的硬性規(guī)則;然而，通過(guò)考慮一些因素可以實(shí)現(xiàn)最佳噴涂。為了防止空氣中的粉塵，噴嘴應(yīng)該位于與材料的最佳目標(biāo)距離上，足夠遠(yuǎn)以提供所需的覆蓋范圍，但足夠近以使氣流不會(huì)將液滴從預(yù)定目標(biāo)帶走。
此外，在設(shè)定正確的目標(biāo)距離時(shí)，還需要考慮液滴的大小。
對(duì)于空氣中的粉塵抑制，噴嘴的位置應(yīng)該為水滴與空氣中的粉塵相互作用提供最大的時(shí)間。
對(duì)于濕式防塵系統(tǒng)，噴嘴應(yīng)位于大多數(shù)情況下產(chǎn)生粉塵排放的轉(zhuǎn)移點(diǎn)的上游。
為了使物料和水的混合達(dá)到最佳狀態(tài)，應(yīng)該小心定位噴嘴。
液滴尺寸
液滴的大小實(shí)際上是最基本的。事實(shí)上，在使用水霧噴霧器時(shí)，首要考慮的因素之一是液滴的大小，因?yàn)闉榱双@得最佳的團(tuán)聚，顆粒和水滴的大小應(yīng)該大致相等。隨著水滴尺寸的減小，碰撞的概率也會(huì)增加，因?yàn)殡S著水滴尺寸的減小，水滴的數(shù)量也會(huì)增加[Rocha 2005a]。此外，我們還必須在微觀層面上考慮由單個(gè)水滴產(chǎn)生的空氣位移，接觸發(fā)生在灰塵顆粒沿著流線并與水滴碰撞時(shí)，這發(fā)生在水滴與灰塵顆粒大小相同的情況下。
水霧分類
(粒子/液滴大小與普通降水分類的比較)添加表面活性劑會(huì)產(chǎn)生影響嗎?
當(dāng)然，因?yàn)樗鼈兘档土怂芤旱谋砻鎻埩?，這有以下效果:
減小液滴直徑
給定體積的水，增加水滴的數(shù)量
減少接觸角，從而增加水的潤(rùn)濕性，從而使水和灰塵顆粒之間的相互作用更好
接觸角是液體界面與固體表面接觸的角度。角度越小，水的潤(rùn)濕能力越大。
少量的表面活性劑可以注入到噴霧水中，通常在1:700到1:1500的稀釋范圍內(nèi)，以改善潤(rùn)濕和隨后對(duì)粉塵顆粒的控制。
注意:
盡管化學(xué)添加劑很有效，但必須指出，由于一些限制，它們?cè)诮饘?非金屬采礦工業(yè)中并不經(jīng)常使用。
隨著液滴直徑的減小，接觸角也減小，水的表面張力可從72.6 mN/m降至28 mN/m(純水)。
警告:
與單純用水相比，表面活性劑帶來(lái)了額外的成本它們可以改變被加工的礦物或材料的性質(zhì)
它們會(huì)損壞一些設(shè)備，如傳送帶和密封件
表面活性劑系統(tǒng)比典型的水系統(tǒng)需要更多的維護(hù)和保養(yǎng)。
表面活性劑在金屬/非金屬采礦業(yè)中的用途有限。
影響表面活性劑效率的因素
灰塵顆粒的疏水性
粉塵顆粒
粉塵濃度
水pH值
所使用的水中存在的礦物質(zhì)
水成分的重要性
如果噴嘴被沉積物或碎屑堵塞，則會(huì)使噴霧系統(tǒng)失效。
如果可用的水源中含有大量的礦物質(zhì)，噴嘴的磨損就會(huì)加速。供水中的高含量礦物質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致結(jié)塊，這是噴嘴上碳酸鹽的積聚，并且會(huì)增加所需的維護(hù)量。雖然改變噴淋水的硬度可能是不可能的，但適當(dāng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的維護(hù)程序可以幫助最大限度地減少可用水源中礦物質(zhì)含量過(guò)高的不利影響。
解決方案:如果出現(xiàn)這種情況，用戶應(yīng)該考慮使用硬質(zhì)和陶瓷材料制造的噴嘴。
噴嘴類型
空氣霧化噴嘴將壓縮空氣注入液體流中以實(shí)現(xiàn)霧化。
內(nèi)部混合噴嘴使用空氣帽將液體和氣流混合在一起，產(chǎn)生完全霧化的噴霧，霧化空氣壓力與液體壓力相互作用，提供額外的液體流量控制。
外部混合噴嘴使用空氣帽混合噴嘴外部的液體和氣流
液壓噴嘴迫使液體在高壓下通過(guò)固定的孔口，以實(shí)現(xiàn)霧化成液滴，利用文丘里效應(yīng)。
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