一种露天矿粉尘起尘环境模拟试验系统及方法与流程

本发明涉及粉尘环境模拟技术领域，具体涉及一种露天矿粉尘起尘环境模拟试验系统及方法。

背景技术：

粉尘危害是环保问题中的重要环节，是所有采掘类企业共同面临的环保问题，特别是露天采矿行业，粉尘问题较其他行业更直观、更严重，如何才能更合理、快速有效的解决开采运输过程中产生的粉尘问题就变得尤其重要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种露天矿粉尘起尘环境模拟试验系统及方法，用于对露天矿环境中粉尘起尘与扩散移动规律的模拟实验，该系统操作简单，适应性强。

为实现上述目的，一方面，本发明提供的一种露天矿粉尘起尘环境模拟试验系统，包括透明风筒、环境箱、旋风除尘器、控制台和沉降天平；所述透明风筒水平固定在支架上，顶部开设有天窗；所述环境箱与透明风筒密封连接并设置在透明风筒的进风口，用于改变透明风筒中空气的温度和湿度；所述旋风除尘器与透明风筒用软管密封连接并设置在透明风筒的出风口，旋风除尘器内设有风机；所述粉尘盒间隔布置在透明风筒中；所述透明风筒中还设置有风速传感器、温度传感器和湿度传感器；所述控制台通过电缆与环境箱和旋风除尘器及风速传感器、温度传感器和湿度传感器相连接；沉降天平用于称量粉尘盒中的粉尘重量。

进一步地，环境箱内上部设有电阻丝，下部设有水箱。

进一步地，旋风除尘器包括旋风分离器，旋风分离器靠近透明风筒的出风口。

进一步地，粉尘盒下部设有激振器。

另一方面，本发明提供一种露天矿粉尘起尘环境模拟试验系统的方法，包括以下步骤：

依据试验方案，由控制台确定试验风速、温度和湿度，确定粉尘盒角度；

打开旋风除尘器，将透明风筒内风速调节到试验风速；

打开环境箱，将透明风筒内温度、湿度调节到试验要求；

将粉尘盒内放置粉尘，沉降天平称其初始重量，记录其初始粒径等数据，通过透明风筒上的天窗将其放入透明风筒内，调节到试验角度；

进行试验，通过透明风筒可以实时看到，粉尘盒内粉尘的起尘状况及粉尘随风流的扩散移运；

试验结束后，沉降天平称其结束重量，记录其结束粒径等数据，与试验前作对比分析，研究粒径变化情况，得出本次试验起尘状况。

本发明的有益效果是：通过在透明风筒的进风口设置环境箱，用来调节进风的温度和湿度，通过设置在透明风筒中的粉尘盒，用来模拟粉尘在风中的起尘与扩散规律，粉尘移出透明风筒后进行除尘收集，从而形成一套完整的粉尘变化实验系统，可以方便地较全面地进行在风速、温度、湿度等相关变量的作用下的粉尘实验。设置旋风分离器可以预先收集大颗粒的粉尘，实现分级收集；在粉尘盒下方设置激振器，可以更好地调节粉尘盒的起尘。当然，本系统及方法的试验材料不单单局限于粉尘，物料等常规性颗粒均可进行试验研究，探究其起尘与扩散移运规律。

附图说明

图1是露天矿粉尘起尘环境模拟试验系统的示意图。

图中，1—透明风筒，2—环境箱，201－电阻丝，202－水箱，3—旋风除尘器，301－旋风分离器，4—控制台，5—粉尘盒，6—支架，7—天窗，8—软管，9—风速传感器，10—温度传感器，11—湿度传感器，12—激振器，13—沉降天平。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种露天矿粉尘起尘环境模拟试验系统包括透明风筒1、环境箱2、旋风除尘器3、控制台4和沉降天平13；透明风筒1水平固定在支架6上，透明风筒1由亚克力板材料制成，在透明风筒1的顶部开设有天窗7，环境箱2与透明风筒1密封连接并设置在透明风筒1的进风口，环境箱2内上部设有电阻丝201，下部设有水箱202，用于改变透明风筒中空气的温度和湿度；旋风除尘器3与透明风筒1用软管8密封连接并设置在透明风筒1的出风口，旋风除尘器3内设有风机，用于制造透明风筒1内的空气流动；粉尘盒5间隔布置在透明风筒1中，其角度可以调节；透明风筒1中还设置有风速传感器9、温度传感器10和湿度传感器11；控制台4通过电缆与环境箱2和旋风除尘器3及上述各种传感器相连接，控制台4上设有风速调节旋钮、温度调节旋钮、湿度调节旋钮及其它按钮，用于控制系统内的设备；在透明风筒1的顶部开设天窗7是为了方便放置和取出粉尘盒5。沉降天平13，用于称量及分析粉尘数据，其采用经典的自然沉降原理，能方便地测定粉尘重量，精确得出粉尘盒5内粉尘颗粒的平均粒径、中位径、颗粒大小分布、标准误差、比表面积等数据。

旋风除尘器3还包括旋风分离器301，旋风分离器301靠近透明风筒1的出风口，在旋风除尘器3上设有旋风分离器(301),为了方便把大颗粒的粉尘预先收集，实现分级收集。

粉尘盒5下部设有激振器12，是为了使粉尘盒5里的粉尘起尘更大。

露天矿粉尘起尘环境模拟试验系统的方法，包括以下步骤：

步骤1：依据试验方案，由控制台4确定试验风速、温度和湿度，确定粉尘盒5的角度；

步骤2：打开旋风除尘器3，将透明风筒1内风速调节到试验风速；

步骤3：打开环境箱2，将透明风筒内温度、湿度调节到试验要求；

步骤4：将粉尘盒5内放置粉尘，沉降天平13称其初始重量，记录其初始粒径等数据，通过透明风筒1上的天窗7将其放入透明风筒1内，调节到试验角度；

步骤5：进行试验，通过透明风筒可以实时看到，粉尘盒5内粉尘的起尘状况及粉尘随风流的扩散移运；

步骤6：试验结束后，沉降天平13称其结束重量，记录其结束粒径等数据，与试验前作对比分析，研究粒径变化情况，得出本次试验起尘状况。

以下是露天矿粉尘起尘环境模拟试验系统的实验方法的一个具体实施例：

制定好实验方案，确定本次透明风筒1内风速为5m/s，温度为30℃，湿度为50％，粉尘盒5角度为5°。

将本次实验选用的粉尘分别置于三个粉尘盒5中，初始称重均为200g；将透明风筒1中的风速、温度和湿度均调到本次实验设定数据，然后将旋风除尘器3关闭；

将三个粉尘盒5分别置于透明风筒1预先留置的卡口中，将角度调到5°；

打开旋风除尘器3，观察在此次实验条件下粉尘盒5中的粉尘起尘与扩散现象；

5分钟后，关闭所有仪器，将粉尘盒5取出，沉降天平最终称重取其平均数为150g，记录实验数据，本次实验结束。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种露天矿粉尘起尘环境模拟试验系统及方法，该系统包括透明风筒、环境箱、旋风除尘器、粉尘盒、控制台，透明风筒水平固定在支架上，其内设有粉尘盒和各种传感器；环境箱设置在透明风筒的进风口；除尘器设置在透明风筒的出风口，其内设有风机；控制台通过电缆与环境箱和除尘器及各种传感器连接，用于控制透明风筒中的风速、温度和湿度。本试验系统用于模拟粉尘的起尘与扩散的规律，操作简单、适应性强。

技术研发人员：赵新佳;时旭阳;周伟;丁小华;栾博钰;陆翔;张易容;敖忠晨;王志明;许砚
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2019.03.05
技术公布日：2019.07.16