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- 露天煤矿的环境特点与设备腐蚀状况
露天煤矿的工作环境和矿井开采不同,与大气环境也不相同,人们常用“晴天烟尘滚滚,雨天一片泥泞”来形容露天矿场的工作环境,其主要特点如下:
1,露天煤矿的采掘空间直接敞露于地表,一般情况下它不需要专门的通风排气设施,而是靠自然通风,但在露天矿坑深凹的底部往往形成弱风区,放炮,采装产生的粉尘(超细的岩粉、煤粉、泥土等)、炮烟(氮氧化物及二氧化碳、一氧化碳等),以及煤炭、矸石氧化、自燃产生的有害气体(二氧化硫,硫化氢,二氧化碳等)很难靠自然通风排除,因此,露天矿场内空气中酸性有害气体的含量和粉尘的含量一般都很高。
2,由于露天开采的工作场所坐在地平面一下几十米至一二百米的深凹处,因此,表土层、岩层和煤层平时总有一定量的渗水流出。随地区和季节的不同,地下水的涌出量不同,遇到雨雪天气,自然降水通过不同途径汇流到矿坑底部,涌水量大增。虽然要求底部水坑内的积水要及时排出,但最底部的采煤工作面一直是比较潮湿的,由于水分的蒸发,矿坑内空气的相对湿度一般高于矿坑外空气的相对湿度。
3,随地区和地质条件的不同,地下渗水的酸碱度,含盐量有很大差异,特别是煤层渗水,一般都含有较高浓度的硫化物,硫酸盐和亚硫酸盐等电解质,这些都是加速金属腐蚀的有害因素。
4,由于工作环境敞露于自然空间,因此工作条件受自然气候因素影响较大,冬冷夏热昼暖夜寒,各种机械设备一年四季都要在矿坑内经受风吹日晒雨淋的侵蚀,以及冷热干湿的交替变化的影响。这种环境中,钢铁设备的腐蚀速度远高于大气环境中的腐蚀速度。
露天煤矿由于直接敞露于地表,其腐蚀环境与井下开采有着很大的不同,弱风区存在岩粉、煤粉、和泥土形成的粉尘,含有氮氧化物及二氧化碳、二氧化碳的跑烟,以及煤炭、矸石氧化、自燃产生的有害气体(SO2,H2S,CO2等)。此外,各类机械设备常年在露天作业,受到自然气候的影响较大,寒暑交替风雨交加、昼暖夜寒、日晒雨淋等,钢铁设备的腐蚀速率要远高于一般大气环境中。
露天矿山机械是以钢铁材料为主,其主要腐蚀形态仍然是均匀腐蚀。此外还包括磨损腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀等多种形态。总体来看,露天矿山机械是以均匀的电化学腐蚀为主。例如,钻孔、采装、运输机械和钢轨的非磨损部位,排水系统的外表面等基本上都是均匀的电化学腐蚀。露天矿场内的水、土、岩、煤层等都具有一定的腐蚀性,露天采矿机械的主要工作部件都存在严重的磨损腐蚀问题。例如,钻孔机的钻头、钻杆,挖掘机、装载机、前装机的铲斗等设备的磨损腐蚀比较严重。为提高露天采矿机械的强度和耐磨性,加工制造时除了选用高强度合金钢和低合金钢材外,往往还要进行渗碳渗氮处理。进行渗碳处理的金属本身,以及合金钢、低合金钢与钢结构之间由于电化学位不同,具备法身电偶腐蚀的条件。在露天矿山的空气潮湿,雨露霜雪的大气环境下,机械设备各部位的微小缝隙内,矿岩、泥土等沉积层与金属表面之间,由于缝隙内和周围在金属离子浓度、氧浓度等方面的差异,结果在上述部位能够引起缝隙腐蚀,腐蚀情况远较其他部位严重。露天矿上的斗杆、动臂、钢丝绳是重要的受力部件,周期性拉力的存在会使这些部件发生应力腐蚀,使用一段时间后,往往会因为腐蚀疲劳而造成破裂或者断裂。