粉尘

粉尘(dust)

较长时间悬浮于空气中的固体颗粒物惯用的总称，又称尘。公认粉尘粒径小于75μm。严格地命名，粉尘只是指由固体物料经机械撞击、研磨、碾轧而分散形成的颗粒物。

形成在矿石采掘、铲运、破碎和粉料筛选等生产工艺中产生，其粒径大部分为0.25～20μm，其中绝大部分为0.5～5μm。金属在熔炼过程中产生的氧化物或升华、凝结形成微粒，燃料在燃烧过程中产生的微粒则称为“烟”(英文中fume指金属熔炼过程中产生的烟，smoke指燃烧过程中产生的烟)，一般也被泛指为“烟尘”，其粒径常小于1μm，多数为0.01～0.1μm。蒸汽冷凝或溶液受冲击形成溶液粒子，其粒径为0.01～10μm，称“雾”或“霭”(英文misf指液体蒸发或破碎形成的液粒，fog指大气中水蒸汽凝结成的液粒)，雾、霭中的液体蒸发后残留的尘粒或凝结的溶质悬浮于空气中仍称为“尘”，例如各种熔渣水淬，对各种高温物料喷水冷却或是喷漆作业等生产过程产生这种粉尘。大气中一些气态物质在特定条件下，经过物理、化学反应形成固态粒子，其粒径往往在0.005～0.05μm之间，称作“烟雾”(smog)，亦属“尘”。自空气中沉降或析出的固体颗粒虽已非悬浮颗粒物，但被混称为粉尘，实际上沉积粉尘的集合体应称作粉料或粉体，在环境科学中称为“落尘”或“降尘”。按胶体化学观点，含尘空气中的空气是分散介质，固体尘粒是分散相，因而含尘空气可被视为在空气中分散有固体微粒的“气溶胶”(aerosol)，含尘空气与气溶胶的区别是含尘空气中粉尘粒径可达75μm，而气溶胶中的粉尘粒径则一般小于1μm。由于空气动力学分析直径小于10μm的粉尘在大气中能长期地悬浮，环境科学中称这种粉尘为“飘尘”(suspendedpaticle)。

危害粉尘随呼吸进入人体，其中一部分沉着于肺部经长期积累，而导致尘肺病(见尘肺、矽尘、呼吸性粉尘)；有些粉尘含有毒物质或放射性物质，吸人人体可产生中毒症状或放射性疾患(见有毒粉尘、放射性粉尘、职业中毒、放射性疾病)；有些粉尘系易燃、易爆物质，在空气中的浓度达到爆炸界限且有火源的条件下，会引起粉尘爆炸(见爆炸性粉尘)；空气中存在大量粉尘尚会降低能见度；粉尘还会使机械、设备受到磨损。为此，必须采取相应的防尘措施，以减轻粉尘的危害性。

分类粉尘通常按其组成、粒径、形状和物理化学特性进行分类。

按物质组成分类分为有机尘、无机尘、混合尘。有机尘包括植物尘、动物尘、加工有机尘；无机尘包括矿尘、金属尘、加工无机尘等。冶金企业中的粉尘主要是矿尘、金属尘、加工无机尘、燃料尘和有机尘。进而细分，矿尘又可分为矽尘、放射性矿尘，含铁、铜、铅、锰等的矿物粉尘。金属尘又可分为铁、铜、铅、锰等金属及其氧化物粉尘；加工无机尘又可分为烧结、耐火、水泥、炭素粉尘；燃料尘包括煤尘、焦炭尘、重油烟、燃气燃烧产生的烟尘；有机物尘包括蒽、萘等有机物原料或产品所产生的粉尘。

按粒径分类按尘粒大小或在显微镜下可见程度分为：粗尘，粒径大于40μm，相当于一般筛分的最小粒径；细尘，粒径10～40μm，在明亮光线下肉眼可以见到；显微尘，粒径0.25～10μm，用光学显微镜可以观察；亚显微尘，粒径小于0.25μm，需用电子显微镜才能观察到。不同粒径的粉尘在呼吸器官中沉着的位置也不同，从这方面又分为：可吸人性粉尘(inhalableParticulate)，即可以吸人呼吸器官，空气动力学直径小于15μm的粉尘；呼吸性粉尘(respirabledusf)，可以吸入肺泡，一般认为空气动力学直径小于10μm的粉尘；微细粒子(fineparticle)，即空气动力学直径小于2.5μm的细粒粉尘，沉降于肺泡中者绝大部分是这类粉尘。

按形状分类不同形状的粉尘可以按粒子长、宽、高的比例分为三类。(1)三向等长粒子，即长、宽、高的尺寸相同或接近的粒子，如正多边形及其它与之相接近的不规则形状的粒细子。(2)片形粒子，即两方向的长度比第三方向长得多，如薄片状、鳞片状粒子。(3)纤维形粒子，即在一个方向上长得多的粒子，如柱状、针状、纤维状粒子。

按物理化学特性分类由粉尘的湿润性、粘性、燃烧爆炸性、导电性、流动性可以区分不同属性的粉尘。按粉尘的湿润性分为湿润角小于90°的亲水性粉尘和湿润角大于90°的疏水性粉尘；按粉尘的粘性力分为拉断力小于60Pa的不粘尘，60～300Pa的微粘尘，300～600Pa的中粘尘，大于600Pa的强粘尘；按粉尘燃烧、爆炸性分为易燃、易爆粉尘和一般粉尘；按粉尘的导电性和静电除尘的难易分为大于1011Ω?cm的高比电阻粉尘，104～1011Ω?cm的中比电阻粉尘，小于104Ω?cm的低比电阻粉尘；按粉料流动性可分为安息角小于30°的流动性好的粉尘，安息角为30°～45°的流动性中等的粉尘及安息角大于45°的流动性差的粉尘。

参量影响粉尘性质及其危害性的参量有粒径、成分、形状、密度、比表面积和粉尘浓度。

粒径粉尘粒径影响粉尘悬浮、扩散、附着等物理特性，也是粉尘能否被吸人人体的决定因素，为粉尘的重要参量。形状规则的粉尘，如球形颗粒可以用直径表示，正方形颗粒可以用一边边长表示。但工业生产中产生的大多数粉尘颗粒形状是不规则的，只能以一定的几何或物理当量径来表示。当用显微镜观察时，获得定向投影径，用筛分分级方法获得筛分径。与粉尘某一实测几何量(如投影面积、体积、表面积、周长等)相当的球形颗粒粒径称为该粉尘相应几何量的当量径(如等投影面积径、等体积径、等表面积径、等周长径等)；与粉尘某一实测物理量(如运动阻力、沉降速度等)相当的球形颗粒粒径称为该粉尘相应物理量的当量径(如等阻力径、等沉降径等)；尘粒沉降速度与密度为1g／cm3的球形粒子终端沉降速度相当时，以球形粒子的直径作为该尘粒的空气动力径。生产过程中产生的粉尘是由多种不同粒径粉尘组成的集合体，常用不同粒径范围内的粉尘个数或质量占全量的百分比来表示，称为粉尘的数量或质量频率分布或分散度。当一个集合体中粉尘粒子粒径基本相同时叫单分散相粉尘，反之称多分散相粉尘。多分散相粉尘的粒径频率分布或分散度可以用表格、直方图或频率曲线、累计频率曲线来表示，也可以近似地用一些分布函数表示。常用的分布函数有正态分布函数、对数正态分布函数、罗辛–勒姆拉(rosin–rammler)函数等。往往还用一些代表粒径来代表多分散相粉尘，常用的有平均径、中位径和最大频率径。以粉尘的不同几何量(直径、表面积、体积)的总合除以粉尘的颗粒数获得各几何量(直径、表面积、体积)平均径；将粉尘分为质量或数量相同两部分的界限粒径称为该粉尘的质量或数量中位径，常以d50表示；出现频率最高的粒径值称该粉尘的最大频率径。

成分组成粉尘物质的组分。它决定粉尘的性质及其危害性，常以各种物质重量百分数表示。粉尘中有害成分，如游离二氧化硅、有毒物质、放射性物质、易燃易爆物质等的含量与防尘技术密切相关，需要经过检测判明。

形状不同粉尘形状各异(见图中a～j)，一般都是非球形的。为了评价其对球形的偏离程度，应用了“球形系数”，球形系数是指同样体积球形粒子的表面积与尘粒实际表面积之比。球形粒子的系数为1，其它形状粒子系数均小于1。