红透山铜锌矿多中段高溜井卸矿粉尘治理工艺.pdf

第 6 4 卷第 6 期 有 色 金 属( 矿山部分) 2 O 1 2 年 1 1 月 d o i： 1 0 3 9 6 9 J i s s n 1 6 7 1 4 1 7 2 2 0 1 2 0 6 0 0 2 5 红透山铜锌矿多中段高溜井卸矿粉尘治理工艺 宫 锐 ， 石 长岩 ， 康 国朋 ( 中国有 色集 团 抚 顺红透 山矿 业有 限公 司， 辽宁 抚顺 1 1 3 3 2 1 ) 摘 要 ： 红透 山铜锌矿开采深度超过千米 ， 多 中段 同时生产 、 集 中出矿 。由于放 矿落差大 ， 在溜 井放矿作业 时 往往产生大量的粉尘 ， 严重污染区域环境 ， 进而污染了中段的风源。经过长期 的防尘 实践和技术攻关 ， 总结 出一 套 “ 卸压” 、 “ 封堵” 、 “ 抽排” 、 “ 除尘” 、 “ 隔离控制” 、 “ 风 源净化” 全 时段 系统性 的综合治理 技术方案 ， 解决 了出矿 的粉尘 污染 、 使 污风净化达标排放 ， 并增加 了有效入风量 ， 取得 了可观经济 、 社会效益 ， 在类似生产 条件 下具有借鉴 推广价 值 。 关键词 ： 卸矿 ； 冲击暴 尘 ； 卸压 ； 水雾喷淋 ； 隔离净化 中图分类号 ： TD 7 1 4 。 。 4 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 1 4 1 7 2 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 9 2 - 0 4 Du s t c o n t r o 1 t e c h n o l o g y o f u n l o a d in g o r e wit h mu l t i l e v e l s a n d h i g h o r e p a s s in Ho n g t o u s h a n Co p p e r Z in c M in e GONG Ru i，SH I Cha ng y a n，KANG Gu op e n g ( F u s h u n Ho n g t o u s h a n Min in g C o ，L t d ，C NM C F u s h u n L ia o n in g 1 1 3 3 2 1 ，C h in a ) Ab s t r a c t ：Th e m in in g d e p t h o f t h e Ho n g t o u s h a n Co p p e r z in c M in e is mo r e t h a n 1 0 0 0 me t e r s Th e o r e is p r o du c e d a n d c on c e nt r a t e d in mu l t i l e ve l s a t t h e s a m e t im e Be c a us e of t he big ga p o f or e d r a wing，t he r e is S O muc h d us t in c h ut e o r e op e r a t io ns The r e gio na l e nv ir o nme nt is s e r iou s l y c o nt a mina t e d Fur t he r mor e it c ont amin at e d t he midd l e o f t h e win d s o ur c e Af t e r t he l on g t e r m dus t pr oo f p r ac t ic e a n d t e c hn o l o gy r e s e a r c h，s u mm e d up a s e t of c o mpr e he n s ive ma n a ge me nt o f t e c hno l ogy p r o gr a m ， s u c h a s r e l ie f ， bl o c k， dr a ina g e， d us t ， q ua r a nt ine c o nt r ol ， d ep ur a t ion a nd S O o n，t he pr o bl e m of mine dus t po l l ut ion is s ol ve d，a nd p ol l u t e d a ir is pu r if ie d a n d r e a c he s it s dis c h a r g ing s t an d a r ds Th e e f f e c t ive in l e t a ir is in c r e a s e d This t e c h no l o gy he l ps t o ga in c ons id e r a bl e e c on omic a n d s o c ia l b e n e f it s ，a n d it c a n b e a p p l ie d in s imil a r c o n d it io n s Ke y wor ds：un l o a ding o r e；s ho c k s t o r m d us t ；r e l ie f ；mis t s p r a y；is ol a t ion p ur if ic at io n 红透 山铜 锌 矿采 用 多 中段 集 中 溜井 出矿 的模 式 ， 垂直接力式布置 的主矿石溜井系统负责 7个 中 段 的卸矿任务。放矿主溜井通过斜岔溜井及后巷与 各 中段 的 主石 门相 连 。 由于生 产 调 整 的原 因 ， 矿 石 面一 般都在 一8 2 7 r f l 中段 以上 、 一7 6 7 i n中段 以下 ， 最大放 矿落 差 2 4 0 m 左 右 。在 用 1 7 1 T I 。 矿 车卸 矿 时 ， 溜井 断面几乎 全 被 矿 石封 闭 ， 这 种 情况 下 ， 如 同 活塞在气筒内打气一样， 矿石加速下落 ， 其前方空气 受到强烈的压缩， 因此下部空气与底部中段的斜 岔 溜井和后巷中的空气存在 巨大的压力差 ， 最后形成 暴风。并且由于矿石在下落过程 中与井壁及矿石间 的摩 擦 和冲击 产生 了大量 的粉 尘 ， 因此 冲到 主 石 门 作者简介 ： 宫 锐( 1 9 8 1一) ， 男 ， 助 理工程师 ， 金属矿 开采技术 专业 主要从事通风技术管理工作 。 的暴 风含 尘浓度 最高达 6 8 mg m。 ， 能见 度有 时 只有 几米 左右 。暴 风 进 入 风源 后 影 响范 围较 广 ， 达 5 0 0 6 0 0 in ， 从 而 严 重 污染 了风 源 ， 同 时 ， 更 影 响 出 矿 及行 走人 员 的安 全 。 1 红透 山铜锌矿 溜井防尘简介 1 9 7 0年前 后 ， 红 透 山铜 锌 矿 采用 封 堵 的 防尘 手 段 ， 即在 各 中段 支岔 溜 井上 口安装 井 盖或 挂 皮 带帘 等 ， 并在主溜井上 口( 地表 ) 安装一 台 7 0 B 2 1 8 轴 流 风机 ( 电机功 率 1 2 5 k W ， 风 硐 压 1 1 0 m m H O， 风量 3 5 I T I a s ) 进行抽尘 ， 较好地解 决 了溜 矿井 粉尘 污染 问 题 。 2 0世纪 9 O年代初， 随着铜锌矿进入深部开采 ， 由于受 提 升设 备 的 限制 ， 四系 统 与 五 系统 的主 溜井 平移 了 1 0 0多米 ， 因此原 防尘 风 机就 无 法 作 用 于 目 第 6 期 宫 锐等 ： 红透 山铜锌矿多 中段高溜井卸矿粉尘治理工艺 9 3 前正 在使 用 的主 矿石 溜 井 ， 而 溜 井 防 尘 又成 为井 下 开采 亟待 解决 的 主要 问题之 一 。为此 ， 五 系统 、 六 系 统 主溜井 防尘 采 用平 行 粉 尘 井 卸 压方 案 ， 即 在 主溜 井旁侧 6 8 m 处施工平行 于溜井 的卸 压天井 ， 在 卸 压天 井 中 间隔 1 5 m 左 右施 工 三个 联络 川 与 主溜 井相 连 ， 卸压 井顶 口与 一5 2 7 m 中段 西风 道 连通 ， 这 样 就形 成 了卸压 井降低 暴 风强度 后利 用矿 井 总负压 抽 尘 的方案 ， 同时 部 分 中段 后 巷 辅 以密 闭风 门 。该 方 案实 施初 期 即五 系 统运 行 阶段 ， 由于 主 溜 井 放矿 落 差小 ， 防尘效果 能 够满 足生 产 的需 要 。 2 O世 纪 9 0年 代末 期 ， 作 业 中段 由 3 4个 增加 到 8个 ， 这样 ， 放 矿落 差也 由原来 的 1 0 0 1 1 1 左 右变 成 了 2 4 0多米 ， 冲击暴 风 无 论 在 强 度 上还 是 在 粉 尘 浓 度上都较以前有较大程度增加 ， 原来“ 平行粉尘井卸 压” 为 主要 技术 措 施 的 防尘 方 案 已不 能满 足 矿 山防 尘工作 的需要 。因此， 1 9 9 8年 7 1 1月 ， 由国家劳 动部 、 东 北大 学 、 红 透 山铜锌 矿共 同进 行六 系统 主矿 石溜井防尘改造工程 。在 一7 0 7 m 中段前、 后巷之 问开 凿 了风机 硐室 并 安 装 了防 尘 风 机 ， 风机 抽 取 污 风通过纤维栅净化后排人风源口 。项 目实施后 ， 达 到 了预期 设计 效果 。 2 当前 防尘方案 的提 出背景 上 述 方 案 虽 然 在 初 期 达 到 比较 理 想 的 除尘 效 果 ， 但随着作业中段的增加和运行时间的推移 ， 逐渐 暴露出一些问题和不足， 主要有 以下几个方面 。 2 1 暴风 的强 度逐 渐增大 矿石在溜井 内的下落过程中， 由于井壁与矿石 之 间 的撞击 ， 部分 矿 石被崩 到 卸压 中川 中 。同时 ， 卸 压 中川 在卸 压过 程 中 ， 循环 风携 带大 量粉 尘 ， 有 一部 分沉积在中川内。因此为保证卸压 中川断面， 每月 都要对卸压 中川进行清理 。但实际受生产等因素的 影 响 ， 清理 时 间有 时 也不 能保证 。所 以 ， 事实 上卸 压 中川基本都处于近封闭状态 ， 失去原来卸压的作用， 因而暴 风 的强度 较 以前逐 渐增 大 。 2 2粉 尘的外 溢 虽然 在 一7 0 7 m、 一7 6 7 T i m- 中段 后 巷安装 了密闭 风 门 ， 但在 实 际生产 过程 中 ， 也可 能本 中段在 放 矿时 恰遇上部中段也在进行放矿作业 ， 而这时风 门是处 于开启 状 态 ， 因此 污 风 还会 冲 出后 巷 污 染 风 源 。另 外 ， 在风 门关 闭时 ， 由 于不 严 ， 所 以也 有 部分 粉 尘 随 诱导 风流 溢 出 ， 污染 风 源 ， 而 这 部 分 粉 尘 粒 径 非 常 小 ， 对人体更有危害。 2 3 除尘设 施操 作性 差 原 除尘风机 的除尘方式 为纤维栅除尘 ， 装置 阻力 大， 风量小， 只有 1 0 m3 s 左右。同时， 纤维栅受含硫 粉尘的影 响 ， 一般 使用 周 期较 短 ， 也 需经 常 更换 。因 此 ， 纤维栅虽然在净化效果方面要好一些 ， 但可操作 性较差 ， 不能很好地适应井下较为恶劣的工作条件。 3 系统 改 造技 术 工 艺 鉴于该系统存在 的问题并结合井下实际条件 ， 提 出在 已经成熟 的“ 平 行 粉 尘井 卸 压 ” 技 术 基 础上 ， 以“ 湿式 捕集 、 硐室 沉降” 为核 心技术 ， 以“ 密 封风 门 、 引流 风机 ” 为辅 助 技 术 的粉 尘 综 合 治理 方 案 。该 方 案通 过卸 压 、 封 堵 、 抽排 、 除尘 、 隔离 控制 、 风 源净 化 六个 技术 环节 ， 有效 地控 制 了粉尘浓 度 ， 改 善 了作 业 环境 质量 。 3 1冲击暴 风卸 压 ( 卸 压 ) 首先把靠近溜井一侧的中J iI 进行削坡 口处理， 这 样减 少 中川平 台的长度 ( 积尘 面积 ) ， 进而减少 中川沉 积粉尘的总量 ； 其次安设高压风 自动清尘喷头， 定期 开启后 ， 自动清 理 中川 中的沉 积粉 尘 ， 同时 为 了最大 限度保证卸压回路断面， 卸压井也采用筛式隔板。 3 2密封风 门控 制污 风溢 出 ( 封 堵 ) 经过卸压井的卸压后 ， 上部中段放矿时 ， 仍有部 分残余的冲击风流夹带粉尘冲出放矿后巷 ， 并吹起 后巷积尘造成二次扬尘， 使风源风质时常受到不同 程度 污染 。因此 ， 决 定 在 放矿 后 巷 与 主石 门 的交 汇 处安装一气动滑道 式风门。该风 门平 时为关闭状 态 ， 只有 当本 中段需 要进行 卸矿作 业 时 ， 由电机车 驾 驶员随时控制风门的开闭。同时 ， 为防止爆尘从风 门缝 隙 中喷 出污染 风源 ， 在 风 门下部 安装 喷淋装 置 ， 对从 门缝 中溢 出 的爆 尘进 行 净 化 ， 从 而最 大 限度 地 减少 污风 溢 出 。 3 3 污 风抽 j j ( 抽 j ) 在 一7 0 7 m 中段 抽尘 风机 的基础 上 ， 在 一7 6 7 m 中段后巷 也安 装 一 台抽 尘 风 机 ， 将 一7 6 7 IT I 中段 后 巷 污风 通 过 粉 尘井 排 至 一 7 0 7 m 中段 抽 尘 风 机 入 口， 这样 一 7 6 7 m 中段 污风 也 通 过 一7 0 7 m 中段 抽 尘 风机排 入净 化段 。改 造实施 后 ， 效 果较 为 明显 ， 两 台风机 的能 力基本 满 足 抽 尘 的需 要 ， 彻 底 改 变 了后 巷 粉尘 弥漫 的现状 。 3 4硐 室 降尘 ( 除尘 ) 经 过 现 场 的认 真调 研 ， 决 定 利用 已有 的废 弃工 程 ( 一7 0 7 T i m_ 中段 水 平 上 两个 上 下 联 通 的 计量 硐 室 和破碎 硐 室) ， 同时 ， 创 造性 地 提 出风硐 湿 式 旋 流惯 性 碰撞 除尘 和硐 室 自然 降尘 相结合 的分 级净 化 的综 有 色 金 属( 矿山部分) 第 6 4 卷 合技术 方案 ( 参 见图 1 ) 。 1 一一段扰动水幕； 2 一-7 0 7 m中段排尘风机； 3 一-7 6 7 I T I 中段排尘风 机 ； 4 一二段扰动水幕； 5 一高压风 自动清川装置 ； 6 高压风清川装 置 ； 7 一卸压中川 ； 8 密闭； 9 一风门； 1 O 一矿石溜井 ； 1 1 粉尘井 图 1 卸矿溜井系统 除尘工艺示意图 H晷1 l a g r a m o f d u s t r e mtn p r o c e s s i n t ml a a d i n g 0 r e p a s s s y s t e m 依托 离心 除尘原 理 ， 有效 利 用轴 流风 机 在风硐 内产生 的旋转 风 流 ， 使 粒径在 微尘及 其 以上 的粉 尘 实 现气尘分 离 ， 并 与扰动 水雾 ( 水滴 ) 混 合后 碰 撞风 井 壁加 速沉 降 。成 为 超饱 和 的 固液 气 多 相 混 合 风 流 ， 高速上 行 时在风 井 内通 过 二 段 淋水 除 尘 装 置后 进 入第一 段硐 室 ， 高 速 风 流 内部 多 相介 质 剧 烈 无序 碰撞 ， 同时， 高速风流 以紊流状态在上行运动过程中 不 断与井 壁发 生频 繁 的碰 撞 ， 上 述 两种 作 用 交 织在 一 起， 使得被水雾包裹 的粉尘颗粒绝大部分得到很 好的捕集