矿山选厂破碎筛分的粉尘控制方法研究.doc

矿山选厂破碎筛分的粉尘控制方法研究曹玉龙1 丁伯埙2 李刚3陈宜华3( 1 马钢集团( 控股) 有限公司; 2 马钢集团( 控股) 有限公司姑山矿业公司; 3 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司)摘 要 粉尘问题是影响矿山选厂安全生产的主要因素之一，结合矿山选厂破碎、筛分的生产实际，分析了粉尘产生、扩散的原因及粉尘的特性，对破碎筛分粉尘的治理进行了综合分析和探讨。 采用密闭抽风加喷雾相结合的综合粉尘治理方案，可以更好的实现岗位粉尘的去除，并且做到节能 与环保的统一。关键词 破碎筛分 产尘机理 粉尘分散度密闭抽风 喷雾除尘粉尘是影响选矿厂高效安全洁净生产的主要因素之一，它不仅污染环境，对原料本身也是一种损 耗。矿山粉尘所造成的职业危害已被行业界充分认 识，在破碎筛分车间内，物料的输送、转运、破碎、筛 分以及包装等工艺生产过程均会产生粉尘。为了给 工人创造一个良好的工作环境，减少职业病的发生 概率，关键的问题是要在开展技术革新、改革生产工 艺的基础上，做好选矿破碎筛分过程中的粉尘治理， 将粉尘控制在产尘点，不向周围扩散，从根本上消除 粉尘危害，实现清洁生产的目标。的下落速度有关。而物料的下落速度与下落的高度有关，高度越大，速度也会越大，如图 1 所示。因此， 降低物料的下落高度，也就是减缓物料的下落速度， 可以减少粉尘的飞扬。产尘机理及粉尘特性产尘机理分析任何粉尘都要经过一定的传播途径，才能以空11 1图 1 物料下落高度与速度之间的关系( 2) 诱导空气造成的尘化。物料在空气中以一 定的速度运动时，能带动周围空气随其一起流动，这 部分空气称为诱导空气。诱导的空气又会卷吸一部 分粉尘，随空气一起流动，产生诱导尘化作用。大颗粒物料沿着溜槽运动时，由于周围空气同 物料的摩擦作用以及其他原因，空气随着运动的物 料而流动( 诱导作用) ，并在下一个生产流程的设备 或密闭罩中向外逸出。( 3) 设备运动引起的尘化。在筛分作业中由于 筛分设备带动矿石在筛上的高频振动，引发矿石中 夹带的矿粉与空气相混合形成粉尘。还有某些工艺 设备所特有的性质，它的作用与通风机( 如锤式破 碎机) 或往复式汽缸( 如槽式给矿机) 相似。( 4) 装入物料引起的尘化。将物料往一定容积 的矿仓装入时，排挤出与装入物料同体积的空气，这 些空气将由装料口逸出。气为媒介向周边扩散。使尘粒从静止状态变成悬浮状态的过程称作“尘化”过程，弄清尘化机理，是治 理粉尘的首要问题。由空气流动而引起的粉尘飞 扬，基本上分为 2 种情况: 第 1 种是在处理散状物料 时，由于诱导空气的流动，将粉尘从处理物料中带出 污染局部地带的一次扬尘; 第 2 种就是由于室内空 气流动及设备运行引起落尘再次吹起的二次扬尘。 根据对现场的观察和理论分析，在破碎筛分车间，破 碎筛分一次扬尘的机理主要有以下 4 个方面1-3。( 1) 剪切作用造成的尘化。由高处落入矿仓的 细粉料，在空气的迎面阻力下引起剪切作用，使降落 的粉料悬浮起来。用抓斗往受料斗或板式给料机给 料时，物料撒布在溜槽的整个断面上，这时由于物料 的推动作用使空气压入漏斗或板式矿机中。空气受到的挤压力及向外逸出的速度会与物料1 2破碎筛分的粉尘特性破碎筛分车间产生的矿物性粉尘颗粒不规则，不同，表 1 为某铁矿选厂破碎车间破碎作业中的粉尘分散度的统计。表 1 某铁矿选厂破碎筛分车间粉尘分散度测定结果机械除尘系统工艺流程2 1 1在产尘点设置密闭罩进行尘源控制，然后通过风机的动力作用，将粉尘通过吸尘罩、管道，并经除 尘器处理后通过烟囱进行排放，本工艺密闭罩、吸尘 罩及管道的设计是工作岗位粉尘能否得到有效控制 的前提，除尘器的选择是保证除尘系统外排能否达 到国家规定排放标准的关键因素。因此，除尘系统设计采用吸尘罩、抽尘、除尘器 净化的工艺治理粉尘，同时在局部地点增设超声雾 化进行辅助除尘。其除尘系统工艺流程见图 2。粉尘分散度 / %作业 40 m 30 40 m 20 30 m 10 20 m 5 10 m 5 m粗碎中碎 细碎41 824 74 19 712 114 412 232 23 014 213 14 68 53 42 413 614 571 5掌握粉尘分散度对防尘工作具有重要意义。粉尘分散度的数据是机械除尘系统的管路配置、管径 计算以及选择净化设备的主要依据之一。粉尘综合控制方法进行选矿破碎筛分除尘设计最终是要解决 2 个 方面的问题: 使厂房内的环境( 岗位粉尘浓度) 达 到国家职业卫生标准的要求。各产尘点的风量设计 及各点风量之间的平衡是岗位粉尘浓度能否达到国 家职业卫生标准要求的关键因素; 使外排的粉尘 浓度满足大气污染物综合排放标准的要求。选矿厂粉尘产尘特点为粉尘浓度高、破碎筛分 各个作业环节产生的粉尘的粒度分布也不尽相同， 因此采用单一的除尘方法一般不能取得良好的除尘 效果4-6。针对破碎筛分厂房产生粉尘的特点，加强 对产尘设备及作业环节的密闭，并采用多种除尘工 艺、多种除尘设备综合除尘是破碎筛分厂房治理粉 尘污染，实现清洁生产的最佳途径。2图 2 除尘系统工艺流程除尘器选择2 1 2除尘器是除尘系统的 4 大件( 吸尘罩、管道、除尘器、风机) 之一。由产生粉尘的设备抽出的含尘 气体，在除尘器中进行净化，将粉尘分离出来，而把 净化后的空气排入大气或返回车间。除尘器工作的 好坏将直接影响到车间、厂区，甚至居民区的环境卫 生。此外，如果除尘器的效率不高，会导致风机叶轮 的严重磨损，影响生产的正常进行。除尘器种类形 式繁多，选择除尘器时应考虑主要因素: 要处理气 体性质( 温度、湿度、处理量、含尘浓度、腐蚀性等) ;粉尘性质( 组成、比重、粒度、腐蚀性、亲水性、黏 性、爆炸性等) ; 对净化后气体含尘浓度和粉尘处 理要求等; 根据选矿工艺的特点，考虑除尘效率、现 场粉尘浓度及粉尘特性，通过比较投资及运行费用， 综合考虑各种因素选择相应除尘器。2 2湿法防尘在物料的运输和处理过程中，借助喷水加湿物 料，以减少或消除粉尘的产生，或在扬尘地点对已产 生的粉尘进行喷雾，从而起到加湿物料、捕捉粉尘、 抑制扬尘的作用。喷雾降尘技术是治理开放性粉尘 最简便、最经济的方法。喷雾除尘有别于喷淋除尘， 只是通过喷嘴喷出细微水雾润湿、捕捉粉尘，同时润 湿矿石，减少下一道工序的粉尘产尘量。因此在物 料转运处设置雾化就地抑尘系统，这种抑尘技术适 用于工业原料系统的破碎、筛分、皮带运输机转运点 等粉尘细扬尘大的产尘点。2 2 1超声雾化除尘原理超声雾化不同于通常的水喷淋，而是将水雾化 成许多高速运动的密集的细小水滴，其原理是应用密闭抽风防尘在处理散状物料的车间内，几乎所有的破碎、筛 分和运输设备都是粉尘飞扬的发源地。设备密闭的 目的是将设备所散发的粉尘局限在一定的范围( 密 闭罩) 内，为抽风除尘创造条件，以防止粉尘扩散至 作业地点。产尘设备的密闭工作，在综合防尘措施 中占有特殊重要的地位。对产尘设备尽可能地进行 密闭，以隔断在生产过程中产生的一次尘化气流在 室内的飞扬传播，是控制粉尘的最好办法。设备密 闭得好，只需很小的风量就可以获得较好的除尘效 果。当物料湿度较小时，破碎作业产生大量粉尘，因 此应该严格地密闭破碎机的进排料口和外壳上的孔 洞，并在进料口的溜槽或给料机上设抽风罩。当物 料沿筛面运动时，部分空气随块料顺着棒条筛向下 流动，部分空气随碎粉料经过筛条间向下流动。这 种设备最好采取整体密闭，将振动筛全部密闭起来。 当物料经过较长的溜槽送入筛子时，在密闭罩下部( 卸料溜槽处) 设置抽风罩。2 1压缩空气冲击共振腔产生超声波，超声波把水雾化成浓密的、直径只有 1 50 m 的微细雾滴，雾滴在 局部密闭的产尘点内捕获、凝聚微细粉尘，使粉尘迅 速沉降下来实现就地抑尘。这种除尘技术对去除微 细的呼吸性粉尘有非常高效率。束。实心锥体喷嘴比空心锥体喷嘴雾滴密度大，降尘效果更好。扇形喷嘴内部一般无导水芯，而喷孔外部 则有 I 字形凹槽，这是一种应用最多的扇形喷嘴，喷 射出边缘极薄的液膜，液滴分布均匀。一般来说，产 尘范围大且含尘量高时，宜选实心锥体喷嘴; 产尘范 围大而含尘量较低时，宜选空心锥体喷嘴; 拦截含尘 气流降尘时宜选扇形喷嘴、空心锥体喷嘴。根据设计 超声雾化除尘地点粉尘浓度、范围等特点，本设计选 气水两相雾化器。喷雾效果如图 3( d) 。经实验室喷雾试验，超声雾化器由黄铜制造。 有两个连接口，一个连接压缩空气，一个连接水。接 口均为 1 /2 英寸管螺纹。尺寸见图 4( 单位 mm) 。2 2 2超声雾化除尘系统超声雾化系统包括两大部分，即喷雾系统和电控系统。喷雾系统主要由供水装置、管路( 压气和 压水) 、电动球阀和雾化器等构成。电控系统其功 能是由控制箱及时控制喷雾系统的启闭和调节喷雾 水量大小，达到节水、节电和灭尘效果。为保证系统正常运行和除尘效果，水喷雾系统 应满足以下要求。( 1) 喷出的水雾应最大限度地压住粉尘，使运 转皮带上矿的表面或皮带带面保持湿润状态，且水 雾能将落料管上口矿尘全部封住。( 2) 水喷雾使矿中含水量增加不超过 4% ，以免 黏堵落料管并影响选矿工艺。( 3) 水喷雾系统为独立系统，能自动运行，不需 要人工控制，不影响输送系统正常运行。( 4) 系统能就地控制，以便于调试及检修。( 5) 控制箱采用防尘、防水结构，并设有开门时 的自动照明设施。2 2 3 超声雾化器技术参数超声雾化器工作时的压缩空气压力为 0 3 0 4 MPa，水压力为 0 1 0 15 MPa。每个雾化器耗 气量 0 08 0 1 m3 / min，耗水量 0 3 0 5 L / min。 常用雾化器按喷雾体形状分，可分为空心锥体 喷嘴、实心锥体喷嘴、扇形喷嘴等，各种雾化器的喷雾体形状见图 3。图 4 超声雾化器尺寸综上所述，输送机皮带机头、导料槽及给料机、 破碎机等容易扬尘，可以在进入粗碎、中碎及细碎的 矿仓前加喷雾系统，提前润湿矿石，大大减少破碎、 筛分产尘量。每个转运点布置 1 套超声雾化抑尘系 统，喷雾与破碎筛分生产同步7-8。结论3减轻破碎筛分的粉尘污染，改善工人的作业环境，实现清洁生产是目前矿山环境保护的主要工作 之一，也是提高选矿厂生产效率的基本保证。综合 防尘还有许多工作要做，必须采用多种手段和方式。 破碎筛分密闭抽尘系统和皮带运输转运点集成控制 应尽早结合起来，生产作业面的环境保护已引起社 会各界的高度重视，粉尘的治理是一个长期而艰巨 的任务，需要科技工作者的不懈努力。因此，治理粉 尘污染要本着社会效益、经济效益、环境效益相统一 的原则，坚持全面规划，综合利用，变废为宝。部分 产尘点设置喷雾之后，除尘系统的数量减少了，这 样，不仅保证了选矿破碎筛分的除尘效果，而且除尘 系统的总装机容量降低，大大节约了除尘系统的运 行费用及总投资费用，做到节能与环保的统一。图 3 各种雾化器喷雾体形状空心锥体喷嘴、实心锥体喷嘴一般都有使压力水 旋转的设施，属于旋流喷嘴。实心锥体喷嘴由一个钢 铸外壳和一个可拆装的螺旋型内心组成，喷嘴内心的 中心有一个圆柱形孔道，它就像一个平孔喷嘴，将液 体喷入圆锥液束的核心部位，使之成为实心圆锥液参 考 文 献1王伟能，张弘弛，王 春 玲 喷雾降尘工艺治理煤层的应 用J能源环境保护，2007，21( 3) : 47-49 ( 下转第 109 页)结语速的效果，该技术的成功实施，对相似条件下工程项目具有指导和推广的意义。( 收稿日期 2011-08-26)4在一些应急加固工程中，B + B 植筋胶植入螺栓和设压条炭纤维、裂缝内加微膨胀剂等新技术、新材 料，对矿仓壁开裂破坏综合加固方案处理有高效、快櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄( 上接第 96 页) 空，产生负压，将水由吸水井内抽入泵体。注水方向由下向上，使吸水管及泵体内的真 空度稳定，满足了排水泵启动时对真空度的要求。了劳动强度。水环式真空泵与原排水系统比较，具有以下优 势: 杜绝了汽蚀现象的发生，有利于日常保养; 改善排水泵的启动方式，为排水系统实现自动化远 程控制提供了条件; 简化了启动程序，减小了启动 水泵时的劳动强度; 使用真空泵可以取消底阀，避 免了底阀检修，提高了排水效率。( 收稿日期 2011-09-06)结论3白象山临时排水系统增加两台 2BV6100 型水环式真空泵，利用真空泵在排水系统中的作用原理， 满足排水系统的使用要求，提高了排水系统的工作 效率，达到了设计要求。同时改善了补水方式，减少櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄( 上接第 99 页)6宁佐阳，刘和云，蒋爱华，等 ZFJ2-100 型固定转子式翻车机室粉尘治理的工程实践J 电站系统工程，2002，18( 5) : 27-28 Lainer A I，Israfilov T D，Elperin I T Study of counterflowtrap- ping of alunite dust