礦石物料輸送除塵系統(tǒng)技術(shù)研究

江 斌，曹祥富

（1.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建 廈門 361006；2.廈門托力托環(huán)?？萍加邢薰荆＝?廈門 361005）

1 選礦系統(tǒng)粉塵污染現(xiàn)狀

1.1 礦石粉塵的產(chǎn)塵點(diǎn)

目前礦石粉塵的產(chǎn)生主要發(fā)生在四個(gè)地點(diǎn)：

（1）礦卡卸料點(diǎn)：在卸料過(guò)程中產(chǎn)生巨大沖擊力，加上礦石之間的相互摩擦，將產(chǎn)生大量粉塵。

（2）輸送帶轉(zhuǎn)運(yùn)站落料口：轉(zhuǎn)運(yùn)站落料口會(huì)有2m～3m的落差，沖擊力會(huì)激起大量的揚(yáng)塵。

（3）振動(dòng)篩：振動(dòng)篩上下抖動(dòng)礦石產(chǎn)生大量的粉塵。

（4）破碎機(jī)：破碎機(jī)通過(guò)擠壓、打擊、沖撞和研磨等方式來(lái)破碎礦石，在破碎過(guò)程中會(huì)產(chǎn)塵大量的粉塵。

1.2 除塵措施現(xiàn)狀

中央除塵器的結(jié)構(gòu)及原理。

目前通常采用集中除塵的方式對(duì)各個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站落料口以及振動(dòng)篩的粉塵進(jìn)行除塵。在各個(gè)產(chǎn)塵點(diǎn)上方布置吸塵罩和抽風(fēng)管道，這些抽風(fēng)管道匯總到一根主管上，通過(guò)主管與大型中央除塵器相連。含塵氣體通過(guò)集風(fēng)罩和管道直接輸送到中央布袋除塵器中，通過(guò)布袋過(guò)濾掉粉塵，潔凈的空氣直接高排。

中央除塵器由多個(gè)小設(shè)備組成：集風(fēng)罩，連接軟管，三通，彎頭，主管道，中央布袋除塵器和風(fēng)機(jī)。

圖1 中央除塵器的結(jié)構(gòu)

1.3 除塵措施現(xiàn)狀問(wèn)題

集中除塵法雖然有集中收塵、集中配電的優(yōu)勢(shì)，但是由于車間產(chǎn)塵點(diǎn)多、分布廣、距離遠(yuǎn)，導(dǎo)致吸塵管道過(guò)長(zhǎng)，各支管和主管總長(zhǎng)加起來(lái)達(dá)到幾百米，布管復(fù)雜且安裝困難。

同時(shí)，為了保證各除塵點(diǎn)的抽風(fēng)風(fēng)量，對(duì)整個(gè)中央除塵器風(fēng)量的需求較高。而風(fēng)量大則風(fēng)機(jī)功率高、能耗高，并且對(duì)管道直徑的要求提升，導(dǎo)致管道直徑大，進(jìn)一步加劇風(fēng)管安裝的困難。

而中央除塵器還存在的最大問(wèn)題就是管道容易堵塞。由于管道長(zhǎng)、布置復(fù)雜、彎頭多，所以管道中阻力較大，管道內(nèi)氣體壓損嚴(yán)重，導(dǎo)致除塵器吸力不足，粉塵容易在管道內(nèi)積壓。當(dāng)管道內(nèi)積塵超過(guò)管道截面積3/2以上時(shí)，管道內(nèi)停止過(guò)風(fēng)，除塵器就開始失效。

2 改造方案及設(shè)備

在此背景下，針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵，本著因地制宜、降低成本、便于粉塵回收的原則，采用多種除塵器配合使用，開發(fā)了針對(duì)整個(gè)選礦生產(chǎn)線的除塵系統(tǒng)。

2.1 礦卡卸料微霧系統(tǒng)

2.1.1 微霧系統(tǒng)原理

干霧抑塵裝置是通過(guò)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)聲波震蕩器，以高頻聲波的音爆作用在噴頭共振室處將水高度霧化，產(chǎn)生10μm以下的微細(xì)水霧顆粒（直徑10μm以下的霧稱干霧）噴向起塵點(diǎn)，使水霧顆粒與粉塵顆粒相互碰撞、粘結(jié)、聚結(jié)增大，并在自身重力作用下沉降，達(dá)到抑塵效果。

粉塵可以通過(guò)水粘結(jié)而聚結(jié)增大，但空氣動(dòng)力學(xué)直徑低于10μm的粉塵那些最細(xì)小的粉塵（如PM10～PM2.5）只有與極小的水滴如干霧等粘結(jié)當(dāng)水滴很?。ㄈ绺伸F）或加入化學(xué)劑（如表面活性劑）減小水表面張力時(shí)才會(huì)聚結(jié)成團(tuán)。若水霧顆粒直徑大于粉塵顆粒，則粉塵僅隨水霧顆粒周圍氣流而運(yùn)動(dòng)，水霧顆粒和粉塵顆粒難以接觸，無(wú)法達(dá)到則達(dá)不到抑塵作用；若水霧顆粒與粉塵顆粒大小接近，則粉塵顆粒隨氣流運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)與水霧顆粒碰撞、接觸而粘結(jié)一起。水霧顆粒越小，聚結(jié)機(jī)率則越大，隨著聚結(jié)的粉塵團(tuán)變大加重，從而易于降落。所以當(dāng)水霧顆粒的粒徑與粉塵顆粒的粒徑大小相近，且霧量較大時(shí)，空氣中的水蒸汽迅速飽和，飽和的水蒸汽與粉塵碰撞、接觸并凝聚在一起，達(dá)到一定的重量后沉降下來(lái)。

2.1.2 微霧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

一套完整的干霧抑塵系統(tǒng)應(yīng)包括壓縮空氣供給系統(tǒng)、水源供給系統(tǒng)、干霧抑塵主機(jī)(以下簡(jiǎn)稱干霧機(jī))、水氣分配系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)及其連接管路、閥門、電氣系統(tǒng)組成，且整體系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，可靈活搭配使用。

圖2 微霧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1.3 微霧系統(tǒng)在礦卡卸料點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)用

圖3 礦卡卸料圖

在礦卡卸料的上方布置一組噴嘴，當(dāng)感應(yīng)光柵感應(yīng)到礦卡到位后，噴嘴開始噴射水霧，對(duì)礦石進(jìn)行加濕，減少粉塵的產(chǎn)生。在破碎機(jī)的上方布置兩排噴嘴，對(duì)破碎機(jī)溢出的粉塵進(jìn)行沉降抑塵。

2.2 皮帶除塵導(dǎo)料槽

2.2.1 皮帶除塵導(dǎo)料槽原理

全密封導(dǎo)料槽系統(tǒng)是用來(lái)輸送帶落料口除塵。倒料槽的前后端裝有多道密封擋板和擋簾組成的降塵系統(tǒng)，使粉塵流動(dòng)速度減小，加速粉塵沉降。在導(dǎo)料槽上的除塵器抽取導(dǎo)料槽內(nèi)部的空氣，在其內(nèi)部形成負(fù)壓，防止粉塵外溢。同時(shí)過(guò)濾空氣中的粉塵，使粉塵落回輸送帶上，潔凈氣流在導(dǎo)料槽出口流出。

導(dǎo)料槽迷宮式聚氨酯彈性體防溢裙板適用于各類膠帶輸送機(jī)導(dǎo)料槽系統(tǒng)，具有密封性能好、耐磨性能優(yōu)異、不磨損膠帶、防靜電、壽命長(zhǎng)等特性，從根本上解決了撒料、漏粉問(wèn)題，大大降低了維護(hù)工作量。防溢裙板采用快速夾持器和輕型鋁型材配合使用，每米裙板使用兩套夾持器，防溢裙板的高度可根據(jù)導(dǎo)料槽的實(shí)際尺寸適當(dāng)調(diào)整。

2.2.2 皮帶除塵導(dǎo)料槽結(jié)構(gòu)

皮帶除塵導(dǎo)料槽由多功能沉降室、密閉導(dǎo)料槽、垂簾、皮帶封板、濾筒除塵器組成。

如下圖所示。

圖4 皮帶除塵導(dǎo)料槽結(jié)構(gòu)示意圖

全密封導(dǎo)料槽底部支撐側(cè)部采用半托輥結(jié)構(gòu)，膠帶外側(cè)支撐為全程滑板結(jié)構(gòu)，外側(cè)密封板可拆卸便于對(duì)內(nèi)側(cè)密封進(jìn)行維護(hù)；全密封導(dǎo)料槽系統(tǒng)由增加的導(dǎo)料槽弧形頂、多重阻尼抑塵簾、小動(dòng)力在線除塵器、泡沫水霧除塵裝置、防溢裙板、外側(cè)防護(hù)板、落料點(diǎn)支撐的緩沖床和防止膠帶抖動(dòng)的半托輥托板支撐組構(gòu)成。

2.3 單機(jī)除塵器

2.3.1 單機(jī)除塵器的原理

單機(jī)除塵器主要用于振動(dòng)篩和破碎機(jī)的除塵。在振動(dòng)篩和破碎機(jī)上方安裝除塵器，通過(guò)風(fēng)機(jī)將振動(dòng)篩或破碎機(jī)內(nèi)部的含塵氣體抽到過(guò)濾倉(cāng)，粉塵吸附于濾芯，潔凈空氣從風(fēng)機(jī)出口排到周圍環(huán)境中。由于振動(dòng)篩上方的空氣被風(fēng)機(jī)抽走，振動(dòng)篩內(nèi)部形成負(fù)壓，避免了粉塵外溢。

濾筒表面的粉塵不斷增加，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備阻力上升。但設(shè)備阻力到達(dá)設(shè)定值時(shí)，差壓控制器輸出信號(hào)，脈沖控制儀開始工作，逐個(gè)開啟脈沖閥，使壓縮空氣通過(guò)噴口對(duì)濾筒進(jìn)行噴吹清灰。濾筒快速膨脹，在反向氣流的作用下，附于濾筒表面的粉塵迅速脫離濾筒落掉回振動(dòng)篩和破碎機(jī)內(nèi)部，解決了粉塵回收的問(wèn)題。

由于除塵器安裝在振動(dòng)篩和破碎機(jī)上，底部可以直接進(jìn)風(fēng)，去除了進(jìn)風(fēng)管設(shè)計(jì)，減少了管道成本，避免了管道安裝困難及管道堵塞的問(wèn)題。

單機(jī)除塵器同時(shí)具有其他優(yōu)點(diǎn)：

（1）模塊化設(shè)計(jì)，安裝和拆卸方便，便于維護(hù)。

（2）清灰效果好、凈化效率高、處理風(fēng)量大、濾袋壽命長(zhǎng)，運(yùn)行安全可靠。

單機(jī)除塵器安裝在振動(dòng)篩的圖示。

圖5 單機(jī)除塵器安裝在振動(dòng)篩

2.3.2 單機(jī)除塵器的結(jié)構(gòu)

單機(jī)除塵器主要包括風(fēng)機(jī)、濾筒、脈沖閥、箱體和電控系統(tǒng)。

圖6 單機(jī)除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.4 環(huán)境除塵器

2.4.1 環(huán)境除塵器的原理

環(huán)境除塵器用于對(duì)車間環(huán)境的凈化。其箱體四個(gè)面都是帶孔的百葉板，周圍的空氣可從這個(gè)百葉孔進(jìn)入除塵器內(nèi)部。風(fēng)機(jī)作為空氣循環(huán)的動(dòng)力源，把環(huán)境中的含塵氣體吸入除塵器內(nèi)部，經(jīng)過(guò)濾筒過(guò)濾，潔凈空氣從風(fēng)機(jī)出口排出，過(guò)濾的粉塵則聚集在除塵器底部。

車間內(nèi)的環(huán)境中含有少量的揚(yáng)塵，其主要來(lái)源是各個(gè)產(chǎn)塵點(diǎn)溢出的粉塵。這些揚(yáng)塵量在車間中作無(wú)規(guī)則布朗運(yùn)動(dòng)，無(wú)法使用吸塵罩進(jìn)行統(tǒng)一的處理。因此可在車間中布置多臺(tái)環(huán)境除塵器，環(huán)境除塵器的風(fēng)機(jī)出口朝向同一方位，以此帶動(dòng)車間內(nèi)的空氣朝著固定方向流動(dòng)。本方法能保證車間內(nèi)的含塵氣體源源不斷地流向環(huán)境除塵器，經(jīng)過(guò)環(huán)境除塵器的過(guò)濾，粉塵被收集到除塵器底部。

2.4.2 環(huán)境除塵器的結(jié)構(gòu)

圖7 環(huán)境除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

環(huán)境除塵器主要由風(fēng)機(jī)、濾筒、脈沖閥、箱體、百葉窗及電控系統(tǒng)組成。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)塵點(diǎn)的研究，對(duì)各點(diǎn)采取不同除塵措施，使用合適的除塵器，解決了粉塵回收問(wèn)題，避免了管道安裝及堵塞等問(wèn)題。在兼顧了除塵效果的同時(shí)，將生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益最大化，有益于環(huán)境治理，且避免對(duì)工人身體健康造成危害。