探討金屬礦山選礦工藝粉塵治理研究與設(shè)計(jì)

齊曉娜

（陜西華縣金堆城鉬業(yè)集團(tuán)有限公司質(zhì)量計(jì)量監(jiān)測中心，陜西 渭南 714102）

1 粉塵的分類及其危害

1.1 粉塵的分類

粉塵指因機(jī)械過程而產(chǎn)生的微細(xì)粒子。粉塵的粒徑范圍廣，在國際化標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)的定義中，將粒徑小于75μm 的固體顆粒的懸浮體稱為粉塵，根據(jù)粉塵在呼吸道沉積部位可分為以下幾類：

（1）非吸入性粉塵指空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑大于15μm的粉塵，幾乎不被吸入呼吸道內(nèi)。

（2）可吸入性粉塵指空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于15μm的粉塵，可從喉部進(jìn)入到氣管、支氣管及呼吸道深部。

（3）呼吸性粉塵指空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于5μm 的粉塵，可到達(dá)呼吸道深部和肺泡區(qū)。

（4）PM2.5 指能懸浮在空氣中，并且空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5μm 的粉塵，可到達(dá)肺泡區(qū)。

1.2 粉塵的危害

（1）粉塵對人體健康的危害在選礦生產(chǎn)過程中，員工長時間吸入含有二氧化硅的粉塵，呼吸功能會發(fā)生異常而患上塵肺病，且含量越高，病變越嚴(yán)重。

（2）生產(chǎn)性粉塵對設(shè)備產(chǎn)品的影響粉塵落到設(shè)備的運(yùn)動部件上，將會加速設(shè)備的磨損，影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，縮短設(shè)備的使用壽命，導(dǎo)致增加設(shè)備維修、更換的費(fèi)用。生產(chǎn)性粉塵對產(chǎn)品的生產(chǎn)，產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品的精度都會產(chǎn)生影響。粉塵還能使環(huán)境的能見度降低，影響室內(nèi)工作人員的視野，妨礙員工的正常操作，甚至造成造成不必要的生產(chǎn)危險(xiǎn)。

（3）生產(chǎn)性粉塵對環(huán)境的污染礦石的破碎、篩分、轉(zhuǎn)運(yùn)等工序會產(chǎn)生大量的粉塵，由于產(chǎn)生的粉塵粒徑小、質(zhì)量輕等原因，會造成大量的粉塵上揚(yáng)，在風(fēng)力的吹動下進(jìn)而擴(kuò)散到周圍地區(qū)的空氣中，使建筑蒙上灰塵，含有有害元素(重金屬、酸性等)粉塵會污染土壤，使土地退化，礦區(qū)域及其周圍地區(qū)的生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。

2 工作場所粉塵產(chǎn)生的機(jī)理

2.1 粉塵的塵化

粉塵的產(chǎn)生和傳播過程中，塵粒從靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閼腋∮谥車諝庵械臓顟B(tài)，稱為“塵化”過程。

（1）剪切擠壓造成的塵化作用物料運(yùn)動時，互相間的碰撞、擠壓將間隙中的空氣排出來，高速外排的空氣帶動粉塵一起逸出。

（2）誘導(dǎo)空氣造成的塵化作用物料高速運(yùn)動帶動周圍空氣隨其流動，形成誘導(dǎo)空氣。

（3）綜合性塵化作用例如，物料從皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)處高速下落時，由于物料流與周圍空氣相互的卷吸作用使粉塵不斷向外飛揚(yáng)。

（4）二次揚(yáng)塵二次揚(yáng)塵是指某種氣流使“一次塵化”產(chǎn)生的局部含塵空氣進(jìn)一步在環(huán)境中擴(kuò)散開來。

2.2 工作場所揚(yáng)塵

（1）物料破碎物料卸落到破碎機(jī)布料盤上，在卸落和沖擊布料盤的過程中產(chǎn)生揚(yáng)塵，物料經(jīng)過破碎后，物料粒徑變小，細(xì)物料從破碎機(jī)的卸料口卸落到下一設(shè)備的過程中也會揚(yáng)起粉塵。因此，在破碎機(jī)的受料口及卸料處均會揚(yáng)起粉塵，其中大顆粒物自動沉降，微細(xì)顆粒在周圍環(huán)境中擴(kuò)散。

（2）物料篩分由于振動篩篩面的上下往復(fù)振動，帶動物料在快速運(yùn)動，造成粉塵飛揚(yáng)。3.物料運(yùn)輸及轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶輸送機(jī)的受料、卸料及轉(zhuǎn)運(yùn)過程中會產(chǎn)生大量的揚(yáng)塵，當(dāng)輸送物料粒度愈細(xì)、落料高差越大時，揚(yáng)塵就越嚴(yán)重。

3 除塵方案的選取

3.1 除塵系統(tǒng)的劃分原則

通風(fēng)除塵系統(tǒng)的布設(shè)根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的配置、工藝流程等具體條件，按下列原則劃分：

（1）在同一生產(chǎn)工序中，同時操作并且產(chǎn)生同種粉塵的設(shè)備的塵源點(diǎn)相距不遠(yuǎn)時，宜設(shè)為一個通風(fēng)除塵系統(tǒng)。

（2）除塵系統(tǒng)的劃分應(yīng)從減少系統(tǒng)阻力節(jié)約能源方面考慮。

（3）就近原則：在塵源數(shù)量較少且處理風(fēng)量較少的情況下，如果塵源位置比較接近，則設(shè)置一個管網(wǎng)系統(tǒng)處理。

（4）阻力平衡原則：在同一工作區(qū)內(nèi)相似或相同的設(shè)備，其局部排風(fēng)量及阻力相似，宜設(shè)為同一系統(tǒng)。

3.2 除塵工藝分析

圖1 選礦生產(chǎn)流程圖

該選礦廠工藝路線為三段一閉路破碎工藝，本課題研究的是分別對粗破碎廠房、1#轉(zhuǎn)運(yùn)站、2#轉(zhuǎn)運(yùn)站、中細(xì)碎廠房以及篩分廠房進(jìn)行除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。粗碎工序流程是給料機(jī)給料到顎式破碎機(jī)，破碎后卸料到下方的皮帶機(jī)，本設(shè)計(jì)分別在破碎機(jī)的受、卸料處進(jìn)行密閉并排風(fēng)，設(shè)一套通風(fēng)除塵系統(tǒng)。1#、2#轉(zhuǎn)運(yùn)站分別進(jìn)行1#與2#、2#與3#皮帶間的物料轉(zhuǎn)運(yùn)，可將皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)處進(jìn)行密閉并分別設(shè)一套光電控制噴霧降塵系統(tǒng)。中細(xì)碎工序流程是物料由3#皮帶機(jī)卸到料槽，料槽卸料到帶軌道定量給料膠帶機(jī)，帶軌道定量給料膠帶機(jī)卸料到中碎圓錐破碎機(jī)，中碎后卸料到4#皮帶機(jī)，4#皮帶機(jī)將物料輸送到篩分廠房，篩上物料返回到6#皮帶機(jī)，6#皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到7#皮帶機(jī)(帶卸礦小車)，7#皮帶機(jī)卸料到料槽，料槽通過底部棒條閥卸料到帶軌道定量給料膠帶機(jī)，帶軌道定量給料膠帶機(jī)卸料到細(xì)碎圓錐破碎機(jī)，細(xì)碎后卸料到4#皮帶機(jī)。本設(shè)計(jì)分別在3#皮帶機(jī)卸料處、6#皮帶機(jī)卸料處、7#皮帶機(jī)卸料處、帶軌道定量給料膠帶機(jī)皮帶機(jī)卸料處、料槽口、中細(xì)碎圓錐破碎機(jī)受卸料處以及4#皮帶機(jī)受料處進(jìn)行密閉并排風(fēng)，設(shè)一套通風(fēng)除塵系統(tǒng)。篩分工序流程是物料由4#皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到5#皮帶機(jī)(帶卸料車)，5#皮帶機(jī)將物料卸入料槽，料槽通過底部棒條閥卸料到定量給礦膠帶機(jī)，定量給礦膠帶機(jī)卸料到圓振篩，篩下物料卸料到8#皮帶機(jī)，4#皮帶機(jī)將物料輸送到下一步工序，篩上物料返回到6#皮帶機(jī)。

本設(shè)計(jì)分別在4#皮帶機(jī)卸料處、5#皮帶機(jī)卸料處、料槽口、定量給礦膠帶機(jī)卸料處、振動篩篩面、6#皮帶機(jī)受料處、8#皮帶機(jī)受料處進(jìn)行密閉，并在4#皮帶機(jī)和5#皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)處設(shè)一套光電控制噴霧降塵系統(tǒng)，同時在定量給礦膠帶機(jī)卸料處、振動篩篩面、6#皮帶機(jī)受料處、8#皮帶機(jī)受料處進(jìn)行排風(fēng)，設(shè)一套通風(fēng)除塵系統(tǒng)。根據(jù)上述原則，針對整個礦山選礦生產(chǎn)流程，本設(shè)計(jì)在礦山選礦生產(chǎn)流程中布設(shè)了6 套除塵系統(tǒng)，共覆蓋50個揚(yáng)塵點(diǎn)。

3.3 通風(fēng)除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.3.1 塵源密閉

設(shè)置密閉罩能夠控制粉塵外逸，為通風(fēng)除塵創(chuàng)造良好條件。密閉罩的設(shè)計(jì)原則為：①密閉罩應(yīng)盡可能嚴(yán)密，減少孔洞和縫隙；②密閉罩要用堅(jiān)固、耐用的材料制作；③密閉罩的設(shè)置應(yīng)不妨礙操作和便于檢修；④正確選擇密閉罩形式及排風(fēng)點(diǎn)位置，合理的組織罩內(nèi)氣流，使罩內(nèi)保持負(fù)壓。

3.3.2 主要揚(yáng)塵設(shè)備的密閉

選礦生產(chǎn)中主要生產(chǎn)設(shè)備有皮帶機(jī)、破碎機(jī)、振動篩等，這些設(shè)備的受卸料處會揚(yáng)起大量粉塵，必須進(jìn)行密閉。

（1）膠帶輸送機(jī)的密閉皮帶機(jī)在輸送破碎后的物料時，在皮帶機(jī)受、卸料處，由于物料的擠壓、沖擊、誘導(dǎo)等作用會揚(yáng)起大量的粉塵。同時皮帶在托輥?zhàn)饔孟抡駝樱戏揭矔P(yáng)起粉塵，因此要對皮帶機(jī)進(jìn)行密閉，考慮到生產(chǎn)維修的需要和節(jié)省材料，可采用單層密閉罩方式。

（2）破碎機(jī)的密閉物料經(jīng)溜槽卸到破碎機(jī)布料盤上，物料經(jīng)過溜槽可誘導(dǎo)產(chǎn)生含塵空氣。一部分進(jìn)入破碎機(jī)，另一部分沖擊布料盤后向上擴(kuò)散，且物料經(jīng)過破碎后粒徑變小，在下料口處易產(chǎn)生揚(yáng)塵。因此破碎機(jī)的加料口和下料口均需密閉排風(fēng)。

4 結(jié)論

選礦廠選礦生產(chǎn)過程中的破碎、篩分、轉(zhuǎn)運(yùn)等工序會產(chǎn)生大量的高濕高濃度粉塵，擴(kuò)散在工作環(huán)境中的粉塵會被人通過呼吸道及消化道攝入體內(nèi)，使人患上塵肺病。這不僅對工人的身心健康產(chǎn)生了嚴(yán)重危害，而且污染了周邊環(huán)境。因此本課題粉塵治理的優(yōu)化設(shè)計(jì)對于解決好礦山企業(yè)的粉塵污染，提升礦區(qū)區(qū)域空氣質(zhì)量，改善人們的生活環(huán)境，促進(jìn)礦山企業(yè)快速可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。