計志雄
(攀鋼集團礦業(yè)有限公司白馬選礦廠,四川 攀枝花 617209)
白馬選礦廠是二十一世紀國內(nèi)開工建設(shè)的特大型現(xiàn)代鋼鐵選礦企業(yè),一期650萬t/年破碎系統(tǒng)于2006年底建成投產(chǎn),采用三段一閉路破碎-篩分-洗礦流程,設(shè)計作業(yè)率56.5%,產(chǎn)品-12 mm含量≥95%,共設(shè)計20套SC濕式除塵器,總裝機功率544kW、除塵風(fēng)量41.61萬m3/h;2010年因中、細破系統(tǒng)進行工藝、設(shè)備改造,取消了預(yù)先篩分及洗礦流程,新增了1套LCMP 300-P取消了低壓脈沖布袋集中除塵器,裝機功率450 kW、除塵風(fēng)量15.36萬m3/h。目前,一期破碎除塵系統(tǒng)主要由布袋除塵設(shè)備、SC型濕式除塵設(shè)備和噴水抑塵設(shè)施相結(jié)合降塵,總裝機功率994 kW、除塵風(fēng)量56.97萬m3/h。
一期破碎系統(tǒng)20臺濕式除塵器已運行13年,長期濕式作業(yè)造成設(shè)備本體老化、銹蝕嚴重,除塵效果降低。
SC型濕式除塵器在運行過程中,含塵氣體高速沖擊水面,并通過水塔內(nèi)“濕式通道產(chǎn)生的離心力使粉塵與水充分接觸潤濕后落入水箱底部,以達到使粉塵與空氣分離。
在此過程中對水位控制較為嚴格(水位偏差小于10 mm),但在含塵氣體沖擊的作用下箱體水面波動較大,水位控制難度較大,水位高時風(fēng)阻較大,現(xiàn)場除塵效果差,液位低時,含塵氣體過濾效果差,極易造成粉塵超標排放污染大氣。一期破碎系統(tǒng)濕式除塵器原采用電極控制水位高低,因電極電阻較大控制效果差而停止使用,后采用浮子液位,也因易積礦堵塞而不成功,現(xiàn)采溢流管控制液位,但每2 h需進行1次排污操作,工作量較大,并且生產(chǎn)中頻繁停機排污極易造成粉塵在風(fēng)管內(nèi)沉降,堵塞風(fēng)管,進一步增加風(fēng)管疏通維護工作量。
一期破碎系統(tǒng)采用三段一閉路破碎-篩分-洗礦流程,后因原礦性質(zhì)變化,經(jīng)2010年和2013年2次工藝設(shè)備升級改造,取消了中破預(yù)先篩分和洗礦作業(yè),原礦處理量提高至690萬t/y左右,產(chǎn)品-12 mm含量提高至96%,生產(chǎn)過程中粉塵量增大,現(xiàn)有除塵設(shè)備難以滿足除塵要求。
6#、8#、11#皮帶采用移動小車卸料,由于礦倉卸料口因生產(chǎn)、維修需要無法密封和卸料小車移動頻繁等原因,導(dǎo)致抽風(fēng)除塵效果不佳,造成移動小車卸料過程中粉塵較大。
為加強系統(tǒng)粉塵治理,一期除塵新增了34個噴淋裝置噴水抑塵,由于水質(zhì)較差、水霧較粗、分散效果不好及難以準確掌控防塵水添加量等原因,噴嘴頻繁堵塞,抑塵效果不佳,且極易導(dǎo)致原礦含水量過大,造成皮帶跑偏、打滑和堵塞漏子及篩孔等,影響正產(chǎn)生產(chǎn)和設(shè)備運行效率的發(fā)揮。
《鐵礦采選污染物排放標準》(GB28661-2012)實施前,國家規(guī)定允許粉塵顆粒物最高排放濃度限值為120 mg/m3;新規(guī)實施后,規(guī)定現(xiàn)有選礦企業(yè)在2012年10月1日~2014年12月31日期間,礦石運輸、轉(zhuǎn)載、礦倉、破碎、篩分工序粉塵顆粒物排放濃度限值提高至50 mg/m3,2015年1月1日起,粉塵顆粒物排放濃度限值進一步提高至20 mg/m3,在國土開發(fā)密度已經(jīng)較高、環(huán)境承載能力開始減弱,或環(huán)境容量較小、生態(tài)環(huán)境脆弱,容易發(fā)生嚴重環(huán)境污染問題而需要采取特別保護措施的地區(qū),粉塵顆粒物排放濃度限值為10 mg/m3。
微米級干霧抑塵裝置是由壓縮空氣驅(qū)動聲波震蕩器,通過高頻聲波的音爆作用將水在噴頭處高度霧化,產(chǎn)生-10 μm的微細水霧顆粒(直徑10 μm以下的霧稱干霧)噴向產(chǎn)塵點,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,達到抑塵的作用。干霧抑塵裝置主要由微米級干霧機、水汽分配器、噴霧箱控制器、萬向節(jié)噴霧器總成、噴霧箱噴霧器總成、水氣連接管線和自動控制系統(tǒng)等組成。
干霧抑塵技術(shù)屬國家環(huán)境保護部《鋼鐵行業(yè)采選礦工藝污染防治較佳可行技術(shù)指南》中的超聲霧化就地抑塵技術(shù),適用于礦石破碎、篩分、皮帶運輸轉(zhuǎn)載點等細塵揚塵大的產(chǎn)塵點,對呼吸性粉塵捕獲效果更佳。該技術(shù)能顯著降低產(chǎn)塵點揚塵濃度,無需清灰,避免二次污染;就地抑塵技術(shù)比其他除塵系統(tǒng)節(jié)省投資30%~50%,節(jié)能50%,且占據(jù)空間小,節(jié)省場地。
密地選礦廠破碎工序采用三段一閉路破碎及中破磁滑輪拋尾工藝,年實際處理原礦量1150萬t,2015年閉路系統(tǒng)采用布袋除塵系統(tǒng)、噴水系統(tǒng)與2套干霧抑塵裝置相結(jié)合進行降塵,因干霧抑塵裝置使用效果較好,2018年再次使用6套干霧抑塵裝置對破碎除塵系統(tǒng)進行優(yōu)化改造。
3.3.1 密地選礦廠粉塵參數(shù)
密地選礦廠粉塵主要來源于釩鈦磁鐵礦破碎、篩分和轉(zhuǎn)運等,常溫下粉塵的堆積密度為3 t/m3,其主要化學(xué)成分和粒徑分別見表1、2。
表1 粉塵化學(xué)成分分析結(jié)果/%Table 1 Results of dust chemical composition analysis table
表2 粉塵粒徑分析結(jié)果Table 2 Analysis result of dust particl size
3.3.2 干霧抑塵實驗
為驗證干霧抑塵效果,在閉路系統(tǒng)新1#~新7#皮帶進行了兩輪驗證實驗,實驗結(jié)果見表3、4。
表3 第1輪實驗崗位粉塵監(jiān)測結(jié)果Table 3 Dust monitoring results of the first round of test stations
通過兩輪實驗證明干霧抑塵裝置能夠滿足粉塵達標排放。
表4 第2輪實驗崗位粉塵監(jiān)測結(jié)果Table 4 Dust monitoring results of the second round of test stations
3.3.3 使用效果
密地選礦廠破碎除塵系統(tǒng)改造前有5套布袋除塵器和2套干霧抑塵裝置,其中,5套布袋除塵器裝機功率2292 kW、除塵風(fēng)量140.5萬m3/h,運行費用高達1300萬元/年;優(yōu)化改造后,破碎除塵系統(tǒng)新增6套干霧抑塵裝置,保留除塵風(fēng)量66.5萬m3/h較優(yōu)化前減少74萬m3/h,總裝機功率為828 kW較優(yōu)化前減少1465 kW,并實現(xiàn)了崗位粉塵和外排粉塵的全面達標。
目前,選礦破碎系統(tǒng)采取的除塵方式主要有密閉抽風(fēng)除塵和噴霧灑水除塵2種,常用的除塵器主要有布袋除塵器、濕式除塵器和靜電除塵器等,其中布袋除塵器應(yīng)用廣泛、適應(yīng)性強、除塵效率高等優(yōu)點,但安裝及運行成本較高、占地面積大;濕式除塵器結(jié)構(gòu)簡單、運行成本低,但操作維護工作量大、水位控制難度較大;靜電除塵對粉塵濃度和比電阻要求較高,難以適應(yīng)現(xiàn)場大量的高濃度粉塵。因此,根據(jù)一期破碎除塵系統(tǒng)現(xiàn)狀,結(jié)合當今先進的除塵技術(shù)及參照干霧抑塵技術(shù)在密地選礦破碎工序的成功應(yīng)用經(jīng)驗,欲采用干霧抑塵技術(shù)對一期破碎除塵系統(tǒng)進行優(yōu)化改造。
密地選礦廠破碎系統(tǒng)與白馬選礦廠一期破碎系統(tǒng)工藝類似、原礦性質(zhì)相近,年原礦處理量較一期破碎系統(tǒng)大,共使用6套干霧抑塵裝置治理124個產(chǎn)塵點揚塵。因此,參照密地選礦廠干霧抑塵改造經(jīng)驗,建議拆除20臺濕式除塵器,新增4臺SLS-60C微米級干霧機及其配套裝置用于一期破碎系統(tǒng)68個揚塵點粉塵治理。
干霧抑塵裝置對水質(zhì)要求較高,鑒于一期破碎生產(chǎn)新水水質(zhì)較差,建議新建一套水處理系統(tǒng),以滿足干霧除塵的用水需要。
破碎機、檢查篩排料皮帶因受料點較多、物料落差較大、料流量較大,大量物料在加速下落過程中會造成氣流的強烈擾動,加之皮帶受料點、破碎機及檢查篩因設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的擺動而無法做到完全密封,生產(chǎn)過程中極易造成水霧和粉塵逸出。因此,建議對現(xiàn)有布袋除塵器19個吸塵點進行優(yōu)化,集中用于破碎機和檢查篩排料皮帶共21個揚塵點粉塵治理,但不與此處設(shè)置的干霧抑塵裝置同時運行。
細破礦槽頂部的1臺卸料小車采用3點移動軟管干霧抑塵方式;篩分料倉頂部2臺卸料小采用2點移動軟管干霧抑塵方式。
粉塵治理和節(jié)能減排長期是選礦企業(yè)生產(chǎn)過程中的一項重點工作,密地選礦廠破碎和干選布袋除塵器優(yōu)化改造實踐證明,干霧抑塵技術(shù)可以較好的滿足國家現(xiàn)行粉塵排放標準和實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排的要求,可為各選礦企業(yè)粉塵治理和除塵系統(tǒng)優(yōu)化改造提供參考和借鑒。