申澤星 袁梅芳 宋佳妮

(湖南有色冶金勞動(dòng)保護(hù)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410014)

大型破碎系統(tǒng)高黏性有價(jià)粉塵干式回收技術(shù)

申澤星 袁梅芳 宋佳妮

(湖南有色冶金勞動(dòng)保護(hù)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410014)

在南方濕潤(rùn)氣候區(qū)域礦山，破碎車(chē)間產(chǎn)生的粉塵具有高濕、高黏性，采用傳統(tǒng)濕法收塵技術(shù)處理不僅工程投資大、能耗高、運(yùn)行維護(hù)難度大，并且傳統(tǒng)濕式收塵技術(shù)僅考慮除塵，未能回收有價(jià)物料，反而增加二次污染處理成本，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)；而傳統(tǒng)干式布袋除塵工藝由于存在糊袋現(xiàn)象，難以清灰，不適用于高濕、高黏性粉塵凈化處理。針對(duì)上述存在的弊端，率先采用干式布袋收塵技術(shù)進(jìn)行高濕、高黏性粉塵的凈化處理，突破了傳統(tǒng)干式布袋除塵工藝不適用于高濕、高黏性粉塵凈化處理的技術(shù)瓶頸，研發(fā)了新型防水防油濾料，有效解決了高濕、高黏性粉塵糊袋難以清灰的技術(shù)難題，采用溜槽及泵送方式實(shí)現(xiàn)了除塵器收集粉塵的循環(huán)利用，回收了有價(jià)金屬，不僅減少了二次污染處理成本，而且?guī)?lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，在除塵技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了新的突破。

大型破碎系統(tǒng) 高黏性有價(jià)粉塵 干式回收技術(shù) 防水防油濾料

凡口鉛鋅礦位于廣東省韶關(guān)市仁化縣境內(nèi)，是中國(guó)大型的鉛鋅礦產(chǎn)基地，該礦選廠現(xiàn)有規(guī)模為年處理原礦量180萬(wàn)t的大型破碎系統(tǒng)。在生產(chǎn)過(guò)程中，破碎車(chē)間產(chǎn)生大量的礦塵，不僅對(duì)勞動(dòng)者的身體健康帶來(lái)危害，而且造成資源浪費(fèi)，污染環(huán)境。為此，凡口鉛鋅礦先后委托多家單位進(jìn)行選礦廠破碎系統(tǒng)除塵試驗(yàn)研究，采用了多種工藝技術(shù)進(jìn)行處理，雖然產(chǎn)生了一定效果，但仍未能徹底解決問(wèn)題。

2007年，受凡口鉛鋅礦委托，湖南有色冶金勞動(dòng)保護(hù)研究院開(kāi)展選礦廠破碎系統(tǒng)粉塵治理技術(shù)研究。歷時(shí)3 a，針對(duì)凡口鉛鋅礦大型破碎系統(tǒng)礦塵特點(diǎn)，研發(fā)了“大型破碎系統(tǒng)高黏性有價(jià)粉塵干式回收技術(shù)”。該研究進(jìn)行大膽創(chuàng)新，突破了干式布袋除塵工藝不適用于高黏性有價(jià)粉塵回收的技術(shù)瓶頸，不僅實(shí)現(xiàn)了車(chē)間內(nèi)空氣粉塵濃度達(dá)標(biāo)，而且粉塵中有價(jià)物料得到了回收。

1 國(guó)內(nèi)選礦廠破碎系統(tǒng)粉塵治理現(xiàn)狀

為減少選礦破碎生產(chǎn)過(guò)程中粉塵帶來(lái)的環(huán)境污染和職業(yè)健康危害，國(guó)內(nèi)選礦廠破碎系統(tǒng)大多采用濕式生產(chǎn)，加上原礦中含泥、含硫等因素的影響，經(jīng)二次破碎后產(chǎn)生的粉塵具有高濕度、高黏性等特性。因此，國(guó)內(nèi)選礦廠破碎系統(tǒng)的粉塵治理傳統(tǒng)工藝主要采用濕式除塵器進(jìn)行凈化[1-4]，應(yīng)用較多的主要是水浴除塵器、CCJ沖激式除塵器、高效旋渦濕式除塵器等。如廣西高峰礦業(yè)有限公司巴里選礦廠破碎系統(tǒng)采用水浴除塵[5]；西北某選礦廠碎礦車(chē)間將3臺(tái)沖激式除塵器改造為2臺(tái)高效旋渦濕式除塵器后,作業(yè)崗位的粉塵濃度由14～22 mg/m3降到2 mg/m3以下[6]。目前尚未見(jiàn)到干式布袋除塵器應(yīng)用于破碎系統(tǒng)高黏性粉塵回收的報(bào)道。

2 凡口鉛鋅礦選礦廠破碎系統(tǒng)產(chǎn)塵特征分析

凡口鉛鋅礦選礦廠破碎系統(tǒng)的粉塵產(chǎn)生主要來(lái)源于礦石的破碎及礦石的皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)、篩分過(guò)程。其主要的產(chǎn)塵點(diǎn)如下。

(1)中圓錐破碎機(jī)的產(chǎn)塵。礦石在井下破碎站粗碎后，經(jīng)提升運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)至地表，通過(guò)索道運(yùn)送到選廠破碎工段礦倉(cāng)，礦倉(cāng)放出的礦石經(jīng)1#皮帶和給礦機(jī)送入中圓錐破碎機(jī)破碎，在破碎過(guò)程中由于擠壓、沖擊、振動(dòng)產(chǎn)生大量的粉塵。

(2)2#皮帶產(chǎn)塵。因?yàn)?#皮帶所運(yùn)送的礦石顆粒較細(xì)，在2#皮帶的受料部位(即中、細(xì)圓錐卸料口)及2#皮帶的頭部產(chǎn)生大量的含塵空氣。凡口鉛鋅礦選廠破碎工段的除塵系統(tǒng)對(duì)這一部分的含塵空氣進(jìn)行了收集處理，但由于通風(fēng)除塵系統(tǒng)管路積灰堵塞，2個(gè)吸風(fēng)口，1個(gè)完全不進(jìn)風(fēng)，另1個(gè)的進(jìn)風(fēng)也不能滿足收塵的需求。同時(shí)2#皮帶與整個(gè)破碎車(chē)間沒(méi)有進(jìn)行有效的隔離，大量的含塵空氣從中、細(xì)碎圓錐出口硐室經(jīng)人行通道直接擴(kuò)散到破碎工段廠房。

(3)5#、1#皮帶產(chǎn)塵。5#、1#皮帶在給中碎、細(xì)碎圓錐給料時(shí)，因?yàn)楦卟钚纬傻募羟袥_擊氣流形成大量的含塵空氣。原除塵系統(tǒng)對(duì)中碎、細(xì)碎圓錐下料口產(chǎn)生的含塵空氣進(jìn)行了密閉處理，但進(jìn)料口則未考慮。實(shí)際上從現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，進(jìn)料口的粉塵產(chǎn)生量較大，再加上其他部位所產(chǎn)生含塵空氣的共同作用，中碎、細(xì)碎2圓錐之間平臺(tái)的空氣含塵量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

(4)細(xì)圓錐破碎機(jī)產(chǎn)塵。礦石經(jīng)中圓錐破碎后卸到2#皮帶再轉(zhuǎn)入3#皮帶，通過(guò)振動(dòng)篩分級(jí)，細(xì)顆粒卸入6#皮帶轉(zhuǎn)到7#皮帶，粗顆粒礦石經(jīng)4#、5#皮帶送到細(xì)圓錐破碎機(jī)進(jìn)一步破碎。由于進(jìn)入細(xì)圓錐破碎機(jī)的礦石顆粒小，再加上擠壓、沖擊、振動(dòng)產(chǎn)生特別大的粉塵，經(jīng)測(cè)定2#皮帶硐室的粉塵濃度為94.5 mg/m3。

(5)破碎系統(tǒng)粉塵濃度。對(duì)破碎系統(tǒng)主要產(chǎn)塵點(diǎn)粉塵濃度進(jìn)行了檢測(cè)，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 破碎系統(tǒng)粉塵檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

從表1可知，破碎車(chē)間主要產(chǎn)塵點(diǎn)粉塵濃度最高達(dá)到97.5 mg/m3，屬于嚴(yán)重超標(biāo)。

(6)原有除塵系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題:①破碎工段中碎細(xì)碎圓錐除塵系統(tǒng)使用的CCJ/A-20除塵器是一種濕式除塵器，存在的主要問(wèn)題：一是由于除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因，阻力大，運(yùn)行時(shí)耗能特別高，從而運(yùn)行成本高；二是自動(dòng)控制部分維護(hù)管理難度大，目前由于除塵器水位不好控制，含塵氣體直接外排。②該除塵系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)、布置不太合理，未設(shè)計(jì)風(fēng)量大小和壓力平衡調(diào)節(jié)裝置。除塵系統(tǒng)風(fēng)管沒(méi)有采用法蘭連接；部分風(fēng)管內(nèi)積塵較多，由于風(fēng)管整體水平布置，很難進(jìn)行清理和疏通，以致部分管路已經(jīng)堵死，進(jìn)風(fēng)口不進(jìn)風(fēng)。由于除塵風(fēng)管積塵導(dǎo)致風(fēng)管斷面變小，風(fēng)速直線上升，系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)阻力增大，從而使風(fēng)機(jī)的效率降低，排風(fēng)量減小。③除塵系統(tǒng)收塵點(diǎn)布置太少。該除塵系統(tǒng)中碎細(xì)碎圓錐只設(shè)置了2個(gè)收塵進(jìn)風(fēng)口，而實(shí)際上破碎工段中碎細(xì)碎圓錐至少有4個(gè)產(chǎn)塵點(diǎn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，細(xì)圓錐破碎機(jī)平臺(tái)粉塵濃度83.9 mg/m3，中碎、細(xì)碎2圓錐之間平臺(tái)的空氣含塵量為86 mg/m3，中圓錐破碎機(jī)平臺(tái)粉塵濃度77 mg/m3。顯然，破碎工段中碎細(xì)碎圓錐廠房有半數(shù)的產(chǎn)塵點(diǎn)產(chǎn)生的含塵空氣未能得到有效控制而進(jìn)入除塵系統(tǒng)。④含塵空氣中所含粉塵為礦塵，其中含鉛鋅等金屬，有回收價(jià)值。而目前除塵器所收集粉塵未能得到回收利用，都隨風(fēng)帶走或混入廢水之中，不僅污染了環(huán)境，同時(shí)也浪費(fèi)了寶貴的礦產(chǎn)資源。

3 高黏性有價(jià)粉塵干式回收技術(shù)研究

袋式除塵器是各類(lèi)除塵器中應(yīng)用最多的一類(lèi)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)粉塵治理。由于其運(yùn)行穩(wěn)定，管理維護(hù)簡(jiǎn)單，收集粉塵再處理工藝簡(jiǎn)單，成本較低，越來(lái)越受到各工礦企業(yè)的青睞。但是，濕礦塵不同于其他粉塵，基本處于含水高、黏性高的狀態(tài)，高黏性粉塵經(jīng)常在傳統(tǒng)布袋上結(jié)塊難以清除，以致布袋更換頻繁，除塵效率低，管理維護(hù)難度大。故干式布袋除塵器應(yīng)用于破碎系統(tǒng)高黏性粉塵回收目前尚無(wú)先例，更無(wú)成熟經(jīng)驗(yàn)可供參考。

3.1 干式布袋除塵器回收高黏性有價(jià)粉塵技術(shù)可行性論證

凡口鉛鋅礦位于廣東韶關(guān)市，地處亞熱帶，氣候溫暖濕潤(rùn)，年平均相對(duì)濕度為77%，加上濕法作業(yè)，導(dǎo)致礦石破碎粉塵呈現(xiàn)出含水高、黏性高等特性。干式布袋除塵技術(shù)已經(jīng)成熟應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域工業(yè)粉塵治理和回收，但是尚未看到干式布袋除塵器應(yīng)用于破碎系統(tǒng)高黏性粉塵回收的報(bào)道。其技術(shù)瓶頸主要在于傳統(tǒng)布袋不適用于高含水、高黏性的物料，若能應(yīng)用一種新型的防水防油布袋，則可有效解決高黏性粉塵糊袋難以清灰問(wèn)題。目前我國(guó)在新材料領(lǐng)域取得了巨大的突破，新型材料和技術(shù)不斷涌現(xiàn)，防水防油劑在過(guò)濾材料中的應(yīng)用已有報(bào)道[8-13]。因此，選用新型防水防油布袋除塵器用于高黏性有價(jià)物料回收在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理。

3.2 干式布袋收塵工藝技術(shù)優(yōu)化改造

根據(jù)凡口礦選礦廠的生產(chǎn)工藝流程及實(shí)際產(chǎn)塵情況，經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)行了如下工藝技術(shù)優(yōu)化改造。

(1)對(duì)中碎、細(xì)碎圓錐和對(duì)應(yīng)的2#皮帶頭部受料點(diǎn)共4個(gè)產(chǎn)塵點(diǎn)全部進(jìn)行密閉。

(2)使用干式脈沖布袋除塵器除塵，研發(fā)新型防水防油濾料，有效解決高黏性粉塵糊袋難以清灰的技術(shù)難題。

(3)在干式脈沖布袋除塵系統(tǒng)的安裝位置(2#皮帶走廊頂部)開(kāi)孔泄灰到2#皮帶，對(duì)輸灰系統(tǒng)進(jìn)行密閉。

(4)新增加鋼制溜槽和混凝土溜槽，將布袋除塵器除下的粉塵全部通過(guò)溜槽排至選礦廠分級(jí)機(jī)中。

4 新技術(shù)應(yīng)用效果分析

(1)中碎細(xì)碎圓錐破碎車(chē)間的脈沖袋式通風(fēng)除塵系統(tǒng)，現(xiàn)通過(guò)實(shí)測(cè)外排粉塵濃度為1 mg/m3，中碎細(xì)碎廠房?jī)?nèi)工作場(chǎng)所的粉塵濃度見(jiàn)表2。

(2)采用防水防油布袋有效解決了高黏性粉塵糊袋難以清灰問(wèn)題，因不易堵塞糊袋，濾袋使用壽命和清灰周期也相應(yīng)延長(zhǎng)(濾袋更換周期延長(zhǎng)到2 a)，通過(guò)的氣體流量也加大，不僅提高了除塵效率，而且大量地節(jié)省了能耗和維護(hù)費(fèi)用。

表2 粉塵測(cè)定記錄

注：受測(cè)單位為凡口礦選廠破碎工段，采樣器型號(hào)為IFC-1，日期2008-01-08。

(3)將原有除塵系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，通過(guò)干式布袋除塵器進(jìn)行粉塵收集，新增加鋼制溜槽和混凝土溜槽，將布袋除塵器收集的粉塵全部通過(guò)溜槽排至選礦廠分級(jí)機(jī)中，每年回收粉塵3 000 t以上。經(jīng)化驗(yàn)，粉塵中鉛鋅含量比原礦各元素含量均高1～2倍。僅回收鉛鋅有價(jià)物料一項(xiàng)，年可創(chuàng)利1 300多萬(wàn)元。

5 結(jié) 論

本項(xiàng)目研究開(kāi)發(fā)了大型破碎系統(tǒng)高黏性有價(jià)粉塵干式回收技術(shù)及其成套設(shè)備，該技術(shù)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，其創(chuàng)新點(diǎn)主要有：

(1)在國(guó)內(nèi)率先研究干式布袋收塵技術(shù)應(yīng)用于高濕、高黏性粉塵凈化處理，在除塵技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了新的突破。

(2)針對(duì)高濕、高黏性粉塵特點(diǎn)，研發(fā)了新型防水防油濾料，有效解決了高黏性粉塵糊袋難以清灰的技術(shù)難題。

(3)采用溜槽及泵送方式實(shí)現(xiàn)了除塵器收集粉塵的循環(huán)利用，有效解決了二次污染問(wèn)題。

(4)通過(guò)本項(xiàng)目的研究成果推廣，將有效提升同類(lèi)礦山的大型破碎系統(tǒng)粉塵治理及粉塵中有價(jià)金屬元素回收技術(shù)水平，增強(qiáng)礦山企業(yè)整體污染防治水平。

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(責(zé)任編輯 徐志宏)

Research and Application of Dry Recycling Technology of High Viscous Valuable Dust in Large Crushing System

Shen Zexing Yuan Meifang Song Jiani

(HunanLaborProtectionInstituteofNonferrousMetals，Changsha410014，China)

The dust from crushing workshop of a mine in humid climate area of Southern China is highly humid and highly viscous.The traditional wet dust collection processing has feature of huge investment，high energy consumption，and large difficulty in operation and maintenance.Also，it only considers the dust removal，and fails to recover valuable materials，even increases costs in secondary pollution treatment，resulting in serious waste of resources.The traditional dry bag dust removal process need to paste bags，leading to be difficult in cleaning the dust，so it is not suitable for highly humid and highly viscous dust purification.Aiming at the existing drawbacks above，the dry bag dust collection process is adopted to purify the highly humid and highly viscous dust，which breaks through the technical bottleneck of the traditional dry bag dust removal technology.The new waterproof and anti-oil filter is developed to find an effective solution in cleaning dust which are not solved by pasting bag for high humid and high viscous dust.The chute and pump are used to realize cyclic utilization of collected duct and recover valuable metals，which not only reduces the costs in secondary pollution treatment，but also brings handsome economic benefits.Therefore，a new breakthrough is achieved in the field of dust removal.

Large crushing system，Highly viscous valuable dust，Dry recycling technology，Waterproof anti-oil filter material

2014-05-23

申澤星(1956—)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師。

TD714+.43 TD714+.45

A

1001-1250(2014)-09-152-04