大型破碎系統高黏性有價粉塵干式回收技術

申澤星 袁梅芳 宋佳妮

(湖南有色冶金勞動保護研究院，湖南 長沙 410014)

大型破碎系統高黏性有價粉塵干式回收技術

申澤星 袁梅芳 宋佳妮

(湖南有色冶金勞動保護研究院，湖南 長沙 410014)

在南方濕潤氣候區域礦山，破碎車間產生的粉塵具有高濕、高黏性，采用傳統濕法收塵技術處理不僅工程投資大、能耗高、運行維護難度大，并且傳統濕式收塵技術僅考慮除塵，未能回收有價物料，反而增加二次污染處理成本，造成嚴重的資源浪費；而傳統干式布袋除塵工藝由于存在糊袋現象，難以清灰，不適用于高濕、高黏性粉塵凈化處理。針對上述存在的弊端，率先采用干式布袋收塵技術進行高濕、高黏性粉塵的凈化處理，突破了傳統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瓶頸，研發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難題，采用溜槽及泵送方式實現了除塵器收集粉塵的循環利用，回收了有價金屬，不僅減少了二次污染處理成本，而且帶來了可觀的經濟效益，在除塵技術領域實現了新的突破。

大型破碎系統 高黏性有價粉塵 干式回收技術 防水防油濾料

凡口鉛鋅礦位于廣東省韶關市仁化縣境內，是中國大型的鉛鋅礦產基地，該礦選廠現有規模為年處理原礦量180萬t的大型破碎系統。在生產過程中，破碎車間產生大量的礦塵，不僅對勞動者的身體健康帶來危害，而且造成資源浪費，污染環境。為此，凡口鉛鋅礦先后委托多家單位進行選礦廠破碎系統除塵試驗研究，采用了多種工藝技術進行處理，雖然產生了一定效果，但仍未能徹底解決問題。

2007年，受凡口鉛鋅礦委托，湖南有色冶金勞動保護研究院開展選礦廠破碎系統粉塵治理技術研究。歷時3 a，針對凡口鉛鋅礦大型破碎系統礦塵特點，研發了“大型破碎系統高黏性有價粉塵干式回收技術”。該研究進行大膽創新，突破了干式布袋除塵工藝不適用于高黏性有價粉塵回收的技術瓶頸，不僅實現了車間內空氣粉塵濃度達標，而且粉塵中有價物料得到了回收。

1 國內選礦廠破碎系統粉塵治理現狀

為減少選礦破碎生產過程中粉塵帶來的環境污染和職業健康危害，國內選礦廠破碎系統大多采用濕式生產，加上原礦中含泥、含硫等因素的影響，經二次破碎后產生的粉塵具有高濕度、高黏性等特性。因此，國內選礦廠破碎系統的粉塵治理傳統工藝主要采用濕式除塵器進行凈化[1-4]，應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。如廣西高峰礦業有限公司巴里選礦廠破碎系統采用水浴除塵[5]；西北某選礦廠碎礦車間將3臺沖激式除塵器改造為2臺高效旋渦濕式除塵器后,作業崗位的粉塵濃度由14～22 mg/m3降到2 mg/m3以下[6]。目前尚未見到干式布袋除塵器應用于破碎系統高黏性粉塵回收的報道。

2 凡口鉛鋅礦選礦廠破碎系統產塵特征分析

凡口鉛鋅礦選礦廠破碎系統的粉塵產生主要來源于礦石的破碎及礦石的皮帶轉運、篩分過程。其主要的產塵點如下。

(1)中圓錐破碎機的產塵。礦石在井下破碎站粗碎后，經提升運輸系統運至地表，通過索道運送到選廠破碎工段礦倉，礦倉放出的礦石經1#皮帶和給礦機送入中圓錐破碎機破碎，在破碎過程中由于擠壓、沖擊、振動產生大量的粉塵。

(2)2#皮帶產塵。因為2#皮帶所運送的礦石顆粒較細，在2#皮帶的受料部位(即中、細圓錐卸料口)及2#皮帶的頭部產生大量的含塵空氣。凡口鉛鋅礦選廠破碎工段的除塵系統對這一部分的含塵空氣進行了收集處理，但由于通風除塵系統管路積灰堵塞，2個吸風口，1個完全不進風，另1個的進風也不能滿足收塵的需求。同時2#皮帶與整個破碎車間沒有進行有效的隔離，大量的含塵空氣從中、細碎圓錐出口硐室經人行通道直接擴散到破碎工段廠房。

(3)5#、1#皮帶產塵。5#、1#皮帶在給中碎、細碎圓錐給料時，因為高差形成的剪切沖擊氣流形成大量的含塵空氣。原除塵系統對中碎、細碎圓錐下料口產生的含塵空氣進行了密閉處理，但進料口則未考慮。實際上從現場觀測，進料口的粉塵產生量較大，再加上其他部位所產生含塵空氣的共同作用，中碎、細碎2圓錐之間平臺的空氣含塵量遠遠超過了國家標準。

(4)細圓錐破碎機產塵。礦石經中圓錐破碎后卸到2#皮帶再轉入3#皮帶，通過振動篩分級，細顆粒卸入6#皮帶轉到7#皮帶，粗顆粒礦石經4#、5#皮帶送到細圓錐破碎機進一步破碎。由于進入細圓錐破碎機的礦石顆粒小，再加上擠壓、沖擊、振動產生特別大的粉塵，經測定2#皮帶硐室的粉塵濃度為94.5 mg/m3。

(5)破碎系統粉塵濃度。對破碎系統主要產塵點粉塵濃度進行了檢測，測定結果見表1。

表1 破碎系統粉塵檢測數據統計

從表1可知，破碎車間主要產塵點粉塵濃度最高達到97.5 mg/m3，屬于嚴重超標。

(6)原有除塵系統現狀及存在的問題:①破碎工段中碎細碎圓錐除塵系統使用的CCJ/A-20除塵器是一種濕式除塵器，存在的主要問題：一是由于除塵器內部結構原因，阻力大，運行時耗能特別高，從而運行成本高；二是自動控制部分維護管理難度大，目前由于除塵器水位不好控制，含塵氣體直接外排。②該除塵系統管路設計、布置不太合理，未設計風量大小和壓力平衡調節裝置。除塵系統風管沒有采用法蘭連接；部分風管內積塵較多，由于風管整體水平布置，很難進行清理和疏通，以致部分管路已經堵死，進風口不進風。由于除塵風管積塵導致風管斷面變小，風速直線上升，系統進風阻力增大，從而使風機的效率降低，排風量減小。③除塵系統收塵點布置太少。該除塵系統中碎細碎圓錐只設置了2個收塵進風口，而實際上破碎工段中碎細碎圓錐至少有4個產塵點。經現場測定，細圓錐破碎機平臺粉塵濃度83.9 mg/m3，中碎、細碎2圓錐之間平臺的空氣含塵量為86 mg/m3，中圓錐破碎機平臺粉塵濃度77 mg/m3。顯然，破碎工段中碎細碎圓錐廠房有半數的產塵點產生的含塵空氣未能得到有效控制而進入除塵系統。④含塵空氣中所含粉塵為礦塵，其中含鉛鋅等金屬，有回收價值。而目前除塵器所收集粉塵未能得到回收利用，都隨風帶走或混入廢水之中，不僅污染了環境，同時也浪費了寶貴的礦產資源。

3 高黏性有價粉塵干式回收技術研究

袋式除塵器是各類除塵器中應用最多的一類，目前已經廣泛應用于各個行業粉塵治理。由于其運行穩定，管理維護簡單，收集粉塵再處理工藝簡單，成本較低，越來越受到各工礦企業的青睞。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，高黏性粉塵經常在傳統布袋上結塊難以清除，以致布袋更換頻繁，除塵效率低，管理維護難度大。故干式布袋除塵器應用于破碎系統高黏性粉塵回收目前尚無先例，更無成熟經驗可供參考。

3.1 干式布袋除塵器回收高黏性有價粉塵技術可行性論證

凡口鉛鋅礦位于廣東韶關市，地處亞熱帶，氣候溫暖濕潤，年平均相對濕度為77%，加上濕法作業，導致礦石破碎粉塵呈現出含水高、黏性高等特性。干式布袋除塵技術已經成熟應用于各個領域工業粉塵治理和回收，但是尚未看到干式布袋除塵器應用于破碎系統高黏性粉塵回收的報道。其技術瓶頸主要在于傳統布袋不適用于高含水、高黏性的物料，若能應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題。目前我國在新材料領域取得了巨大的突破，新型材料和技術不斷涌現，防水防油劑在過濾材料中的應用已有報道[8-13]。因此，選用新型防水防油布袋除塵器用于高黏性有價物料回收在技術上可行，經濟上合理。

3.2 干式布袋收塵工藝技術優化改造

根據凡口礦選礦廠的生產工藝流程及實際產塵情況，經過一系列實驗研究，進行了如下工藝技術優化改造。

(1)對中碎、細碎圓錐和對應的2#皮帶頭部受料點共4個產塵點全部進行密閉。

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

(3)在干式脈沖布袋除塵系統的安裝位置(2#皮帶走廊頂部)開孔泄灰到2#皮帶，對輸灰系統進行密閉。

(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溜槽排至選礦廠分級機中。

4 新技術應用效果分析

(1)中碎細碎圓錐破碎車間的脈沖袋式通風除塵系統，現通過實測外排粉塵濃度為1 mg/m3，中碎細碎廠房內工作場所的粉塵濃度見表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題，因不易堵塞糊袋，濾袋使用壽命和清灰周期也相應延長(濾袋更換周期延長到2 a)，通過的氣體流量也加大，不僅提高了除塵效率，而且大量地節省了能耗和維護費用。

表2 粉塵測定記錄

注：受測單位為凡口礦選廠破碎工段，采樣器型號為IFC-1，日期2008-01-08。

(3)將原有除塵系統進行重新設計，通過干式布袋除塵器進行粉塵收集，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溜槽排至選礦廠分級機中，每年回收粉塵3 000 t以上。經化驗，粉塵中鉛鋅含量比原礦各元素含量均高1～2倍。僅回收鉛鋅有價物料一項，年可創利1 300多萬元。

5 結 論

本項目研究開發了大型破碎系統高黏性有價粉塵干式回收技術及其成套設備，該技術為國內首創，其創新點主要有：

(1)在國內率先研究干式布袋收塵技術應用于高濕、高黏性粉塵凈化處理，在除塵技術領域實現了新的突破。

(2)針對高濕、高黏性粉塵特點，研發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難題。

(3)采用溜槽及泵送方式實現了除塵器收集粉塵的循環利用，有效解決了二次污染問題。

(4)通過本項目的研究成果推廣，將有效提升同類礦山的大型破碎系統粉塵治理及粉塵中有價金屬元素回收技術水平，增強礦山企業整體污染防治水平。

[1] 汪 俊.礦山破碎篩分工序中除塵設計改進建議[J].現代礦業,2012(11):57-58. Wang Jun.Suggestions of dedusting design in mine rushing screening process[J].Modern Mining，2012(11): 57-58.

[2] 曹玉龍，丁伯塤，李 剛，等.礦山選廠破碎篩分的粉塵控制方法研究[J].現代礦業,2011(10):97-99. Cao Yulong，Ding Boxun，Li Gang，et al.Research on the control method of dust in mine concentrator crushing and screening[J].Modern Mining，2011(10):97-99.

[3] 范乃和.選廠破碎除塵方法探討[J].金屬礦山，2003(11):52-54. Fan Naihe.On dedusting at concentrator′s crushing[J].Metal Mine,2003(11):52-54.

[4] 沈發根.某選廠破碎車間除塵工藝設計及設備選擇[J].現代礦業,2010(10):134-135. Shen Fagen.Dedusting process design and equipment selection in a concentrator crushing plant[J].Modern Mining,2010(10):134-135.

[5] 覃玉飛.破碎系統除塵凈化方案比較與優選[J].采礦技術,2013(6):65-67. Qin Yufei.Comparison and optimization of crushing system dust purification scheme[J].Mining Technology,2013(6):65-67.

[6] 王海寧.選礦廠破碎系統高效旋渦濕式除塵器的應用[J].中國鎢業,2005(3):39-41. Wang Haining.Application of high efficiency vortex wet dust remover in the crushing system of concentrator[J].China Tungsten Industry,2005(3):39-41.

[7] 國家衛生部.GBZ 2.1—2007 工作場所有害因素職業接觸限值 第1部分：化學有害因素[S].北京:人民衛生出版社，2007. The State Health Ministry.GBZ 2.1-2007 Occupational Exposure Limits for Hazardous Agents in the Workplace Part 1：Chemical Hazardous Agents[S].Beijing: People's Medical Publishing House，2007.

[8] 周 歡，李從舉.過濾粉塵用紡織材料的發展現狀[J].產業用紡織品，2011(1):1-6. Zhou Huan，Li Congju.Development status of textile material used for dust filtration[J].Technical Textiles，2011(1):1-6.

[9] 徐名宏.防水防油劑在非織造布針刺過濾材料中的應用[C]∥第五屆全國針刺非織造布生產技術與應用交流會論文集.張家港:中國產業用紡織品行業協會，2008:193-197. Xu Minghong.Application of waterproof and anti-oil agent in non-woven needle-punched filtration materials[C]∥Proceedings of the Fifth National Needle-punching Nonwoven Fabric Production Technology and Application Seminar，Zhangjiagang: China Non-wovens & Industrial Textiles Association，2008:193-197.

[10] 姜 坪，劉梅紅.空氣過濾材料的發展與應用[J].現代紡織技術,2002(4):52-54. Jiang Ping，Liu Meihong.Development and application of air filtration materials[J].Modern Textile Technology,2002(4):52-54.

[11] 郭莎莎.袋式除塵器濾料的選擇和技術發展[J].非織造布,2002(6):26-29. Guo Shasha.Filter materials choice and technology development for bag-type dust extractor[J].Nonwovens,2002(6):26-29.

[12] 陳隆樞.袋式除塵技術的應用及發展[J].中國環保產業,2009(11)：37-40. Chen Longshu.Application & development of hose precipitating technology[J].China Environmental Protection Industry，2009(11)：37-40.

[13] 張衛東，蘇海佳，高 堅.袋式除塵器及其濾料的發展[J].化工進展,2003(4):380-384. Zhang Weidong，Su Haijia，Gao Jian.Development of bag filter and its filter media[J].Chemical Industry and Engineerings,2003(4)：380-384.

[14] 張殿印,王 純.除塵工程設計手冊[M].北京：化學工業出版社,2003. Zhang Dianyin，Wang Chun.Dedusting Engineering Design Manual[M].Beijing: Chemical Industry Press,2010.

(責任編輯 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，教授級高級工程師。

TD714+.43 TD714+.45

A

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