石墨選礦中超細粉塵治理的探討

汪紅++王娟

摘 要：石墨是我國重要的礦產之一，在我國經濟發展中占有非常重要的地位。但是受到石墨行業性質的制約，在生產的過程中會產生大量的粉塵污染，不僅會給環境帶來巨大的污染，人體吸入粉塵之后還會給健康帶來巨大的威脅。為了降低石墨粉塵對環境和人體的危害，筆者以魯山石墨選廠為例，從石墨行業粉塵污染的特點出發，對處理石墨超細粉塵的原理和方法進行了具體論述，并介紹了魯山石墨選廠的超細粉塵治理情況。

關鍵詞：石墨選礦 超細粉塵 靜電吸附

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0116-02

石墨是一種非常重要的礦產資源，石墨工業在我國傳統工業生產占據重要地位，是促進國民經濟發展的支柱性產業之一。作為重要的生產資源，它的質量較輕，但是卻能夠耐受高溫、具有較強的抗腐蝕性，可以在劇烈的化學反應中保持較好的穩定性，是高新技術發展的基礎性材料之一。目前，石墨已經在冶煉行業中作為一種耐火材料被廣泛應用于陶瓷、顯像管、線路板等的導電涂料和密封材料。從世界范圍內石墨行業的發展來看，它主要被用于深度加工。換句話說，就是將大塊的石墨利用各種加工技術使之變成微米級、亞微米級甚至納米級的石墨粒子。如果粉碎的石墨粒子的純凈度較高，就會在電子信息、高分子材料、軍事和航空領域中被廣泛應用。在新的社會發展環境中，經濟發展所產生的環境問題也越來越嚴重，并逐漸成為限制經濟發展的主要因素之一。

1 石墨選礦超細粉塵污染的主要特點

1.1 超細粉塵的排放量很大

由于石墨行業屬于傳統的工業類型，設備相對比較落后，再加上生產條件的限制，在粉塵清除上的效果并不顯著。在很多石墨選礦產業中，廠區就會受到大量粉塵的污染，而且由于粉塵的排放量比較大，就會對周期的空氣造成嚴重的污染。

1.2 粉塵污染的類型比較單一

這是因為石墨行業的生產產品比較單一，采用的工藝也比較簡單，從采礦開始到選礦，會產生污染的就只有加工石墨產生的粉塵。

1.3 粉塵污染的分布范圍比較狹窄

因為石墨在被加工的過程中會被分成超細粒子，所以石墨粉塵顆粒的直徑大約為0.1～1μm之間。

1.4 生產環境差

因為石墨行業在生產的過程中絕大多數依然采用比較傳統的生產工藝，所以工作人員面臨著龐大的任務量，工作強度極大，機械化利用的程度較低。在這種以人工方式為主的生產條件下，石墨加工過程中產生的大量超細粉塵就會停留在空氣中，嚴重影響了生產車間的環境質量。這也是加工工人患上粉塵肺等呼吸系統的疾病。

2 石墨選礦超細粉塵處理的主要方法

靜電除塵器和布袋除塵器一直都是我國除塵領域的主力軍。靜電除塵器因綜合性能較高，得到了廣泛的應用。然而，靜電除塵器對細微粉塵的除塵效果并不理想，特別是對粒徑范圍在0.1～1μm的亞微米顆粒，除塵效率不足85%。布袋除塵器對細微粒子有很好的收集效果，卻又存在壓降高，濾袋壽命不長等缺點。我國石墨生產行業中95%采用袋式除塵器，有的企業采用旋風除塵作為預處理。此外，國外已開始將靜電袋式復合除塵器應用于超細粉塵的治理中。

2.1 袋式除塵的清潔原理

利用篩分、攔截、慣性碰撞、擴散和重力作用等方式，袋式除塵就可以對粉塵進行分離。這種超細粉塵清除的方法具有資金投入少、維修便利和清潔效果好的優點，所以在石墨超細粉塵清除領域得到了廣泛應用。當然，這種除塵方法在水分含量較大的超細粉塵的清除中卻不適合使用，而需要利用濾袋對含塵微粒進行過濾，這樣就能讓粉塵被保留在布袋上面，以此來清除超細粉塵。隨著科學技術的不斷發展，出現了很多新的除塵產品，其中使用比較廣泛的有扁袋旁插脈沖清灰除塵器、靜電袋式除塵器和筒型折疊式脈沖清灰除塵器等3種。從濾料角度來說，微孔薄膜復合濾料是目前使用最廣泛的材料。這種材料就是在普通濾料的基礎上，使用聚四氟乙烯微孔薄膜，因為這種薄膜的化學性質非常穩定，而且表面非常光滑，而且摩擦阻力非常小，具有耐高溫和不易老化等優點。而且即便這種材料經過膨化處理，也會保留較好的透氣功能，它的孔徑通常會在0.2～5μm之間，空隙率約為80%。

2.2 靜電除塵的清潔原理

靜電除塵器的工作原理是利用高壓電場使石墨粉塵發生電離，氣流中的粉塵荷電在電場作用下與氣流分離。負極由不同斷面形狀的金屬導線制成，叫放電電極。正極由不同幾何形狀的金屬板制成，叫集塵電極。靜電除塵器的性能受粉塵性質、設備構造和煙氣流速等三個因素的影響。粉塵的比電阻是評價導電性的指標，它對除塵效率有直接的影響。下面我們對三種不同的靜電除塵方式進行具體分析。

第一，傳統靜電除塵技術已經非常成熟并產業化。隨著環保要求越來越嚴格，研制效率更高、投資更小的靜電除塵器成為新的研究方向。靜電除塵技術與其他除塵方式組合成的復合式靜電除塵器，克服其中的單一除塵器運行時的不利因素，是一項可行的技術。第二，高速旋風靜電除塵器是具有旋風除塵器和線管式靜電除塵器兩方面特征的復合式除塵器，顆粒在其中受到離心力和靜電力的復合作用而分離，因此它的除塵效率比單一旋風除塵器高，并且能夠捕集粒徑更小的塵粒，而由于入口風速較高，其能夠處理的煙氣量比線管式靜電除塵器大得多。第三，靜電袋式復合除塵器是另一種復合式除塵器，其結構建立在現有成熟的袋濾式除塵器的基礎上并采取靜電增強方式。靜電袋式復合除塵器能夠捕集比普通電除塵器更微細的顆粒，凈化效率也極高，通常超過99.9%。與單一靜電除塵器相比，此除塵器對粉塵比電阻適應范圍廣；與普通袋式過濾器相比，此復合式除塵器的煙氣流速高、阻力低、運行費用低，美國電力研究學會研究的緊湊式混合除塵器也屬于此列。靜電增強顆粒層除塵器也具有類似的原理，它具有耐高溫、耐腐蝕、不燃燒，除塵效果不受粉塵比電阻影響的優點，一般在高溫環境下采用。endprint

3 魯山石墨廠對石墨超細粉塵的處理措施

3.1 魯山石墨廠石墨加工的流程圖

3.2 魯山石墨廠所面臨的粉塵污染問題

由于石墨粉的比重輕，與水的親和性不好，不易被水吸附，而且石墨粉極易導電，在整個生產區域內到處飄揚著石墨粉塵，影響電器設備的運行帶來嚴重危害，同時對工人的身心健康也造成極大的影響，嚴重地污染了周邊環境。為了凈化周邊環境，改善工人的生產條件，同時也為電器設備的安全運行提供保障，必須對石墨粉塵污染加以嚴格控制，加大除塵的力度。魯山石墨廠粉塵污染的產塵點主要集中在如下部分：（1）在原礦堆場已購入約4000 t石墨原礦，而頂棚尚未建設，大風時易產生揚塵等影響；（2）破碎車間破碎機及振動篩給礦點、膠帶輸送機的轉載點易產生粉塵；（3）尾礦庫干攤在大風天氣下可能產生揚塵；（4）產品包裝后運輸階段易產生粉塵。

3.3 魯山石墨廠處理粉塵污染的措施

（1）礦石堆場。

礦石在堆放過程中會產生一定的揚塵，原礦堆場可采取設頂棚、人工定時灑水等措施，灑水次數根據天氣情況而定，干燥大風天氣多灑水，多雨時可適當減少灑水次數，一般每天噴灑3～5次，每次2～3 min，使礦石表面保持一定水分，以控制風蝕揚塵。

（2）人工篩分裝置、篩分破碎車間及皮帶廊揚塵。

選廠粉塵污染源主要是破碎車間破碎機及振動篩給礦點、膠帶輸送機的轉載點，車間配備2臺破碎機、1臺篩分機，采取的措施有：對人工篩分裝置及其皮帶廊、破碎篩分車間及其皮帶運輸廊道均進行全封閉，并在破碎及篩分設備易產生粉塵處設密閉集氣罩（共設3個集氣罩）及靜電袋式復合除塵器1臺，含塵氣體經除塵器除塵凈化后，最終經15 m高的排氣筒排放，粉塵產生濃度約為2000～3000 mg/m3，排放濃度為20～30 mg/m3，除塵效率約為99%，粉塵排放量1.13 t/a。粉塵排放濃度能夠滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）二級標準限值要求，即粉塵120 mg/m3。

（3）尾礦庫。

尾礦庫主要為尾礦渣干灘揚塵，由于尾礦庫三面環山，為山谷型尾礦庫，同時尾礦庫干灘長度不大，且含水率較高，一般情況下對周圍大氣環境影響較小。廠方采取的措施有：加強尾礦庫的管理，在干旱季節配置專人及時清掃灑水；在尾礦渣堆積過程中采取逐級邊坡覆土綠化的措施。

（4）運輸揚塵。

廠方采取的措施有：產品裝車時不高于車廂、加蓋帆布篷，并對原礦礦石進行表面灑水，對運輸的車輛限速、限載、防止物料飛揚、拋灑；道路沿線定期適時灑水，在通過村莊時謹慎慢行，減少車輛顛簸，路面應經常維護修補，汽車也應經常維修保養，維持良好的車況，最大限度的減輕對運輸道路沿線居民的影響。

4 結語

綜上所述，幾年的實踐證明，對魯山石墨選廠石墨粉塵的幾個主要產塵點加以控制，嚴格管理，現在已取得明顯的經濟效益和社會效益，既增加了產值，同時也凈化了廠區的生產環境，改善了同周邊居民和單位的關系，工人的身心健康得到很好保障。

參考文獻

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