大寶山銅礦銅選廠破碎工段粉塵污染治理實踐

戴慕軍

（廣東省大寶山礦業有限公司，廣東韶關 512128）

大寶山銅礦銅選廠破碎工段粉塵污染治理實踐

戴慕軍

（廣東省大寶山礦業有限公司，廣東韶關 512128）

分析了大寶山銅礦銅選廠破碎工段粉塵污染原有除塵系統存在的問題和主要塵源點的產塵機理，根據不同的塵源點提出了相應的粉塵治理措施，有效地解決了大寶山銅礦破碎工段的粉塵污染問題，為同類礦石破碎段粉塵治理提供技術參考。

破碎工段；粉塵治理；職業衛生；袋式除塵

據衛生部不完全統計，自二十世紀50年代到2013年，全國累計報告塵肺病750 300例，占職業病危害的90%以上，約30余個行業存在嚴重職業病危害，受害人數達2億人之多，其中僅受毒物和粉塵危害人數就達2 500萬人。而選礦過程礦石破碎工段在物料的輸送、轉運、破碎、篩分以及包裝等工藝生產過程均會產生粉塵，其治理一直是礦山職業病危害預防的頑疾，據資料統計，破碎中產生的粒徑5μm以下呼吸性粉塵占總粉塵的50%以上。這些粉塵顆粒較小，比表面積大，易攜帶各種病毒病原體和有害成分，且能在空氣中長期滯留。粒徑小于5μm的顆粒物能穿過咽喉進入下呼吸道，尤其是粒徑小于2.5μm的顆粒能沉積于肺泡內。若長期工作在這樣的環境中可引起各種呼吸道疾病，對人體健康危害極大，而且揚塵擴散到作業點以外的區域，對外部環境也同樣造成嚴重污染。同時大量的揚塵落在設備上不僅會對設備的潤滑、散熱電器等造成直接或者間接影響，甚至危害設備的正常運行。為了控制職工塵肺病的發病率，也為了使企業實現清潔生產，減少原料的損耗，控制粉塵是碎礦車間必須解決的問題。因此加強礦山生產作業的勞動保護，改善工作環境，減少粉塵污染，降低職業病的發病率，是礦山職業病防治工作中的重點。

1 銅選廠破碎工段現有收塵狀況

大寶山銅礦2 500 t／d選礦廠碎礦車間主要生產設備有新1 200×900顎式破碎機一臺、舊900× 600顎式破碎機一臺、標準圓錐破碎機一臺、短頭圓錐破碎機一臺、振動篩兩臺、運輸膠帶7條。原礦在破碎、篩分與運轉過程中，由于受到碰撞、擠壓和沖擊等作用，不可避免地產生揚塵，尤其是破碎機、振動篩、皮帶運輸落料點等處揚塵量大，且陣發性強，成為破碎工段的主要塵源，在正常生產過程中粉塵彌漫在整個生產車間，給企業的生產及職工健康造成非常大的影響。

在銅選廠破碎工段現有部分除塵系統運行的情況下，對其主要揚塵點粉塵濃度進行了現場測定，并分析揚塵中游離SiO2含量，通過實驗室化驗分析其揚塵中為游離SiO2含量11.85%，而游離SiO2含量超過10%的無機性粉塵稱為矽塵，操作工人長期工作在這樣的環境下容易得矽肺病。粉塵濃度測定結果見表1。

從表1檢測結果看出生產崗位最高粉塵濃度為237.33 mg／m3，最低粉塵濃度為4.21mg／m3，生產操作崗位粉塵濃度均超過了國家《工業場所有害因素職業接觸限值》中規定的總塵濃度最高限值，最低超標4倍多，最高超標237倍多。

目前大寶山銅選廠破碎工段凈化收塵系統采用分散式全濕法收塵工藝，整個破碎工段有6套獨立的分散式收塵系統，收塵系統有除塵器前置風機系統和除塵器后置風機收塵系統，每個收塵系統的除塵器和風機均采用相同型號的設備，除塵器采用LXS－10立式旋風水膜除塵器，風機采用4－68NO6.3C，Q＝11 476～20 359 m3／h，P＝2 510～1 755 Pa，配套電機為Y160M2－2，P＝15 kW。其中有2套收塵系統由于設備老化，目前處于停運狀態，其余4套收塵系統也經常處于半運行狀態。由于收塵效果極差，揚塵得不到有效捕集，生產車間粉塵彌漫，設備、地面積塵嚴重，工人生產操作環境惡劣。

表1 工作場所粉塵濃度測定表

2 破碎工段現有除塵系統存在問題分析

針對大寶山銅選廠破碎工段現有的收塵工藝狀況，通過現場調研、試驗測試分析，發現主要存在以下一些問題。

2.1 濕式除塵設備除塵效率低

現有收塵工藝為濕法收塵，濕式除塵器為LXS－10立式旋風水膜除塵器，該除塵器為二十世紀80年代產品，除塵機理為：進口含塵氣流沿切線方向從下部進入除塵器，水在上部由溢流槽沿筒壁溢流而下，在除塵器內表面形成一層液膜，由于進口氣流的旋轉作用，粉塵在離心力的作用下被甩到筒壁與液膜接觸而被捕集。該除塵器對粉塵粒徑大于10μm的粉塵的收塵效率較高，當含塵氣流旋轉速度在22 m／s以上時，除塵效率達到80%。如果含塵氣流旋轉速度低、粉塵粒徑小時，則除塵效率較低。對于破碎工段產生的揚塵而言，揚塵中小于5μm的粉塵占到50%以上，因此，在破碎工段的揚塵治理中采用LXS－10立式旋風水膜除塵器時除塵效率低。現有收塵系統無論是前置風機系統還是后置風機系統，風機葉輪葉片積塵嚴重，更充分說明了除塵器除塵效率低這一事實。

2.2 收塵系統分散設置，濕法除塵的粉塵處理困難

現有收塵工藝為濕法收塵，配有6套獨立的收塵系統，含塵污水由濕式除塵設備灰斗經污水管（Ф100PVC管）排入廢水系統。由于污水管較長且水平敷設，粉塵易沉積，經常造成污水管堵塞。單獨設置收塵系統雖然布置靈活簡單，但對于濕法收塵而言，污水處理困難，采用獨立的沉淀池時，占地面積大、基建投資大，采用統一的沉淀池又無法滿足污水輸送要求。

2.3 揚塵的高效收集率低

現有收塵系統吸風口未設置吸風罩或者加設擋板，振動篩整體密閉罩漏風嚴重，密閉效果差，細小粉塵飄散彌漫，不能滿足控制揚塵外溢的要求。

2.4 收塵系統不能連續穩定運行，收塵效果差

現有的除塵系統有2套因設備老化嚴重，已處于廢用狀態，仍在運行的4套因易發生管道堵塞等問題處于半運行狀態。由于收塵效果差，風機積塵嚴重，風機運行效果差，系統難以維持高效穩定運行。據測定，部分收塵管道風速在5 m／s左右，管道風速過小，不能滿足攜帶粉塵要求，造成管道積塵嚴重，經常發生堵塞現象。

3 收塵技術路線

在借鑒目前國內外同類生產工藝破碎段粉塵治理先進技術的基礎上，根據大寶山銅選廠破碎工段的現場實際情況，本著技術上成熟可靠，經濟合理的前提下，采用如下收塵技術路線：

1.收塵系統采用全負壓集中式收塵工藝，以保證動力設備的穩定高效運行和避免含塵氣流的外溢。

2.收塵系統采用干法布袋收塵系統，以達到系統除塵效率高，揚塵收集后處理工序簡單，有價粉塵可回收利用率高以及無二次污染的目的。

3.收塵系統采用集合管技術，各分支管路統一匯入集合管，以達到分支管路的風量分配符合設計要求。

4.收塵系統采用阻力平衡器技術，各分支管路分別設計阻力平衡器，確保各吸風點風量和風壓的平衡，達到設計標準。

5.合理劃分收塵分區，根據銅選廠破碎段的生產工藝特點和揚塵產生點特性，破碎工段設置兩套獨立的收塵系統，對于收塵系統應采用就近原則確定收塵系統和管道走向。

4 主要塵源點產塵機理分析

4.1 顎式破碎機產塵機理分析

顎式破碎機在進行礦石破碎時的塵源點主要包括加料口塵源點、卸料口產塵點以及卸料溜槽密閉不嚴時產生揚塵。顎式破碎機在進行礦石破碎時礦石間隙中的空氣被猛烈擠壓出來，這些氣流向外高速運動時，由于氣流和粉塵的剪切壓縮作用，帶動大量粉塵一起逸出，瞬間揚起大量粉塵。由于破碎機的溜槽四周密閉，含塵氣流少部分只能通過溜槽向下排出而大部分通過加料口向上排出，這就在加料口周圍產生高濃度的粉塵。

礦石破碎后，經溜槽排到破碎機下部的膠帶輸送機上，由于給料口與卸料口之間有一定的落差，礦石流與周圍空氣產生剪切作用，空氣被卷進物料流中，礦石流逐漸擴散，相互的卷吸作用使粉塵不斷地向外飛揚；同時，輸送機的膠帶有一運動速度，礦石流與膠帶面的沖擊，瞬間在卸料口揚起粉塵，并向四周飛揚。顎式破碎機在作業過程中，產塵濃度與礦石的種類、干濕程度、輸送機膠帶的運動速度、溜槽角度以及落差大小等有關。

4.2 振動篩產塵機理分析

大寶山破碎段采用兩臺振動篩，是對已經破碎的礦石進行篩分、分級，合格的進入下一步工藝設備中去，粗料則進入圓錐破碎機重新破碎。振動篩的產塵點有在向篩上給料時，隨物料一起帶入的空氣沖擊篩面后揚起粉塵，另外篩子的來回上下激烈振動，細微的粉塵也被揚起，這是振動篩的主要產塵點，篩下物料卸到膠帶輸送機上時，物料在溜槽內翻騰，粉塵便經溜槽的不嚴密處外逸［1］。

4.3 皮帶轉運點產塵機理分析

皮帶是常用的運輸設備，在皮帶的進料、卸料和轉運點處，由于物料的下落及物料攜帶氣流沖擊受料點，形成局部增壓，產生大量的粉塵，增壓程度隨落料高度、溜槽與水平面形成的角度的增大而增大［2］。皮帶和導料槽邊緣密封的密閉裝置和技術處理不佳，導致在落料過程中所產生的誘導風流、空氣沖擊波風流和皮帶機牽引風流將設備內部的大量粉塵從設備邊緣四處噴出，粉塵嚴重彌漫整個作業場所，影響作業環境衛生。另外在整個運輸過程中，由于皮帶托輥引起的跳動及物料與空氣的相對運動而揚起粉塵，當運送物料粒度越細、溫度越高、卸料或轉運點高差越大時，粉塵飛揚越嚴重。

5 粉塵污染的治理方法及效果

5.1 顎式破碎機產塵治理

因顎式破碎機上口不是全部密封，破碎機工作時，石料被擠壓、撞擊，礦石間隙中的空氣被擠壓而像外溢出，產生粉塵。為了不影響觀察破碎情況，在顎式破碎機上部加裝微霧抑塵裝置，在上部導料槽加裝側吸罩，在下部導料槽加裝側吸罩，使顎式破碎機內部形成負壓，減少粉塵外逸，在顎式破碎機下部導料槽皮帶前后加裝上部吸氣罩，從而解決顎式破碎機破碎時的產塵問題。

5.2 振動篩產塵治理

為提高振動篩的防塵效果，減少通風收塵的風壓損失，降低能耗，加強設備的密封是減少粉塵擴散的最為經濟可行的降塵方法，也是實現通風除塵的必要條件［3］，加之大寶山破碎段采用兩臺振動篩并排設置，這為振動篩設計整體密閉罩提供了便利，所以兩臺振動篩采用整體密閉罩，再采用上吸罩的形式，使整體密閉罩內為負壓狀態，保證粉塵不外逸。

5.3 皮帶轉運點產塵治理

皮帶轉運點粉塵污染是選礦廠破碎段粉塵污染的主要產塵點，大寶山銅選廠破碎段主要有7條運輸皮帶，在轉運點盡可能地密閉，在落料點和受料點設置吸風罩［4］，合理設計導料槽與皮帶之間的密封，另外加長落料管導料槽長度，防止落料時大量粉塵向導料槽前方出口和導料槽后方末端與皮帶接觸處噴出。

5.4 除塵器的選擇

破碎中產生的粒徑5μm以下呼吸性粉塵占總粉塵的50%以上［5］，含塵氣流凈化后要達標排放，需要選擇一種運行穩定，除塵效率高的除塵設備，綜合大寶山破碎工段揚塵粉塵粒徑小，加上氣候潮濕粉塵粘性大的特點。在大寶山破碎工段采用先進的袋式除塵技術，布袋除塵器對粒徑大于0.3μm的細小粉塵，除塵效率可達99%以上［6］，且其清灰效果好，運行穩定可靠，維護檢修簡單。為了達到清灰效果好、粉塵剝落好的這一目的，布袋除塵器的濾料采用防水防油針刺氈［7］。收集粉塵經螺旋輸送機到粉料加濕機，加濕后經泵送到球磨機，從而實現收集粉塵的回收利用，同時有效解決了袋式除塵器收集粉塵處理問題和卸灰時產生二次揚塵污染的問題。

5.5 銅選廠破碎工段凈化系統設備配置

破碎工段的粉塵污染源主要是破碎作業、篩分作業、運輸過程、給料與排料等環節，根據大寶山銅選廠破碎工段現場塵源、生產條件以及車間的建設條件等實際情況，在不影響工藝操作前提下對破碎工段各揚塵源均采取有效的塵源密閉措施，設置固定式或活動式密閉罩、整體密閉罩等。整個破碎工段設置兩套獨立的干法布袋除塵系統：中細破全干法除塵系統（3＃皮帶頭部、1＃振動篩、2＃振動篩、4＃皮帶頭部、4＃皮帶中部、5＃皮帶尾部、5＃皮帶頭部、6＃皮帶尾部、7＃皮帶中部、7＃皮帶尾部）；粗破全干法除塵系統（新顎式破碎機上方、新2＃膠帶頭部、新2＃皮帶尾部、老2＃膠帶頭部、老2＃膠帶尾部、3＃皮帶尾部）。設備配置見表2、表3。

6 結 論

綜上所述，破碎工段的粉塵治理是一項綜合性工程，通過這次項目研究與具體工程實施，破碎工段粉塵治理效果十分明顯，作業環境得到了很大的改善，同時，與原濕法收塵工藝相比有如下特點：

1.除塵系統分區合理、系統運行可靠、操作維護方便。

2.除塵效率大于99.9%，粉塵排放濃度遠遠低于國家標準，基本實現了“零排放”。

3.減少了水的消耗和基建投入，無二次污染與水處理。

4.收集粉塵輸送到球磨機，實現了有價粉塵的回收利用，為企業創造可觀的經濟效益。

通過本項目的研究成果推廣，將有效提升同類礦山的破碎工段粉塵治理及粉塵收集回收利用，同時有效解決了袋式除塵器收集粉塵處理問題和卸灰時產生二次揚塵污染的問題。

表2 中細破全干法除塵系統設備配置

表3 粗破全干法除塵系統設備配置

［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.

［2］ 沈恒根，蘇仕軍，鐘秦.大氣污染控制原理與技術［M］.北京：清華大學出版社，2009.11.

［3］ 譚天祐，梁風珍.工業通風除塵技術［M］.北京：中國建筑工業出版社，1984.

［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.

［5］ 范乃和.選廠破碎除塵方法探討［J］.金屬礦山，2003，（11）：52－54.

［6］ 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.

［7］ 張殿印，王純.除塵工程設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，2003.

The Dust Pollution Control Practice of Crushing Section in Dabaoshan Copper Mineral Processing Plant

DAIMu-jun
（Guangdong Province Dabaoshan Mining Co.，Ltd.，Shaoguan 512128，China）

This paper analyses the existing problemsof the original dust removal system about the dust pollution in the Dabaoshan copper concentrator broken section and themechanisms of dust production of themain dust source，it also proposes the corresponding dust controlmeasuresaccording to the differentdustsource，and effectively solves the dust pollution problem，which provides technical reference for similar ore to control the crushing section of dust.

broken section；dust control；occupational health；bag type dust removal

X758

A

1003－5540（2016）05－0060－04

2016－07－27

戴慕軍（1971－），男，工程師，主要從事安全環保管理工作。