汪紅++王娟

摘 要：石墨是我國(guó)重要的礦產(chǎn)之一，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有非常重要的地位。但是受到石墨行業(yè)性質(zhì)的制約，在生產(chǎn)的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵污染，不僅會(huì)給環(huán)境帶來巨大的污染，人體吸入粉塵之后還會(huì)給健康帶來巨大的威脅。為了降低石墨粉塵對(duì)環(huán)境和人體的危害，筆者以魯山石墨選廠為例，從石墨行業(yè)粉塵污染的特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)處理石墨超細(xì)粉塵的原理和方法進(jìn)行了具體論述，并介紹了魯山石墨選廠的超細(xì)粉塵治理情況。

關(guān)鍵詞：石墨選礦 超細(xì)粉塵 靜電吸附

中圖分類號(hào)：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）07（b）-0116-02

石墨是一種非常重要的礦產(chǎn)資源，石墨工業(yè)在我國(guó)傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)占據(jù)重要地位，是促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)之一。作為重要的生產(chǎn)資源，它的質(zhì)量較輕，但是卻能夠耐受高溫、具有較強(qiáng)的抗腐蝕性，可以在劇烈的化學(xué)反應(yīng)中保持較好的穩(wěn)定性，是高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)性材料之一。目前，石墨已經(jīng)在冶煉行業(yè)中作為一種耐火材料被廣泛應(yīng)用于陶瓷、顯像管、線路板等的導(dǎo)電涂料和密封材料。從世界范圍內(nèi)石墨行業(yè)的發(fā)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(shù)使之變成微米級(jí)、亞微米級(jí)甚至納米級(jí)的石墨粒子。如果粉碎的石墨粒子的純凈度較高，就會(huì)在電子信息、高分子材料、軍事和航空領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。在新的社會(huì)發(fā)展環(huán)境中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展所產(chǎn)生的環(huán)境問題也越來越嚴(yán)重，并逐漸成為限制經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素之一。

1 石墨選礦超細(xì)粉塵污染的主要特點(diǎn)

1.1 超細(xì)粉塵的排放量很大

由于石墨行業(yè)屬于傳統(tǒng)的工業(yè)類型，設(shè)備相對(duì)比較落后，再加上生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)中，廠區(qū)就會(huì)受到大量粉塵的污染，而且由于粉塵的排放量比較大，就會(huì)對(duì)周期的空氣造成嚴(yán)重的污染。

1.2 粉塵污染的類型比較單一

這是因?yàn)槭袠I(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)品比較單一，采用的工藝也比較簡(jiǎn)單，從采礦開始到選礦，會(huì)產(chǎn)生污染的就只有加工石墨產(chǎn)生的粉塵。

1.3 粉塵污染的分布范圍比較狹窄

因?yàn)槭诒患庸さ倪^程中會(huì)被分成超細(xì)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(chǎn)環(huán)境差

因?yàn)槭袠I(yè)在生產(chǎn)的過程中絕大多數(shù)依然采用比較傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，所以工作人員面臨著龐大的任務(wù)量，工作強(qiáng)度極大，機(jī)械化利用的程度較低。在這種以人工方式為主的生產(chǎn)條件下，石墨加工過程中產(chǎn)生的大量超細(xì)粉塵就會(huì)停留在空氣中，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)車間的環(huán)境質(zhì)量。這也是加工工人患上粉塵肺等呼吸系統(tǒng)的疾病。

2 石墨選礦超細(xì)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(guó)除塵領(lǐng)域的主力軍。靜電除塵器因綜合性能較高，得到了廣泛的應(yīng)用。然而，靜電除塵器對(duì)細(xì)微粉塵的除塵效果并不理想，特別是對(duì)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(duì)細(xì)微粒子有很好的收集效果，卻又存在壓降高，濾袋壽命不長(zhǎng)等缺點(diǎn)。我國(guó)石墨生產(chǎn)行業(yè)中95%采用袋式除塵器，有的企業(yè)采用旋風(fēng)除塵作為預(yù)處理。此外，國(guó)外已開始將靜電袋式復(fù)合除塵器應(yīng)用于超細(xì)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(kuò)散和重力作用等方式，袋式除塵就可以對(duì)粉塵進(jìn)行分離。這種超細(xì)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(yōu)點(diǎn)，所以在石墨超細(xì)粉塵清除領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。當(dāng)然，這種除塵方法在水分含量較大的超細(xì)粉塵的清除中卻不適合使用，而需要利用濾袋對(duì)含塵微粒進(jìn)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(xì)粉塵。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了很多新的除塵產(chǎn)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(fù)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(chǔ)上，使用聚四氟乙烯微孔薄膜，因?yàn)檫@種薄膜的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)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(yōu)點(diǎn)。而且即便這種材料經(jīng)過膨化處理，也會(huì)保留較好的透氣功能，它的孔徑通常會(huì)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(chǎng)使石墨粉塵發(fā)生電離，氣流中的粉塵荷電在電場(chǎng)作用下與氣流分離。負(fù)極由不同斷面形狀的金屬導(dǎo)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(zhì)、設(shè)備構(gòu)造和煙氣流速等三個(gè)因素的影響。粉塵的比電阻是評(píng)價(jià)導(dǎo)電性的指標(biāo)，它對(duì)除塵效率有直接的影響。下面我們對(duì)三種不同的靜電除塵方式進(jìn)行具體分析。

第一，傳統(tǒng)靜電除塵技術(shù)已經(jīng)非常成熟并產(chǎn)業(yè)化。隨著環(huán)保要求越來越嚴(yán)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(shù)與其他除塵方式組合成的復(fù)合式靜電除塵器，克服其中的單一除塵器運(yùn)行時(shí)的不利因素，是一項(xiàng)可行的技術(shù)。第二，高速旋風(fēng)靜電除塵器是具有旋風(fēng)除塵器和線管式靜電除塵器兩方面特征的復(fù)合式除塵器，顆粒在其中受到離心力和靜電力的復(fù)合作用而分離，因此它的除塵效率比單一旋風(fēng)除塵器高，并且能夠捕集粒徑更小的塵粒，而由于入口風(fēng)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(fù)合除塵器是另一種復(fù)合式除塵器，其結(jié)構(gòu)建立在現(xiàn)有成熟的袋濾式除塵器的基礎(chǔ)上并采取靜電增強(qiáng)方式。靜電袋式復(fù)合除塵器能夠捕集比普通電除塵器更微細(xì)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(duì)粉塵比電阻適應(yīng)范圍廣；與普通袋式過濾器相比，此復(fù)合式除塵器的煙氣流速高、阻力低、運(yùn)行費(fèi)用低，美國(guó)電力研究學(xué)會(huì)研究的緊湊式混合除塵器也屬于此列。靜電增強(qiáng)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(yōu)點(diǎn)，一般在高溫環(huán)境下采用。endprint

3 魯山石墨廠對(duì)石墨超細(xì)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(dǎo)電，在整個(gè)生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)到處飄揚(yáng)著石墨粉塵，影響電器設(shè)備的運(yùn)行帶來嚴(yán)重危害，同時(shí)對(duì)工人的身心健康也造成極大的影響，嚴(yán)重地污染了周邊環(huán)境。為了凈化周邊環(huán)境，改善工人的生產(chǎn)條件，同時(shí)也為電器設(shè)備的安全運(yùn)行提供保障，必須對(duì)石墨粉塵污染加以嚴(yán)格控制，加大除塵的力度。魯山石墨廠粉塵污染的產(chǎn)塵點(diǎn)主要集中在如下部分：（1）在原礦堆場(chǎng)已購(gòu)入約4000 t石墨原礦，而頂棚尚未建設(shè)，大風(fēng)時(shí)易產(chǎn)生揚(yáng)塵等影響；（2）破碎車間破碎機(jī)及振動(dòng)篩給礦點(diǎn)、膠帶輸送機(jī)的轉(zhuǎn)載點(diǎn)易產(chǎn)生粉塵；（3）尾礦庫干攤在大風(fēng)天氣下可能產(chǎn)生揚(yáng)塵；（4）產(chǎn)品包裝后運(yùn)輸階段易產(chǎn)生粉塵。

3.3 魯山石墨廠處理粉塵污染的措施

（1）礦石堆場(chǎng)。

礦石在堆放過程中會(huì)產(chǎn)生一定的揚(yáng)塵，原礦堆場(chǎng)可采取設(shè)頂棚、人工定時(shí)灑水等措施，灑水次數(shù)根據(jù)天氣情況而定，干燥大風(fēng)天氣多灑水，多雨時(shí)可適當(dāng)減少灑水次數(shù)，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(fēng)蝕揚(yáng)塵。

（2）人工篩分裝置、篩分破碎車間及皮帶廊揚(yáng)塵。

選廠粉塵污染源主要是破碎車間破碎機(jī)及振動(dòng)篩給礦點(diǎn)、膠帶輸送機(jī)的轉(zhuǎn)載點(diǎn)，車間配備2臺(tái)破碎機(jī)、1臺(tái)篩分機(jī)，采取的措施有：對(duì)人工篩分裝置及其皮帶廊、破碎篩分車間及其皮帶運(yùn)輸廊道均進(jìn)行全封閉，并在破碎及篩分設(shè)備易產(chǎn)生粉塵處設(shè)密閉集氣罩（共設(shè)3個(gè)集氣罩）及靜電袋式復(fù)合除塵器1臺(tái)，含塵氣體經(jīng)除塵器除塵凈化后，最終經(jīng)15 m高的排氣筒排放，粉塵產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)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(yáng)塵，由于尾礦庫三面環(huán)山，為山谷型尾礦庫，同時(shí)尾礦庫干灘長(zhǎng)度不大，且含水率較高，一般情況下對(duì)周圍大氣環(huán)境影響較小。廠方采取的措施有：加強(qiáng)尾礦庫的管理，在干旱季節(jié)配置專人及時(shí)清掃灑水；在尾礦渣堆積過程中采取逐級(jí)邊坡覆土綠化的措施。

（4）運(yùn)輸揚(yáng)塵。

廠方采取的措施有：產(chǎn)品裝車時(shí)不高于車廂、加蓋帆布篷，并對(duì)原礦礦石進(jìn)行表面灑水，對(duì)運(yùn)輸?shù)能囕v限速、限載、防止物料飛揚(yáng)、拋灑；道路沿線定期適時(shí)灑水，在通過村莊時(shí)謹(jǐn)慎慢行，減少車輛顛簸，路面應(yīng)經(jīng)常維護(hù)修補(bǔ)，汽車也應(yīng)經(jīng)常維修保養(yǎng)，維持良好的車況，最大限度的減輕對(duì)運(yùn)輸?shù)缆费鼐€居民的影響。

4 結(jié)語

綜上所述，幾年的實(shí)踐證明，對(duì)魯山石墨選廠石墨粉塵的幾個(gè)主要產(chǎn)塵點(diǎn)加以控制，嚴(yán)格管理，現(xiàn)在已取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，既增加了產(chǎn)值，同時(shí)也凈化了廠區(qū)的生產(chǎn)環(huán)境，改善了同周邊居民和單位的關(guān)系，工人的身心健康得到很好保障。

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