唐文亮，李衛(wèi)超（1.中電建安徽長九新材料股份有限公司，安徽 池州 247100；2.中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004）

隨著小型砂石企業(yè)的關(guān)停，大型砂石項目相繼建設(shè)[1]。加工系統(tǒng)作為砂石項目的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重點對象，在砂石加工、輸送、堆料和運輸?shù)倪^程中，嚴(yán)重污染環(huán)境，也無法生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)砂石集料[2-4]。濕法工藝易造成二次水污染[5]。本文通過對某灰?guī)r礦項目特大型砂石加工系統(tǒng)粉塵綜合防治的研究，詳細(xì)分析了砂石加工系統(tǒng)粉塵的來源及特征；提出了對破碎車間、篩分車間、皮帶轉(zhuǎn)接處和堆場的粉塵綜合防治方案。對類似砂石加工系統(tǒng)的粉塵防治具有較好的借鑒作用。

1 粉塵來源及特征

1.1 系統(tǒng)平面布置

某灰?guī)r礦項目位于安徽省池州市牌樓鎮(zhèn)，設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模為 7 000 萬 t/a。項目分兩期建設(shè)，其中一期建設(shè)規(guī)模為 3 500 萬 t/a。該項目礦石加工系統(tǒng)布置在礦山北側(cè)帶狀緩坡地帶，長約 2 000 m，寬約 205 m。主要包括破碎、篩分、制砂等車間，半成品堆場，4.75～31.5 mm 混合料堆場，≤4.75 mm 成品砂堆場，≤6.00 mm 石屑堆場及帶式輸送機，供水、供配電和相關(guān)輔助生產(chǎn)設(shè)施構(gòu)成了加工系統(tǒng)，平面布置見圖 1。

1.2 系統(tǒng)生產(chǎn)工藝

礦石主要為泥晶灰?guī)r，抗壓強度平均值為 64.9 MPa，礦石按吸水率分屬于較易吸附型。系統(tǒng)采取兩段一閉路破碎篩分干法生產(chǎn)工藝。礦石開采后送至地面或井下粗碎車間，篩分為 0～80.00 mm 和＞80.00 mm 兩種粒徑的礦石。粒徑 ＞80.00 mm 的礦石經(jīng)錘式破碎機破碎后，由帶式輸送機運至半成品堆場；再由給料機和帶式輸送機運至第一篩分車間，篩下物料分別運往制砂系統(tǒng)和混合料堆場，篩上物料運往中細(xì)碎車間；中細(xì)碎后的礦石經(jīng)帶式輸送機運往第二篩分車間，篩下物料運往制砂系統(tǒng)和混合料堆場，篩上物料返回中細(xì)碎車間，形成閉路循環(huán)。制砂系統(tǒng)形成的機制砂經(jīng)帶式輸送機運至成品砂堆場。粗碎前 0～80.00 mm 的礦石經(jīng)帶式輸送機運至預(yù)篩分車間，篩下物料運往≤6.00 mm 石屑及石粉堆場和混合料堆場，篩上物料返回中細(xì)碎車間破碎。見圖 2。

圖1 礦石加工系統(tǒng)平面布置圖

圖2 礦石加工系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程圖

1.3 粉塵來源及特征分析

礦石加工采用全程干法生產(chǎn)工藝[6]。砂石加工主要在破碎、篩分、制砂、轉(zhuǎn)運、各個堆場等工序中產(chǎn)生不同程度的粉塵。粉塵主要成分為塵土和石料微細(xì)顆粒，無特殊污染物質(zhì)。粉塵排放基本為無組織排放，其中破碎、篩分和轉(zhuǎn)料等環(huán)節(jié)產(chǎn)塵量較大。系統(tǒng)粉塵來源及特征分析見表 1。

表1 系統(tǒng)粉塵來源及特征分析表

2 粉塵析出的影響因素

2.1 物料含水率

礦石如果含水高，粉塵量產(chǎn)生就少[7]。物料含水包括內(nèi)水和外水。內(nèi)水是礦石形成過程自然存在的水分； 外水是外部環(huán)境水分附著在礦石顆粒上的水。由于受地質(zhì)條件和氣候影響，一般原礦含水率不高，因而外水大小將對粉塵產(chǎn)生重大影響。砂石加工系統(tǒng)雖采用干法工藝生產(chǎn)，但系統(tǒng)所處區(qū)域雨水較多，某些生產(chǎn)點存在外水滲入，需加強外水管理。

2.2 皮帶運行速度

皮帶運行速度過慢無法達(dá)到規(guī)定處理量，同時會造成礦石在堆場上的積壓；速度過快容易造成皮帶跑偏，導(dǎo)致大量礦石拋落，由此造成破碎篩分車間粉塵污染加劇。某一期間，經(jīng)過溜槽到下道皮帶的礦石產(chǎn)量越大，會導(dǎo)致對皮帶的沖擊力加大，將產(chǎn)生更多粉塵顆粒，造成更嚴(yán)重的皮帶損傷。因此，應(yīng)盡可能控制皮帶運行速度。

2.3 溜槽落差

礦石下落過程中，在溜槽處粉塵顆粒的相互碰撞及顆粒與溜槽的摩擦將產(chǎn)生大量的粉塵，大量的小顆粒粉塵長時間停留在空氣中將加大轉(zhuǎn)載點粉塵的污染。應(yīng)最大限度地減小轉(zhuǎn)載點落差。

2.4 轉(zhuǎn)載點形式

轉(zhuǎn)載點處，礦石顆粒脫離原來的運行軌道，將在空氣中短時間內(nèi)自然沉降。較小的粉塵顆粒將長時間停留在空氣中，造成污染，而皮帶上的細(xì)微顆粒將附著于大顆粒上，成為粉塵。

2.5 粉塵粒徑

不同粉塵降落示意圖見圖 3、圖 4。從圖 3 和圖 4 可以看出，由于轉(zhuǎn)載點的落差和皮帶的振動，粗顆粒粉塵脫離原來的運行軌跡，進(jìn)入空氣中變?yōu)榉蹓m，但粉塵量極小，且將在短時間內(nèi)自然沉降。小顆粒粉塵會脫離本身運行軌跡附著于直徑相對較大的顆粒上進(jìn)入空氣中。小直徑顆粒在空氣中停留較長時間，即使已經(jīng)沉降下來，在下一次礦石沖擊下也會成為二次污染。

圖3 大顆粒粉塵降落示意圖

圖4 細(xì)顆粒粉塵降落示意圖

3 粉塵綜合防治方案

3.1 破碎車間

配置袋式除塵器對破碎機卸料口進(jìn)行負(fù)壓收塵，并采用全密閉導(dǎo)料槽進(jìn)行嚴(yán)密封閉。配置抑塵機抑制物料破碎產(chǎn)生的粉塵。采用具備良好穩(wěn)定性的雙電子層納膜，將其和物料一起在破碎腔內(nèi)混拌。納膜在不斷地包裹、吸附、團聚、沉降的過程中，全面抑制產(chǎn)生的大量粉塵，大多數(shù)粉塵會消失，并且納膜在一定時間段內(nèi)會持續(xù)有效。配置雙流體云塵封噴射干霧，使移動小車卸料口處的粉塵在干霧中團聚沉降。除塵防治方案見表 2。

表2 破碎車間除塵防治方案

3.2 篩分車間

由于振動篩面和受料帶式輸送機高差較大(3～7 m)，物料下落過程中產(chǎn)生的沖擊力使物料相互撞擊，形成二次揚塵。需要安裝全密閉導(dǎo)料槽進(jìn)行封閉，并配置袋式除塵器，收集的石粉通過布袋除塵器下的倉泵，經(jīng)氣力送至儲灰罐。配置云塵封對物料在振動以及下落時碰撞產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行捕捉和團聚，加強后續(xù)效果。除塵防治方案見表 3。

表3 篩分車間除塵防治方案

3.3 皮帶轉(zhuǎn)接處

對加工系統(tǒng)皮帶機轉(zhuǎn)接點配置云塵封噴射直徑為 5～100 μm 的干霧，可有效捕捉該類直徑的灰塵，處理好超細(xì)顆粒物擴散難題；采用全密閉導(dǎo)料槽封閉轉(zhuǎn)接處保障除塵效果。除塵防治方案見表 4，效果圖見圖 5。

表4 皮帶轉(zhuǎn)接處除塵防治方案

圖5 皮帶轉(zhuǎn)接處除塵防治方案效果圖

3.4 堆 場

堆場周圍布置霧炮進(jìn)行定點噴射除塵，堆場下廊道配置云塵封配合導(dǎo)料槽進(jìn)行抑塵。除塵防治方案見表 5。

表5 堆場除塵防治方案

4 粉塵綜合收集系統(tǒng)

利用壓縮空氣的靜壓和動壓高濃度、高效率輸送物料[8]。輸送系統(tǒng)由 5 個部分組成，即氣源、輸送、管路、灰?guī)旌涂刂?。每輸送一泵飛灰即為一次工作循環(huán)，每次循環(huán)分 4 個階段具體見圖 6。項目倉泵選用 M 型泵，物料在倉泵內(nèi)進(jìn)行充分流化，保證氣力除灰系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。在輸灰主管的始端設(shè)置一套正壓充氣、負(fù)壓反抽的裝置，保證物料及時吹堵，減少堵管概率，又可保證及時處理堵管故障。設(shè)置倉泵排氣閥、排氣管，接至緩沖斗上部不存灰部位，在倉泵進(jìn)料前，打開排氣閥將余壓卸去，有利于下料暢通。

圖6 物料輸送系統(tǒng)循環(huán)原理圖

5 結(jié) 語

(1) 該灰?guī)r礦項目特大型砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)工藝存在破碎、篩分、運輸和堆存等環(huán)節(jié)，在礦石擠壓、破碎、轉(zhuǎn)運過程中有細(xì)小顆粒產(chǎn)生和逸散，不同環(huán)節(jié)粉塵產(chǎn)生特征不同。

(2) 影響粉塵析出的因素較多，主要包含物料含水率、皮帶運行速度、溜槽落差、轉(zhuǎn)載點形式和粉塵粒徑等，保證一定的物料含水率和控制溜槽落差可有效降低粉塵析出程度。

(3) 通過對破碎、篩分車間采用袋式除塵器和云塵封相結(jié)合的除塵方案，對皮帶轉(zhuǎn)接處配置云塵封噴射超細(xì)干霧的除塵方案，對堆場配置霧炮的除塵方案，可有效防治各環(huán)節(jié)粉塵產(chǎn)生。

(4) 采用負(fù)壓入料正壓密相氣力輸送發(fā)送罐輸灰方式，粉料經(jīng)過充分流化，可高濃度、高效率輸送物料，不發(fā)生管道堵塞。