鎢砂精選粉塵污染立體化綜合治理技術

朱永貴

(湖南有色冶金勞動保護研究院,湖南長沙 410014)

湖南瑤崗仙礦業有限責任公司是馳名中外的黑鎢精礦產地,1914年始采至今,已有96年的歷史,是我國鎢業的起源地,目前仍是湖南省最大的黑鎢精礦生產企業。瑤崗仙黑鎢礦是一個以石英脈型礦床為主的鎢礦,選礦生產流程以傳統的重選工藝為主的流程,精選過程采用干式磁選技術進行分離,年處理精鎢砂2 500 t。由于收塵效果差,大量粉塵從放料口、選礦設備縫隙等逸出,造成車間粉塵污染嚴重,設備表面、地面積塵較多。

1 車間的污染狀況

鎢砂精選過程:干燥—磁選—篩分分級—提升—放料—倉儲工藝,氧化焙燒—冷卻—放料—倉儲工藝,電選—放料—倉儲工藝,摻和—放料—倉儲—包裝工藝。生產流程長,鎢礦精選工藝復雜,設備多,放料高差大,放料點多,粉塵外逸點多。同時,鎢砂精選過程生產原料是粉狀細砂料,由于精選過程中的磁選及篩分分級等,使得粉塵外逸氣流大,微細粉塵隨下料口氣流從設備縫隙或放料點逸出,外逸速度較大。據測算,鎢礦精選過程產塵量約占鎢礦精礦產量的7%～9%。

鎢砂精選生產中原有兩套老式收塵設備,收塵流程如圖1所示。

圖1 收塵流程圖

由于石英脈狀黑鎢礦的特點,在鎢精礦干式磁選、轉運、摻和、包裝過程中,極易產生大量的揚塵及二次揚塵,而原有收塵設備整體收塵效率為30%～40%,經測定,鎢砂精選車間呼吸性粉塵濃度在10～40 mg/m3之間,超出國家工業企業標準的幾十倍。且粉塵中游離二氧化硅的含量在20%～25%,屬高矽粉塵。

2 車間粉塵污染原因分析

鎢砂精選生產車間環境惡劣,根本原因就是揚塵沒有得到有效捕集,收塵設備落后、運行效果差、收塵系統不匹配等。經分析粉塵收集裝置存在如下問題:

1.設備密閉不嚴,系統漏風大。

2.篩分機、磁選機密閉罩內未形成負壓或負壓較小,未形成有效的吸塵抽風。

3.抽風管道不匹配,管道配置復雜,管道布置十分不合理。

4.各分支管管徑設計過小,系統阻力大,風量、風壓難以平衡,各吸塵點難以達到所需要的有效吸風量。

5.收塵設備為簡易袋房,收塵面積較小,過濾風速較大,收塵效率太低,無法滿足連續運行高效收塵效果。

6.主風機帶塵作業,葉輪磨損大,風機效率低。

7.主收塵設備正壓運行,濾袋磨損大,使用壽命短,濾袋一旦出現破裂,收塵設備周圍將是粉塵彌漫,煙塵污染嚴重,并且清灰采用人工敲袋形式,工人勞動強度大,設備運行可操作性差。

8.車間地面、設備表面及縫隙積塵較多,難以清掃和收集,且人工清掃易造成二次揚塵,清潔生產無法達到。

3 車間粉塵污染治理需要解決的問題

車間粉塵污染治理需要解決如下一些問題:

1.鎢砂精選粉塵含WO330%以上,屬有價粉塵,回收價值大。需要提高收塵系統的收塵效率,大幅度提高粉塵的回收率。

2.鎢砂精選粉塵屬高矽粉塵,須減少粉塵外逸及對車間內環境的污染,降低作業崗位呼吸性粉塵濃度,減少粉塵對操作工人的職業危害,降低矽肺病的發生率。

3.對于鎢砂精選車間的落塵和撒落塵,需采取集中清掃和收集,避免二次揚塵,提高車間的清潔生產水平。

4.根據鎢砂精選車間有價粉塵含量高低,優化粉塵收集系統。

5.根據生產工藝需求,合理配置收塵管路裝置,降低收塵系統的運行能耗。

4 粉塵污染治理系統

4.1 粉塵污染治理系統的技術路線

依據精選設備產生的揚塵特點、有價粉塵的粒徑分布及含量差別等,將粉塵污染治理設置為三大系統。具體是:(1)干燥、篩分、磁選車間的低品位鎢砂粉塵污染治理系統;(2)包裝車間的高品位鎢砂粉塵污染治理系統;(3)精選車間散落粉塵與物料收集的集中式真空清掃吸塵系統。

4.2 粉塵污染治理系統配置

4.2.1 低品位鎢砂精選粉塵污染治理系統

干燥、篩分、磁選車間的低品位鎢砂精選粉塵污染治理系統:采用整體密閉罩和局部密閉罩的集中式收塵凈化系統,對篩分機、磁選機實行整體密閉,對放料口采取局部密閉,其他采用吸塵罩形式。主體收塵裝置采用機械回轉反吹風袋式除塵器,濾料采用F729,清灰方式為手動或自動清灰。低品位鎢砂粉塵污染治理系統配置如表1。

4.2.2 高品位鎢砂粉塵污染治理系統

包裝車間的高品位鎢砂粉塵污染治理系統:振動篩室、斗式提升機室采用鍍鋅鐵板進行整體密閉,主體凈化設備為高效低壓脈沖袋式收塵裝置,濾料為針刺氈,清灰方式為手動或自動清灰。高品位鎢砂粉塵污染治理系統配置如表2。

表1 低品位鎢砂粉塵污染治理系統配置表

表2 高品位鎢砂粉塵污染治理系統配置表

4.2.3 集中式真空清掃吸塵系統

鎢砂精選車間散落粉塵與物料收集的集中式真空清掃吸塵系統:對車間地面落塵和撒落塵的回收采用集中式真空清掃吸塵系統進行收集。根據不同精選工序及車間地面高差,整個精選廠布設三層高氣密性真空管路,通過真空管上設置一定距離的活動插口、活動接頭、軟管、手把、吸咀等,把地面、墻面、機械設備表面及縫隙等處的落塵集中清掃吸入至長錐體旋風收塵器(一級收塵)和高效脈沖袋式除塵器(二級收塵),凈化后的氣體再由真空機排出。袋式除塵器濾料為針刺氈,清灰方式為手動或自動清灰。集中式真空清掃吸塵系統配置見表3。

表3 集中式真空清掃吸塵系統配置

5 粉塵污染治理系統應用的新技術

粉塵污染治理系統應用的新技術有:

1.集中式真空清掃吸塵技術。該技術是一套防止二次揚塵、集中收集落塵、回收有價粉料、減輕勞動強度的實用新技術。由真空機組產生-49 kPa的真空度,通過真空管網上一定距離的活動插口、活動接頭、軟管、手把、吸咀等,把地面、墻面、機械設備表面及縫隙等處的落塵集中清掃吸入至長錐體旋風除塵器和高壓脈沖袋式收塵器組成的二級收塵設備中。該技術裝置具有清掃范圍大、無清掃盲點、清掃效果好、容塵量大等技術優勢,達到了集中收集落塵的目的。

2.收塵系統管網阻力平衡器和揚塵點局部調節閥的復合技術。該技術是分支管路阻力平衡器和吸塵點插板式調節閥的組合應用技術。全負壓集中式收塵系統吸塵點多達26個,采用新型阻力平衡器使各分支管路達到風量、風壓平衡,采用插板式調節閥微調各吸風點的捕氣速度和吸氣量,以達到全收塵系統各吸塵點的有效抑塵效果。該技術組合裝置簡單、實用、效果好,產塵點既無揚塵外逸,又減少鎢砂被動吸入收塵系統。

3.收塵系統及設備參數、結構的優化技術。該技術是一種綜合優化技術。根據黑鎢選礦全過程揚塵特性及粉塵中鎢含量的高低,利用系統優化原理,對整個生產車間各收塵系統進行分區;同時,利用系統優化原理,采用計算機應用技術,對收塵設備的參數、結構進行優化。以達到投資少,運行費用低,防塵收塵效果好的目的。

4.優化選擇適用于高矽鎢砂粉塵袋式收塵器的清灰再生方式及濾料,有效地提高袋式收塵器的清灰效果,延長袋式除塵器的使用壽命。

5.主風機變頻調速技術。針對鎢砂精選過程各設備的不同時運行特點,對收塵系統主風機采用無級變頻調速,這樣既保證收塵系統吸塵點有效捕塵效果,又大幅度降低收塵系統運行能耗。

6 治理系統運行效果

1.設備操作簡單、運行可靠、維護維修量少。

2.系統配置的機械回轉反吹風袋式除塵器、低壓長袋脈沖袋式除塵器、高壓圓筒體脈沖袋式除塵器三種主收塵器能高效連續運行,物料回收順暢,收塵效率可達99.5%。

3.低品位鎢砂精選收塵系統機械回轉反吹風袋式除塵器采用F729濾料,高品位鎢砂精選收塵系統低壓長袋脈沖袋式除塵器和集中式真空清掃吸塵系統高壓圓筒體脈沖袋式除塵器采用滌綸針刺氈濾料。濾袋粉塵剝落性好、清灰效果好、濾袋壽命長可達一年半以上。

4.收塵系統采用阻力平衡器技術,各分支管道分別安裝有阻力平衡器,分支管道風量、風壓平衡,各吸風點管道分別安裝有插板式調節閥,吸風點吸風量滿足系統要求,密閉系統設置結構合理、罩內負壓合適,外逸粉塵得到全部捕集。

5.收塵系統主風機采用變頻調速,供電頻率可根據實際生產工況要求在線調節,達到了節能、降耗的目的。

6.集中式真空清掃吸塵系統活動接口布置數量和位置合適,清掃范圍遍及全車間,無清掃盲點、清掃靈活方便、勞動強度小、無二次揚塵。地面、墻面、機械表面及縫隙清掃吸塵效果好,粉塵集中收集,便于集中處理,該系統可滿足2～3個點同時清掃和吸塵。

7.生產車間揚塵得到有效捕集,散落粉塵得到集中收集,通過檢測作業場所粉塵濃度在0.1～0.5 mg/m3之間,遠遠低于國家工業衛生標準。煙窗外排粉塵濃度在30～50 mg/m3之間,遠低于國家大氣污染物綜合排放標準。

7 效益分析

鎢砂精選廠粉塵污染立體化綜合治理技術及裝置能在高效、低能耗的狀態下穩定運行。其經濟效益和環境社會效益如下:

1.經濟效益:鎢的回收率提高5%～7%,每年回收鎢礦粉塵約220 t,直接經濟效益達1 000萬元以上;同時,每年節電約 70 000度,節約電費約47 500元。

2.環境社會效益:設備外逸粉塵得到全部捕集,有價粉料得到全部收集,車間作業場所呼吸性粉塵濃度遠遠低于國家標準,煙窗外排粉塵濃度也遠遠低于國家標準,有效的降低了職工矽肺病的發生率。

8 結束語

鎢砂精選廠粉塵污染立體化綜合治理技術項目,經濟效益明顯,環境社會效益顯著。該技術成果為我國黑鎢礦山選礦過程粉塵污染立體化綜合治理探討出了一套先進實用的綜合技術。同時,在我國有色金屬生產企業的粉塵治理及有價物料綜合回收方面有十分廣泛的推廣前景和實用價值。

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