礦石物料輸送除塵系統技術研究

江 斌，曹祥富

（1.紫金礦業集團股份有限公司，福建 廈門 361006；2.廈門托力托環保科技有限公司，福建 廈門 361005）

1 選礦系統粉塵污染現狀

1.1 礦石粉塵的產塵點

目前礦石粉塵的產生主要發生在四個地點：

（1）礦卡卸料點：在卸料過程中產生巨大沖擊力，加上礦石之間的相互摩擦，將產生大量粉塵。

（2）輸送帶轉運站落料口：轉運站落料口會有2m～3m的落差，沖擊力會激起大量的揚塵。

（3）振動篩：振動篩上下抖動礦石產生大量的粉塵。

（4）破碎機：破碎機通過擠壓、打擊、沖撞和研磨等方式來破碎礦石，在破碎過程中會產塵大量的粉塵。

1.2 除塵措施現狀

中央除塵器的結構及原理。

目前通常采用集中除塵的方式對各個轉運站落料口以及振動篩的粉塵進行除塵。在各個產塵點上方布置吸塵罩和抽風管道，這些抽風管道匯總到一根主管上，通過主管與大型中央除塵器相連。含塵氣體通過集風罩和管道直接輸送到中央布袋除塵器中，通過布袋過濾掉粉塵，潔凈的空氣直接高排。

中央除塵器由多個小設備組成：集風罩，連接軟管，三通，彎頭，主管道，中央布袋除塵器和風機。

圖1 中央除塵器的結構

1.3 除塵措施現狀問題

集中除塵法雖然有集中收塵、集中配電的優勢，但是由于車間產塵點多、分布廣、距離遠，導致吸塵管道過長，各支管和主管總長加起來達到幾百米，布管復雜且安裝困難。

同時，為了保證各除塵點的抽風風量，對整個中央除塵器風量的需求較高。而風量大則風機功率高、能耗高，并且對管道直徑的要求提升，導致管道直徑大，進一步加劇風管安裝的困難。

而中央除塵器還存在的最大問題就是管道容易堵塞。由于管道長、布置復雜、彎頭多，所以管道中阻力較大，管道內氣體壓損嚴重，導致除塵器吸力不足，粉塵容易在管道內積壓。當管道內積塵超過管道截面積3/2以上時，管道內停止過風，除塵器就開始失效。

2 改造方案及設備

在此背景下，針對生產過程中產生的粉塵，本著因地制宜、降低成本、便于粉塵回收的原則，采用多種除塵器配合使用，開發了針對整個選礦生產線的除塵系統。

2.1 礦卡卸料微霧系統

2.1.1 微霧系統原理

干霧抑塵裝置是通過壓縮空氣驅動聲波震蕩器，以高頻聲波的音爆作用在噴頭共振室處將水高度霧化，產生10μm以下的微細水霧顆粒（直徑10μm以下的霧稱干霧）噴向起塵點，使水霧顆粒與粉塵顆粒相互碰撞、粘結、聚結增大，并在自身重力作用下沉降，達到抑塵效果。

粉塵可以通過水粘結而聚結增大，但空氣動力學直徑低于10μm的粉塵那些最細小的粉塵（如PM10～PM2.5）只有與極小的水滴如干霧等粘結當水滴很小（如干霧）或加入化學劑（如表面活性劑）減小水表面張力時才會聚結成團。若水霧顆粒直徑大于粉塵顆粒，則粉塵僅隨水霧顆粒周圍氣流而運動，水霧顆粒和粉塵顆粒難以接觸，無法達到則達不到抑塵作用；若水霧顆粒與粉塵顆粒大小接近，則粉塵顆粒隨氣流運動時就會與水霧顆粒碰撞、接觸而粘結一起。水霧顆粒越小，聚結機率則越大，隨著聚結的粉塵團變大加重，從而易于降落。所以當水霧顆粒的粒徑與粉塵顆粒的粒徑大小相近，且霧量較大時，空氣中的水蒸汽迅速飽和，飽和的水蒸汽與粉塵碰撞、接觸并凝聚在一起，達到一定的重量后沉降下來。

2.1.2 微霧系統結構圖

一套完整的干霧抑塵系統應包括壓縮空氣供給系統、水源供給系統、干霧抑塵主機(以下簡稱干霧機)、水氣分配系統、噴霧系統及其連接管路、閥門、電氣系統組成，且整體系統采用模塊化設計，可靈活搭配使用。

圖2 微霧系統結構圖

2.1.3 微霧系統在礦卡卸料點的實際運用

圖3 礦卡卸料圖

在礦卡卸料的上方布置一組噴嘴，當感應光柵感應到礦卡到位后，噴嘴開始噴射水霧，對礦石進行加濕，減少粉塵的產生。在破碎機的上方布置兩排噴嘴，對破碎機溢出的粉塵進行沉降抑塵。

2.2 皮帶除塵導料槽

2.2.1 皮帶除塵導料槽原理

全密封導料槽系統是用來輸送帶落料口除塵。倒料槽的前后端裝有多道密封擋板和擋簾組成的降塵系統，使粉塵流動速度減小，加速粉塵沉降。在導料槽上的除塵器抽取導料槽內部的空氣，在其內部形成負壓，防止粉塵外溢。同時過濾空氣中的粉塵，使粉塵落回輸送帶上，潔凈氣流在導料槽出口流出。

導料槽迷宮式聚氨酯彈性體防溢裙板適用于各類膠帶輸送機導料槽系統，具有密封性能好、耐磨性能優異、不磨損膠帶、防靜電、壽命長等特性，從根本上解決了撒料、漏粉問題，大大降低了維護工作量。防溢裙板采用快速夾持器和輕型鋁型材配合使用，每米裙板使用兩套夾持器，防溢裙板的高度可根據導料槽的實際尺寸適當調整。

2.2.2 皮帶除塵導料槽結構

皮帶除塵導料槽由多功能沉降室、密閉導料槽、垂簾、皮帶封板、濾筒除塵器組成。

如下圖所示。

圖4 皮帶除塵導料槽結構示意圖

全密封導料槽底部支撐側部采用半托輥結構，膠帶外側支撐為全程滑板結構，外側密封板可拆卸便于對內側密封進行維護；全密封導料槽系統由增加的導料槽弧形頂、多重阻尼抑塵簾、小動力在線除塵器、泡沫水霧除塵裝置、防溢裙板、外側防護板、落料點支撐的緩沖床和防止膠帶抖動的半托輥托板支撐組構成。

2.3 單機除塵器

2.3.1 單機除塵器的原理

單機除塵器主要用于振動篩和破碎機的除塵。在振動篩和破碎機上方安裝除塵器，通過風機將振動篩或破碎機內部的含塵氣體抽到過濾倉，粉塵吸附于濾芯，潔凈空氣從風機出口排到周圍環境中。由于振動篩上方的空氣被風機抽走，振動篩內部形成負壓，避免了粉塵外溢。

濾筒表面的粉塵不斷增加，會導致設備阻力上升。但設備阻力到達設定值時，差壓控制器輸出信號，脈沖控制儀開始工作，逐個開啟脈沖閥，使壓縮空氣通過噴口對濾筒進行噴吹清灰。濾筒快速膨脹，在反向氣流的作用下，附于濾筒表面的粉塵迅速脫離濾筒落掉回振動篩和破碎機內部，解決了粉塵回收的問題。

由于除塵器安裝在振動篩和破碎機上，底部可以直接進風，去除了進風管設計，減少了管道成本，避免了管道安裝困難及管道堵塞的問題。

單機除塵器同時具有其他優點：

（1）模塊化設計，安裝和拆卸方便，便于維護。

（2）清灰效果好、凈化效率高、處理風量大、濾袋壽命長，運行安全可靠。

單機除塵器安裝在振動篩的圖示。

圖5 單機除塵器安裝在振動篩

2.3.2 單機除塵器的結構

單機除塵器主要包括風機、濾筒、脈沖閥、箱體和電控系統。

圖6 單機除塵器內部結構

2.4 環境除塵器

2.4.1 環境除塵器的原理

環境除塵器用于對車間環境的凈化。其箱體四個面都是帶孔的百葉板，周圍的空氣可從這個百葉孔進入除塵器內部。風機作為空氣循環的動力源，把環境中的含塵氣體吸入除塵器內部，經過濾筒過濾，潔凈空氣從風機出口排出，過濾的粉塵則聚集在除塵器底部。

車間內的環境中含有少量的揚塵，其主要來源是各個產塵點溢出的粉塵。這些揚塵量在車間中作無規則布朗運動，無法使用吸塵罩進行統一的處理。因此可在車間中布置多臺環境除塵器，環境除塵器的風機出口朝向同一方位，以此帶動車間內的空氣朝著固定方向流動。本方法能保證車間內的含塵氣體源源不斷地流向環境除塵器，經過環境除塵器的過濾，粉塵被收集到除塵器底部。

2.4.2 環境除塵器的結構

圖7 環境除塵器內部結構

環境除塵器主要由風機、濾筒、脈沖閥、箱體、百葉窗及電控系統組成。

3 結論

通過對作業現場產塵點的研究，對各點采取不同除塵措施，使用合適的除塵器，解決了粉塵回收問題，避免了管道安裝及堵塞等問題。在兼顧了除塵效果的同時，將生態效益、經濟效益最大化，有益于環境治理，且避免對工人身體健康造成危害。