雙流體超細霧化抑塵系統(tǒng)在某金礦的應(yīng)用

曹 鵬 孔東萍 張雄天

（蘭州有色冶金設(shè)計研究院有限公司）

近年來，伴隨著相關(guān)環(huán)保政策的逐步落實，采選礦工藝生產(chǎn)已從原來“臟、亂、差”狀態(tài)逐步走向符合環(huán)保要求的“潔凈、綠色、環(huán)?！睜顟B(tài)。但在礦物干法加工過程中，僅配置負壓除塵系統(tǒng)還會有大量的粉塵逸散和外溢，因此，合理合規(guī)治理和排放粉塵對企業(yè)來說還是生產(chǎn)難題之一。

要想很好地治理粉塵，應(yīng)對生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)塵點做好密封和降塵措施，避免無組織的粉塵逸散，降低崗位粉塵濃度，為后續(xù)負壓除塵設(shè)備的正常運行創(chuàng)造良好的條件，即所謂的“先抑后除”原則。

1 抑塵的必要性

在采選礦生產(chǎn)中，工作崗位粉塵濃度過高不僅在一定程度上造成了有用礦物的流失，而且對礦山從業(yè)人員的身體健康帶來極大的威脅。

崗位粉塵對人體健康最突出的危害表現(xiàn)在肺部［1-2］，通常的肺部疾患有3 種。首先是塵肺病，是主要的職業(yè)病之一，我國已將其列為法定職業(yè)病之一；其次是肺部粉塵沉著癥；最后是粉塵引起的肺部病變和過敏性疾病，對受孕職工來說甚至嚴(yán)重影響胎兒的生長發(fā)育。因此，有必要對礦山生產(chǎn)中的粉塵進行達標(biāo)治理。雙流體超細霧化抑塵系統(tǒng)作為新型粉塵治理系統(tǒng)，其有望發(fā)揮重要作用。

2 除塵設(shè)備現(xiàn)狀

在長期的礦山粉塵處理技術(shù)與設(shè)備攻關(guān)中，業(yè)界取得了一系列重大成果，主流技術(shù)設(shè)備有旋風(fēng)式除塵系統(tǒng)、布袋式除塵系統(tǒng)及濕式除塵系統(tǒng)等。盡管上述除塵系統(tǒng)在一定程度上削弱了礦山粉塵的危害，但在實際應(yīng)用中，各系統(tǒng)有各自的局限性。

2.1 旋風(fēng)式除塵器

旋風(fēng)除塵器［3］（圖1）是利用旋轉(zhuǎn)氣流對粉塵產(chǎn)生離心力，使其從氣流中分離出來的設(shè)備。由于該設(shè)備頂蓋附近存在高速旋轉(zhuǎn)的灰環(huán)，極易導(dǎo)致細粉塵向出氣口泄漏；氣體流量的波動易造成器內(nèi)流型紊亂，操作彈性小，操作穩(wěn)定性差。排灰時會嚴(yán)重影響除塵效率，磨損嚴(yán)重，特別是處理高濃度或磨蝕性大的粉塵時，入口處和錐體部位都容易磨壞；除塵效率不高，單獨使用時很難滿足現(xiàn)行含塵氣體排放濃度標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.2 布袋除塵器

布袋除塵器［4］（圖2）因具有99.9%的除塵效率和較低的排放濃度，因而在礦山除塵領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但布袋除塵器在處理相對溫度較低的含塵氣體時，若不采取保溫措施，會因結(jié)露而造成糊袋，增大流體阻力，提高所需風(fēng)機功率，使系統(tǒng)運行成本升高。由于布袋除塵器的工作原理，對其除塵效果要求越高，其風(fēng)量和體積需求越大，致使濾袋增加，從而增加生產(chǎn)成本。

2.3 濕式除塵器

濕式除塵器［5］的特點是在處理粉塵時兼有凈化氣體的作用。濕式除塵器在凈化含有腐蝕性氣體時，設(shè)備應(yīng)采取防腐措施。在寒冷地區(qū)，如不采取保溫或采暖措施，其系統(tǒng)會凍結(jié)，影響生產(chǎn)。此外，濕式除塵器由于葉輪會帶黏泥，所以水、電耗會偏大，其排出的含塵污水如不正確處理會有二次污染可能。

3 雙流體超細霧化抑塵技術(shù)

3.1 抑塵原理

美國《煤炭時代雜志》發(fā)表的題為《科羅拉多礦業(yè)學(xué)院解決可吸入塵埃的控制》的文章提到：水霧顆粒與塵埃顆粒大小相近時，吸附、過濾、凝結(jié)的幾率最大；水霧顆粒與塵埃顆粒大小相近時，塵埃顆粒隨氣流運動時與水霧顆粒發(fā)生碰撞、吸附、凝結(jié)，形成的塵埃團在重力作用下降落，從而達到過濾塵埃的目的。其流程［6-8］：①產(chǎn)塵點形成云霧池，噴頭對流場的擾動作用引導(dǎo)空氣流動，塵、水相互作用；②霧池濕潤環(huán)境下，塵與水粒間產(chǎn)生液橋力；③局部水汽飽和，利用粉塵為核，捕捉凝聚并沉降，沉降附帶沖刷功能；④塵粒凝聚成團，利用凝并原理加速顆粒變大增大沉降過程，見圖3。

3.2 設(shè)備組件及控制

雙流體超細霧化抑塵裝置（圖4）主要包括干霧抑塵主機、螺桿空壓機、儲氣罐、干霧分配控制器、霧化集成箱（含霧化噴嘴）、水氣連接管線、電控電纜等。主機主要作用是提供滿足噴霧組件需求的水源和氣源，監(jiān)測每個治理點的噴霧情況，控制每個治理點噴霧抑塵的啟停［7］。主機是將過濾后的氣、水以設(shè)定的氣壓、水壓、氣流量、水流量，按接收到的開啟或停止的信號，控制閥門打開或關(guān)閉，經(jīng)管道輸送到噴霧器總成，實現(xiàn)噴霧抑塵的總體控制。

3.3 技術(shù)優(yōu)勢

雙流體超細霧化抑塵技術(shù)適用范圍廣泛，相較于傳統(tǒng)設(shè)備，雙流體超細霧化抑塵裝置一次性投資省、維護保養(yǎng)費用低、動力消耗小、占用空間小，在礦山行業(yè)應(yīng)用前景可觀。其優(yōu)勢可概括為9個方面：①霧粒直徑小，直徑3～10 μm 的水霧顆粒在捕捉5 μm以下的可吸入浮塵方面具有極佳的效果。②噴出的水霧的方向準(zhǔn)確性強，成霧速度快，能迅速捕捉、屏蔽、切斷粉塵擴散。③出霧量大，霧索長度大，而且出霧量、霧索長度都可調(diào)。④水霧顆粒為10 μm，在抑塵點形成濃而密的霧池。人體可吸入性粉塵基本為直徑小于10 μm 的粉塵。雙流體超細霧化抑塵系統(tǒng)的目的是確保噴嘴噴出的水霧顆粒絕大部分在10 μm 以下，從而有效控制粉塵對環(huán)境的污染及對人體健康的危害。⑤噴霧壓力大于0.3 MPa，水泵無需提供很高的水壓力，耗水量小，對物料含水率增加0.2～0.5 個百分點，無二次污染。⑥占地面積小，操作方便，可手動或自動操作。⑦設(shè)備投入少，運行、維護費用低。⑧適范圍廣，在無組織排放、密閉或半密閉空間的粉塵污染源的控制中均有極佳的效果。⑨抑塵效果明顯，降低了粉塵爆炸幾率，可減少消防設(shè)備投入。

4 工程實例

甘肅禮縣某大型金礦2013 年建成投產(chǎn)，生產(chǎn)規(guī)模為330 萬t/a，露天開采。該礦山除塵系統(tǒng)為雙流體超細霧化抑塵系統(tǒng)。

現(xiàn)場雙流體超細霧化抑塵系統(tǒng)設(shè)置在不宜封閉的大型破碎機入料口，移動卸料皮帶兩側(cè)落料口、大型物料堆場進料口以及整體密閉的廠房內(nèi)等位置，實現(xiàn)了水汽噴霧一體化，無組織排放和有組織排放治理效果明顯，沒有粉塵的二次污染，有價資源也得到了充分回收?，F(xiàn)場實際情況見圖5，系統(tǒng)在降低粉塵濃度、減少揚塵污染等方面的情況見表1～表5。

對工作場所職業(yè)衛(wèi)生調(diào)查、分析表明，現(xiàn)場主要職業(yè)病危害因素矽塵符合職業(yè)衛(wèi)生接觸限值的要求。

雙流體超細霧化系統(tǒng)以其技術(shù)優(yōu)勢，為本項目的粉塵治理帶來了突破，粉塵治理效果理想，且調(diào)節(jié)靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、能耗低，較傳統(tǒng)負壓除塵技術(shù)的一次性投資可節(jié)省30%左右，且可實現(xiàn)多點、遠距離共用一臺霧化設(shè)備；不需要大功率風(fēng)機，降低了運行成本。該技術(shù)的使用有助于促進企業(yè)由粗放式發(fā)展到精細化管理的轉(zhuǎn)變；凈化了空氣質(zhì)量，保護了工作場所人員身心健康，有利于提升企業(yè)的社會形象，維護社會和企業(yè)的穩(wěn)定長久。

5 結(jié)語

（1）旋風(fēng)式除塵系統(tǒng)、布袋式除塵系統(tǒng)及濕式除塵系統(tǒng)等傳統(tǒng)除塵技術(shù)在礦山除塵方面一度發(fā)揮著重要作用，但也存在各自的局限性。

（2）新型、高效除塵系統(tǒng)——雙流體超細霧化抑塵裝置的主要作用是提供滿足噴霧組件需求的水源和氣源，監(jiān)測每個治理點的噴霧情況，控制每個治理點噴霧抑塵的啟停，將過濾后的氣和水以設(shè)定的壓力和流量按接收到的信號進行啟停，實現(xiàn)噴霧抑塵的總體控制。系統(tǒng)具有一次性投資省、維護保養(yǎng)費用低、動力消耗小、占用空間小等特點，在礦山具有廣闊的應(yīng)用前景。其優(yōu)勢包括捕捉5 μm以下的可吸入浮塵具有極佳效果；噴出的水霧方向準(zhǔn)、成霧速度快、能迅速捕捉和切斷粉塵擴散；出霧量與霧索長度大且可調(diào)；超細霧化在抑塵點形成濃而密的霧池，可阻隔直徑小于10 μm 的粉塵外溢；成霧壓力小、耗水量低、無二次污染；占地面積小、操作方便；設(shè)備投入少，運行、維護費用低；適范圍廣，在無組織排放、密閉或半密閉空間的粉塵污染源的控制中均有極佳的效果；抑塵效果明顯，降低了粉塵爆炸幾率，可減少消防設(shè)備投入。

（3）甘肅禮縣某大型金礦除塵系統(tǒng)采用雙流體超細霧化抑塵系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)置在不宜封閉的大型破碎機入料口、移動卸料皮帶兩側(cè)落料口、大型物料堆場進料口以及整體密閉的廠房內(nèi)等位置，實現(xiàn)了水汽噴霧一體化，無組織排放和有組織排放治理效果明顯，沒有粉塵的二次污染，矽塵符合職業(yè)衛(wèi)生接觸限值的要求，有價資源也得到了充分回收。