鎢砂精選粉塵污染立體化綜合治理技術(shù)

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(yè)有限責任公司是馳名中外的黑鎢精礦產(chǎn)地,1914年始采至今,已有96年的歷史,是我國鎢業(yè)的起源地,目前仍是湖南省最大的黑鎢精礦生產(chǎn)企業(yè)。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(chǎn)流程以傳統(tǒng)的重選工藝為主的流程,精選過程采用干式磁選技術(shù)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(shè)備縫隙等逸出,造成車間粉塵污染嚴重,設(shè)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(chǎn)流程長,鎢礦精選工藝復雜,設(shè)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(chǎn)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(shè)備縫隙或放料點逸出,外逸速度較大。據(jù)測算,鎢礦精選過程產(chǎn)塵量約占鎢礦精礦產(chǎn)量的7%～9%。

鎢砂精選生產(chǎn)中原有兩套老式收塵設(shè)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(zhuǎn)運、摻和、包裝過程中,極易產(chǎn)生大量的揚塵及二次揚塵,而原有收塵設(shè)備整體收塵效率為30%～40%,經(jīng)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(yè)企業(yè)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(chǎn)車間環(huán)境惡劣,根本原因就是揚塵沒有得到有效捕集,收塵設(shè)備落后、運行效果差、收塵系統(tǒng)不匹配等。經(jīng)分析粉塵收集裝置存在如下問題:

1.設(shè)備密閉不嚴,系統(tǒng)漏風大。

2.篩分機、磁選機密閉罩內(nèi)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(shè)計過小,系統(tǒng)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(shè)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(xù)運行高效收塵效果。

6.主風機帶塵作業(yè),葉輪磨損大,風機效率低。

7.主收塵設(shè)備正壓運行,濾袋磨損大,使用壽命短,濾袋一旦出現(xiàn)破裂,收塵設(shè)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(shè)備運行可操作性差。

8.車間地面、設(shè)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(chǎn)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(tǒng)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(nèi)環(huán)境的污染,降低作業(yè)崗位呼吸性粉塵濃度,減少粉塵對操作工人的職業(yè)危害,降低矽肺病的發(fā)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(chǎn)水平。

4.根據(jù)鎢砂精選車間有價粉塵含量高低,優(yōu)化粉塵收集系統(tǒng)。

5.根據(jù)生產(chǎn)工藝需求,合理配置收塵管路裝置,降低收塵系統(tǒng)的運行能耗。

4 粉塵污染治理系統(tǒng)

4.1 粉塵污染治理系統(tǒng)的技術(shù)路線

依據(jù)精選設(shè)備產(chǎn)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(shè)置為三大系統(tǒng)。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(tǒng);(2)包裝車間的高品位鎢砂粉塵污染治理系統(tǒng);(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(tǒng)。

4.2 粉塵污染治理系統(tǒng)配置

4.2.1 低品位鎢砂精選粉塵污染治理系統(tǒng)

干燥、篩分、磁選車間的低品位鎢砂精選粉塵污染治理系統(tǒng):采用整體密閉罩和局部密閉罩的集中式收塵凈化系統(tǒng),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(zhuǎn)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(tǒng)配置如表1。

4.2.2 高品位鎢砂粉塵污染治理系統(tǒng)

包裝車間的高品位鎢砂粉塵污染治理系統(tǒng):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(shè)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(tǒng)配置如表2。

表1 低品位鎢砂粉塵污染治理系統(tǒng)配置表

表2 高品位鎢砂粉塵污染治理系統(tǒng)配置表

4.2.3 集中式真空清掃吸塵系統(tǒng)

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(tǒng):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(tǒng)進行收集。根據(jù)不同精選工序及車間地面高差,整個精選廠布設(shè)三層高氣密性真空管路,通過真空管上設(shè)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(shè)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(tǒng)配置見表3。

表3 集中式真空清掃吸塵系統(tǒng)配置

5 粉塵污染治理系統(tǒng)應用的新技術(shù)

粉塵污染治理系統(tǒng)應用的新技術(shù)有:

1.集中式真空清掃吸塵技術(shù)。該技術(shù)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(shù)。由真空機組產(chǎn)生-49 kPa的真空度,通過真空管網(wǎng)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(shè)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(shè)備中。該技術(shù)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(shù)優(yōu)勢,達到了集中收集落塵的目的。

2.收塵系統(tǒng)管網(wǎng)阻力平衡器和揚塵點局部調(diào)節(jié)閥的復合技術(shù)。該技術(shù)是分支管路阻力平衡器和吸塵點插板式調(diào)節(jié)閥的組合應用技術(shù)。全負壓集中式收塵系統(tǒng)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(diào)節(jié)閥微調(diào)各吸風點的捕氣速度和吸氣量,以達到全收塵系統(tǒng)各吸塵點的有效抑塵效果。該技術(shù)組合裝置簡單、實用、效果好,產(chǎn)塵點既無揚塵外逸,又減少鎢砂被動吸入收塵系統(tǒng)。

3.收塵系統(tǒng)及設(shè)備參數(shù)、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化技術(shù)。該技術(shù)是一種綜合優(yōu)化技術(shù)。根據(jù)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(tǒng)優(yōu)化原理,對整個生產(chǎn)車間各收塵系統(tǒng)進行分區(qū);同時,利用系統(tǒng)優(yōu)化原理,采用計算機應用技術(shù),對收塵設(shè)備的參數(shù)、結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。以達到投資少,運行費用低,防塵收塵效果好的目的。

4.優(yōu)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(diào)速技術(shù)。針對鎢砂精選過程各設(shè)備的不同時運行特點,對收塵系統(tǒng)主風機采用無級變頻調(diào)速,這樣既保證收塵系統(tǒng)吸塵點有效捕塵效果,又大幅度降低收塵系統(tǒng)運行能耗。

6 治理系統(tǒng)運行效果

1.設(shè)備操作簡單、運行可靠、維護維修量少。

2.系統(tǒng)配置的機械回轉(zhuǎn)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(xù)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(tǒng)機械回轉(zhuǎn)反吹風袋式除塵器采用F729濾料,高品位鎢砂精選收塵系統(tǒng)低壓長袋脈沖袋式除塵器和集中式真空清掃吸塵系統(tǒng)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(tǒng)采用阻力平衡器技術(shù),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(diào)節(jié)閥,吸風點吸風量滿足系統(tǒng)要求,密閉系統(tǒng)設(shè)置結(jié)構(gòu)合理、罩內(nèi)負壓合適,外逸粉塵得到全部捕集。

5.收塵系統(tǒng)主風機采用變頻調(diào)速,供電頻率可根據(jù)實際生產(chǎn)工況要求在線調(diào)節(jié),達到了節(jié)能、降耗的目的。

6.集中式真空清掃吸塵系統(tǒng)活動接口布置數(shù)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(tǒng)可滿足2～3個點同時清掃和吸塵。

7.生產(chǎn)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(yè)場所粉塵濃度在0.1～0.5 mg/m3之間,遠遠低于國家工業(yè)衛(wèi)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(shù)及裝置能在高效、低能耗的狀態(tài)下穩(wěn)定運行。其經(jīng)濟效益和環(huán)境社會效益如下:

1.經(jīng)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(jīng)濟效益達1 000萬元以上;同時,每年節(jié)電約 70 000度,節(jié)約電費約47 500元。

2.環(huán)境社會效益:設(shè)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(yè)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(fā)生率。

8 結(jié)束語

鎢砂精選廠粉塵污染立體化綜合治理技術(shù)項目,經(jīng)濟效益明顯,環(huán)境社會效益顯著。該技術(shù)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(shù)。同時,在我國有色金屬生產(chǎn)企業(yè)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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