矿用收尘器的优化设计与工艺改进论文

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 摘   要 ：铁矿石经过掘进、钻眼、转运、破碎等作业，能够产生大量颗粒灰尘。这些粉尘能使一线职工的健康受到影响，导致职 业矽肺病的发生。现在，矿山对其处理主要由湿式和干式。湿式除尘工作的缺点是消耗的水较多，很容易导致水污染，如巷道积 水和鼓底等。干式除尘可分为三种不同的类型，既惯性、电荷捕捉和布袋过滤除尘。其中布袋过滤除尘效率最高，所以一般采用 其进行除尘。其工作原理为气流将粉尘带进滤袋，在通过滤布孔隙时，粉尘被挡在外面，落在滤布表面 ；最后气流通过滤孔完 成了收尘。在工程掘进过程中，不同工程以矿山开采、巷道和隧道为主，在掘进中设备多、空间窄，所以普通的收尘器无法实现 除尘的作用。为了弥补这些缺点，河钢集团矿业公司司家营北区分公司经过调研解决了以上的问题，如现场空间狭窄、环保要 求等， 其通过优化原有除尘器达到了很好的效果 ；以下是对设计与工艺的优化进行论述。

关键词 ：矿用 ；收尘器 ；优化设计 ；工艺改进

      矿石在进行破碎时，散发出的粉尘会造成很多危害，如污染 车间、环境、危害健康等，所以要对其进行合理治理。在进行破 碎过程中， 矿业公司选矿厂要根据尘源的不同特点， 进行防尘和除尘处理， 使其达到预期目标。


1  碎矿工艺及尘源特点

1.1  主要尘源及特点

      在进行破碎过程中，当机械发生运动产生动能，动能带动 粒子，粒子和空气结合形成罩内正压，形成粉尘后发生扩散，逐 渐扩散到工业区内。作业点的不同粉尘也不同，可将尘源分为 3 类，机械类尘源是其中之一， 机械类尘源也分为三种；①卸载类。 矿石在运输过程中，其设备上会出现尘源，或在装卸过程中，两 类不同设备之间的装卸 ；②容器类。在存储过程中装矿时散发 出的粉尘， 如在存储时的贮矿槽和矿仓 ；③筛分类。振动时发生 筛分产生的粉尘。分析选矿厂的破碎流程可知， 大部分尘源来源 于装卸类， 然后来源于机械类。另外选矿厂利用胶带运输机输送 也会产生大量的尘源。运输过程中，皮带会带动托辊，发生振动 产生粉尘。当粉尘粘在皮带表面时，在输送途中，粉料会发生大 量的粉尘， 因为粉尘质量轻发生飘散。这种粉尘的悬浮速度只有 0. 002m/s，只要风速达到 0. lm/s 时，粉尘就能很快扩散到厂区 的四处，设备上、皮带通廊、厂房地面等各处，一旦设备运转和 人员发生走动时， 粉尘就会再次扬尘造成污染。矿物性粉尘颗粒 和粒度会因处的位置不同，具有不规则性和分布不均匀性的特 点， 因为作业地点的不同， 粉尘分散度也会有差异。

1.2  防尘、除尘技术现状

      对矿石破碎和筛分进行密闭处理，除尘利用抽尘、冲激式的方法，这种方法由矿山设计院设计提出，这种方法效果不错，可 以使岗位粉尘浓度变小，低于lOmg/m3 以下。在生产维修时很 多密闭罩被拆除，其原因很多有设计不当、有检修后没有及时 恢复等。冲激除尘器缺点较多， 如清理尘泥刮板锈死导致设备不 能正常运转，湿式防尘措施也不起作用，如供水水质问题导致 喷嘴堵塞，以上都是导致岗位粉尘浓度超标的原因。上世纪 90 年代，经过马鞍山矿山研究院的改造，使粉尘问题得到了控制， 采用了双旋流除尘器，使岗位粉尘和烟囱排放浓度都有很显著 的变化，如都低于国家卫生标准 ( ≤ lOmg/m3) 和国家排放标准 ( ≤ 150mg/m3)。最近，冲激除尘器的缺点较明显，如除尘波动 大、尘源密闭差， 岗位粉尘浓度超准等。

2  防尘、除尘技术措施

2.1  加强尘源密闭

      为了减小作业场所的粉尘，尘源密闭是较好的措施。因为密 闭罩具有以下特点，如不会影响生产和维修、坚固、严密好、易 拆卸、样式多等。对胶带运输机和转载点进行密闭时，多数采用 内外双层密闭罩， 单层密闭罩防尘效果较差。圆锥破碎机密封性 强但也存在缺点，对其上、下料口进行密封，一般选用吸风罩， 其可以控制气流扬起的粉尘。目前，对于移动料车的除尘是难 点，一般采用两种方法， 一是利用高架移动除尘车， 二密闭皮带， 在移动料车上加入高压电晕线， 可以利用电压抑尘， 或是采用喷 雾降尘，这些措施可以降尘但效果都不理想。近几年，选矿厂已 经发生转变，变被动为主动进行防尘，现在对于移动料车，在其 前段工艺流程中开展防尘措施， 如喷雾， 这样大大控制了矿石中 的粉尘， 减小了后期工艺的粉尘量， 这样处理效果很好。

2.2  充分利用湿式除尘

      湿式除尘是除尘中的一种，其简单、经济、还有效果。可分 为水力、喷雾、水冲洗等三种类型，在条件允许的情况下，加湿 物料可以降低粉尘浓度。在流程的开始， 通过喷雾降尘使矿石粒度变细， 还有部分未被水湿润的表面和厂房内设备， 也可以通过这种方法，在使用过程中，武安 -4 型喷雾器容易出现堵塞的问题，现在使用角型喷嘴较多，其可以很好的解决堵塞。为了避免 二次扬尘，要建立规章制度，经常冲洗厂房，如地坪、墙壁、设 备表面等， 这些都能够避免二次扬尘的发生。

2.3  设置有效的除尘系统

      选矿厂除尘系统由粗碎、中碎、细碎、筛分等系统构成，属 于机旁集中式，这种方式的好处是除尘设备集中、便于维修。除 尘设备由两部分构成，既冲激除尘设备和细碎系统，分别采用 CCJ/A 型XC 和 S 型双旋流除尘器，除尘污水排入污水系统中。 但是中碎系统不同， 其除尘系统效果较差， 因为冲激除尘器内的 清理刮板常被堵塞，发生腐锈，水位无法得到有效控制，需要进 行维修， 其他除尘设备正常运转。

2.4  加强厂区绿化

      植被可以美化环境还能实现滞尘和阻尘，如榆树叶和槐树 的滞尘量和阻尘率不同，分别为 12. Og/m2 和 17% 左右，植树和 种植草皮不仅能保护环境， 还能够减大气中粉尘量， 选矿厂附近 的厂区就需要将其绿化率相应的提高。

2.5  加强职工环保意识，避免粉尘危害

      在碎矿工艺流程中，为了除尘可以通过采用各种措施，使各 作业区的粉尘不断减少，使其达到国家卫生标准要求。但还会有 剩余粉尘无法消除，会危害到工人的健康。因此，工人的自我保护 意识要强、加强自身保护，尽量减少工人在粉尘环境中进行操作， 可以采取个人防护措施保证职工安全与健康，如佩带防尘口罩， 矿里要开展各种形式的安全教育， 尽量降低尘肺病发生的概率。

      经过多年努力，矿业公司选矿厂在矿石破碎过程中，产生的 粉尘基本能够得到控制， 厂区环境变化很大， 但仍有一些污染源 无法得到根除，经过矿业公司的努力，一定能够得到很好的控 制，最终实现清洁无公害的生产。目前，矿业公司从社会、经济 和环境效益三方面出发，坚持实现规划、利用、化害为利、坚持 的原则， 实现污染物控制达标， 把矿业公司变成花园式的企业。

3  矿用收尘器的优化设计改进策略

3.1  模块化设计

     原有设计 ：每个矿下作业工况不同，市场需求不同和多样 的特点， 设计出不同的产品， 长度方向是通长的。改进措施 ：对设备进行模块、标准和通用为特点的设计。综 合各个工况收尘点的具体情况，各模块要用螺栓相连，
然后对模 块组合进行配对，以其满足不同风压、风量和空间的需要，如图 1 右侧所示。改进效果 ：减少了周期，如设计和制作周期 ；便于出厂保 证了安装精度 ；使设备配件更合理，使采购、仓储环节变的简 单 ；库存成本和资金积压都减少 ；设备的重组与整合有利于客 户的需要， 节约投入资金。

3.2  喷吹管的改进设计

原有设计 ：喷吹管上喷吹孔尺寸都为 φ17。
改进措施 ：增加引流管， 调整尺寸， 分为 φ16 和 φ17 
改进效果 ：引流管可以起到保护滤袋的作用，当压缩空气 会喷吹滤袋，气流就会向下喷射，当开孔大小相同时，会出现喷 吹管中间气量少，而两端气量多的情况，经试验后，当喷吹管径 不同时，喷吹压力和流量有差异，如上表 1 所示，结果与分析一 致。通过调整喷吹孔的大小，使每条滤袋的压缩气量和气压一 致，保护滤袋的同时提高了清灰的效率。 [6]  王景旭 .碎矿工艺通风除尘技术与实践 [J]. 有色矿山 ,2019(01):26-28+31.

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