探讨金属矿山选矿工艺粉尘治理研究与设计

齐晓娜

（陕西华县金堆城钼业集团有限公司质量计量监测中心，陕西 渭南 714102）

1 粉尘的分类及其危害

1.1 粉尘的分类

粉尘指因机械过程而产生的微细粒子。粉尘的粒径范围广，在国际化标准组织(ISO)的定义中，将粒径小于75μm 的固体颗粒的悬浮体称为粉尘，根据粉尘在呼吸道沉积部位可分为以下几类：

（1）非吸入性粉尘指空气动力学当量直径大于15μm的粉尘，几乎不被吸入呼吸道内。

（2）可吸入性粉尘指空气动力学当量直径小于15μm的粉尘，可从喉部进入到气管、支气管及呼吸道深部。

（3）呼吸性粉尘指空气动力学当量直径小于5μm 的粉尘，可到达呼吸道深部和肺泡区。

（4）PM2.5 指能悬浮在空气中，并且空气动力学当量直径小于等于2.5μm 的粉尘，可到达肺泡区。

1.2 粉尘的危害

（1）粉尘对人体健康的危害在选矿生产过程中，员工长时间吸入含有二氧化硅的粉尘，呼吸功能会发生异常而患上尘肺病，且含量越高，病变越严重。

（2）生产性粉尘对设备产品的影响粉尘落到设备的运动部件上，将会加速设备的磨损，影响设备的正常运转，缩短设备的使用寿命，导致增加设备维修、更换的费用。生产性粉尘对产品的生产，产品的质量，产品的精度都会产生影响。粉尘还能使环境的能见度降低，影响室内工作人员的视野，妨碍员工的正常操作，甚至造成造成不必要的生产危险。

（3）生产性粉尘对环境的污染矿石的破碎、筛分、转运等工序会产生大量的粉尘，由于产生的粉尘粒径小、质量轻等原因，会造成大量的粉尘上扬，在风力的吹动下进而扩散到周围地区的空气中，使建筑蒙上灰尘，含有有害元素(重金属、酸性等)粉尘会污染土壤，使土地退化，矿区域及其周围地区的生态环境受到严重破坏。

2 工作场所粉尘产生的机理

2.1 粉尘的尘化

粉尘的产生和传播过程中，尘粒从静止状态变为悬浮于周围空气之中的状态，称为“尘化”过程。

（1）剪切挤压造成的尘化作用物料运动时，互相间的碰撞、挤压将间隙中的空气排出来，高速外排的空气带动粉尘一起逸出。

（2）诱导空气造成的尘化作用物料高速运动带动周围空气随其流动，形成诱导空气。

（3）综合性尘化作用例如，物料从皮带转运处高速下落时，由于物料流与周围空气相互的卷吸作用使粉尘不断向外飞扬。

（4）二次扬尘二次扬尘是指某种气流使“一次尘化”产生的局部含尘空气进一步在环境中扩散开来。

2.2 工作场所扬尘

（1）物料破碎物料卸落到破碎机布料盘上，在卸落和冲击布料盘的过程中产生扬尘，物料经过破碎后，物料粒径变小，细物料从破碎机的卸料口卸落到下一设备的过程中也会扬起粉尘。因此，在破碎机的受料口及卸料处均会扬起粉尘，其中大颗粒物自动沉降，微细颗粒在周围环境中扩散。

（2）物料筛分由于振动筛筛面的上下往复振动，带动物料在快速运动，造成粉尘飞扬。3.物料运输及转运皮带输送机的受料、卸料及转运过程中会产生大量的扬尘，当输送物料粒度愈细、落料高差越大时，扬尘就越严重。

3 除尘方案的选取

3.1 除尘系统的划分原则

通风除尘系统的布设根据生产设备的配置、工艺流程等具体条件，按下列原则划分：

（1）在同一生产工序中，同时操作并且产生同种粉尘的设备的尘源点相距不远时，宜设为一个通风除尘系统。

（2）除尘系统的划分应从减少系统阻力节约能源方面考虑。

（3）就近原则：在尘源数量较少且处理风量较少的情况下，如果尘源位置比较接近，则设置一个管网系统处理。

（4）阻力平衡原则：在同一工作区内相似或相同的设备，其局部排风量及阻力相似，宜设为同一系统。

3.2 除尘工艺分析

图1 选矿生产流程图

该选矿厂工艺路线为三段一闭路破碎工艺，本课题研究的是分别对粗破碎厂房、1#转运站、2#转运站、中细碎厂房以及筛分厂房进行除尘系统设计。粗碎工序流程是给料机给料到颚式破碎机，破碎后卸料到下方的皮带机，本设计分别在破碎机的受、卸料处进行密闭并排风，设一套通风除尘系统。1#、2#转运站分别进行1#与2#、2#与3#皮带间的物料转运，可将皮带转运处进行密闭并分别设一套光电控制喷雾降尘系统。中细碎工序流程是物料由3#皮带机卸到料槽，料槽卸料到带轨道定量给料胶带机，带轨道定量给料胶带机卸料到中碎圆锥破碎机，中碎后卸料到4#皮带机，4#皮带机将物料输送到筛分厂房，筛上物料返回到6#皮带机，6#皮带机转运到7#皮带机(带卸矿小车)，7#皮带机卸料到料槽，料槽通过底部棒条阀卸料到带轨道定量给料胶带机，带轨道定量给料胶带机卸料到细碎圆锥破碎机，细碎后卸料到4#皮带机。本设计分别在3#皮带机卸料处、6#皮带机卸料处、7#皮带机卸料处、带轨道定量给料胶带机皮带机卸料处、料槽口、中细碎圆锥破碎机受卸料处以及4#皮带机受料处进行密闭并排风，设一套通风除尘系统。筛分工序流程是物料由4#皮带机转运到5#皮带机(带卸料车)，5#皮带机将物料卸入料槽，料槽通过底部棒条阀卸料到定量给矿胶带机，定量给矿胶带机卸料到圆振筛，筛下物料卸料到8#皮带机，4#皮带机将物料输送到下一步工序，筛上物料返回到6#皮带机。

本设计分别在4#皮带机卸料处、5#皮带机卸料处、料槽口、定量给矿胶带机卸料处、振动筛筛面、6#皮带机受料处、8#皮带机受料处进行密闭，并在4#皮带机和5#皮带机转运处设一套光电控制喷雾降尘系统，同时在定量给矿胶带机卸料处、振动筛筛面、6#皮带机受料处、8#皮带机受料处进行排风，设一套通风除尘系统。根据上述原则，针对整个矿山选矿生产流程，本设计在矿山选矿生产流程中布设了6 套除尘系统，共覆盖50个扬尘点。

3.3 通风除尘系统的设计

3.3.1 尘源密闭

设置密闭罩能够控制粉尘外逸，为通风除尘创造良好条件。密闭罩的设计原则为：①密闭罩应尽可能严密，减少孔洞和缝隙；②密闭罩要用坚固、耐用的材料制作；③密闭罩的设置应不妨碍操作和便于检修；④正确选择密闭罩形式及排风点位置，合理的组织罩内气流，使罩内保持负压。

3.3.2 主要扬尘设备的密闭

选矿生产中主要生产设备有皮带机、破碎机、振动筛等，这些设备的受卸料处会扬起大量粉尘，必须进行密闭。

（1）胶带输送机的密闭皮带机在输送破碎后的物料时，在皮带机受、卸料处，由于物料的挤压、冲击、诱导等作用会扬起大量的粉尘。同时皮带在托辊作用下振动，皮带上方也会扬起粉尘，因此要对皮带机进行密闭，考虑到生产维修的需要和节省材料，可采用单层密闭罩方式。

（2）破碎机的密闭物料经溜槽卸到破碎机布料盘上，物料经过溜槽可诱导产生含尘空气。一部分进入破碎机，另一部分冲击布料盘后向上扩散，且物料经过破碎后粒径变小，在下料口处易产生扬尘。因此破碎机的加料口和下料口均需密闭排风。

4 结论

选矿厂选矿生产过程中的破碎、筛分、转运等工序会产生大量的高湿高浓度粉尘，扩散在工作环境中的粉尘会被人通过呼吸道及消化道摄入体内，使人患上尘肺病。这不仅对工人的身心健康产生了严重危害，而且污染了周边环境。因此本课题粉尘治理的优化设计对于解决好矿山企业的粉尘污染，提升矿区区域空气质量，改善人们的生活环境，促进矿山企业快速可持续发展具有深远的意义。