丰山铜矿地下无轨设备废气污染的治理

2014-03-23黄旭东

采矿技术 2014年6期

黄旭东

(大冶有色金属集团控股有限公司丰山铜矿，湖北阳新县 435232)

1 丰山铜矿无轨柴油采矿设备及其废气排放的现状

丰山铜矿现为井下开采，井下分南北缘两个矿带，现南缘以分段碎石胶结充填法为主，局部地段用无底柱分段崩落法回采，北缘采用点(条)柱式上向水平分层尾砂充填法回采。目前，北缘采用WJD- 1.5 m3电动铲运机出矿，南缘使用1.5～2 m3柴油铲运机出矿并辅助充填运料、中深孔钻机搬运工作。丰山铜矿的地下柴油无轨采矿设备包括铲运机，掘进台车等共14台。以前这些车辆运行时排出大量有毒有害气体，严重污染了井下作业环境，危害矿山职工的健康。从2011年开始，矿山提高了对废气污染的认识，通过加强通风、引进设备技术和改造净化装置等措施，对废气排放进行控制，做到达标排放，有效净化，合理通风，使地下作业环境大大改善。

2 加强废气的有效净化

地下柴油无轨采矿设备运行时排出的废气主要是：碳氧化物、碳氢化合物、氮氧化物、硫的化合物、醛类和油烟等，其中一氧化碳(CO)、氮氧化物(主要为NO、NO2)、醛类(R-CHO，如甲醛、丙烯醛)和油烟四类成份含量高、毒性大，对人体危害很大。

由于柴油机排出的废气对人体危害大，我国各部委在《矿山安全法》基础上，制定了相应的规程和规定。1993年2月，原中国有色金属工业总公司根据有色金属矿山的特点和实际，制订了《地下柴油无轨设备安全管理规程》((93)中色企字第0073号，以下简称”规程”)。按照《规程》规定的地下柴油无轨采矿设备原始烟尘排放浓度限值分别为：CO<1000 ppm；NOx<800 ppm；烟度、新车3PSU(波许单位)、现用4PSU(波许单位)，当排放浓度超过规定时，必须采取一定的净化措施。地下无轨设备的废气净化就是让柴油发动机排出的一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)等气体经过净化器变成水(H2O)、二氧化碳(CO2)和硝酸(HNO3)，使柴油发动机排放的有毒有害气体的浓度不超过安全规程的限值。

2.1 选择优质燃油

因为燃料优劣与碳烟的生成有直接关系，优质的烷烃燃料比芳香烃燃料产生的碳烟低。选择优质燃油是降低原始废气中有害物质浓度的必要手段。

2.2 加强设备的维护和修理

对于在用设备，必须严格按柴油机的维护保养规程进行定期维护和保养。发现问题要及时进行修理，确保柴油机处于良好的技术状态。

为克服一般柴油机的局限性，柴油机制造商开发出了具有新型电子喷油控制装置的系列柴油机，实现了喷油的自动控制，废气中各有害成分的浓度低，这种柴油机已开始在国内外地下采矿设备上得到广泛的应用。2011年，我矿先后从山特维克矿山工程机械公司、中钢集团衡阳重机有限公司采购了3台2 m3柴油铲运机，配备了德国道依茨(Detuz)公司生产的原装低污染柴油机(BF6L914、BF4M1013EC)，从使用看，不但动力充足、性能优良，而且原始废气浓度也大大下降。

2.3 选用有效的净化方法

柴油机废气机外净化处理的方法有以下几种：氧化催化法、水箱洗涤法、催化-水洗联合法。

催化净化法在目前的地下采矿设备上应用广泛，水洗法效果很好，需要加强管理。目前我国地下无轨采矿设备废气净化一般采用单一的催化氧化法或水洗法，不能对废气完全净化。结合我矿的实际情况，采用催化-水洗联合法(图1)是实现废气达标排放的可行办法。针对我矿地下无轨采矿设备只有配有催化净化装置的现状，规定无论使用何种净化法，都必须增加高效水箱再净化。

丰山铜矿大部分柴油铲运机是仿制和改造的，发动机是国产的，铲运机出厂时没有加装净化装置或只有单一的催化净化装置，排气的污染十分严重，是我矿废气治理的重点。根据这些设备的实际情况，选定管道、电瓶、风包的位置，选购催化净化器，制作迷宫水洗箱，都采用了催化-水洗联合净化法改造方案。

图1 催化-水洗联合净化装置

3 加强作业区的通风

原有色金属工业总公司《规程》中详细地规定了地下柴油无轨采矿设备作业地点有毒有害气体的允许浓度为：CO<50 ppm，NO<25 ppm，NO2<2.5 ppm，甲醛<50 ppm，丙烯醛<0.5 ppm。只有加强作业区的通风才能确保作业点的废气浓度达标。为此丰山铜矿采取了以下措施。

3.1 合理配置设备

丰山铜矿规定，在同一进风流作业区，同时作业的柴油无轨设备不得超过3台，运输巷道的风流方向应布置为与柴油无轨设备重车行驶方向相反，风速大于0.5 m/s。按照矿山的这个规定，每3 h进行一次检测。通过强制执行，效果显著。

3.2 对通风系统进行改造

2011年丰山铜矿对南风井风机进行了技术改造，将地表400 kW调速型液压耦合风机改为2台DK45-8-NO21高效风机，电机功率2×160 kW，安装在南缘-200 m中段11线回风井处，采用变频技术，并实现了远程自动化控制。通过加强对各个作业地点的空气成分的检测和通风设施的风量、风速等实时监控，确保了通风系统高效和可靠运行。

另外，在可能的情况下，对串风井筒、巷道进行封堵和安装风门，对风阻较大的通风道打直修平，风道尽量避免急弯和陡坎，以减少损失，改善通风效果。改造以前，1#主扇单独工作时，其流量只有41.28 m3/s，2#机单独工作时其流量为46.08 m3/s(设备设计的流量43～110 m3/s)，通风系统改造后，2台主扇的流量均达到了90 m3/s，效果非常显著。

对某些风量不足作业区，配以局扇加大通风量。

通过对各个作业点的检测和监控，无轨采矿设备作业点的有害气体浓度大大下降，达到了规程的规定浓度。