矿用收尘器的优化设计与工艺改进

王中军

（河钢集团滦县司家营铁矿有限公司，河北 唐山 063701）

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。

表1 喷吹管孔径变化与流量、压力的关系

3.3 设计更加合理的进风均风装置

原有设计：气流穿过进风口进入袋室内。

改进措施：通过流场模拟后增添均风导流板。

改进效果：这样做烟气会充满整个袋室空间，并较均匀，滤袋间嵌的速度变小，相应的，收尘器的系统阻力降低，收尘效率提高，这样滤袋的使用寿命得到延长。

3.4 气路管路系统元器件外置式改为内置式

原有设计：在设计时，管路系统上的元器件在箱体外面。如脉冲阀等

改进措施：整个管路系统都嵌陷在箱体内。

改进效果：因矿下的障碍物多，并情况复杂，所以导致环境恶劣，当原器件放在外面会发生磕碰和秽污，这样元器件的精度和使用寿命都会受到影响；这样处理过后，设备也能整洁、美观。

4 结论

当矿山处于空间狭窄、工作环境恶劣时， 选用优化和改进后的矿用收尘器最合适，其解决了矿下作业难题，如粉尘治理，现在，该设备收尘的效果突出，除尘和可呼尘除尘效率都很高，分别超过了99.9%和90%以上，超出国家相关标准，同时运行和维护两项费用低，因此市场推广价值很大。