露天石灰石矿山产尘特点及防治技术探讨*

邓有凡 黄骞

（1.中煤科工集团重庆研究院有限公司粉尘研究分院，重庆 400037；2.重庆财经学院，重庆 401320）

0 引言

露天石灰石矿山在生产过程产生的大量粉尘会造成环境污染和作业人员罹患尘肺病。根据国家规定，建设项目环境污染防治设施应当做到“三同时”，防治生产中产生的粉尘减少对环境的污染和危害［1］；露天矿山职业卫生设施应做到“三同时”，通过技术、工艺、管理等手段消除或降低粉尘职业危害影响。因此，露天石灰石矿山应当采取降除尘技术措施，有效控制粉尘危害，降低对周边环境影响和对作业人员粉尘职业危害程度。

目前，国内大多露天石灰石矿山的粉尘防治技术措施较为落后，防尘装备设置不合理、不健全。为降低露天石灰石矿山的粉尘污染，学者们对矿山粉尘污染治理技术进行了持续研究，形成了喷雾降尘、通风除尘、抑尘剂抑尘、爆破降尘、运输降尘等多个粉尘防治关键技术［2-3］。然而，多数研究针对单一的粉尘防治技术展开，较少有针对矿山全生产环节的系统性防尘技术研究；矿山各生产工艺环节的产尘特点有所差异，因此实际防尘过程中，单一除尘技术对矿山粉尘的整体防治效果有限。而适应条件和功能各异的防尘技术，也使矿山企业在防尘决策过程中眼花缭乱，难以制定出合适的防尘措施方案。

笔者对露天石灰石矿山的各生产环节依次进行产尘特点分析，根据产尘特点提出针对性的降尘技术，旨在为矿山企业在防尘过程提供决策依据。

1 产尘特点分析及粉尘防治技术

露天石灰石矿山主要包括石灰石开采、破碎加工、运输等环节［4］，开采环节主要是从矿山岩石层中分解出石料转运至加工厂，主要生产工艺包括钻孔、爆破、装车转运等；破碎加工环节主要是将爆破产生的石料进行破碎加工成砂石产品并传输至堆场，生产工艺包括卡车卸料、一级破碎、二级（返回式）破碎、筛分、制砂、皮带运输等；运输环节主要是成品的装载、运输。这些生产环节在生产过程均会产生粉尘，因工艺的不同，使产尘情况有所不同，其治理措施也对应不同。

1.1 钻孔产尘分析及防尘技术

目前露天矿山以深孔爆破开采为主，爆破前需要先钻孔，传统的钻孔工艺采用气动排渣，在钻孔时会持续的从孔内向外排出大量粉尘，对作业人员和环境均会造成危害。针对生产工艺产尘特点，可采用孔口密闭抽尘净化，如图1 所示，利用特制密闭罩将钻孔口密封，不影响钻杆旋转运动，同时可有效地将钻孔产生的粉尘控制在罩内，通过抽尘管道吸入除尘器净化后排放。

图1 钻孔抽尘净化系统布置示意

1.2 爆破产尘分析及防尘技术

在开采过程中，深孔火工爆破具有单位钻孔量少、炸药单位消耗量低、开采效率高和适合采用机械化快速施工等优点［5］。这种开采方式在爆炸冲击和物料冲击双重作用下，会产生大量的粉尘。水泡泥降尘技术是专门针对火工爆破的降尘技术，当起爆后，水泡泥包中的水在爆炸波的冲击下形成一道降尘水幕，从源头抑制粉尘，有一定的降尘效果。据研究测定，在使用水泡泥之后，火工爆破粉尘浓度可以降低50%［6］。

新型的静态爆破技术有气体膨胀爆破、液压爆破、破碎剂膨胀爆破等，相较于火工爆破没有爆炸冲击波作用，产生的粉尘相比火工爆破较少。无论采用哪种爆破方式，都会产生大量粉尘，且火工爆破单独采用水泡泥技术不能完全控制粉尘，所以在爆破后还需要采用喷雾降尘措施。爆破作业线较长，随着开采的进度逐渐移动，爆破后产生的粉尘扩散范围广阔，普通喷雾射程不够，且无法安装。因此，针对爆破开采工艺可以采用风送式喷雾系统，该套降尘系统具有射程远、喷雾量大的特点，根据型号不同射程可达200 m，可以远程有效控制并降低爆破开采产生的粉尘，并且不会被爆破损坏。

1.3 卡车卸料产尘分析及防尘技术

卡车转运石料至料仓，向料仓卸料过程中会有大量粉尘。主要产尘点有3 处：一是石料从卡车卸下时冲击产生粉尘；二是由于溜槽逐渐缩小，石料在与溜槽边冲击产生粉尘；三是石料在溜槽底部转向时冲击产生粉尘。冲击产尘主要原因是：惯性作用使石料内部相互冲击并振动，由于粉料密度低、重量轻，在石块的惯性冲击与振动作用下扬起，形成粉尘云，连续作用产生连续粉尘云。

惯性作用和密度差异不可避免，因此采用密闭喷雾降尘措施来控尘、降尘。控尘通过在卸料溜槽正上方安装防尘棚实现，防尘棚将粉尘控制在一定溜槽正上方范围内，防尘棚具有一定高度，避免被卡车和石料撞击，在卡车卸料处设置柔性挡尘帘，即可以满足卡车卸料需要，又可以有效控制粉尘扩散。在卸料处设置一组喷雾，主要针对卸料冲击产尘；沿溜槽边缘设置一组喷雾，主要针对溜槽边缘冲击产尘；在溜槽底部转向处设置一组喷雾，主要针对转向冲击产尘。密闭喷雾系统布置见图2 所示，选用SA 雾化喷嘴，喷雾雾粒正对各尘源点。当卡车向料仓卸料时，开启喷雾，抑制卸料和移动过程的粉尘云，停止卸料时停止喷雾，可以有效控制卡车卸料时的粉尘产尘和扩散。

图2 卸料密闭喷雾系统布置示意

1.4 一级破碎产尘分析及防尘技术

一级破碎多数采用鄂式破碎机将投料口的石料进行初次破碎加工，主要产尘点有2 处：一是投料口产尘，岩石破碎时会产生粉尘，破碎机工作时，空气被脉冲挤压，导致粉尘从投料口内向外持续扩散，直接影响作业人员；二是经过破碎的石料从下料口落在皮带上冲击产尘，在缺少控制措施时，粉尘会无序快速扩散至周边。一级破碎降尘系统布置如图3 所示。

基于产尘特点，对投料口采用喷雾降尘措施，对下料口采取密闭抽尘净化措施。投料口喷雾降尘系统布置在投料口上方，喷雾正好覆盖投料口，不影响操作，可对石料充分预湿润，减少破碎产尘，实现有效降尘。下料口密闭抽尘净化系统主要核心是控、除尘，如图3 所示，将破碎机下料口设置密闭罩，密闭罩的皮带运动方向则采用柔性挡尘帘，与皮带接触的两侧采用耐磨柔性防尘帘，可有效减小固定罩开口面积，控制粉尘向外扩散，又不影响皮带运动；由于该点产尘量大、粉尘扩散动能大，用普通喷雾方式无法完全降尘，因此采用抽尘净化措施，将粉尘负压吸入除尘器中净化处理。布袋除尘器用于露天石灰石矿山容易糊袋，因此选用自主设计的湿式除尘器，标准型号有CS-150、CS-250、CS-600，总粉尘除尘效率大于99%（入口粉尘质量浓度小于1000mg/m3以下时）［7］，也可根据需求非标设计。

1.5 二级（返回）破碎产尘分析及防尘技术

二级（返回）破碎一般采用反击式破碎机，主要进行石料的第2 次破碎加工，同时对筛分机返回的较大颗粒石料进行第3 次破碎，其主要产尘点为进料口和下料口。进料口产尘是由于反击式破碎机在破碎过程产生大量粉尘，在没有控制措施时，会迅速从进料口向外扩散。下料口产尘是由于高度落差导致物料冲击产生粉尘，且产尘量大。

基于产尘特点分析，可采取进料口密闭喷雾措施和下料口抽尘净化措施，降尘系统布置见图4 所示。在破碎机进料口设置密闭柔性挡尘帘，控制粉尘扩散；在进料口皮带翻转处顶部设置喷雾装置抑制粉尘产生和降尘，选用SA 雾化喷嘴，喷雾雾粒一部分喷洒在皮带上的石料表面，对石料进行预湿润，一部分雾粒覆盖翻转石料产生的粉尘源。破碎机下料口密闭抽尘净化措施的布置方式与一级破碎密闭抽尘净化系统基本相同。

图4 二级（返回）破碎降尘系统布置示意

1.6 筛分机产尘分析及防尘技术

筛分机是利用物料与筛面的相对运动，使不同粒径的颗粒通过不同筛网，达到按大小分类的目的。主要产尘源为进料口落料产尘和筛分机下料口落料到皮带时冲击产尘，以及筛分机筛分时筛面振动产生的扩散粉尘［8］。因此，在筛分机进料口设置密闭喷雾降尘装置控、除尘，密闭罩设置和喷雾设置与二级破碎降尘系统基本相同，因筛分机会持续振动，所以进料口密闭罩固定在皮带机头上，与筛分机之间采用软连接密封。筛分机上部和下部落料点采用密闭抽尘净化措施，筛分机上筛面设置可拆密闭罩，不影响检修，又能控制粉尘扩散，下料口密闭罩布置方式与一级破碎下料口布置方式相同。筛分机降尘系统如图5 所示。

图5 筛分机降尘系统布置示意

1.7 制砂机产尘分析及防尘技术

制砂机也称细碎机，主要将颗粒物料细化，生产时主要为进料口和下料口产尘，与二级破碎机产尘机理相同。因此，降尘措施与二级破碎的降尘措施相似，进料口采取密闭喷雾降尘措施，下料口采取密闭抽尘净化措施，具体布置见图6。

图6 制砂机降尘系统布置示意

1.8 堆场落料产尘分析及防尘技术

在砂石成品物料经过皮带运输到各个堆场时，为了堆放更多物料，皮带机头往往设置的比较高，物料高处下落过程产生粉尘，尤其落砂时产尘量大。产尘根本原因是：物料干燥易飞扬粉尘；物料高处下落冲击产尘。因此，可在各皮带落料外设置喷雾装置，对物料预湿润，抑制落料过程粉尘的产生；另外采用伸缩落料管落料，减少下落过程被风流扬尘，降低落料冲击高度，减少冲击产尘量，降尘系统如图7 所示。但需注意调控好喷雾流量，做到充分控制扬尘，但又不能使物料含水量过高，避免导致堵管和影响物料性能及经济价值。

图7 堆场落料降尘系统布置示意

1.9 路面等区域扬尘分析及防尘技术

矿山在车辆装载、运输过程会产生路面扬尘，堆场等其他工艺设备也会随风产生扬尘，其根本原因是路面、物料等场所或设备表面粉尘干燥，在微弱气流影响下即会产生粉尘飞扬。喷雾降尘技术可对粉尘进行湿润，防止扬尘和降低空气中粉尘浓度。针对扬尘特性，采用定点定时喷雾和流动喷雾相结合的方式，其中定点喷雾针对相对固定尘源点，如主道路、装车、车辆出入口、加工工艺设备等场所，在道路沿线两侧、车辆出入口等处设置低流量雾化喷嘴，根据环境情况，设置定时开启或车辆经过时自动开启，使粉尘保持湿润状态，达到控制扬尘、降低空气中粉尘浓度的效果；流动喷雾作为固定喷雾的补充，采用风送式喷雾机，主要针对固定喷雾以外的易扬尘区域，同时可根据实际状况对固定喷雾场所进行临时喷雾，最终实现整个厂区粉尘的治理。

湿式降除尘技术应用于堆场、道路扬尘时，可结合抑尘剂使用，根据多项研究，抑尘剂具有较好的保湿性，可使粉尘表面粘结，控制粉尘飞扬［9］。

1.10 个体职业病防护对策

各个尘源点采取防降尘措施后，环境及岗位人员接尘浓度会明显降低，但工作场所内仍会出现一些偶发尘源，比如防降尘系统故障、巡检时设备检修、局部风流扰动等原因导致。因此，为保障岗位作业人员职业健康安全，还需做好个体防护。

常规个体防尘措施采用普通防尘口罩，该类口罩防尘效率较高，但存在呼吸阻力的弊端，因此工人往往只是携带而未规范佩戴，仅用于应付检查。因此，建议岗位作业接尘人员配备KLS120 型滤尘送风式防尘口罩，该型口罩具有主动送风功能，可将空气过滤干净后正压送至作业人员呼吸道口，降低了呼吸阻力，重量轻携带方便，满电可连续使用8 h以上，真正落实作业人员粉尘职业危害最后一道防线［10］。该防尘口罩主要技术参数见表1。

表1 KLS120 型滤尘送风式防尘口罩技术参数

2 结语

针对露天石灰石矿山，明确了生产过程的主要产尘环节，系统性分析探讨了露天石灰石矿山从开采、生产、运输等全生产过程的产尘情况，并针对性地提出了防降尘技术对策，包括：钻孔除尘技术、爆破防降尘技术、卸料防降尘技术、一级破碎防降尘技术、二级（返回）破碎防降尘技术、筛分机防降尘技术、制砂机防降尘技术、堆场落料防降尘技术、扬尘治理防尘技术、个体职业病防治技术。为露天石灰石矿山及同类工艺的企业提供了全套的技术措施及解决方案，便于制定适用的防降尘策略，实现生产系统全过程粉尘治理，以促进矿山粉尘防治技术的推广应用，极大地降低粉尘污染，减少对环境的影响和对作业工人的职业健康危害。