唐文亮，李卫超（1.中电建安徽长九新材料股份有限公司，安徽 池州 247100；2.中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410004）

随着小型砂石企业的关停，大型砂石项目相继建设[1]。加工系统作为砂石项目的关键环节和重点对象，在砂石加工、输送、堆料和运输的过程中，严重污染环境，也无法生产优质砂石集料[2-4]。湿法工艺易造成二次水污染[5]。本文通过对某灰岩矿项目特大型砂石加工系统粉尘综合防治的研究，详细分析了砂石加工系统粉尘的来源及特征；提出了对破碎车间、筛分车间、皮带转接处和堆场的粉尘综合防治方案。对类似砂石加工系统的粉尘防治具有较好的借鉴作用。

1 粉尘来源及特征

1.1 系统平面布置

某灰岩矿项目位于安徽省池州市牌楼镇，设计生产规模为 7 000 万 t/a。项目分两期建设，其中一期建设规模为 3 500 万 t/a。该项目矿石加工系统布置在矿山北侧带状缓坡地带，长约 2 000 m，宽约 205 m。主要包括破碎、筛分、制砂等车间，半成品堆场，4.75～31.5 mm 混合料堆场，≤4.75 mm 成品砂堆场，≤6.00 mm 石屑堆场及带式输送机，供水、供配电和相关辅助生产设施构成了加工系统，平面布置见图 1。

1.2 系统生产工艺

矿石主要为泥晶灰岩，抗压强度平均值为 64.9 MPa，矿石按吸水率分属于较易吸附型。系统采取两段一闭路破碎筛分干法生产工艺。矿石开采后送至地面或井下粗碎车间，筛分为 0～80.00 mm 和＞80.00 mm 两种粒径的矿石。粒径 ＞80.00 mm 的矿石经锤式破碎机破碎后，由带式输送机运至半成品堆场；再由给料机和带式输送机运至第一筛分车间，筛下物料分别运往制砂系统和混合料堆场，筛上物料运往中细碎车间；中细碎后的矿石经带式输送机运往第二筛分车间，筛下物料运往制砂系统和混合料堆场，筛上物料返回中细碎车间，形成闭路循环。制砂系统形成的机制砂经带式输送机运至成品砂堆场。粗碎前 0～80.00 mm 的矿石经带式输送机运至预筛分车间，筛下物料运往≤6.00 mm 石屑及石粉堆场和混合料堆场，筛上物料返回中细碎车间破碎。见图 2。

图1 矿石加工系统平面布置图

图2 矿石加工系统生产工艺流程图

1.3 粉尘来源及特征分析

矿石加工采用全程干法生产工艺[6]。砂石加工主要在破碎、筛分、制砂、转运、各个堆场等工序中产生不同程度的粉尘。粉尘主要成分为尘土和石料微细颗粒，无特殊污染物质。粉尘排放基本为无组织排放，其中破碎、筛分和转料等环节产尘量较大。系统粉尘来源及特征分析见表 1。

表1 系统粉尘来源及特征分析表

2 粉尘析出的影响因素

2.1 物料含水率

矿石如果含水高，粉尘量产生就少[7]。物料含水包括内水和外水。内水是矿石形成过程自然存在的水分； 外水是外部环境水分附着在矿石颗粒上的水。由于受地质条件和气候影响，一般原矿含水率不高，因而外水大小将对粉尘产生重大影响。砂石加工系统虽采用干法工艺生产，但系统所处区域雨水较多，某些生产点存在外水渗入，需加强外水管理。

2.2 皮带运行速度

皮带运行速度过慢无法达到规定处理量，同时会造成矿石在堆场上的积压；速度过快容易造成皮带跑偏，导致大量矿石抛落，由此造成破碎筛分车间粉尘污染加剧。某一期间，经过溜槽到下道皮带的矿石产量越大，会导致对皮带的冲击力加大，将产生更多粉尘颗粒，造成更严重的皮带损伤。因此，应尽可能控制皮带运行速度。

2.3 溜槽落差

矿石下落过程中，在溜槽处粉尘颗粒的相互碰撞及颗粒与溜槽的摩擦将产生大量的粉尘，大量的小颗粒粉尘长时间停留在空气中将加大转载点粉尘的污染。应最大限度地减小转载点落差。

2.4 转载点形式

转载点处，矿石颗粒脱离原来的运行轨道，将在空气中短时间内自然沉降。较小的粉尘颗粒将长时间停留在空气中，造成污染，而皮带上的细微颗粒将附着于大颗粒上，成为粉尘。

2.5 粉尘粒径

不同粉尘降落示意图见图 3、图 4。从图 3 和图 4 可以看出，由于转载点的落差和皮带的振动，粗颗粒粉尘脱离原来的运行轨迹，进入空气中变为粉尘，但粉尘量极小，且将在短时间内自然沉降。小颗粒粉尘会脱离本身运行轨迹附着于直径相对较大的颗粒上进入空气中。小直径颗粒在空气中停留较长时间，即使已经沉降下来，在下一次矿石冲击下也会成为二次污染。

图3 大颗粒粉尘降落示意图

图4 细颗粒粉尘降落示意图

3 粉尘综合防治方案

3.1 破碎车间

配置袋式除尘器对破碎机卸料口进行负压收尘，并采用全密闭导料槽进行严密封闭。配置抑尘机抑制物料破碎产生的粉尘。采用具备良好稳定性的双电子层纳膜，将其和物料一起在破碎腔内混拌。纳膜在不断地包裹、吸附、团聚、沉降的过程中，全面抑制产生的大量粉尘，大多数粉尘会消失，并且纳膜在一定时间段内会持续有效。配置双流体云尘封喷射干雾，使移动小车卸料口处的粉尘在干雾中团聚沉降。除尘防治方案见表 2。

表2 破碎车间除尘防治方案

3.2 筛分车间

由于振动筛面和受料带式输送机高差较大(3～7 m)，物料下落过程中产生的冲击力使物料相互撞击，形成二次扬尘。需要安装全密闭导料槽进行封闭，并配置袋式除尘器，收集的石粉通过布袋除尘器下的仓泵，经气力送至储灰罐。配置云尘封对物料在振动以及下落时碰撞产生的粉尘进行捕捉和团聚，加强后续效果。除尘防治方案见表 3。

表3 筛分车间除尘防治方案

3.3 皮带转接处

对加工系统皮带机转接点配置云尘封喷射直径为 5～100 μm 的干雾，可有效捕捉该类直径的灰尘，处理好超细颗粒物扩散难题；采用全密闭导料槽封闭转接处保障除尘效果。除尘防治方案见表 4，效果图见图 5。

表4 皮带转接处除尘防治方案

图5 皮带转接处除尘防治方案效果图

3.4 堆 场

堆场周围布置雾炮进行定点喷射除尘，堆场下廊道配置云尘封配合导料槽进行抑尘。除尘防治方案见表 5。

表5 堆场除尘防治方案

4 粉尘综合收集系统

利用压缩空气的静压和动压高浓度、高效率输送物料[8]。输送系统由 5 个部分组成，即气源、输送、管路、灰库和控制。每输送一泵飞灰即为一次工作循环，每次循环分 4 个阶段具体见图 6。项目仓泵选用 M 型泵，物料在仓泵内进行充分流化，保证气力除灰系统安全稳定运行。在输灰主管的始端设置一套正压充气、负压反抽的装置，保证物料及时吹堵，减少堵管概率，又可保证及时处理堵管故障。设置仓泵排气阀、排气管，接至缓冲斗上部不存灰部位，在仓泵进料前，打开排气阀将余压卸去，有利于下料畅通。

图6 物料输送系统循环原理图

5 结 语

(1) 该灰岩矿项目特大型砂石加工系统生产工艺存在破碎、筛分、运输和堆存等环节，在矿石挤压、破碎、转运过程中有细小颗粒产生和逸散，不同环节粉尘产生特征不同。

(2) 影响粉尘析出的因素较多，主要包含物料含水率、皮带运行速度、溜槽落差、转载点形式和粉尘粒径等，保证一定的物料含水率和控制溜槽落差可有效降低粉尘析出程度。

(3) 通过对破碎、筛分车间采用袋式除尘器和云尘封相结合的除尘方案，对皮带转接处配置云尘封喷射超细干雾的除尘方案，对堆场配置雾炮的除尘方案，可有效防治各环节粉尘产生。

(4) 采用负压入料正压密相气力输送发送罐输灰方式，粉料经过充分流化，可高浓度、高效率输送物料，不发生管道堵塞。