豐山銅礦地下無(wú)軌設(shè)備廢氣污染的治理

黃旭東

(大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司豐山銅礦， 湖北 陽(yáng)新縣 435232)

1 豐山銅礦無(wú)軌柴油采礦設(shè)備及其廢氣排放的現(xiàn)狀

豐山銅礦現(xiàn)為井下開(kāi)采，井下分南北緣兩個(gè)礦帶，現(xiàn)南緣以分段碎石膠結(jié)充填法為主，局部地段用無(wú)底柱分段崩落法回采，北緣采用點(diǎn)(條)柱式上向水平分層尾砂充填法回采。目前，北緣采用WJD- 1.5 m3電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)出礦，南緣使用1.5～2 m3柴油鏟運(yùn)機(jī)出礦并輔助充填運(yùn)料、中深孔鉆機(jī)搬運(yùn)工作。豐山銅礦的地下柴油無(wú)軌采礦設(shè)備包括鏟運(yùn)機(jī)，掘進(jìn)臺(tái)車(chē)等共14臺(tái)。以前這些車(chē)輛運(yùn)行時(shí)排出大量有毒有害氣體，嚴(yán)重污染了井下作業(yè)環(huán)境，危害礦山職工的健康。從2011年開(kāi)始，礦山提高了對(duì)廢氣污染的認(rèn)識(shí)，通過(guò)加強(qiáng)通風(fēng)、引進(jìn)設(shè)備技術(shù)和改造凈化裝置等措施，對(duì)廢氣排放進(jìn)行控制，做到達(dá)標(biāo)排放，有效凈化，合理通風(fēng)，使地下作業(yè)環(huán)境大大改善。

2 加強(qiáng)廢氣的有效凈化

地下柴油無(wú)軌采礦設(shè)備運(yùn)行時(shí)排出的廢氣主要是：碳氧化物、碳?xì)浠衔?、氮氧化物、硫的化合物、醛?lèi)和油煙等，其中一氧化碳(CO)、氮氧化物(主要為NO、NO2)、醛類(lèi)(R-CHO，如甲醛、丙烯醛)和油煙四類(lèi)成份含量高、毒性大，對(duì)人體危害很大。

由于柴油機(jī)排出的廢氣對(duì)人體危害大，我國(guó)各部委在《礦山安全法》基礎(chǔ)上，制定了相應(yīng)的規(guī)程和規(guī)定。1993年2月，原中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司根據(jù)有色金屬礦山的特點(diǎn)和實(shí)際，制訂了《地下柴油無(wú)軌設(shè)備安全管理規(guī)程》((93)中色企字第0073號(hào)，以下簡(jiǎn)稱(chēng)”規(guī)程”)。按照《規(guī)程》規(guī)定的地下柴油無(wú)軌采礦設(shè)備原始煙塵排放濃度限值分別為：CO<1000 ppm；NOx<800 ppm；煙度、新車(chē)3PSU(波許單位)、現(xiàn)用4PSU(波許單位)，當(dāng)排放濃度超過(guò)規(guī)定時(shí)，必須采取一定的凈化措施。地下無(wú)軌設(shè)備的廢氣凈化就是讓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)等氣體經(jīng)過(guò)凈化器變成水(H2O)、二氧化碳(CO2)和硝酸(HNO3)，使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的有毒有害氣體的濃度不超過(guò)安全規(guī)程的限值。

2.1 選擇優(yōu)質(zhì)燃油

因?yàn)槿剂蟽?yōu)劣與碳煙的生成有直接關(guān)系，優(yōu)質(zhì)的烷烴燃料比芳香烴燃料產(chǎn)生的碳煙低。選擇優(yōu)質(zhì)燃油是降低原始廢氣中有害物質(zhì)濃度的必要手段。

2.2 加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)和修理

對(duì)于在用設(shè)備，必須嚴(yán)格按柴油機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程進(jìn)行定期維護(hù)和保養(yǎng)。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)進(jìn)行修理，確保柴油機(jī)處于良好的技術(shù)狀態(tài)。

為克服一般柴油機(jī)的局限性，柴油機(jī)制造商開(kāi)發(fā)出了具有新型電子噴油控制裝置的系列柴油機(jī)，實(shí)現(xiàn)了噴油的自動(dòng)控制，廢氣中各有害成分的濃度低，這種柴油機(jī)已開(kāi)始在國(guó)內(nèi)外地下采礦設(shè)備上得到廣泛的應(yīng)用。2011年，我礦先后從山特維克礦山工程機(jī)械公司、中鋼集團(tuán)衡陽(yáng)重機(jī)有限公司采購(gòu)了3臺(tái)2 m3柴油鏟運(yùn)機(jī)，配備了德國(guó)道依茨(Detuz)公司生產(chǎn)的原裝低污染柴油機(jī)(BF6L914、BF4M1013EC)，從使用看，不但動(dòng)力充足、性能優(yōu)良，而且原始廢氣濃度也大大下降。

2.3 選用有效的凈化方法

柴油機(jī)廢氣機(jī)外凈化處理的方法有以下幾種：氧化催化法、水箱洗滌法、催化-水洗聯(lián)合法。

催化凈化法在目前的地下采礦設(shè)備上應(yīng)用廣泛，水洗法效果很好，需要加強(qiáng)管理。目前我國(guó)地下無(wú)軌采礦設(shè)備廢氣凈化一般采用單一的催化氧化法或水洗法，不能對(duì)廢氣完全凈化。結(jié)合我礦的實(shí)際情況，采用催化-水洗聯(lián)合法(圖1)是實(shí)現(xiàn)廢氣達(dá)標(biāo)排放的可行辦法。針對(duì)我礦地下無(wú)軌采礦設(shè)備只有配有催化凈化裝置的現(xiàn)狀，規(guī)定無(wú)論使用何種凈化法，都必須增加高效水箱再凈化。

豐山銅礦大部分柴油鏟運(yùn)機(jī)是仿制和改造的，發(fā)動(dòng)機(jī)是國(guó)產(chǎn)的，鏟運(yùn)機(jī)出廠時(shí)沒(méi)有加裝凈化裝置或只有單一的催化凈化裝置，排氣的污染十分嚴(yán)重，是我礦廢氣治理的重點(diǎn)。根據(jù)這些設(shè)備的實(shí)際情況，選定管道、電瓶、風(fēng)包的位置，選購(gòu)催化凈化器，制作迷宮水洗箱，都采用了催化-水洗聯(lián)合凈化法改造方案。

圖1 催化-水洗聯(lián)合凈化裝置

3 加強(qiáng)作業(yè)區(qū)的通風(fēng)

原有色金屬工業(yè)總公司《規(guī)程》中詳細(xì)地規(guī)定了地下柴油無(wú)軌采礦設(shè)備作業(yè)地點(diǎn)有毒有害氣體的允許濃度為：CO<50 ppm，NO<25 ppm，NO2<2.5 ppm，甲醛<50 ppm，丙烯醛<0.5 ppm。只有加強(qiáng)作業(yè)區(qū)的通風(fēng)才能確保作業(yè)點(diǎn)的廢氣濃度達(dá)標(biāo)。為此豐山銅礦采取了以下措施。

3.1 合理配置設(shè)備

豐山銅礦規(guī)定，在同一進(jìn)風(fēng)流作業(yè)區(qū)，同時(shí)作業(yè)的柴油無(wú)軌設(shè)備不得超過(guò)3臺(tái)，運(yùn)輸巷道的風(fēng)流方向應(yīng)布置為與柴油無(wú)軌設(shè)備重車(chē)行駛方向相反，風(fēng)速大于0.5 m/s。按照礦山的這個(gè)規(guī)定，每3 h進(jìn)行一次檢測(cè)。通過(guò)強(qiáng)制執(zhí)行，效果顯著。

3.2 對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造

2011年豐山銅礦對(duì)南風(fēng)井風(fēng)機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造，將地表400 kW調(diào)速型液壓耦合風(fēng)機(jī)改為2臺(tái)DK45-8-NO21高效風(fēng)機(jī)，電機(jī)功率2×160 kW，安裝在南緣-200 m中段11線回風(fēng)井處，采用變頻技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。通過(guò)加強(qiáng)對(duì)各個(gè)作業(yè)地點(diǎn)的空氣成分的檢測(cè)和通風(fēng)設(shè)施的風(fēng)量、風(fēng)速等實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保了通風(fēng)系統(tǒng)高效和可靠運(yùn)行。

另外，在可能的情況下，對(duì)串風(fēng)井筒、巷道進(jìn)行封堵和安裝風(fēng)門(mén)，對(duì)風(fēng)阻較大的通風(fēng)道打直修平，風(fēng)道盡量避免急彎和陡坎，以減少損失，改善通風(fēng)效果。改造以前，1#主扇單獨(dú)工作時(shí)，其流量只有41.28 m3/s，2#機(jī)單獨(dú)工作時(shí)其流量為46.08 m3/s(設(shè)備設(shè)計(jì)的流量43～110 m3/s)，通風(fēng)系統(tǒng)改造后，2臺(tái)主扇的流量均達(dá)到了90 m3/s，效果非常顯著。

對(duì)某些風(fēng)量不足作業(yè)區(qū)，配以局扇加大通風(fēng)量。

通過(guò)對(duì)各個(gè)作業(yè)點(diǎn)的檢測(cè)和監(jiān)控，無(wú)軌采礦設(shè)備作業(yè)點(diǎn)的有害氣體濃度大大下降，達(dá)到了規(guī)程的規(guī)定濃度。

4 小 結(jié)

豐山銅礦目前各個(gè)柴油無(wú)軌采礦設(shè)備作業(yè)地點(diǎn)的空氣檢測(cè)結(jié)果是達(dá)標(biāo)的，廢氣污染的治理成效顯著。實(shí)踐表明，在地下柴油無(wú)軌設(shè)備廢氣污染的治理過(guò)程中，必須全面認(rèn)識(shí)廢氣危害、努力降低廢氣排放、采取合理的凈化手段和加強(qiáng)通風(fēng)管理是改善地下礦山無(wú)軌采礦設(shè)備作業(yè)環(huán)境的重要保證。

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