石墨選礦中超細粉塵治理的探討

汪紅++王娟

摘 要：石墨是我國重要的礦產(chǎn)之一，在我國經(jīng)濟發(fā)展中占有非常重要的地位。但是受到石墨行業(yè)性質的制約，在生產(chǎn)的過程中會產(chǎn)生大量的粉塵污染，不僅會給環(huán)境帶來巨大的污染，人體吸入粉塵之后還會給健康帶來巨大的威脅。為了降低石墨粉塵對環(huán)境和人體的危害，筆者以魯山石墨選廠為例，從石墨行業(yè)粉塵污染的特點出發(fā)，對處理石墨超細粉塵的原理和方法進行了具體論述，并介紹了魯山石墨選廠的超細粉塵治理情況。

關鍵詞：石墨選礦 超細粉塵 靜電吸附

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0116-02

石墨是一種非常重要的礦產(chǎn)資源，石墨工業(yè)在我國傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)占據(jù)重要地位，是促進國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)之一。作為重要的生產(chǎn)資源，它的質量較輕，但是卻能夠耐受高溫、具有較強的抗腐蝕性，可以在劇烈的化學反應中保持較好的穩(wěn)定性，是高新技術發(fā)展的基礎性材料之一。目前，石墨已經(jīng)在冶煉行業(yè)中作為一種耐火材料被廣泛應用于陶瓷、顯像管、線路板等的導電涂料和密封材料。從世界范圍內石墨行業(yè)的發(fā)展來看，它主要被用于深度加工。換句話說，就是將大塊的石墨利用各種加工技術使之變成微米級、亞微米級甚至納米級的石墨粒子。如果粉碎的石墨粒子的純凈度較高，就會在電子信息、高分子材料、軍事和航空領域中被廣泛應用。在新的社會發(fā)展環(huán)境中，經(jīng)濟發(fā)展所產(chǎn)生的環(huán)境問題也越來越嚴重，并逐漸成為限制經(jīng)濟發(fā)展的主要因素之一。

1 石墨選礦超細粉塵污染的主要特點

1.1 超細粉塵的排放量很大

由于石墨行業(yè)屬于傳統(tǒng)的工業(yè)類型，設備相對比較落后，再加上生產(chǎn)條件的限制，在粉塵清除上的效果并不顯著。在很多石墨選礦產(chǎn)業(yè)中，廠區(qū)就會受到大量粉塵的污染，而且由于粉塵的排放量比較大，就會對周期的空氣造成嚴重的污染。

1.2 粉塵污染的類型比較單一

這是因為石墨行業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)品比較單一，采用的工藝也比較簡單，從采礦開始到選礦，會產(chǎn)生污染的就只有加工石墨產(chǎn)生的粉塵。

1.3 粉塵污染的分布范圍比較狹窄

因為石墨在被加工的過程中會被分成超細粒子，所以石墨粉塵顆粒的直徑大約為0.1～1μm之間。

1.4 生產(chǎn)環(huán)境差

因為石墨行業(yè)在生產(chǎn)的過程中絕大多數(shù)依然采用比較傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，所以工作人員面臨著龐大的任務量，工作強度極大，機械化利用的程度較低。在這種以人工方式為主的生產(chǎn)條件下，石墨加工過程中產(chǎn)生的大量超細粉塵就會停留在空氣中，嚴重影響了生產(chǎn)車間的環(huán)境質量。這也是加工工人患上粉塵肺等呼吸系統(tǒng)的疾病。

2 石墨選礦超細粉塵處理的主要方法

靜電除塵器和布袋除塵器一直都是我國除塵領域的主力軍。靜電除塵器因綜合性能較高，得到了廣泛的應用。然而，靜電除塵器對細微粉塵的除塵效果并不理想，特別是對粒徑范圍在0.1～1μm的亞微米顆粒，除塵效率不足85%。布袋除塵器對細微粒子有很好的收集效果，卻又存在壓降高，濾袋壽命不長等缺點。我國石墨生產(chǎn)行業(yè)中95%采用袋式除塵器，有的企業(yè)采用旋風除塵作為預處理。此外，國外已開始將靜電袋式復合除塵器應用于超細粉塵的治理中。

2.1 袋式除塵的清潔原理

利用篩分、攔截、慣性碰撞、擴散和重力作用等方式，袋式除塵就可以對粉塵進行分離。這種超細粉塵清除的方法具有資金投入少、維修便利和清潔效果好的優(yōu)點，所以在石墨超細粉塵清除領域得到了廣泛應用。當然，這種除塵方法在水分含量較大的超細粉塵的清除中卻不適合使用，而需要利用濾袋對含塵微粒進行過濾，這樣就能讓粉塵被保留在布袋上面，以此來清除超細粉塵。隨著科學技術的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了很多新的除塵產(chǎn)品，其中使用比較廣泛的有扁袋旁插脈沖清灰除塵器、靜電袋式除塵器和筒型折疊式脈沖清灰除塵器等3種。從濾料角度來說，微孔薄膜復合濾料是目前使用最廣泛的材料。這種材料就是在普通濾料的基礎上，使用聚四氟乙烯微孔薄膜，因為這種薄膜的化學性質非常穩(wěn)定，而且表面非常光滑，而且摩擦阻力非常小，具有耐高溫和不易老化等優(yōu)點。而且即便這種材料經(jīng)過膨化處理，也會保留較好的透氣功能，它的孔徑通常會在0.2～5μm之間，空隙率約為80%。

2.2 靜電除塵的清潔原理

靜電除塵器的工作原理是利用高壓電場使石墨粉塵發(fā)生電離，氣流中的粉塵荷電在電場作用下與氣流分離。負極由不同斷面形狀的金屬導線制成，叫放電電極。正極由不同幾何形狀的金屬板制成，叫集塵電極。靜電除塵器的性能受粉塵性質、設備構造和煙氣流速等三個因素的影響。粉塵的比電阻是評價導電性的指標，它對除塵效率有直接的影響。下面我們對三種不同的靜電除塵方式進行具體分析。

第一，傳統(tǒng)靜電除塵技術已經(jīng)非常成熟并產(chǎn)業(yè)化。隨著環(huán)保要求越來越嚴格，研制效率更高、投資更小的靜電除塵器成為新的研究方向。靜電除塵技術與其他除塵方式組合成的復合式靜電除塵器，克服其中的單一除塵器運行時的不利因素，是一項可行的技術。第二，高速旋風靜電除塵器是具有旋風除塵器和線管式靜電除塵器兩方面特征的復合式除塵器，顆粒在其中受到離心力和靜電力的復合作用而分離，因此它的除塵效率比單一旋風除塵器高，并且能夠捕集粒徑更小的塵粒，而由于入口風速較高，其能夠處理的煙氣量比線管式靜電除塵器大得多。第三，靜電袋式復合除塵器是另一種復合式除塵器，其結構建立在現(xiàn)有成熟的袋濾式除塵器的基礎上并采取靜電增強方式。靜電袋式復合除塵器能夠捕集比普通電除塵器更微細的顆粒，凈化效率也極高，通常超過99.9%。與單一靜電除塵器相比，此除塵器對粉塵比電阻適應范圍廣；與普通袋式過濾器相比，此復合式除塵器的煙氣流速高、阻力低、運行費用低，美國電力研究學會研究的緊湊式混合除塵器也屬于此列。靜電增強顆粒層除塵器也具有類似的原理，它具有耐高溫、耐腐蝕、不燃燒，除塵效果不受粉塵比電阻影響的優(yōu)點，一般在高溫環(huán)境下采用。endprint

3 魯山石墨廠對石墨超細粉塵的處理措施

3.1 魯山石墨廠石墨加工的流程圖

3.2 魯山石墨廠所面臨的粉塵污染問題

由于石墨粉的比重輕，與水的親和性不好，不易被水吸附，而且石墨粉極易導電，在整個生產(chǎn)區(qū)域內到處飄揚著石墨粉塵，影響電器設備的運行帶來嚴重危害，同時對工人的身心健康也造成極大的影響，嚴重地污染了周邊環(huán)境。為了凈化周邊環(huán)境，改善工人的生產(chǎn)條件，同時也為電器設備的安全運行提供保障，必須對石墨粉塵污染加以嚴格控制，加大除塵的力度。魯山石墨廠粉塵污染的產(chǎn)塵點主要集中在如下部分：（1）在原礦堆場已購入約4000 t石墨原礦，而頂棚尚未建設，大風時易產(chǎn)生揚塵等影響；（2）破碎車間破碎機及振動篩給礦點、膠帶輸送機的轉載點易產(chǎn)生粉塵；（3）尾礦庫干攤在大風天氣下可能產(chǎn)生揚塵；（4）產(chǎn)品包裝后運輸階段易產(chǎn)生粉塵。

3.3 魯山石墨廠處理粉塵污染的措施

（1）礦石堆場。

礦石在堆放過程中會產(chǎn)生一定的揚塵，原礦堆場可采取設頂棚、人工定時灑水等措施，灑水次數(shù)根據(jù)天氣情況而定，干燥大風天氣多灑水，多雨時可適當減少灑水次數(shù)，一般每天噴灑3～5次，每次2～3 min，使礦石表面保持一定水分，以控制風蝕揚塵。

（2）人工篩分裝置、篩分破碎車間及皮帶廊揚塵。

選廠粉塵污染源主要是破碎車間破碎機及振動篩給礦點、膠帶輸送機的轉載點，車間配備2臺破碎機、1臺篩分機，采取的措施有：對人工篩分裝置及其皮帶廊、破碎篩分車間及其皮帶運輸廊道均進行全封閉，并在破碎及篩分設備易產(chǎn)生粉塵處設密閉集氣罩（共設3個集氣罩）及靜電袋式復合除塵器1臺，含塵氣體經(jīng)除塵器除塵凈化后，最終經(jīng)15 m高的排氣筒排放，粉塵產(chǎn)生濃度約為2000～3000 mg/m3，排放濃度為20～30 mg/m3，除塵效率約為99%，粉塵排放量1.13 t/a。粉塵排放濃度能夠滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）二級標準限值要求，即粉塵120 mg/m3。

（3）尾礦庫。

尾礦庫主要為尾礦渣干灘揚塵，由于尾礦庫三面環(huán)山，為山谷型尾礦庫，同時尾礦庫干灘長度不大，且含水率較高，一般情況下對周圍大氣環(huán)境影響較小。廠方采取的措施有：加強尾礦庫的管理，在干旱季節(jié)配置專人及時清掃灑水；在尾礦渣堆積過程中采取逐級邊坡覆土綠化的措施。

（4）運輸揚塵。

廠方采取的措施有：產(chǎn)品裝車時不高于車廂、加蓋帆布篷，并對原礦礦石進行表面灑水，對運輸?shù)能囕v限速、限載、防止物料飛揚、拋灑；道路沿線定期適時灑水，在通過村莊時謹慎慢行，減少車輛顛簸，路面應經(jīng)常維護修補，汽車也應經(jīng)常維修保養(yǎng)，維持良好的車況，最大限度的減輕對運輸?shù)缆费鼐€居民的影響。

4 結語

綜上所述，幾年的實踐證明，對魯山石墨選廠石墨粉塵的幾個主要產(chǎn)塵點加以控制，嚴格管理，現(xiàn)在已取得明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，既增加了產(chǎn)值，同時也凈化了廠區(qū)的生產(chǎn)環(huán)境，改善了同周邊居民和單位的關系，工人的身心健康得到很好保障。

參考文獻

[1] 李長春，方宗奎.一種靜電吸附的粉塵自動檢測系統(tǒng)設計與研究[C]//中國科學技術協(xié)會、天津市人民政府.第十三屆中國科協(xié)年會第10分會場-節(jié)能減排戰(zhàn)略與測控技術發(fā)展學術研討會論文集中國科學技術協(xié)會、天津市人民政府，2011：7.

[2] 陳志鵬，于溯源.石墨粉塵在HTR-10蒸汽發(fā)生器中的熱泳沉積[C]//中國顆粒學會、中國科學院地球環(huán)境研究所、西安建筑科技大學.中國顆粒學會第七屆學術年會暨海峽兩岸顆粒技術研討會論文集中國顆粒學會、中國科學院地球環(huán)境研究所、西安建筑科技大學，2010：1.

[3] 雒曉衛(wèi)，張磊，于溯源.高溫氣冷堆中的石墨粉塵[C]//中國顆粒學會、中國科學院地球環(huán)境研究所、西安建筑科技大學.中國顆粒學會第七屆學術年會暨海峽兩岸顆粒技術研討會論文集.中國顆粒學會、中國科學院地球環(huán)境研究所、西安建筑科技大學，2010：1.endprint