露天石灰石礦山產(chǎn)塵特點(diǎn)及防治技術(shù)探討*

鄧有凡 黃騫

（1.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司粉塵研究分院，重慶 400037；2.重慶財(cái)經(jīng)學(xué)院，重慶 401320）

0 引言

露天石灰石礦山在生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的大量粉塵會(huì)造成環(huán)境污染和作業(yè)人員罹患?jí)m肺病。根據(jù)國(guó)家規(guī)定，建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境污染防治設(shè)施應(yīng)當(dāng)做到“三同時(shí)”，防治生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉塵減少對(duì)環(huán)境的污染和危害［1］；露天礦山職業(yè)衛(wèi)生設(shè)施應(yīng)做到“三同時(shí)”，通過(guò)技術(shù)、工藝、管理等手段消除或降低粉塵職業(yè)危害影響。因此，露天石灰石礦山應(yīng)當(dāng)采取降除塵技術(shù)措施，有效控制粉塵危害，降低對(duì)周邊環(huán)境影響和對(duì)作業(yè)人員粉塵職業(yè)危害程度。

目前，國(guó)內(nèi)大多露天石灰石礦山的粉塵防治技術(shù)措施較為落后，防塵裝備設(shè)置不合理、不健全。為降低露天石灰石礦山的粉塵污染，學(xué)者們對(duì)礦山粉塵污染治理技術(shù)進(jìn)行了持續(xù)研究，形成了噴霧降塵、通風(fēng)除塵、抑塵劑抑塵、爆破降塵、運(yùn)輸降塵等多個(gè)粉塵防治關(guān)鍵技術(shù)［2-3］。然而，多數(shù)研究針對(duì)單一的粉塵防治技術(shù)展開(kāi)，較少有針對(duì)礦山全生產(chǎn)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性防塵技術(shù)研究；礦山各生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)的產(chǎn)塵特點(diǎn)有所差異，因此實(shí)際防塵過(guò)程中，單一除塵技術(shù)對(duì)礦山粉塵的整體防治效果有限。而適應(yīng)條件和功能各異的防塵技術(shù)，也使礦山企業(yè)在防塵決策過(guò)程中眼花繚亂，難以制定出合適的防塵措施方案。

筆者對(duì)露天石灰石礦山的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)依次進(jìn)行產(chǎn)塵特點(diǎn)分析，根據(jù)產(chǎn)塵特點(diǎn)提出針對(duì)性的降塵技術(shù)，旨在為礦山企業(yè)在防塵過(guò)程提供決策依據(jù)。

1 產(chǎn)塵特點(diǎn)分析及粉塵防治技術(shù)

露天石灰石礦山主要包括石灰石開(kāi)采、破碎加工、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)［4］，開(kāi)采環(huán)節(jié)主要是從礦山巖石層中分解出石料轉(zhuǎn)運(yùn)至加工廠，主要生產(chǎn)工藝包括鉆孔、爆破、裝車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)等；破碎加工環(huán)節(jié)主要是將爆破產(chǎn)生的石料進(jìn)行破碎加工成砂石產(chǎn)品并傳輸至堆場(chǎng)，生產(chǎn)工藝包括卡車(chē)卸料、一級(jí)破碎、二級(jí)（返回式）破碎、篩分、制砂、皮帶運(yùn)輸?shù)?；運(yùn)輸環(huán)節(jié)主要是成品的裝載、運(yùn)輸。這些生產(chǎn)環(huán)節(jié)在生產(chǎn)過(guò)程均會(huì)產(chǎn)生粉塵，因工藝的不同，使產(chǎn)塵情況有所不同，其治理措施也對(duì)應(yīng)不同。

1.1 鉆孔產(chǎn)塵分析及防塵技術(shù)

目前露天礦山以深孔爆破開(kāi)采為主，爆破前需要先鉆孔，傳統(tǒng)的鉆孔工藝采用氣動(dòng)排渣，在鉆孔時(shí)會(huì)持續(xù)的從孔內(nèi)向外排出大量粉塵，對(duì)作業(yè)人員和環(huán)境均會(huì)造成危害。針對(duì)生產(chǎn)工藝產(chǎn)塵特點(diǎn)，可采用孔口密閉抽塵凈化，如圖1 所示，利用特制密閉罩將鉆孔口密封，不影響鉆桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)可有效地將鉆孔產(chǎn)生的粉塵控制在罩內(nèi)，通過(guò)抽塵管道吸入除塵器凈化后排放。

圖1 鉆孔抽塵凈化系統(tǒng)布置示意

1.2 爆破產(chǎn)塵分析及防塵技術(shù)

在開(kāi)采過(guò)程中，深孔火工爆破具有單位鉆孔量少、炸藥單位消耗量低、開(kāi)采效率高和適合采用機(jī)械化快速施工等優(yōu)點(diǎn)［5］。這種開(kāi)采方式在爆炸沖擊和物料沖擊雙重作用下，會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵。水泡泥降塵技術(shù)是專(zhuān)門(mén)針對(duì)火工爆破的降塵技術(shù)，當(dāng)起爆后，水泡泥包中的水在爆炸波的沖擊下形成一道降塵水幕，從源頭抑制粉塵，有一定的降塵效果。據(jù)研究測(cè)定，在使用水泡泥之后，火工爆破粉塵濃度可以降低50%［6］。

新型的靜態(tài)爆破技術(shù)有氣體膨脹爆破、液壓爆破、破碎劑膨脹爆破等，相較于火工爆破沒(méi)有爆炸沖擊波作用，產(chǎn)生的粉塵相比火工爆破較少。無(wú)論采用哪種爆破方式，都會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，且火工爆破單獨(dú)采用水泡泥技術(shù)不能完全控制粉塵，所以在爆破后還需要采用噴霧降塵措施。爆破作業(yè)線較長(zhǎng)，隨著開(kāi)采的進(jìn)度逐漸移動(dòng)，爆破后產(chǎn)生的粉塵擴(kuò)散范圍廣闊，普通噴霧射程不夠，且無(wú)法安裝。因此，針對(duì)爆破開(kāi)采工藝可以采用風(fēng)送式噴霧系統(tǒng)，該套降塵系統(tǒng)具有射程遠(yuǎn)、噴霧量大的特點(diǎn)，根據(jù)型號(hào)不同射程可達(dá)200 m，可以遠(yuǎn)程有效控制并降低爆破開(kāi)采產(chǎn)生的粉塵，并且不會(huì)被爆破損壞。

1.3 卡車(chē)卸料產(chǎn)塵分析及防塵技術(shù)

卡車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)石料至料倉(cāng)，向料倉(cāng)卸料過(guò)程中會(huì)有大量粉塵。主要產(chǎn)塵點(diǎn)有3 處：一是石料從卡車(chē)卸下時(shí)沖擊產(chǎn)生粉塵；二是由于溜槽逐漸縮小，石料在與溜槽邊沖擊產(chǎn)生粉塵；三是石料在溜槽底部轉(zhuǎn)向時(shí)沖擊產(chǎn)生粉塵。沖擊產(chǎn)塵主要原因是：慣性作用使石料內(nèi)部相互沖擊并振動(dòng)，由于粉料密度低、重量輕，在石塊的慣性沖擊與振動(dòng)作用下?lián)P起，形成粉塵云，連續(xù)作用產(chǎn)生連續(xù)粉塵云。

慣性作用和密度差異不可避免，因此采用密閉噴霧降塵措施來(lái)控塵、降塵。控塵通過(guò)在卸料溜槽正上方安裝防塵棚實(shí)現(xiàn)，防塵棚將粉塵控制在一定溜槽正上方范圍內(nèi)，防塵棚具有一定高度，避免被卡車(chē)和石料撞擊，在卡車(chē)卸料處設(shè)置柔性擋塵簾，即可以滿足卡車(chē)卸料需要，又可以有效控制粉塵擴(kuò)散。在卸料處設(shè)置一組噴霧，主要針對(duì)卸料沖擊產(chǎn)塵；沿溜槽邊緣設(shè)置一組噴霧，主要針對(duì)溜槽邊緣沖擊產(chǎn)塵；在溜槽底部轉(zhuǎn)向處設(shè)置一組噴霧，主要針對(duì)轉(zhuǎn)向沖擊產(chǎn)塵。密閉噴霧系統(tǒng)布置見(jiàn)圖2 所示，選用SA 霧化噴嘴，噴霧霧粒正對(duì)各塵源點(diǎn)。當(dāng)卡車(chē)向料倉(cāng)卸料時(shí)，開(kāi)啟噴霧，抑制卸料和移動(dòng)過(guò)程的粉塵云，停止卸料時(shí)停止噴霧，可以有效控制卡車(chē)卸料時(shí)的粉塵產(chǎn)塵和擴(kuò)散。

圖2 卸料密閉噴霧系統(tǒng)布置示意

1.4 一級(jí)破碎產(chǎn)塵分析及防塵技術(shù)

一級(jí)破碎多數(shù)采用鄂式破碎機(jī)將投料口的石料進(jìn)行初次破碎加工，主要產(chǎn)塵點(diǎn)有2 處：一是投料口產(chǎn)塵，巖石破碎時(shí)會(huì)產(chǎn)生粉塵，破碎機(jī)工作時(shí)，空氣被脈沖擠壓，導(dǎo)致粉塵從投料口內(nèi)向外持續(xù)擴(kuò)散，直接影響作業(yè)人員；二是經(jīng)過(guò)破碎的石料從下料口落在皮帶上沖擊產(chǎn)塵，在缺少控制措施時(shí)，粉塵會(huì)無(wú)序快速擴(kuò)散至周邊。一級(jí)破碎降塵系統(tǒng)布置如圖3 所示。

基于產(chǎn)塵特點(diǎn)，對(duì)投料口采用噴霧降塵措施，對(duì)下料口采取密閉抽塵凈化措施。投料口噴霧降塵系統(tǒng)布置在投料口上方，噴霧正好覆蓋投料口，不影響操作，可對(duì)石料充分預(yù)濕潤(rùn)，減少破碎產(chǎn)塵，實(shí)現(xiàn)有效降塵。下料口密閉抽塵凈化系統(tǒng)主要核心是控、除塵，如圖3 所示，將破碎機(jī)下料口設(shè)置密閉罩，密閉罩的皮帶運(yùn)動(dòng)方向則采用柔性擋塵簾，與皮帶接觸的兩側(cè)采用耐磨柔性防塵簾，可有效減小固定罩開(kāi)口面積，控制粉塵向外擴(kuò)散，又不影響皮帶運(yùn)動(dòng)；由于該點(diǎn)產(chǎn)塵量大、粉塵擴(kuò)散動(dòng)能大，用普通噴霧方式無(wú)法完全降塵，因此采用抽塵凈化措施，將粉塵負(fù)壓吸入除塵器中凈化處理。布袋除塵器用于露天石灰石礦山容易糊袋，因此選用自主設(shè)計(jì)的濕式除塵器，標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)有CS-150、CS-250、CS-600，總粉塵除塵效率大于99%（入口粉塵質(zhì)量濃度小于1000mg/m3以下時(shí)）［7］，也可根據(jù)需求非標(biāo)設(shè)計(jì)。

1.5 二級(jí)（返回）破碎產(chǎn)塵分析及防塵技術(shù)

二級(jí)（返回）破碎一般采用反擊式破碎機(jī)，主要進(jìn)行石料的第2 次破碎加工，同時(shí)對(duì)篩分機(jī)返回的較大顆粒石料進(jìn)行第3 次破碎，其主要產(chǎn)塵點(diǎn)為進(jìn)料口和下料口。進(jìn)料口產(chǎn)塵是由于反擊式破碎機(jī)在破碎過(guò)程產(chǎn)生大量粉塵，在沒(méi)有控制措施時(shí)，會(huì)迅速?gòu)倪M(jìn)料口向外擴(kuò)散。下料口產(chǎn)塵是由于高度落差導(dǎo)致物料沖擊產(chǎn)生粉塵，且產(chǎn)塵量大。

基于產(chǎn)塵特點(diǎn)分析，可采取進(jìn)料口密閉噴霧措施和下料口抽塵凈化措施，降塵系統(tǒng)布置見(jiàn)圖4 所示。在破碎機(jī)進(jìn)料口設(shè)置密閉柔性擋塵簾，控制粉塵擴(kuò)散；在進(jìn)料口皮帶翻轉(zhuǎn)處頂部設(shè)置噴霧裝置抑制粉塵產(chǎn)生和降塵，選用SA 霧化噴嘴，噴霧霧粒一部分噴灑在皮帶上的石料表面，對(duì)石料進(jìn)行預(yù)濕潤(rùn)，一部分霧粒覆蓋翻轉(zhuǎn)石料產(chǎn)生的粉塵源。破碎機(jī)下料口密閉抽塵凈化措施的布置方式與一級(jí)破碎密閉抽塵凈化系統(tǒng)基本相同。

圖4 二級(jí)（返回）破碎降塵系統(tǒng)布置示意

1.6 篩分機(jī)產(chǎn)塵分析及防塵技術(shù)

篩分機(jī)是利用物料與篩面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使不同粒徑的顆粒通過(guò)不同篩網(wǎng)，達(dá)到按大小分類(lèi)的目的。主要產(chǎn)塵源為進(jìn)料口落料產(chǎn)塵和篩分機(jī)下料口落料到皮帶時(shí)沖擊產(chǎn)塵，以及篩分機(jī)篩分時(shí)篩面振動(dòng)產(chǎn)生的擴(kuò)散粉塵［8］。因此，在篩分機(jī)進(jìn)料口設(shè)置密閉噴霧降塵裝置控、除塵，密閉罩設(shè)置和噴霧設(shè)置與二級(jí)破碎降塵系統(tǒng)基本相同，因篩分機(jī)會(huì)持續(xù)振動(dòng)，所以進(jìn)料口密閉罩固定在皮帶機(jī)頭上，與篩分機(jī)之間采用軟連接密封。篩分機(jī)上部和下部落料點(diǎn)采用密閉抽塵凈化措施，篩分機(jī)上篩面設(shè)置可拆密閉罩，不影響檢修，又能控制粉塵擴(kuò)散，下料口密閉罩布置方式與一級(jí)破碎下料口布置方式相同。篩分機(jī)降塵系統(tǒng)如圖5 所示。

圖5 篩分機(jī)降塵系統(tǒng)布置示意

1.7 制砂機(jī)產(chǎn)塵分析及防塵技術(shù)

制砂機(jī)也稱(chēng)細(xì)碎機(jī)，主要將顆粒物料細(xì)化，生產(chǎn)時(shí)主要為進(jìn)料口和下料口產(chǎn)塵，與二級(jí)破碎機(jī)產(chǎn)塵機(jī)理相同。因此，降塵措施與二級(jí)破碎的降塵措施相似，進(jìn)料口采取密閉噴霧降塵措施，下料口采取密閉抽塵凈化措施，具體布置見(jiàn)圖6。

圖6 制砂機(jī)降塵系統(tǒng)布置示意

1.8 堆場(chǎng)落料產(chǎn)塵分析及防塵技術(shù)

在砂石成品物料經(jīng)過(guò)皮帶運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)堆場(chǎng)時(shí)，為了堆放更多物料，皮帶機(jī)頭往往設(shè)置的比較高，物料高處下落過(guò)程產(chǎn)生粉塵，尤其落砂時(shí)產(chǎn)塵量大。產(chǎn)塵根本原因是：物料干燥易飛揚(yáng)粉塵；物料高處下落沖擊產(chǎn)塵。因此，可在各皮帶落料外設(shè)置噴霧裝置，對(duì)物料預(yù)濕潤(rùn)，抑制落料過(guò)程粉塵的產(chǎn)生；另外采用伸縮落料管落料，減少下落過(guò)程被風(fēng)流揚(yáng)塵，降低落料沖擊高度，減少?zèng)_擊產(chǎn)塵量，降塵系統(tǒng)如圖7 所示。但需注意調(diào)控好噴霧流量，做到充分控制揚(yáng)塵，但又不能使物料含水量過(guò)高，避免導(dǎo)致堵管和影響物料性能及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

圖7 堆場(chǎng)落料降塵系統(tǒng)布置示意

1.9 路面等區(qū)域揚(yáng)塵分析及防塵技術(shù)

礦山在車(chē)輛裝載、運(yùn)輸過(guò)程會(huì)產(chǎn)生路面揚(yáng)塵，堆場(chǎng)等其他工藝設(shè)備也會(huì)隨風(fēng)產(chǎn)生揚(yáng)塵，其根本原因是路面、物料等場(chǎng)所或設(shè)備表面粉塵干燥，在微弱氣流影響下即會(huì)產(chǎn)生粉塵飛揚(yáng)。噴霧降塵技術(shù)可對(duì)粉塵進(jìn)行濕潤(rùn)，防止揚(yáng)塵和降低空氣中粉塵濃度。針對(duì)揚(yáng)塵特性，采用定點(diǎn)定時(shí)噴霧和流動(dòng)噴霧相結(jié)合的方式，其中定點(diǎn)噴霧針對(duì)相對(duì)固定塵源點(diǎn)，如主道路、裝車(chē)、車(chē)輛出入口、加工工藝設(shè)備等場(chǎng)所，在道路沿線兩側(cè)、車(chē)輛出入口等處設(shè)置低流量霧化噴嘴，根據(jù)環(huán)境情況，設(shè)置定時(shí)開(kāi)啟或車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟，使粉塵保持濕潤(rùn)狀態(tài)，達(dá)到控制揚(yáng)塵、降低空氣中粉塵濃度的效果；流動(dòng)噴霧作為固定噴霧的補(bǔ)充，采用風(fēng)送式噴霧機(jī)，主要針對(duì)固定噴霧以外的易揚(yáng)塵區(qū)域，同時(shí)可根據(jù)實(shí)際狀況對(duì)固定噴霧場(chǎng)所進(jìn)行臨時(shí)噴霧，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)廠區(qū)粉塵的治理。

濕式降除塵技術(shù)應(yīng)用于堆場(chǎng)、道路揚(yáng)塵時(shí)，可結(jié)合抑塵劑使用，根據(jù)多項(xiàng)研究，抑塵劑具有較好的保濕性，可使粉塵表面粘結(jié)，控制粉塵飛揚(yáng)［9］。

1.10 個(gè)體職業(yè)病防護(hù)對(duì)策

各個(gè)塵源點(diǎn)采取防降塵措施后，環(huán)境及崗位人員接塵濃度會(huì)明顯降低，但工作場(chǎng)所內(nèi)仍會(huì)出現(xiàn)一些偶發(fā)塵源，比如防降塵系統(tǒng)故障、巡檢時(shí)設(shè)備檢修、局部風(fēng)流擾動(dòng)等原因?qū)е?。因此，為保障崗位作業(yè)人員職業(yè)健康安全，還需做好個(gè)體防護(hù)。

常規(guī)個(gè)體防塵措施采用普通防塵口罩，該類(lèi)口罩防塵效率較高，但存在呼吸阻力的弊端，因此工人往往只是攜帶而未規(guī)范佩戴，僅用于應(yīng)付檢查。因此，建議崗位作業(yè)接塵人員配備KLS120 型濾塵送風(fēng)式防塵口罩，該型口罩具有主動(dòng)送風(fēng)功能，可將空氣過(guò)濾干凈后正壓送至作業(yè)人員呼吸道口，降低了呼吸阻力，重量輕攜帶方便，滿電可連續(xù)使用8 h以上，真正落實(shí)作業(yè)人員粉塵職業(yè)危害最后一道防線［10］。該防塵口罩主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 KLS120 型濾塵送風(fēng)式防塵口罩技術(shù)參數(shù)

2 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)露天石灰石礦山，明確了生產(chǎn)過(guò)程的主要產(chǎn)塵環(huán)節(jié)，系統(tǒng)性分析探討了露天石灰石礦山從開(kāi)采、生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)热a(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)塵情況，并針對(duì)性地提出了防降塵技術(shù)對(duì)策，包括：鉆孔除塵技術(shù)、爆破防降塵技術(shù)、卸料防降塵技術(shù)、一級(jí)破碎防降塵技術(shù)、二級(jí)（返回）破碎防降塵技術(shù)、篩分機(jī)防降塵技術(shù)、制砂機(jī)防降塵技術(shù)、堆場(chǎng)落料防降塵技術(shù)、揚(yáng)塵治理防塵技術(shù)、個(gè)體職業(yè)病防治技術(shù)。為露天石灰石礦山及同類(lèi)工藝的企業(yè)提供了全套的技術(shù)措施及解決方案，便于制定適用的防降塵策略，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)全過(guò)程粉塵治理，以促進(jìn)礦山粉塵防治技術(shù)的推廣應(yīng)用，極大地降低粉塵污染，減少對(duì)環(huán)境的影響和對(duì)作業(yè)工人的職業(yè)健康危害。