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摘要：粉尘污染问题是采石场环境污染的最主要因素之一，本文通过对比多个矿山实际的生产运行情况，并结合现场实地考察，分析了采石场粉尘产生、扩散的原因及粉尘的特性，对采石场粉尘污染的治理进行了综合分析和探讨，得出目前通过对采石场破碎生产线密闭并采取在各个产尘节点喷水降尘相结合的综合粉尘治理方案是目前比较有效可行的方案，可以更好的减少采石场粉尘的污染，并且做到节省大气污染的运营成本。
关键词：采石场；粉尘污染与治理；密闭；喷水
大气污染已成为影响人类健康的主要环境危害因素之一。在各种大气污染成分中，颗粒物（PM），尤其是可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）最受关注，在对大气污染的健康危害评价中多被选作标志性大气污染物。大量的流行病学研究证实大气颗粒物污染与人群死亡和发病率增加密切相关，如高浓度的颗粒物会引起肺功能下降、呼吸和心脏疾病的入院率增加，甚至导致早死[1]。研究资料表明，PM10上升10μg/m3，每日人口总死亡率上升1%，呼吸系统疾病上升3.4%，心血管病上升1.4%，哮喘上升3%，肺功能下降0.1%[2，3]。
根据世界卫生组织的纪录，80万非正常死亡的案例中有2/3源于亚洲的空气污染[4]。越来越多的文献评论亚洲粉尘污染对居民健康存在一定的影响，包括讨论我国内地几个城市，或者比较几个不同城市的空气粉尘污染对健康存在比较严重的影响[5，6]。
从北京等多个城市连续出现雾霾天气状况，严重了影响了人们的正常生活，因此，目前粉尘污染的防治和治理已经成为当前首当其冲的一项艰巨的任务。
本文结合实际工程例子针对采石场破碎筛分粉尘污染产生的机理、特性以及污染防治措施的比选，提出适应当前经济发展和环保要求的粉尘防治措施。
1、产生机理及粉尘特性
1.1 产生机理分析
任何粉尘都要经过一定的传播途径，才能以空气为媒介向周边扩散，使尘粒从静止状态变成悬浮状态的过程称作“尘化”过程，弄清尘化机理，是治理粉尘的首要问题。由空气流动而引起的粉尘飞扬，基本上分为2种情况：第1种是在处理散状物料时，由于诱导空气的流动，将粉尘从处理物料中带出污染局部地带的一次扬尘；第2种就是由于空气流动及设备运行引起落尘再次吹起的二次扬尘。根据对现场的观察和理论分析，在破碎筛分场地，破碎筛分一次扬尘的机理主要有以下4个方面[7-10]。
（1）剪切作用造成的尘化。由高处落入石料堆场的不同粒径的石料，在空气的迎面阻力下引起剪切作用，使降落的粉料悬浮起来。
空气受到的挤压力及向外逸出的速度会与物料的下落速度有关，而物料的下落速度与下落的高度有关，高度越大，速度也会越大，如图1所示。因此，降低物料的下落高度，也就是减缓物料的下落速度，可以减少粉尘的飞扬。
图1 物料下落高度与速度之间的关系
（2）诱导空气造成的尘化。物料在空气中以一定的速度运动时，能带动周围空气随其一起流动，这部分空气称为诱导空气。诱导的空气又会卷吸一部分粉尘，随空气一起流动，产生诱导尘化作用。
大颗粒物料沿着溜槽运动时，由于周围空气同物料的摩擦作用以及其他原因，空气随着运动的物料而流动（诱导作用），并在下一个生产流程的设备或密闭罩中向外逸出。
（3）设备运动引起的尘化。在筛分作业中由于筛分设备带动矿石在筛上的高频振动，引发矿石中夹带的矿粉与空气相混合形成粉尘，还有某些工艺设备所特有的性质，它的作用与通风机（如锤式破碎机）或往复式汽缸（如槽式给矿机）相似。
（4）装入物料引起的尘化。将物料往一定容积的矿仓装入时，排挤出与装入物料同体积的空气，这些空气将由装料口逸出。
1.2破碎筛分粉尘特性
破碎筛分场地产生的矿物性粉尘颗粒不规则，粒径分布不均匀，不同的作业产生的粉尘的分散度不同，表1为某花岗岩石场破碎、筛分场地破碎作业中的粉尘分散度的统计。
表1 破碎、筛分过程中粉尘粒径分布
掌握粉尘分散度对防尘工作具有重要意义。粉尘分散度的数据是机械除尘系统的管路配置、管径计算以及选择净化设备的主要依据之一。
2、粉尘综合控制方法
目前治理采石场破碎、筛分过程中产生的粉尘主要措施有洒水降尘、袋式除尘、封闭式破碎筛分。
进行破碎筛分除尘设计最终是要解决2方面的问题：①一是，使外排的粉尘浓度满足大气污染物综合排放标准的要求。考虑到采石场排放粉尘的方式均为无组织排放，产尘环节较多，集中收集较为困难，因此，主要确保厂界无组织粉尘达标。②二是，使采石场内的工作环境（岗位粉尘浓度）达到国家职业卫生标准的要求。
破碎筛分粉尘产尘特点为粉尘浓度高、破碎筛分各个作业环节产生的粉尘的粒度分布也不尽相同，因此采用单一的除尘方法一般不能取得良好的除尘效果。针对破碎筛分厂房产生粉尘的特点，加强对产尘设备及作业环节的密闭，并采用多种除尘工艺、多种除尘设备综合除尘是破碎筛分设备治理粉尘污染，实现清洁生产的最佳途径。
2.1 洒水降尘措施
目前针对广东省内采石场采取老式的连续洒水降尘措施是主要的粉尘治理措施，其除尘效果明显，但是对于小颗粒粉尘存在除尘不到位的局部地方。
破碎筛分产尘环节喷水抑尘现场实景照片
喷水降尘投资成本低，但必须保障有足够的水源条件，此外，需要做好生产废水收集沉淀设施，避免生产过程中降尘废水中主要污染因子SS超标排放，同时加强对设备的维修保养，确保运营设备无机油的跑冒滴漏。
2.2 布袋除尘措施
目前对于破碎筛分过程中产生的粉尘，部分地区环境行政主管部门要求采取袋式除尘器对破碎筛分设备进行除尘。袋式除尘器是一种高效的干式滤尘装置，它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器后，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。
图2 袋式除尘器结构示意图
袋式除尘器运用于采石场破碎筛分收尘主要存在以下几个问题，一是采石场在破碎筛分工业场地产尘环节较多，譬如物料卸料口，破碎设备以及筛分设备，产尘面较大，破碎筛分设备均置于露天空旷地带，粉尘收集起来相当困难，而且很难将每个产尘节点粉尘均收集到位，二是采用单一的袋式除尘器，虽然其除尘效果较好，但其收集粉尘效果不理想，容易导致粉尘无组织厂界超标排放，三是袋式除尘器运营维护成本较高，为了确保其除尘效率，需要人工经常清理滤袋，破碎筛分过程中收集粉尘风量较大，滤袋容易损坏，损坏的滤袋需经常更换。
2.3 喷水降尘与布袋除尘相结合的措施
部分矿山为了进一步降低粉尘排放量采取喷水降尘和布袋除尘结合的除尘措施，喷水降尘能降低大量大颗粒粉尘产生和排放量，另外加上布袋除尘进一步去除小颗粒的粉尘，但是由于布袋除尘的的材质遇到雾化的粉尘后容易堵塞布袋除尘器，降低了除尘效果甚至损害布袋除尘器。
2.4 喷水降尘结合密封式运行
目前广东省部分矿山已采取了围蔽措施降尘，对所有可能产生粉尘的设备全进行围闭，并且对于粉尘量产生较大设备如破碎机、筛分机等采取连续洒水降尘措施，此种除尘方式除尘效果较为明显，一次性的环保投资成本较高，但其后期维护运营成本较低。其除尘设施如下照片所示。
3、结论
通过对广东省多家采石场的实地考察，虽然采用单一的降尘措施即洒水除尘能起到明显降尘效果，但除尘不到位，存在一定的粉尘溢散到空气中，另外，部分企业在洒水除尘的基础上安装了袋式除尘器，将洒水除尘和袋式除尘相结合，此种除尘方法效果明显好于单一采取袋式除尘器除尘，但是设备维护以及投资费用较高，袋式除尘器遇到潮湿的粉尘很容易堵塞滤袋，且易造成滤袋损坏。通过多家采石场除尘效果以及环保设备运营情况的对比，采取封闭车间和喷水降尘相结合的除尘措施是目前采石场大气环境污染治理最经济可行的环保措施。
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论文作者:黄雄1,谢健辉2,李晓燕3
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/28
标签：粉尘论文; 采石场论文; 物料论文; 空气论文; 除尘器论文; 设备论文; 措施论文; 《防护工程》2018年第35期论文;