ГЛАВА 13. ОБЕСПЫЛИВАНИЕ И ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЕ

ПЫЛЬ

Пыль – это твердые частицы крупностью менее 0,5 мм (500 мкм), содержащиеся в исходной руде и продуктах обогащения, а также в воздухе в виде взвесей, образующихся при дроблении и сухом измельчении полезных ископаемых, грохочении, сухой магнитной сепарации, воздушной сепарации, электросепарации, сушке, в местах пересыпки сухих продуктов и т. п. В зависимости от крупности частиц, пыль подразделяют:

на крупную – размер частиц 500-100 мкм;

мелкую – размер частиц 100-10 мкм;

тонкую – размер частиц 10-0,1 мкм;

весьма тонкую – размер частиц менее 0,1 мкм.

Наличие пыли в продуктах обогащения приводит к потерям ценных компонентов при транспортировке концентратов в открытых емкостях, загрязнению окружающей среды, опасности возникновения взрывов и пожаров при хранении запыленных продуктов и их последующей переработке. Наличие промышленной пыли в воздухе помимо огне- и взрывоопасности представляет угрозу здоровью людей.

Содержание пыли в продуктах обогащения и в воздухе регламентируется соответствующими стандартами и нормами. На обогатительных фабриках для уменьшения количества образующейся пыли и снижения ее воздействия на окружающую среду и обслуживающий персонал переходят на малопылящие технологии, укрывают и герметизируют оборудование, устанавливают системы аспирации, осуществляют влажную уборку помещений, используют индивидуальные средства защиты.

ОБЕСПЫЛИВАНИЕ ПРОДУКТОВ ОБОГАЩЕНИЯ

Обеспыливание – это удаление пыли из продуктов обогащения. Оно может быть как мокрым, так и сухим. Для мокрого обеспыливания (обесшламливания) используют грохоты, гидроциклоны, спиральные классификаторы. Для сухого обеспыливания продуктов обогащения используют грохоты, центробежные сепараторы, полочные воздушные сепараторы. Устройство и принцип работы перечисленных аппаратов приведены в разделах 2, 4 данного учебного пособия.

ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЕ

Пылеулавливание – процесс улавливания пыли в местах ее образования с последующим выделением твердой фазы из потоков воздуха или газа. В зависимости от крупности пыли, ее концентрации, ценности и требуемой степени очистки воздуха, пылеулавливание осуществляется в одну, две или три стадии. Пылеулавливание может быть сухим или мокрым. Для сухого пылеулавливания используют осадительные камеры, циклоны (одиночные и батарейные), рукавные фильтры и электрофильтры. Для мокрого пылеулавливания используют центробежные скрубберы, мокрые и пенные пылеуловители.

Пылеосадительные камеры не получили широкого распространения вследствие своей громоздкости. Поперечное сечение пылеосадительной камеры значительно больше, чем у воздуховода, по этой причине скорость движения воздуха в ней меньше, и крупные частицы пыли оседают в нижнюю часть камеры, откуда осуществляется их разгрузка. В настоящее время пылеосадительные камеры применяют в качестве разгрузочных камер барабанных сушилок и труб-сушилок. В этом случае в пылеосадительных камерах осуществляется первая стадия очистки дымовых газов, в которой улавливается только крупная пыль.

Циклоны являются очень широко применяемыми аппаратами для пылеулавливания (рис. 13.1). Принцип работы циклона основан на том, что частицы пыли под действием центробежной силы (запыленный воздух подается в циклон вентилятором со скоростью до 25 м/с) прижимаются к внутренним стенкам циклона, теряют скорость и по спиралевидным траекториям перемещаются в нижнюю часть циклона, откуда разгружаются специальным устройством, обеспечивающим герметичность циклона в процессе работы. Обеспыленный воздух удаляется из циклона через выходной патрубок. Циклоны улавливают в основном мелкую пыль (крупнее 10 мкм), причем циклоны малого диаметра обладают большей эффективностью (к. п. д.> 90 %) по сравнению с циклонами большого диаметра (к. п. д.=60-70 %), но имеют значительно меньшую производительность. Промышленные циклоны (ЦН-11, ЦН-15) изготавливаются диаметром от 200 до 3000 мм и могут устанавливаться как отдельно, так и группами от 2 до 14 аппаратов.

Для более эффективного пылеулавливания устанавливают батарейные циклоны (рис. 13.2), состоящие из большого количества (до нескольких сотен) циклонов (элементов) небольшого размера. Диаметр циклонов от 40 до 250 мм. Циклоны своей цилиндрической частью заключены в камеру, куда подается запыленный воздух. Поскольку индивидуальный подвод воздуха к каждому элементу осуществлять затруднительно, в верхней части каждого циклона устанавливается неподвижная улитка, обеспечивающая «закрутку» воздуха в циклоне. Разгрузка пыли осуществляется из нижней разгрузочной камеры с затвором; обеспыленный воздух удаляется через патрубок в верхней камере. В батарейных циклонах (БЦ) улавливается пыль крупностью до 5 мкм.

Рис. 13.1. Циклон Рис. 13.2. Батарейный циклон

В рукавных фильтрах (рис. 13.3) процесс улавливания пыли происходит на пористой перегородке (фильтроткани) при просасывании через нее запыленного воздуха (по принципу пылесоса). Фильтрующие элементы фильтра выполнены в виде рукавов диаметром до 220 мм, высотой от 3 до 10 м. Рукава (их число может составлять несколько сотен) крепятся вертикально внутри камеры, в которой создается разрежение. При этом запыленный воздух поступает внутрь рукавов снизу, а очищенный удаляется из камеры в верхней части.

Р

Рукавный фильтр состоит из нескольких параллельно работающих секций. Периодически, по мере заполнения пылью, одна из секций отключается, рукава встряхиваются, пыль удаляется в бункер с разгрузочным устройством. Рукавные фильтры обеспечивают степень очистки воздуха до 99 %, они способны улавливать пыль крупностью менее 10 мкм. Применяются в основном на асбообогатительных фабриках и для окончательной очистки воздуха после циклонов. Обозначение в соответствии с площадью фильтрования, например, РФГ-2-560.

Электрофильтры предназначены для улавливания пыли крупностью до 0,1 мм (рис. 13.4). Принцип их работы основан на ионизации воздуха в камере электрофильтра с помощью коронирующего электрода. На коронирующий электрод подается высокое напряжение (до 60 кВ) отрицательного знака. Электроны и отрицательно заряженные ионы адсорбируются на частицах пыли, которые оседают на заземленных осадительных электродах пластинчатой или трубчатой формы. Электрофильтр состоит из нескольких секций, попеременно отключаемых для разгрузки пыли с осадительных электродов. Эффективность улавливания пыли до 99 %.

Электрофильтры бывают горизонтального и вертикального исполнения, обозначаются в соответствии с площадью активного сечения (пространства, свободного для движения воздуха внутри фильтра, где существует электрическое поле), например: УВ-2-24 – унифицированный вертикальный двухсекционный электрофильтр с площадью активного сечения каждой секции 24 м².

Центробежный скруббер для мокрого пылеулавливания (рис. 13.5, а) имеет цилиндрический корпус, в нижнюю часть которого тангенциально подается запыленный воздух. В верхней части скруббера по окружности корпуса установлены форсунки, подающие воду на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса. Под действием центробежной силы частицы пыли прижимаются к стенкам, смешиваются с водой и вместе с ней стекают в нижнюю часть скруббера, откуда удаляются через специальный затвор. Крупность удаляемой пыли – до 0,3 мкм, эффективность пылеулавливания – до 80 %.

В мокром (барботажном) пылеуловителе (рис. 13.5, б) запыленный воздух подают в объем жидкости (воды), в которой происходит образование пузырьков диаметром 3-7 мм. Пыль, находящаяся в пузырьках, адсорбируется на границе раздела жидкость – газ и вместе с водой удаляется в отстойник. Эффективность пылеулавливания невысока – 50-60 %, поскольку внутри пузырьков пыль не контактирует с водой и поступает обратно в атмосферу.

Рис. 13.5. Аппараты для мокрого пылеулавливания:

а – центробежный скруббер; б – мокрый пылеуловитель; в – пенный пылеуловитель

Более эффективным устройством является пенный пылеуловитель, в котором запыленный воздух пропускается через слой пены (рис. 13.5, в). В слое пены происходит интенсивное смачивание частиц пыли, которые самотеком удаляются вместе с отработанной пеной. Высота слоя пены на решетке – 100-200 мм, скорость движения запыленного воздуха на входе – 2-2,5 м/с. Эффективность пылеулавливания – до 99 %.

В мокрых пылеуловителях, использующих принцип Вентури, твердые частицы адсорбируются на поверхности мельчайших капелек воды, образующихся на выходе трубы-распылителя при подаче в нее запыленного воздуха со скоростью 40-150 м/с и орошающей жидкости. «Грязная» вода улавливается в брызгоуловителе и сливается в приемный бак. Подобные аппараты, например МПР – мокрый пылеуловитель с решеткой, используются в системах пылеулавливания сушильных установок. Эффективность пылеулавливания – до 99 %, производительность по очищаемому воздуху – до 4000 м³/ч.