矿石堆取料机的抑尘方案的研究

摘要：本研究深入分析了矿石堆取料机作业中粉尘产生的机理，探讨了粉尘与矿石物理特性及环境因素的关联。基于此，提出了三种抑尘策略：水喷雾技术、化学添加剂法和生物覆盖法。水喷雾技术通过物理方式增加粉尘重量，促使沉降；化学添加剂法改变粉尘表面性质，降低飞扬；生物覆盖法则利用植物和微生物减少粉尘产生。这些策略在内蒙古露天煤矿和南非铁矿石堆场的应用表明，它们能有效降低粉尘污染，改善作业环境，同时具有环保和经济效益。

关键词：矿石堆取料机；粉尘控制；抑尘技术；环境保护

引言

随着工业化进程的加速，矿石堆取料机在作业过程中产生的粉尘污染问题日益凸显。本文综合分析粉尘产生机理，并提出创新的抑尘方案，旨在为矿石堆取料机提供环保、经济的粉尘控制解决方案。

一、矿石堆取料机粉尘产生机理分析

矿石堆取料机在作业过程中，粉尘的产生主要源于物料的装卸和转运。当矿石受到机械力作用时，如撞击、摩擦和压力，会导致矿石颗粒破碎，释放出细小的粉尘颗粒。这些粉尘颗粒在空气中悬浮，形成可见的粉尘云。粉尘的产生不仅与矿石的物理特性有关，如硬度、湿度和粒度分布，还受到作业环境的影响，例如风速和风向。此外，粉尘的传播和沉积还与空气中的湿度和温度有关，这些因素共同作用，影响粉尘的扩散范围和沉降区域。

二、抑尘方案的设计原则

2.1 技术先进性与实效性相结合

抑尘方案的设计应采用技术先进、除尘抑尘效果好的方法。根据《煤炭矿石码头粉尘控制设计规范 （JTS 156-2015）》，装卸设备所采用的粉尘控制设备应选择自动化程度高、节能、环保的产品。这意味着在设计抑尘方案时，应优先考虑那些能够实现高效抑尘的技术，同时确保这些技术的实际应用效果，以减少粉尘对周边环境的污染。

2.2 经济性与成本效益

抑尘方案在确保效果的同时，也需考虑经济性。《煤炭矿石码头粉尘控制设计规范 （JTS 156-2015）》中提到，除尘抑尘应根据工艺流程及装卸物料的特性采用运行费用低的方式。因此，设计原则之一是追求成本效益，选择性价比高的抑尘技术和设备，以实现在控制粉尘的同时，降低企业的运营成本。

2.3 环保性与可持续性

抑尘方案的设计还需强调环保性，确保方案的可持续性。依据《中华人民共和国国家环境保护标准》，污染控制措施应满足或整体优于以下措施要求，如设置闭合式防风网、采用集中程序控制的固定式喷枪洒水抑尘系统等。这要求抑尘方案在设计时，不仅要考虑减少粉尘排放，还要确保不对环境造成新的污染。

2.4 液压系统在抑尘方案中的应用

液压系统作为矿石堆取料机的重要组成部分，不仅为机器提供动力，而且在抑尘设备的精确控制中发挥着至关重要的作用。如图1展示了矿石堆取料机的液压系统原理图，该系统为抑尘设备提供了必要的动力和控制。通过精确的液压控制，抑尘策略能够更加高效地实施。在图1中可以看到液压泵（1）为系统提供压力油，通过控制阀（3）调节油流的方向和压力，进而控制液压缸（2）的运动。这些运动直接关联到抑尘设备的操作，如喷雾臂的伸展和收缩，以及化学添加剂的喷洒。单向阀（4）确保了油流的单向性，防止了回流现象，而压力阀（5）则维持系统的压力稳定，保障了抑尘操作的连续性和可靠性。此外，油箱（6和6'）和过滤器（7）的设计，保证了液压油的清洁和循环使用，从而延长了系统的使用寿命并减少了维护成本。

三、矿石堆取料机的抑尘策略

3.1 水喷雾抑尘技术

水喷雾抑尘技术是一种物理抑尘方法，其核心在于通过水雾与粉尘颗粒的接触，增加粉尘的重量，促使其快速沉降，从而减少粉尘在空气中的悬浮和扩散。这一技术的有效性受到多个因素的影响，包括喷雾系统的覆盖范围、水雾粒径的大小以及喷雾的均匀性。覆盖范围决定了喷雾能否全面覆盖粉尘产生区域，水雾粒径的大小影响着水雾与粉尘的接触效率，而喷雾的均匀性则关系到抑尘效果的一致性。通过精确控制这些参数，可以优化抑尘效率，减少水资源的浪费，并降低对环境的二次污染。此外，水喷雾抑尘技术还可以通过调节水压和喷雾角度，实现对粉尘源头的精准控制，进一步提高抑尘效果。

在内蒙古的一个大型露天煤矿中，采用了一种集成化的水喷雾抑尘系统，以应对矿石堆取料机作业过程中产生的粉尘问题。该系统在堆取料机的关键作业点，如卸料口和转运带，安装了高压喷雾装置，通过精确的水雾喷射，有效捕捉和沉降粉尘。系统配备有传感器，能够实时监测物料湿度和粉尘浓度，自动调节喷雾量，以适应不同的作业条件。这种智能化的调节机制不仅确保了抑尘效果，而且通过减少不必要的水资源浪费，实现了成本节约。

3.2 化学添加剂抑尘法

化学添加剂抑尘法是一种通过改变粉尘表面性质来抑制粉尘飞扬的技术。这种方法涉及到使用特定的化学添加剂，如表面活性剂和高分子化合物，它们能够在粉尘颗粒表面形成一层薄膜，从而增加粉尘的湿润性，降低其表面张力。这种薄膜能够有效地将粉尘颗粒粘合在一起，减少它们因风力或机械作用而飞扬的可能性。选择合适的化学添加剂是关键，因为不同的粉尘特性和环境条件可能需要不同的化学配方。此外，精确控制化学添加剂的用量也是至关重要的，以确保抑尘效果的同时，避免对环境和人体健康造成不良影响。

在南非的一个铁矿石堆场，为了有效控制粉尘污染，采用了一种创新的化学抑尘剂。这种抑尘剂是一种环保型液体，通过特殊的喷洒系统均匀地覆盖在矿石表面，迅速形成一层保护膜。这层保护膜不仅能够锁住矿石中的粉尘，减少其在装卸和运输过程中的释放，还能够在一定程度上防止水分的蒸发，保持矿石的湿润状态。这种抑尘剂的使用，显著降低了堆场内的粉尘浓度，改善了工人的作业环境，减少了对周边居民区的影响。此外，由于粉尘的减少，矿石的运输效率也得到了提升，因为覆盖了保护膜的矿石在装卸过程中产生的粉尘明显减少，减少了因粉尘引起的设备磨损和维护成本。

3.3 生物覆盖抑尘法

生物覆盖抑尘法是一种生态友好的粉尘控制技术，它主要依赖于植物和微生物的自然作用来减少粉尘的产生和扩散。植物通过其根系深入土壤，增强土壤结构，有效减少风蚀作用，从而降低粉尘的释放。此外，植物叶片的表面结构能够吸附空气中的粉尘颗粒，促进粉尘沉降。微生物在这一过程中也扮演着重要角色，它们通过分解矿石表面的有机物质，减少粉尘的生成。这种抑尘方法的优势在于它的环境友好性和可持续性，因为它减少了对化学药剂的依赖，同时促进了生态系统的平衡。

在中国北方的一个煤炭堆场，实施了一项综合生物覆盖抑尘项目，以有效控制粉尘污染并改善矿区的生态环境。项目中，选择了沙棘和耐旱草等本土植物进行种植，这些植物不仅能够适应当地的气候条件，而且它们的根系能够有效地固定土壤，减少风蚀。植物的叶片和枝条在风的作用下摇曳，增加了空气流动的阻力，有助于粉尘的沉降。同时，该堆场还引入了特定的微生物菌群，这些菌群能够分解矿石表面的有机物质，减少粉尘的产生。

四、结语

本文通过对矿石堆取料机粉尘产生机理的深入分析，提出了三种创新的抑尘策略，旨在有效减少粉尘污染，保护作业人员健康，并减轻对环境的影响。随着技术的不断进步和环保法规的日益严格，未来的抑尘技术将更加注重环境友好和资源节约，为实现矿业的绿色转型和可持续发展做出更大贡献。

参考文献

[1]田鑫，鲁伟，王佳佳，等.堆取料机行走制动器常见故障原因及改进措施[J].工程机械与维修，2017，（03）：36-37.

[2]尹崇志，刘文祎，高玉军，等.董家口堆取料机自动化控制技术分析[J].港口科技，2020，（04）：1-2+41.