14.新坪石墨厂石墨粉尘的治理研究_江锦云
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第27卷 第4期2005年8月三峡大学学报(自然科学版)J of China Three G orges Univ.(Natural Sciences )Vol 127No.4Aug 12005收稿日期:2005203218作者简介:江锦云(1970-),男,工程师,硕士研究生.新坪石墨厂石墨粉尘的治理研究江锦云 张万顺(武汉大学资源与环境科学学院,武汉 430072)摘要:综述了石墨行业粉尘污染的特点及石墨粉尘治理的几种工艺,考虑清洁生产和资源循环利用的要求,研究并设计了新坪石墨厂石墨粉尘的治理工艺流程方案,该方案在新坪石墨厂实际生产中取得了理想的效果.关键词:石墨; 布袋除尘器; 尘降室; 技术中图分类号:X781 文献标识码:A 文章编号:16722948X (2005)0320376203R esearch on F athering G raphite Dust at Xinping G raphite F actoryJiang Jinyun Zhang Wanshun(School of Resource &Environment Science ,Wuhan U niv 1,Wuhan 430079,China )Abstract The characteristics of grap hite dust pollution and some fat hering dust technology for t he grap hite industry are summarized.Considering requisition of cleansing p roduction and resources circulating use ,a technological flow scheme for fat hering grap hite dust at Xinping Grap hite Factory is researched and designed ;and perfect removing dust effect is obtained during t he p roducing course.K eyw ords grap hite ; t he bag p recipitators ; t he falling dust room ; technology 石墨具有比重轻,耐高温、抗腐蚀、抗热震、低的热膨胀系数,能承受激烈的化学反应和无毒性等特点,特有的片状结构使其具备良好的导电、导热、润滑等物理、化学性能,已成为高新技术不可缺少的基础材料.石墨被广泛用作冶金工业的高级耐火材料,陶瓷,彩色显象管、显示管、线路板用各种导电涂料,密封材料,电磁屏蔽材料以及油基和固体润滑材料等[1].当前世界石墨技术发展的方向是深度加工和石墨制品,即由大块石墨向微米级石墨粒子、亚微米级石墨粒子、纳米级石墨粒子方向发展.其中高纯亚微米石墨粒子广泛地应用于如下领域[1,2]:电子信息业的导电涂料、高性能复合屏蔽材料、由液晶显示构成的装置、传感器及色分解器上采用的感光性黑色涂膜、高级照明器具的超细钨钼丝制造、高级润滑油制造业、高性能环保蓄电电池制造业以及感光胶片、军事、航空等众多领域[3].进入21世纪以来,全球经济持续发展,而我国经济更是进入了高速发展阶段,日趋复杂且不断加重的环境污染问题越来越成为经济持续发展的瓶颈[4].石墨生产行业的粉尘发生量及其对空气环境的污染不容忽视,尤其是微细石墨粉尘的污染,对人体健康会造成很大的危害.此外,从资源综合利用角度来看,微粉石墨粉尘往往是很珍贵的原材料,应加以回收利用.结合理论与实际,重点研究并设计了新坪石墨厂石墨粉尘的治理工艺流程,取得了理想的生产运行效果.1 石墨生产行业粉尘污染的特点(1)石墨粉尘排放量大.我国石墨生产行业中的不少企业始建于20世纪80年代,由于设备陈旧,工艺落后以及受工艺条件限制等原因,现有除尘系统运行效果并不令人满意,很多企业厂区内粉尘污染比较严重,粉尘的排放量较大,对周围大气污染很严重.(2)石墨粉尘污染的类型简单.石墨生产行业产品种类单一,工艺简单,从采矿到选矿,主要是石墨粉尘以及选矿过程中产生的废水污染.(3)粉尘粒径分布窄.石墨粉尘粒径主要分布在0.1~1μm范围之内.(4)劳动强度大,车间环境条件差.石墨生产行业大部分企业沿用传统工艺,工人劳动强度较大,机械化作业率低,石墨粉尘在车间的飘扬,严重污染空气质量.2 石墨粉尘治理的工艺粉尘的治理应根据粉尘的性质,含尘气体等参数,合理的选用除尘设备,并考虑设备的净化效率,运行阻力,一次性投资等因素.石墨生产行业目前大都采用高效节能除尘器,其中以袋式除尘器尤为广泛,,只用作多级除尘系统的预除尘.(1)袋式除尘原理.袋式除尘是通过筛分、惯性碰撞、拦截、扩散及重力作用等机理分离粉尘.袋式除尘具有投资少,维修方便,除尘效率高的特点,但是对含水分较大的粉尘不实用.袋式除尘主要依靠滤袋对含尘微粒进行过滤,使粉尘阻留在布袋上,以达到除尘的目的.其过滤过程主要分成两个阶段:第一阶段是形成粉尘初层,第二阶段才是过滤过程.其捕集效率高的原因主要是靠滤料上形成粉尘初层的作用,清灰时应保持粉尘初层,过滤清灰会引起效率明显下降且损伤滤袋.因此,影响袋式除尘器捕集效率的主要因素有:粉尘特性、滤料特性、粉尘层厚度和过滤速度等运行参数.国内外近年的除尘器新品种较多,其中主要有扁袋旁插脉冲清灰除尘器、筒型折叠式脉冲清灰除尘器、静电袋式除尘器等[5,6].在滤料方面,微孔薄膜复合滤料研制成功是一个突破性进展.微孔薄膜复合滤料最早是由美国GORE公司研制成功并广泛用于袋式除尘技术,是过滤技术的一个重大突破.这种复合滤料是在常规滤料表面覆以聚四氟乙烯微孔薄膜,该薄膜具有聚四氟乙烯所固有的良好性能———极佳的化学稳定性、表面极其光滑、极低的摩擦系数、耐高低温、不易老化和耐用、疏水性,经膨化处理后同时具有微孔性,透气性.其孔径一般在0.2~5μm,孔隙率80%左右.微孔薄膜复合滤料具有多种优越性.首先其过滤效率高,比普通滤料高出一个数量级;运行阻力明显降低,约为普通滤料的2/3,节能效果显著;清灰性能好,使用寿命长;使用范围广,能在高湿高浓度的含尘气流条件下有效地运行.近年来,我国在重点建设和改造项目都采用新型袋式除尘器[4].(2)湿式除尘原理.主要是在抽风管道的出口加装喷雾装置,使得含有石墨粉尘的空气与水雾充分混合,增加石墨粉尘的比重,促使石墨粉尘快速沉降.然后集中收集含水石墨再进行干燥收集.(3)集中沉降室除尘原理.这主要是针对烘干机溢出的含有高温水蒸气的石墨混合气体的除尘.高温高湿石墨混合气体被导流到比较大的封闭空间里,利用水蒸气和石墨粉尘的比重的不同,使得石墨粉和水蒸气达到充分的分离,石墨粉沉降至沉降室底部,水蒸汽则从沉降室的顶部导气孔排出.高温高湿石墨混合气体中的石墨粉尘的收集目前通常采取两种方法:湿式除尘和集中沉降室除尘.两种方法各有优点和缺点.集中沉降室需要的空间和场地比较大,回收后的石墨二次干燥较容易,而湿式除尘需要大量的水源,需要的空间和场地比较小,回收后的石墨二次干燥比较困难.综合上述石墨粉尘治理的工艺原理,结合新坪石墨厂的实际情况,经过反复研究与实践,对新坪石墨厂石墨粉尘进行了综合治理.3 新坪石墨厂石墨粉尘综合治理新坪石墨厂是中国矿业总公司在宜昌90年代初建立的为冶金行业提供炉料的辅助厂矿.由于石墨粉的比重轻,与水的亲和性不好,不易被水吸附,而且石墨粉极易导电,在整个生产区域内到处飘扬着石墨粉尘,影响电器设备的运行带来严重危害,同时对工人的身心健康也造成极大的影响,严重地污染了周边环境.为了净化周边环境,改善工人的生产条件,同时也为电器设备的安全运行提供保障,必须对石墨粉尘污染加以严格控制,加大除尘的力度.因此,改善除尘系统是新坪石墨厂生产的关键环节.(1)新坪石墨厂石墨加工工艺流程:湿石墨通过皮带输送机送到管束烘干机,湿石墨在烘干机中通过管壁与高温水蒸气进行热交换干燥,干燥后的石墨粉通过抽风机抽到料仓,料仓中的石墨再通过给料机送到高方筛筛分分级,分级后的石墨通过打包机打包运送到成品库堆放.新坪石墨厂粉尘污染的产尘点主要集中在4处:①烘干机溢出的混合蒸汽含有大量的石墨粉尘;②抽料系统的出风口抽出的石墨粉尘;③筛分楼由于高方筛的密封性能变差,而外扬的石墨粉尘;④包装过程中的二次扬尘.773第27卷 第4期 江锦云等 新坪石墨厂石墨粉尘的治理研究(2)新坪石墨厂石墨粉尘的综合治理流程如图1.图1 新坪石墨厂石墨粉尘综合治理流程图(3)新坪石墨厂石墨粉尘的综合治理及效果.针对4个主要尘源,不断地探索,分别对待,采取相应的措施予以控制石墨粉尘的飞扬.新坪石墨厂石墨粉尘综合治理主要分4段:第一段是利用尘降室来除去烘干机溢出的高温高湿石墨粉尘的混合蒸汽,第二段是利用旋风除尘器预除尘,收集主要的石墨产品;第3段是利用布袋除尘器除去抽风系统的出口石墨粉尘;第4段是利用布袋除尘器集中除去筛分楼外扬的石墨粉尘.第一段除尘:干燥机溢出的混合蒸汽含有大量的石墨粉尘,该粉尘源头很难控制,而且粉尘量、蒸汽量都较大.在设计安装干燥机时,采用旋风除尘器并抽风除尘,使石墨粉尘与水蒸气分离.在实际使用过程中,由于水蒸气凝固变水,与石墨粉一起极易堵塞旋风除尘器的入口、出口和下料口.很显然这种办法不能够满足除尘和生产的要求.后来去掉了旋风除尘器,直接用风机抽出,抽出时粉尘无法控制,又在抽风管道的前端加水,使石墨粉与水混合,由风机抽出,除尘效果较好.但是,由于厂区当时水源严重不足,同时风机的负荷加大,风机的轴与轴承使用寿命减短,一个星期就要更换风机的轴承,操作极不方便,所以这也不是解决问题的办法.对比山东南墅石墨矿的土炕干燥法生产工艺流程得知,高温高湿石墨粉尘能够在较大的空间自然分离溢出水蒸气.由此得到启示,只要让石墨粉混合蒸汽在较大的空间自然沉降,可以解决该尘源的粉尘分离与回收.利用新坪石墨厂干燥机房上的二层楼的空间作为自然沉降室,同时在二层楼的屋面顶部开出气口,让蒸汽外溢,使多数石墨粉经过大空间自然沉降到二层楼地板上,然后每月集中干燥这部分沉降石墨,回收石墨粉.实践证明该段工艺使用后回收石墨粉的效果非常明显,每月可以收集10~15t 石墨粉,回收率达到90%左右. 但是上述工艺目前还存在两个问题:一是沉降室内的凝结水无法集中排出.二是沉降室的钢筋屋顶在高温、潮湿的环境下易腐蚀,这两个问题还期待进一步解决.第二段除尘:旋风除尘实际上是利用生产工艺过程要求的抽风送料预分级,这既是主要的下料工艺要求,又是除去石墨粉尘的主要环节.第3段除尘:抽料系统的布袋除尘器抽出的石墨粉尘量较大,厂区空中飞扬的主要是这部分粉尘,按照上述的原理,这部分石墨粉尘好控制.由于在原设计过程中,考虑场地限制,选用扁袋除尘器.目前该扁袋除尘器存在过滤面积严重不足,扁袋出口不易扎紧的问题,使用起来,除尘效率不理想.要想彻底解决该问题,唯一的途径就是更换布袋除尘器,加大布袋过滤面积,降低过滤风速,提高过滤效率,从而确保达到除尘的目的.但是这样工程量大,而且所需资金较多.为此主要从改造布袋除尘器着手.首先,更换布袋除尘器的滤袋材料,用微孔薄膜复合滤布替换208单面锦纶绒布作过滤材料;其次,改滤袋扎口由弹性的橡皮筋外扎为木楔式挤压封口;最后,由布袋后一级抽风改为布袋前后两级抽风,自2003年对布袋除尘起作如上改造后,取得了很好的效果,除尘器的实际过滤效率由65%,提高到99%.第4段除尘:筛分楼高方筛外扬石墨粉尘的收集相对干燥机外溢的粉尘回收容易,由于筛分楼为3层楼,空间相对集中,所以采用密闭集中抽风干式布袋除尘法除尘.将3层楼的窗户都加以密封,只留一层楼的大门作为入风口,对一层楼的接料口加装密封罩.然后加装布袋除尘器集中抽风除尘.在实施这种工艺的过程中,特别注意加大布袋过滤面积,降低过滤风速,提高布袋除尘器的除尘效率.新坪石墨厂自从2000年3月安装运行这套除尘装置之后,较好地控制了这一粉尘外扬.最后,解决包装过程中的二次扬尘必须在上述问题得到很好的解决的前提下,提高缝包的质量,进行二次易地包装,控制外包装的洁净度,减少二次扬尘的尘源,进而得到根本的解决.几年的实践证明,对新坪石墨厂的石墨粉尘的几个主要产尘点加以控制,严格管理,现在已取得明显的经济效益和社会效益.既增加了产值,同时也净化了厂区的生产环境,改善了同周边居民和单位的关系,工人的身心健康得到很好保障.(下转第384页)等离子的线性关系相来联系,故相应的关系可以应用到分析基片表面温度的变化.这将显然的提高基片的温度和减少基片温度的波动性.而基片温度的变化对薄膜生长初期岛的形貌是有很大影响的[7].基底温度升高,基底表面点缺陷的数目减少,岛生长规则,晶粒大小均匀,排列紧密,薄膜表面粗糙度减小,从而提高成膜质量.3 结 论探讨了用超快脉冲激光烧蚀靶材时,在激光作用结束前、结束后及单次与多次脉冲作用时靶材表面的温度演化特性.得到了用超快脉冲激光沉积制备薄膜可以有效地提高膜的致密性与均匀性的结论,为今后的实验工作提供了理论的依据.参考文献:[1] Tan Xinyu ,Zhang Duanming ,Li Zhihua et al.Vaporiza 2tion Effect Studying on High Power Nanosecond Pulsed Laser Deposition[J ].Physica B ,2005,358:86~92.[2] Zhang Duanming ,Tan Xinyu ,Li Zhihua et al.ThermalRegime and Effect Studying on the Ablation Process of Thin Films Prepared by Nanosecond Pulsed Laser [J ].Physica B ,2005,357:348~355.[3] 张端明,候思普,李智华等.脉冲激光制备薄膜材料的烧蚀机理[J ].物理学报,2004,53(7):209~215.[4] L u Quanming ,Mao S.Delayed Phase Explosion DuringHigh 2power Nanosecond Laser Ablation of Silicon [J ].Appl.Phys.Lett ,2002,80(17):3072~3074.[5] 刘江龙,邹至荣.高能束热处理[M ].北京:机械工业出版社,1996.23~80.[6] Gamaly E G ,Rode A V ,L uther Davies B.Ultrafast Ab 2lation with High 2pulse 2rate Laser[J ].Appl.Phys.1994,85(8):4213~4221.[7] Zhang Duanming ,Guan Li ,Li Zhihua et al.Monte CarloSimulation of Growth of Thin Film Prepared by Pulsed Laser[J ].Chin.Phy.Lett ,2003,20(3):428~432.[责任编辑 张 莉](上接第378页)4 结 论(1)新坪石墨厂的石墨粉尘治理与回收还得继续研究与探讨,力争取得更理想的除尘效果.(2)石墨粉尘治理,应当由对一般粉尘控制着重转向对超细粉尘的控制,这是环境质量提高的必然要求,也是环境行业与国际接轨的重要任务.(3)微孔薄膜滤料对微细粉尘有很高的捕集效率,运行阻力低,尤其在袋式除尘器中,更能发挥其优越性,是很有发展前景的节能型环保产品,值得推广应用.(4)粉尘的控制应根据生产工艺条件,粉尘性质,回收利用的价值,以及处理粉尘量等因素综合同步考虑.参考文献:[1] Kim B G ,Choi S K ,Chung H S ,et al.Grinding Charac 2teristics of Crystalline Graphite in a Low Pressure Attri 2tion System[J ].Powder Technology ,2002(126):22~27.[2] Kuga Y ,Endue S ,Chiyoda H ,et al.Effect of ExfoliationRatio on the Flakiness of Fine Graphite Particles Ob 2tained by Grinding of Exfoliated Graphite [J ].Carbon ,1997,35(12):1833~1836.[3] 冯其明,石 涛,张国旺等.鳞片石墨湿法超细磨工艺参数研究[J ].中国非金属矿工业导刊,2003(6):22~25.[4] 傅如心.浅谈冶金行业的粉尘治理与回收[J ].矿业快报,2004(11):37~42.[5] 娄金旗.布袋除尘器分析在火力发电厂的应用[J ].电力建设,2002,203(7):47~49.[6] 周铁祥,李阳桐,蒋 林等.袋式除尘器的集中除尘及其新技术的应用与发展[J ].新世纪水泥导报,2004(增刊):86~89.[责任编辑 张 莉]。
四川省南江县坪河石墨矿调查及技术经济评价报告四川省鑫铁矿业有限责任公司二0一二年八月南江坪河石墨矿技术经济评价报告摘要一、矿山调查情况该矿区位于南江县坪河工业开发区内,投资政策环境较好。
水、电、交通较为优越,坪河从矿区中部呈北东-南西向流过,其流量能满足工业和生活用水;现3.5万伏输电线路已通至坪河开发区,其电量能保障生产用电;矿区有2km简易矿山公路与坪(河)~乐(坝)公路相接,坪河乡至广(元)~乐(坝)铁路乐坝站公路里程40km,交通较为方便。
矿区水文地质条件简单、工程地质条件中等、环境地质条件中等。
矿山权证属实有效,控制权有待进一步厘清,批准的采矿标高与矿体实际赋存标高部分不符,需申报调整。
通过核对,矿区矿石资源量323万吨,矿物量47万吨的结论基本可信。
考虑到该矿山建矿时间较早,开采时间长,已停产一定时间,其采空边界无法进行实测。
因此,备案的保有资源储量是否与实际情况吻合,还需进一步核实。
前期勘查认为矿权深部远景情况不理想,但矿权外围矿带延长段石墨矿储量达600万吨,远景较好。
在今后生产过程中,应加大生产和外围探矿力度,进一步查明矿层情况,弥补勘探工作的不足;争取在外围扩大矿权,延长矿山服务年限是本项目的潜力方向。
目前,该矿现有四个选矿试验报告。
根据武汉理工大学半工业试验报告中推荐的实验室闭路试验工艺流程,选矿回收率77.78%,最终产品品位90.47%,达到GB/T3518的中碳石墨标准,但没有经过生产检验。
设计选矿流程长、成本偏高,且试验入选矿石品位高于矿床平均品位,选矿流程有必要进一步研究。
该项目矿石中大部分石墨原矿为细粒晶质石墨与隐晶质石墨混合矿,矿石质量是决定该矿区工业价值的关键因素之一,其决定了选矿指标和产品质量。
该矿所出产品,当前工业使用范围较窄,新的价值发现有赖于石墨领域新的深加工技术突破。
二、经济评价结论通过经济评估,在当前资源状态下,不考虑项目介入和遗留处臵费用,设定资金全部自筹,规划项目总投资13690.29万元。
炭素工业焙烧炉烟气污染治理技术的研究和应用摘要:碳素工业焙烧炉排放的烟气量较大,排放的烟气污染较重,不仅严重违背了我国的节能环保理念,还会严重影响了相关企业的社会形象与社会效益,因此必须要采取有效的基础方法对焙烧炉的烟气污染进行科学合理的治理。
随着经济社会的发展与科学技术的进步,我国的炭素工业焙烧炉烟气污染治理技术得到了长足的发展,出现了诸多不同的治理技术。
相关企业要针对自身的实际情况(自身实力、排放的污染物类型、污染治理需求等)选择不同的烟气污染治理技术,有效处置污染烟气。
关键词:炭素工业、焙烧炉、烟气、污染、治理技术引言:现代工业中,火电、冶金、化工和建材等行业在生产过程中,都有大量含有粉尘的烟气排放,石墨电极是炭素行业的主要产品,焙烧炉是其主要的污染来源,炭素行业作为粘接剂的沥青烟气治理,一直是业内大气环境治理的大难题,也是严重制约行业高质量、可持续发展的主要因素。
1烟气特性炭素制品是常见的物品,焙烧是炭素制品生产过程中的关键工序。
焙烧工序的应用极大地提升了炭素制品的生产成效,但与此同时焙烧过程中还会产生大量的烟气,这些烟气会对厂区周围的大气及动植物产生巨大的危害,因此,越来越多的工作人员开始思考如何净化碳素生产过程中的焙烧烟气。
炭素焙烧产生的烟气具备以如下特性:(1)烟气中的沥青焦油较多。
沥青焦油烟气成分复杂,含有数百种物质,其中酣类、蒽荼类、并芘等多环芳烃类物质对人类和动植物都有危害性,特别是苯并芘属于强致癌物质,应予特别的关注。
(2)烟气中的so:含量较低,最高只有700mg/m3;烟气中的NO,含量一般,通常在500m∥m3左右。
(3)出口烟气温度较低,正常在90~120℃,经过电捕焦后只有70~90℃。
(4)烟气中粉尘含量也不高,主要由一级电捕焦器收集。
针对焙烧炉的烟气特性,我们在采取了以下三种措施:(1)采用三层喷淋层,严格控制每层间距2m,确保每层的覆盖率在250%以上。
(2)采取两层增效环,防止局部烟气塔壁短路现象(3)针对焙烧炉烟气成分复杂、有机物浓度高的特性,为满足高标准的除尘要求,研究认为气速小于1.8m/s的状态下,收尘效率更佳。
石墨生产工艺的研究与改造吕一波刘旻陈俊涛姜伟摘要:本文主要介绍柳毛石墨矿一选厂的矿石性质、石墨分选、生产工艺特点等;并对其存在的问题进行分析和研究,提出一些解决方法。
关键词:石墨;鳞片;浮选;振磨机1 概述黑龙江柳毛石墨矿床赋存于麻山群变质—交代杂岩中,石墨呈鳞片状或聚状定向分布,石墨结构主要为鳞片花岗变晶结构和鳞片变晶结构。
矿石普氏硬度为5,品位13%—20%;就鳞片状特征而言,柳毛石墨矿属于品位高的富矿,探明的矿石储量可达2亿t,按现在的生产规模(年处理矿石130万t)可以连续生产100多年。
其产品主要有:高、中质石墨、石墨电极等。
目前选厂主要存在设备陈旧、管理落后、流程不完善等问题,使石墨损失严重,产品质量不高。
2 矿石性质2.1 矿石化学成分主要化学成分为:固定碳C15%—20%、V2O5、TiO2、CaO7%—12%、SiO245%—53%、Al2O36%—9%、FeO<5%、MgO<7%以及K2O、Na2O、S等。
2.2 矿物组成柳毛石墨矿的矿物主要是石墨,其次是钙钒榴石、金红石、榍石、石榴石、钛铁矿、晶质铀矿。
脉石矿物主要由磁黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、石英、斜长石、透辉石、黑云母、白云母、黑黝帘石、绿泥石、方解石、磷灰石等构成。
2.3 矿物特征有用矿物石墨主要分布于脉石矿物颗粒之间,呈鳞片状或聚片状定向排列,局部有穿插关系,只有石墨片径细小的呈星散状及浸染状分布。
镜下嵌布粒度测定石墨片径大于0.15mm的占石墨含量56%,石墨与其他矿物间的接触线以圆滑为主,少量呈不规则状或相互穿插。
石墨片径在矿体、矿石类型及品级不同时和同一矿体构造部位不同时都有明显变化。
光片测定结果表明:大鳞片在富矿中的含量高于贫矿;片径>0.15mm的一般在50%左右,>0.16mm为30%,>0.3mm占20%左右。
3 生产工艺工艺流程见图1。
柳毛石墨是晶质鳞片状石墨,为了既不破坏石墨鳞片结构,又能使石墨与其伴生矿物充分解离,同时在浮选过程中能够获得适当品位的精矿,就需要采用多段磨—浮流程,通过控制各浮选过程的入浮浓度就可获得较高的品位和较高的回收率。
石墨选矿中超细粉尘治理的探讨作者:汪红王娟来源:《科技资讯》 2014年第20期汪红王娟(煤炭工业郑州设计研究院股份有限公司河南郑州 450007)摘要:石墨是我国重要的矿产之一,在我国经济发展中占有非常重要的地位。
但是受到石墨行业性质的制约,在生产的过程中会产生大量的粉尘污染,不仅会给环境带来巨大的污染,人体吸入粉尘之后还会给健康带来巨大的威胁。
为了降低石墨粉尘对环境和人体的危害,笔者以鲁山石墨选厂为例,从石墨行业粉尘污染的特点出发,对处理石墨超细粉尘的原理和方法进行了具体论述,并介绍了鲁山石墨选厂的超细粉尘治理情况。
关键词:石墨选矿超细粉尘静电吸附中图分类号:TD82 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)07(b)-0116-02石墨是一种非常重要的矿产资源,石墨工业在我国传统工业生产占据重要地位,是促进国民经济发展的支柱性产业之一。
作为重要的生产资源,它的质量较轻,但是却能够耐受高温、具有较强的抗腐蚀性,可以在剧烈的化学反应中保持较好的稳定性,是高新技术发展的基础性材料之一。
目前,石墨已经在冶炼行业中作为一种耐火材料被广泛应用于陶瓷、显像管、线路板等的导电涂料和密封材料。
从世界范围内石墨行业的发展来看,它主要被用于深度加工。
换句话说,就是将大块的石墨利用各种加工技术使之变成微米级、亚微米级甚至纳米级的石墨粒子。
如果粉碎的石墨粒子的纯净度较高,就会在电子信息、高分子材料、军事和航空领域中被广泛应用。
在新的社会发展环境中,经济发展所产生的环境问题也越来越严重,并逐渐成为限制经济发展的主要因素之一。
1 石墨选矿超细粉尘污染的主要特点1.1 超细粉尘的排放量很大由于石墨行业属于传统的工业类型,设备相对比较落后,再加上生产条件的限制,在粉尘清除上的效果并不显著。
在很多石墨选矿产业中,厂区就会受到大量粉尘的污染,而且由于粉尘的排放量比较大,就会对周期的空气造成严重的污染。
1.2 粉尘污染的类型比较单一这是因为石墨行业的生产产品比较单一,采用的工艺也比较简单,从采矿开始到选矿,会产生污染的就只有加工石墨产生的粉尘。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920608768.5(22)申请日 2019.04.29(73)专利权人 营口博田材料科技有限公司地址 115005 辽宁省营口市老边工业园区钢铁工业产区(72)发明人 林宝松 林庆财 聂秀梅 聂建英 (74)专利代理机构 长沙睿翔专利代理事务所(普通合伙) 43237代理人 周松华 孙建霞(51)Int.Cl.B01D 47/06(2006.01)B01D 36/04(2006.01)B08B 15/00(2006.01)(54)实用新型名称一种石墨粉尘的回收系统(57)摘要本实用新型公开了一种石墨粉尘的回收系统,包括设备主体和腔室,设备主体上设置吸尘机构,腔室内设置防尘腔以及喷淋机构,防尘腔下方设置第一沉淀腔,第一沉淀腔与防尘腔之间设置下料口,设备主体内还设置第二沉淀腔和第三沉淀腔,第一沉淀腔与第二沉淀腔之间设置有第一分隔板,第二沉淀腔与第三沉淀腔之间设置有第二分隔板,第三沉淀腔设置过滤排水组件,第一沉淀腔、第二沉淀腔以及第三沉淀腔上方均设置有压力溢出机构和抽拉开关组件,第一沉淀腔、第二沉淀腔以及第三沉淀腔下方设置有传送带以及出料口;解决了现有车间地面粉尘需要人工清扫以及在清扫过后集中运输处理过程中仍会产生二次粉尘污染的问题。
权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 210138555 U 2020.03.13C N 210138555U权 利 要 求 书1/1页CN 210138555 U1.一种石墨粉尘的回收系统,包括设备主体(113)以及位于设备主体(113)内部的腔室,其特征是:设备主体(113)外壁上设置有吸尘机构,腔室内设置有与吸尘机构连接的防尘腔(312),防尘腔(312)上方设置有喷淋机构,防尘腔(312)下方设置有第一沉淀腔(313),第一沉淀腔(313)与防尘腔(312)之间设置有下料口(316),设备主体(113)内还设置有与第一沉淀腔(313)位于同一水平面的第二沉淀腔(315)和第三沉淀腔(314),第一沉淀腔(313)与第二沉淀腔(315)之间设置有第一分隔板(217),第二沉淀腔(315)与第三沉淀腔(314)之间设置有第二分隔板(216),第一分隔板(217)的高度高于第二分隔板(216)的高度,第三沉淀腔(314)侧壁设置有与外界连通的过滤排水组件,第一沉淀腔(313)、第二沉淀腔(315)以及第三沉淀腔(314)上方均设置有横板(116)以及位于横板(116)上的压力溢出机构,第一沉淀腔(313)、第二沉淀腔(315)以及第三沉淀腔(314)下方设置有传送带(215)以及出料口(318),第一沉淀腔(313)、第二沉淀腔(315)和第三沉淀腔(314)底部均设置有底板(310)和抽拉开关组件,出料口(318)处设置有收纳袋(218),设备主体(113)靠近出料口(318)处对称设置有螺纹孔和穿过收纳袋(218)的螺钉(311)。
新坪石墨厂石墨粉尘的治理研究
江锦云;张万顺
【期刊名称】《三峡大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2005(27)4
【摘要】综述了石墨行业粉尘污染的特点及石墨粉尘治理的几种工艺,考虑清洁生产和资源循环利用的要求,研究并设计了新坪石墨厂石墨粉尘的治理工艺流程方案,该方案在新坪石墨厂实际生产中取得了理想的效果.
【总页数】4页(P376-378,384)
【作者】江锦云;张万顺
【作者单位】武汉大学,资源与环境科学学院,武汉,430072;武汉大学,资源与环境科学学院,武汉,430072
【正文语种】中文
【中图分类】X781
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栋;王永仙;李宁
5.(青岛)平度市恒润石墨制品厂成功推出耐磨HD型石墨润滑垫 [J],
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第27卷 第4期2005年8月三峡大学学报(自然科学版)J of China Three G orges Univ.(Natural Sciences )Vol 127No.4Aug 12005收稿日期:2005203218作者简介:江锦云(1970-),男,工程师,硕士研究生.新坪石墨厂石墨粉尘的治理研究江锦云 张万顺(武汉大学资源与环境科学学院,武汉 430072)摘要:综述了石墨行业粉尘污染的特点及石墨粉尘治理的几种工艺,考虑清洁生产和资源循环利用的要求,研究并设计了新坪石墨厂石墨粉尘的治理工艺流程方案,该方案在新坪石墨厂实际生产中取得了理想的效果.关键词:石墨; 布袋除尘器; 尘降室; 技术中图分类号:X781 文献标识码:A 文章编号:16722948X (2005)0320376203R esearch on F athering G raphite Dust at Xinping G raphite F actoryJiang Jinyun Zhang Wanshun(School of Resource &Environment Science ,Wuhan U niv 1,Wuhan 430079,China )Abstract The characteristics of grap hite dust pollution and some fat hering dust technology for t he grap hite industry are summarized.Considering requisition of cleansing p roduction and resources circulating use ,a technological flow scheme for fat hering grap hite dust at Xinping Grap hite Factory is researched and designed ;and perfect removing dust effect is obtained during t he p roducing course.K eyw ords grap hite ; t he bag p recipitators ; t he falling dust room ; technology 石墨具有比重轻,耐高温、抗腐蚀、抗热震、低的热膨胀系数,能承受激烈的化学反应和无毒性等特点,特有的片状结构使其具备良好的导电、导热、润滑等物理、化学性能,已成为高新技术不可缺少的基础材料.石墨被广泛用作冶金工业的高级耐火材料,陶瓷,彩色显象管、显示管、线路板用各种导电涂料,密封材料,电磁屏蔽材料以及油基和固体润滑材料等[1].当前世界石墨技术发展的方向是深度加工和石墨制品,即由大块石墨向微米级石墨粒子、亚微米级石墨粒子、纳米级石墨粒子方向发展.其中高纯亚微米石墨粒子广泛地应用于如下领域[1,2]:电子信息业的导电涂料、高性能复合屏蔽材料、由液晶显示构成的装置、传感器及色分解器上采用的感光性黑色涂膜、高级照明器具的超细钨钼丝制造、高级润滑油制造业、高性能环保蓄电电池制造业以及感光胶片、军事、航空等众多领域[3].进入21世纪以来,全球经济持续发展,而我国经济更是进入了高速发展阶段,日趋复杂且不断加重的环境污染问题越来越成为经济持续发展的瓶颈[4].石墨生产行业的粉尘发生量及其对空气环境的污染不容忽视,尤其是微细石墨粉尘的污染,对人体健康会造成很大的危害.此外,从资源综合利用角度来看,微粉石墨粉尘往往是很珍贵的原材料,应加以回收利用.结合理论与实际,重点研究并设计了新坪石墨厂石墨粉尘的治理工艺流程,取得了理想的生产运行效果.1 石墨生产行业粉尘污染的特点(1)石墨粉尘排放量大.我国石墨生产行业中的不少企业始建于20世纪80年代,由于设备陈旧,工艺落后以及受工艺条件限制等原因,现有除尘系统运行效果并不令人满意,很多企业厂区内粉尘污染比较严重,粉尘的排放量较大,对周围大气污染很严重.(2)石墨粉尘污染的类型简单.石墨生产行业产品种类单一,工艺简单,从采矿到选矿,主要是石墨粉尘以及选矿过程中产生的废水污染.(3)粉尘粒径分布窄.石墨粉尘粒径主要分布在0.1~1μm范围之内.(4)劳动强度大,车间环境条件差.石墨生产行业大部分企业沿用传统工艺,工人劳动强度较大,机械化作业率低,石墨粉尘在车间的飘扬,严重污染空气质量.2 石墨粉尘治理的工艺粉尘的治理应根据粉尘的性质,含尘气体等参数,合理的选用除尘设备,并考虑设备的净化效率,运行阻力,一次性投资等因素.石墨生产行业目前大都采用高效节能除尘器,其中以袋式除尘器尤为广泛,,只用作多级除尘系统的预除尘.(1)袋式除尘原理.袋式除尘是通过筛分、惯性碰撞、拦截、扩散及重力作用等机理分离粉尘.袋式除尘具有投资少,维修方便,除尘效率高的特点,但是对含水分较大的粉尘不实用.袋式除尘主要依靠滤袋对含尘微粒进行过滤,使粉尘阻留在布袋上,以达到除尘的目的.其过滤过程主要分成两个阶段:第一阶段是形成粉尘初层,第二阶段才是过滤过程.其捕集效率高的原因主要是靠滤料上形成粉尘初层的作用,清灰时应保持粉尘初层,过滤清灰会引起效率明显下降且损伤滤袋.因此,影响袋式除尘器捕集效率的主要因素有:粉尘特性、滤料特性、粉尘层厚度和过滤速度等运行参数.国内外近年的除尘器新品种较多,其中主要有扁袋旁插脉冲清灰除尘器、筒型折叠式脉冲清灰除尘器、静电袋式除尘器等[5,6].在滤料方面,微孔薄膜复合滤料研制成功是一个突破性进展.微孔薄膜复合滤料最早是由美国GORE公司研制成功并广泛用于袋式除尘技术,是过滤技术的一个重大突破.这种复合滤料是在常规滤料表面覆以聚四氟乙烯微孔薄膜,该薄膜具有聚四氟乙烯所固有的良好性能———极佳的化学稳定性、表面极其光滑、极低的摩擦系数、耐高低温、不易老化和耐用、疏水性,经膨化处理后同时具有微孔性,透气性.其孔径一般在0.2~5μm,孔隙率80%左右.微孔薄膜复合滤料具有多种优越性.首先其过滤效率高,比普通滤料高出一个数量级;运行阻力明显降低,约为普通滤料的2/3,节能效果显著;清灰性能好,使用寿命长;使用范围广,能在高湿高浓度的含尘气流条件下有效地运行.近年来,我国在重点建设和改造项目都采用新型袋式除尘器[4].(2)湿式除尘原理.主要是在抽风管道的出口加装喷雾装置,使得含有石墨粉尘的空气与水雾充分混合,增加石墨粉尘的比重,促使石墨粉尘快速沉降.然后集中收集含水石墨再进行干燥收集.(3)集中沉降室除尘原理.这主要是针对烘干机溢出的含有高温水蒸气的石墨混合气体的除尘.高温高湿石墨混合气体被导流到比较大的封闭空间里,利用水蒸气和石墨粉尘的比重的不同,使得石墨粉和水蒸气达到充分的分离,石墨粉沉降至沉降室底部,水蒸汽则从沉降室的顶部导气孔排出.高温高湿石墨混合气体中的石墨粉尘的收集目前通常采取两种方法:湿式除尘和集中沉降室除尘.两种方法各有优点和缺点.集中沉降室需要的空间和场地比较大,回收后的石墨二次干燥较容易,而湿式除尘需要大量的水源,需要的空间和场地比较小,回收后的石墨二次干燥比较困难.综合上述石墨粉尘治理的工艺原理,结合新坪石墨厂的实际情况,经过反复研究与实践,对新坪石墨厂石墨粉尘进行了综合治理.3 新坪石墨厂石墨粉尘综合治理新坪石墨厂是中国矿业总公司在宜昌90年代初建立的为冶金行业提供炉料的辅助厂矿.由于石墨粉的比重轻,与水的亲和性不好,不易被水吸附,而且石墨粉极易导电,在整个生产区域内到处飘扬着石墨粉尘,影响电器设备的运行带来严重危害,同时对工人的身心健康也造成极大的影响,严重地污染了周边环境.为了净化周边环境,改善工人的生产条件,同时也为电器设备的安全运行提供保障,必须对石墨粉尘污染加以严格控制,加大除尘的力度.因此,改善除尘系统是新坪石墨厂生产的关键环节.(1)新坪石墨厂石墨加工工艺流程:湿石墨通过皮带输送机送到管束烘干机,湿石墨在烘干机中通过管壁与高温水蒸气进行热交换干燥,干燥后的石墨粉通过抽风机抽到料仓,料仓中的石墨再通过给料机送到高方筛筛分分级,分级后的石墨通过打包机打包运送到成品库堆放.新坪石墨厂粉尘污染的产尘点主要集中在4处:①烘干机溢出的混合蒸汽含有大量的石墨粉尘;②抽料系统的出风口抽出的石墨粉尘;③筛分楼由于高方筛的密封性能变差,而外扬的石墨粉尘;④包装过程中的二次扬尘.773第27卷 第4期 江锦云等 新坪石墨厂石墨粉尘的治理研究(2)新坪石墨厂石墨粉尘的综合治理流程如图1.图1 新坪石墨厂石墨粉尘综合治理流程图(3)新坪石墨厂石墨粉尘的综合治理及效果.针对4个主要尘源,不断地探索,分别对待,采取相应的措施予以控制石墨粉尘的飞扬.新坪石墨厂石墨粉尘综合治理主要分4段:第一段是利用尘降室来除去烘干机溢出的高温高湿石墨粉尘的混合蒸汽,第二段是利用旋风除尘器预除尘,收集主要的石墨产品;第3段是利用布袋除尘器除去抽风系统的出口石墨粉尘;第4段是利用布袋除尘器集中除去筛分楼外扬的石墨粉尘.第一段除尘:干燥机溢出的混合蒸汽含有大量的石墨粉尘,该粉尘源头很难控制,而且粉尘量、蒸汽量都较大.在设计安装干燥机时,采用旋风除尘器并抽风除尘,使石墨粉尘与水蒸气分离.在实际使用过程中,由于水蒸气凝固变水,与石墨粉一起极易堵塞旋风除尘器的入口、出口和下料口.很显然这种办法不能够满足除尘和生产的要求.后来去掉了旋风除尘器,直接用风机抽出,抽出时粉尘无法控制,又在抽风管道的前端加水,使石墨粉与水混合,由风机抽出,除尘效果较好.但是,由于厂区当时水源严重不足,同时风机的负荷加大,风机的轴与轴承使用寿命减短,一个星期就要更换风机的轴承,操作极不方便,所以这也不是解决问题的办法.对比山东南墅石墨矿的土炕干燥法生产工艺流程得知,高温高湿石墨粉尘能够在较大的空间自然分离溢出水蒸气.由此得到启示,只要让石墨粉混合蒸汽在较大的空间自然沉降,可以解决该尘源的粉尘分离与回收.利用新坪石墨厂干燥机房上的二层楼的空间作为自然沉降室,同时在二层楼的屋面顶部开出气口,让蒸汽外溢,使多数石墨粉经过大空间自然沉降到二层楼地板上,然后每月集中干燥这部分沉降石墨,回收石墨粉.实践证明该段工艺使用后回收石墨粉的效果非常明显,每月可以收集10~15t 石墨粉,回收率达到90%左右. 但是上述工艺目前还存在两个问题:一是沉降室内的凝结水无法集中排出.二是沉降室的钢筋屋顶在高温、潮湿的环境下易腐蚀,这两个问题还期待进一步解决.第二段除尘:旋风除尘实际上是利用生产工艺过程要求的抽风送料预分级,这既是主要的下料工艺要求,又是除去石墨粉尘的主要环节.第3段除尘:抽料系统的布袋除尘器抽出的石墨粉尘量较大,厂区空中飞扬的主要是这部分粉尘,按照上述的原理,这部分石墨粉尘好控制.由于在原设计过程中,考虑场地限制,选用扁袋除尘器.目前该扁袋除尘器存在过滤面积严重不足,扁袋出口不易扎紧的问题,使用起来,除尘效率不理想.要想彻底解决该问题,唯一的途径就是更换布袋除尘器,加大布袋过滤面积,降低过滤风速,提高过滤效率,从而确保达到除尘的目的.但是这样工程量大,而且所需资金较多.为此主要从改造布袋除尘器着手.首先,更换布袋除尘器的滤袋材料,用微孔薄膜复合滤布替换208单面锦纶绒布作过滤材料;其次,改滤袋扎口由弹性的橡皮筋外扎为木楔式挤压封口;最后,由布袋后一级抽风改为布袋前后两级抽风,自2003年对布袋除尘起作如上改造后,取得了很好的效果,除尘器的实际过滤效率由65%,提高到99%.第4段除尘:筛分楼高方筛外扬石墨粉尘的收集相对干燥机外溢的粉尘回收容易,由于筛分楼为3层楼,空间相对集中,所以采用密闭集中抽风干式布袋除尘法除尘.将3层楼的窗户都加以密封,只留一层楼的大门作为入风口,对一层楼的接料口加装密封罩.然后加装布袋除尘器集中抽风除尘.在实施这种工艺的过程中,特别注意加大布袋过滤面积,降低过滤风速,提高布袋除尘器的除尘效率.新坪石墨厂自从2000年3月安装运行这套除尘装置之后,较好地控制了这一粉尘外扬.最后,解决包装过程中的二次扬尘必须在上述问题得到很好的解决的前提下,提高缝包的质量,进行二次易地包装,控制外包装的洁净度,减少二次扬尘的尘源,进而得到根本的解决.几年的实践证明,对新坪石墨厂的石墨粉尘的几个主要产尘点加以控制,严格管理,现在已取得明显的经济效益和社会效益.既增加了产值,同时也净化了厂区的生产环境,改善了同周边居民和单位的关系,工人的身心健康得到很好保障.(下转第384页)等离子的线性关系相来联系,故相应的关系可以应用到分析基片表面温度的变化.这将显然的提高基片的温度和减少基片温度的波动性.而基片温度的变化对薄膜生长初期岛的形貌是有很大影响的[7].基底温度升高,基底表面点缺陷的数目减少,岛生长规则,晶粒大小均匀,排列紧密,薄膜表面粗糙度减小,从而提高成膜质量.3 结 论探讨了用超快脉冲激光烧蚀靶材时,在激光作用结束前、结束后及单次与多次脉冲作用时靶材表面的温度演化特性.得到了用超快脉冲激光沉积制备薄膜可以有效地提高膜的致密性与均匀性的结论,为今后的实验工作提供了理论的依据.参考文献:[1] Tan Xinyu ,Zhang Duanming ,Li Zhihua et al.Vaporiza 2tion Effect Studying on High Power Nanosecond Pulsed Laser Deposition[J ].Physica B ,2005,358:86~92.[2] Zhang Duanming ,Tan Xinyu ,Li Zhihua et al.ThermalRegime and Effect Studying on the Ablation Process of Thin Films Prepared by Nanosecond Pulsed Laser [J ].Physica B ,2005,357:348~355.[3] 张端明,候思普,李智华等.脉冲激光制备薄膜材料的烧蚀机理[J ].物理学报,2004,53(7):209~215.[4] L u Quanming ,Mao S.Delayed Phase Explosion DuringHigh 2power Nanosecond Laser Ablation of Silicon [J ].Appl.Phys.Lett ,2002,80(17):3072~3074.[5] 刘江龙,邹至荣.高能束热处理[M ].北京:机械工业出版社,1996.23~80.[6] Gamaly E G ,Rode A V ,L uther Davies B.Ultrafast Ab 2lation with High 2pulse 2rate Laser[J ].Appl.Phys.1994,85(8):4213~4221.[7] Zhang Duanming ,Guan Li ,Li Zhihua et al.Monte CarloSimulation of Growth of Thin Film Prepared by Pulsed Laser[J ].Chin.Phy.Lett ,2003,20(3):428~432.[责任编辑 张 莉](上接第378页)4 结 论(1)新坪石墨厂的石墨粉尘治理与回收还得继续研究与探讨,力争取得更理想的除尘效果.(2)石墨粉尘治理,应当由对一般粉尘控制着重转向对超细粉尘的控制,这是环境质量提高的必然要求,也是环境行业与国际接轨的重要任务.(3)微孔薄膜滤料对微细粉尘有很高的捕集效率,运行阻力低,尤其在袋式除尘器中,更能发挥其优越性,是很有发展前景的节能型环保产品,值得推广应用.(4)粉尘的控制应根据生产工艺条件,粉尘性质,回收利用的价值,以及处理粉尘量等因素综合同步考虑.参考文献:[1] Kim B G ,Choi S K ,Chung H S ,et al.Grinding Charac 2teristics of Crystalline Graphite in a Low Pressure Attri 2tion System[J ].Powder Technology ,2002(126):22~27.[2] Kuga Y ,Endue S ,Chiyoda H ,et al.Effect of ExfoliationRatio on the Flakiness of Fine Graphite Particles Ob 2tained by Grinding of Exfoliated Graphite [J ].Carbon ,1997,35(12):1833~1836.[3] 冯其明,石 涛,张国旺等.鳞片石墨湿法超细磨工艺参数研究[J ].中国非金属矿工业导刊,2003(6):22~25.[4] 傅如心.浅谈冶金行业的粉尘治理与回收[J ].矿业快报,2004(11):37~42.[5] 娄金旗.布袋除尘器分析在火力发电厂的应用[J ].电力建设,2002,203(7):47~49.[6] 周铁祥,李阳桐,蒋 林等.袋式除尘器的集中除尘及其新技术的应用与发展[J ].新世纪水泥导报,2004(增刊):86~89.[责任编辑 张 莉]。