عملیات سرندکنی، آسیا و سنگ شکنی مواد معدنی بخاطر طبیعت ذاتی کاهش اندازه و فرایندهای جدایش ذرات ریز و درشت segregation میتواند مهمترین منابع تولید غبار باشند. با تحلیل درست منابع تولید غبار، شناسایی تکنولوژی های کنترل مناسب و کاربرد و نگهداری مداوم سیستمهای کنترل انتخاب شده، میتوان غبار تولید شده را کنترل نمود.
تجهیزات مختلف معدنی مقدار انتشار غبار متفاوتی دارند. نرخ انتشار غبار نسبی (انتشار غبار سنگ شکن اولیه به عنوان مبنا درنظر گرفته میشود) برای تجهیزات مشهور معدنی در جدول زیر ارائه شده است. این درجه بندی بر اساس تخمین انتشار غبار EPA برای عملیات سنگ شکنی شده میباشد و فقط برای نمایش نسبی منابع مختلف غبار میباشد. ملاحظه می شود که انتشار با کاهش اندازه ذرات افزایش می یابد.
روشهای کنترل تر
سیستمهای کنترل غبار تر(غبارنشان) میتواند خیلی موثر باشد و هزینه کمی برای نصب و راه اندازی دارد. اما ممکن است بخاطر خواص مواد معدنی، مراحل بعدی فرایند یا محدودیتهای مشتری عملی نباشد. همچنین وقتیکه عملیات در مناطق سردسیر باشد، حفاظت در برابر یخزدگی ضروری است و تشکیل یخ میتواند ایمنی کارگران را به خطر بیاندازد.
همانطور که قبلا توضیح داده شد کنترل غبار با آب به دو دسته پیشگیری و فرونشانی دسته بندی میشود. پیشگیری بکارگیری آب برای جلوگیری از هوازدگی غبار میباشد. فرونشانی بکارگیری آب برای خیس کردن ذرات غبار شناور در هوا ، افزایش وزن آنها و در نتیجه ته نشینی سریع آنها میباشد.
بطور کلی پیشگیری موثرتر از فرونشانی است. هرچند وقتیکه مواد خیس تحت عملیات بعدی خردایش قرار میگیرد، پیشگیری موثر به آب بیشتری برای سطوح خشک ایجاد شده در اثر خردایش نیاز دارد. البته بکارگیری بیشتر آب برای بهبود پیشگیری، ممکن است باعث شود مواد خیلی خیس شود و در مرحله بعدی فرایند یا مشخصات محصول تداخل ایجاد کند. بنابراین اغلب مقداری مسامحه بین کنترل غبار تر و راندمان فرایند اجتناب ناپذیر است. اما ممکن است برای بدست آوردن شرایط قابل قبول، بکارگیری دیگر روشهای کنترل غبار را الزامی کند.
گاهی فرونشانی غبار شناور در هوا با آب، با اسپری مستقیم به ابر غبار موثرترین روش نیست. تولید قطرات به اندازه کافی ریز با نازلهای اسپری اتمیزه هیدرولیکی برای فرونشانی موثر ذرات قابل تنفس کار سختی است. میتوان با نازلهای اتمیزه هوا، قطرات ریز آب تولید نمود اما این روش منبع هوای فشرده لازم دارد، سوراخهای بسیار ریز نازل در معرض گرفتگی میباشد و نیاز به توجه و نگهداری دارد. در ضمن اسپری هوا بخاطر مخلوط آب و هوایی که آزاد میکند معمولا برای جلوگیری از پخش شدن غبار در فضای اطراف، یک فضای بسته لازم دارد.
روشهای کنترل خشک
غبار تولید شده در اثر انتقال و فرآوری مواد را میتوان با مکش و تمیز کردن هوای غبارآلود کنترل نمود. این دیدگاه تحت عنوان کنترل خشک ممکن است هزینه های نصب و بهره برداری بیشتر از روشهای کنترل تر داشته باشد اما میتواند خیلی موثر باشد. به علاوه وقتی محصول در تضاد با آب باشد مثل سیمان، کنترل خشک غبار الزامی است.
کنترل خشک غبار باید شرایطی را بوجود آورد که مانع فرار هوای غبارآلود از فضای کنترل شده به فضای کارگران شود. این کنترل با بکارگیری مکش هوا و ایجاد فشار منفی داخل محفظه نسبت به هوای بیرون آن بدست می آید. مقدار تهویه موردنیاز تحت تاثیر موارد زیر می باشد:
-میزان بسته بودن فضای کنترل شده، که حجم مکش با افزایش سطح باز افزایش می یابد.
-جریان هوای تولید شده در اثر حرکت تجهیزات فرایندی، شامل هوای وارد شده با مواد، هوای القا شده در اثر حرکت مواد و تجهیزات و هوای جابجا شده در اثر جریان مواد به یا از محفظه
-تاثیر سرعت و جهت باد که میتواند بر اختلاف فشار بین داخل و خارج فضای کنترل شده غلبه کند
هاپر ورودی سنگ شکن
کنترل غبار در سنگ شکنها میتواند با بکارگیری آب، محصور کردن منبع غبار با/یا بدون مکش غبار یا ترکیب هر دو روش انجام شود. بطور کلی بالای سنگ شکن محل تغذیه مواد باید حتی الامکان کاملا بسته شود. محفظه ها باید از مواد محکم و قوی مناسب شرایط کاری ساخته شود.
شکل زیر یک سیستم کنترل غبار تر در یک محل بارگیری سنگ شکن را نشان میدهد. فضای باز جلوی محفظه میتواند با آویزان کردن پرده ها و گذاشتن لبه یا سکوی سنگین روی زمین کاهش یابد. برای صرفه جویی در مصرف آب، باید یک حسگر حضور بار برای فعال کردن سیستم اسپری آب نصب شود.
همانطور که قبلا توضیح داده شد اسپری های آب برای پیشگیری غبار معمولا الگوی اسپری مخروط کامل را بکار می برند. اسپری هایی که برای غبارنشانی بکار می روند، معمولا الگوهای اسپری مخروط توخالی بکار می برند. برای پوشش خوب اسپری ها باید کمی با هم همپوشانی داشته باشند.
یک سیستم کنترل غبار با مکش غبار در بارگیری سنگ شکن در شکل زیر نشان داده شده است.
محصور کردن حجم کنترل باید حداکثر شود، به بیان دیگر تعداد و سطح محلهای باز باید تا حد امکان حداقل شود. نرخ تهویه اولیه برای شکل فوق می تواند با رابطه زیر تخمین زده شود که هوای جابجا شده در اثر تخلیه را محاسبه می کند:
اگر عملیات تخلیه پیوسته نباشد، باید سنسور کنترل حضور با یک فاصله زمانی برای فعال کردن فن سیستم تهویه و اسپری آب هنگام تخلیه استفاده شود.
تغذیه و تخلیه سنگ شکن
هروقت سیستم تهویه محلی به عنوان وسیله ای برای کنترل غبار انتخاب میشود، دریچه های تمیز کردن و تعمیرات باید کاملا کیپ باشند. دریچه های دسترسی با اندازه و محل درست امکان دسترسی کارگران برای انجام وظایفشان را فراهم می آورد بدون آنکه لازم باشد محفظه را اصلاح کنند. درضمن پتانسیل فرار غبار را از فضاهای باز را کاهش می دهد.
حداقل سرعت ربایش 1m/s در همه محلهای باز به محفظه توصیه می شود. جاییکه محلهای باز نوار تغذیه یا تخلیه محفظه کنترل غبار را سوراخ می کند، توصیه می شود برای محاسبه دبی جریان هوای القایی نوار، سرعت نوار بر حسب m/s به سرعت طراحی 1m/s اضافه شود.
به عنوان مثال برای یک محفظه با سرعت ربایش طراحی اولیه VINIT) 1m/s) با یک نوار ورودی در حال حرکت VBELT) 1.3m/s) ، سرعت ربایش توصیه شده در منافذ (VCAP) میشود:
(Capture velocity (VCAP) = 1m/s (VINIT) + 1.3m/s (VBELT
Capture velocity (VCAP) = 2.6m/s
دبی مکش بر حسب مترمکعب بر ثانیه m3/s با بکارگیری سطح کل باز (برحسب مترمربع) ضربدر سرعت ربایش تخمین زده می شود:
(QE (m3/s) = VCAP (m/s) x open area (m2
مجددا این تخمینهای سرعت و دبی باید بررسی شود که 1) کنترل غبار قابل قبول را فراهم می آورد و 2) انرژی زیادی مصرف نمی کند.
درصورت امکان محفظه های کنترل غبار باید از نظر حجم بزرگ باشند تا اجازه دهند غبارهای درشت بنشیند و بار غبار ورودی سیستم مکش کاهش یابد.
ریزش مواد در نقاط انتقال هر دو جریان هوای القایی و جابجا شده را ایجاد خواهد کرد. حرکت مکانیکی سنگ شکن می تواند باعث حرکت هوا شود، یعنی سنگ شکنهای فکی می توانند اثر نوعی دم bellows-type effect داشته باشند و سنگ شکنهای مخروطی و ژیراتوری میتوانند مثل فن عمل کند. اگرچه هیچکدام از اینها در سرعت بالا کار نمی کنند، اما سنگ شکن چکشی در سرعتهای بالاتری کار می کند و میتواند مثل یک فن سانتریفوژ عمل کند.
مقدار کل حجم هوای تولید شده برابر مجموع هوای جابجاشده، القاشده و تولیدشده می باشد.
Qtot = Qdis +Qind+Qgen
تعیین دبی با بکارگیری رابطه فوق در شکلهای زیر نشان داده شده است. در هر حالت ارتفاع ریزش (متغیر S ) نشان داده شده است. مقدار فضای باز AU برای یک نقطه انتقال سطح مقطع هرگونه فضای باز بین شوت و محفظه می باشد.
در تخلیه سنگ شکن فکی که سطح مقطع متغیری دارد، مقدار فضای باز بالادست، سطح باز پایین سنگ شکن فکی می باشد.
برای سنگ شکنهای با سطح ثابت مثل سنگ شکن مخروطی، سطح باز بالایی، دهانه ورودی بار سنگ شکن می باشد.
روشهای کنترل غبار تر برای سنگ شکنها شامل خیس کردن مواد قبل از سنگ شکنی، بعد از سنگ شکنی یا هر دو، در شکلهای زیر نشان داده شده است. که اساسا در دو منطقه تغذیه و تخلیه سنگ شکن کار می کند. عملیات سنگ شکنی ذرات کوچکتری تولید می کند، یعنی بوجود آمدن افزایش سطحی که خشک نیز خواهد بود. بنابراین بخاطر سطح خشک بیشتر، موادی که قبل از سنگ شکنی خیس شده است، احتمالا برای کنترل غبار باید دوباره خیس شود.
برای کنترل غبار با استفاده از آب، یادآور می شود نازلهای توپر مثل مخروط کامل، قطرات درشت تری نسبت به نازلهای مخروط توخالی ایجاد می کنند. نازلهای مخروط توخالی هنگام فرونشانی غبار (کاهش غبار معلق در هوا) بکار می رود و الگوی اسپری باید تمام سطح ابر غبار را بپوشاند. وقتیکه هدف پیشگیری غبار در شرایط استاتیک مثل هاپر و بین است نازلهای مخروط کامل جهت خیس کردن سطح مواد باید بکار رود. در کاربردهای متحرک مثل یک کانوایر، نازلهای اسپری فن با الگوی اسپری عمود بر حرکت مواد و همپوشانی تقریبا 30 درصد عرض فن باید بکار رود.
منبع:
هندبوک کنترل غبار در صنایع معدنی
Dust Control Handbook for Industrial Minerals Mining and Processing