铁矿石烧结依烧结炉不同可分为烧结锅法、烧结盘法和带式烧结机法,前两者因生产能力有限,不适应大规模生产而渐被淘汰。以下重点介绍铁矿石的带式烧结机法。
(一)烧结原料准备
原料准备一般包括受料、储存、混合、破碎和筛分等工序。经火车来的原料可采用翻车机卸料。经船运来的原料在码头可由抓斗滑车、绳索滑车卸料。生石灰一般采用密封罐车运料。
1含铁原料
大型烧结生产企业一般建有二次料场,运来的不同原料首先分别堆放在一次料场。然后按比例分别取料、破碎、筛分和混合等工序后贮于二次料场备用。高炉返矿和烧结返矿可由胶带机直接运往配料室。
2熔剂
石灰石在料场破碎成30mm后运往配料室。白云石粉由胶带机送往配料室。生石灰采用密封罐车送至配料室。
3燃料
烧结用固体燃料以焦炭为主,无烟煤为辅,均应事先粉碎,由胶带机送往配料室。点火煤气由管道送往烧结机室。
(二)混合制粒及燃料分加
1混合制粒
根据工艺需要可采用二段混合或三段混合。混合设备均为圆筒混合机。一次混合的目的主要是将混合料充分混匀并加水到一定的湿度。二次混合主要是把混合料制成小球并加水达到适宜的水分。三次混合是将新加入的燃料混匀黏附在小球的表面,一般由滚煤机完成。
2燃料分加
烧结混合料中所需配碳以内配和外配两种方式配入。内配碳在混料室中加入,以无烟煤为主。外配碳在三次混合时加入,以焦炭粉为主。
(三)烧结
原料的烧结在带式烧结机台车上进行。烧结点火采用煤气作为燃料,炉膛处于微正压状态,点火温度为1150℃左右。烧结机台车上的混合料经点火后,在抽风负压作用下进行烧结,烧结过程自上而下进行。烧结烟气由集气管、机头电除尘器除尘后,经主抽风机从烟囱排入大气。电除尘器下收集的粉尘,经加湿机加湿后汇入返矿胶带机上,返回配料室。
(四)破碎与冷却
烧结料在烧结机尾卸下,经单辊破碎机破碎后,由鼓风环式冷却机进行鼓风冷却。
(五)整粒筛分
冷却后的烧结矿进入一次筛分室。在一次筛分室内需通过两次过筛,第一次过筛级点为12mm,第二次过筛级点为20mm。第二次过筛筛上物料为大于20mm的烧结矿,进入成品系统。第二次过筛筛下物为12~20mm粒料,被作为
铺底料。第一次过筛筛下物为小于12mm 烧结矿送往二筛分室。二筛分室冷矿筛的分级点为5mm,筛分为5~12mm的烧结矿进入成品系统。筛下为小于5mm的粉末作为冷返矿返回配料室重新参与烧结。
(六)其他辅助设施
由于烧结过程所需抽风量和除尘量较大,因此该生产装置均需配备大功率的抽风机和电除尘装置。电除尘器分为机头电除尘器、机尾电除尘器和筛分电除尘器等。
当选用的铁矿石中含硫量较高时,烟气中二氧化硫含量也会增高,需配套建设脱硫装置。小规模脱硫一般采用石灰水[Ca(OH)2]麻石脱硫装置。大规模脱硫宜选用石灰石石膏湿法脱硫系统。
在烧结生产过程中,大约有一半的热能由烧结烟气和冷却废气带走。因此在鼓风环式冷却机高温废气部位可安装余热锅炉装置或者热管蒸汽发生器,通过回收余热制取蒸汽。
在原料皮带、返矿皮带和成品皮带等处需安装电子秤或核子秤。目前,现代化烧结机配备自动化控制及计算机程序管理系统,多数操作在计算机室、控制室及专用操作台进行。
二、职业病危害因素识别
过去铁矿石烧结属于职业病危害较严重的工艺之一。随着烧结机自动化控制技术的发展和防尘防毒技术的完善,工作场所职业病危害状况大为改观。由于现代化的带式烧结机配备了完善的抽风除尘净化系统,烧结炉采用负压燃烧方式,减少了燃烧过程中粉尘和有毒物质的逸散。采用计算机自动化控制系统,重要设备及设施设有相应的连锁装置,多数生产岗位实现了无人值班,有效地减少了操作人员的劳动强度和接触机会。
铁矿石烧结过程中存在的主要职业病危害因素如下。
1化学毒物
烧结机由煤气点火,焦炭粉和无烟煤作燃料,燃烧工艺温度可达1100~1300℃。在燃烧过程中产生大量的二氧化碳和二氧化硫,还产生部分一氧化碳、氮氧化物,少量的铅、砷等多种有毒物质。其有毒物质种类和含量依矿石品种不同而略有差异。在烟气脱硫部位,存在氢氧化钙水雾和可能泄漏的烟气。煤气输送与燃烧装置泄漏可产生一氧化碳、甲烷等有毒物质。皮带维修工可能接触胶黏剂中的苯系物等有机溶剂。
可能存在的毒物类职业病危害因素是二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、铅、砷、氟、氢氧化钙等。
2粉尘类
粉尘是铁矿石烧结的主要职业病危害因素。原料搬运、筛分、破碎、配料和混合等过程中产生铁矿石尘、石灰尘、白云石尘;燃料粉碎和运输过程中产生煤尘、焦炭尘;在烧结、环冷、电除尘、成品筛分及装运等过程中存在烧结
矿尘。可能存在的粉尘类职业病危害因素是铁矿石尘和烧结矿尘。粉尘危害难以控制的部位是原料破碎与配料、烧结矿破碎机、成品振动筛等。
3物理因素
噪声是铁矿石烧结的另一主要危害因素。原料准备、原料混合、烧结与冷却、机头与机尾电除尘、烟气脱硫、整粒筛分等工序,以及与其配套的压缩空气站、制冷站等均存在不同程度的噪声危害。其中以原料破碎室、筛分室、混合室、破碎机和鼓风机、机头与机尾抽风机室、空压机室、制冷站等工作场所噪声强度较大。原料破碎、振动筛、混合机、破碎机等产生强烈的振动。结机及环冷机周围等工作场所存在强辐射热,易形成高温作业的工作环境。
如果生产线上安装了核子秤,则存在γ射线职业病危害因素。综上所述,铁矿石烧结生产装置全过程均存在噪声和粉尘职业病危害。混料、造粒工段工作人员主要接触铁矿石尘、石灰尘、白云石尘、焦炭尘、煤尘、噪声和振动等;烧结工段工作人员主要接触二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、铅、砷、铁矿尘、辐射热和噪声等职业病危害因素;筛分、电除尘工段工作人员主要接触铁矿石烧结尘、噪声和振动。
职业病危害控制需重点关注的部位是原料破碎、配料室、环冷装置、成品筛分楼等。如果采用负压燃烧技术,带式烧结机在正常状况下尘毒逸散可得到有效控制。
三、职业病危害防护措施分析
铁矿石烧结生产属重污染、可治理的行业。其职业病危害防护效果有赖于卫生防护设施的同步建设。目前大型现代化铁矿石烧结生产工艺职业病防护措施主要有以下几个方面。
1防尘措施
① 原料准备系统实现机械化、自动化生产,配合喷雾降尘和地面冲洗系统,可有效地发挥降尘作用和减少二次扬尘;
② 燃料煤和焦炭粉碎室设置布袋除尘装置,以控制粉碎过程中产生的煤尘和焦炭尘污染;
③ 烧结机机头安装大型抽风除尘装置,使烧结机取于负压燃烧状况,可有效地控制烧结过程中尘烟的扩散;
④ 烧结机机尾安装大型抽风除尘装置,可有效地控制环冷和烧结料破碎过程中产生的尘烟;
⑤ 皮带输送转运站宜安装布袋除尘装置,以控制物料在转运掉落过程中产生的粉尘;
⑥ 成品筛分楼振动筛产生大量粉尘,应安装除尘装置,可选用重力旋风除尘器或电除尘器,以控制和回收振动筛产生的烧结矿粉尘。
2噪声控制措施
噪声控制措施主要包括对原料破碎机、粉煤机、破碎机、鼓风机、机头与机尾抽风机、空压机等产生高强度噪声设备的降噪措施,以及集控室和岗位操作室的隔声措施两个方面。
降低设备噪声的首要措施是工艺设计和设备选型,应在工艺选择和设备采购时优先考虑噪声强度小、防护设施效果好的工艺路线和设备。对集控室和各岗位操作室均应进行隔声处理。
3高温防暑降温措施
环冷机和烧结机台车产生高强度辐射热。部分巡检工属露天作业。夏日高温季节应供应含盐清凉饮料,采取轮换作业的工作制度。对于生产人员较集中的集控室和各岗位操作室均应设置空调。
4应急救援措施
烧结点火装置以煤气为燃料,输气管道、加压风机和燃烧器均存在煤气泄漏的可能。此外,在设备试生产、开车点火、停车和检修过程中也存在违章操作导致煤气泄漏的可能。因此,应建立预防煤气中毒事故应急救援预案。对上述工作场所应安装煤气报警器、设置警示标识、配备个人防护用品等。由于高炉煤气和转炉煤气中一氧化碳含量显著高于焦炉煤气,因此在使用高炉煤气、转炉煤气和混合煤气作燃料时更应加强防患。