墙地砖工厂的粉尘及其治理途径蔡祖光

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1、 8 陶瓷科学与艺术2007. 1 前 言目前， 墙地砖工厂仍普遍采用含水率约 57% 的陶瓷粉料干压成形的生产方式制造墙地砖， 以满足国内外市场的需要。 据不完全统计， 我国目前约有2000 多台全自动液压压砖机在夜以继日地工作， 如果不采取有效的粉尘治理途径， 如此频繁的压砖运动， 必将导致大量粉尘外逸， 势必造成生产车间粉尘飞扬， 污染环境， 浪费原材料， 不利于文明安全生产 ； 严重危害操作工人的身体健康及墙地砖工厂机械设备的使用寿命等。 随着市场竞争的日益激烈及人们环境保护意识的增强， 降低生产成本， 防止粉尘污染， 改善操作工人的工作环境是陶瓷工厂和广大陶瓷科技工作者共同关注的问题

2、， 为此笔者从墙地砖工厂粉尘产生的原因、 粉尘的性质、 粉尘的危害、 含尘气体浓度的测定方法及粉尘的治理途径等方面进行探讨， 并提出了自己的观点， 供同行们批评指正。2 粉尘产生的原因粉尘是指能较长时间呈悬浮状态存在于空气中的微小固体颗粒。 通常工业性粉尘产生的途径不外乎是通过机械作用和物理化学作用两种途径， 机械作用包括固体物质的破碎及粉磨等生产过程， 同时也包括粉末状或散粒状物质的加工、 混合、 过筛、 输送及包装等生产过 程 ； 物理化学作用包括物质的不完全燃烧或爆炸等过程， 同时也包括物质被加热时所产生的蒸汽在空气中的凝结或氧化等过程。 实践生产经验表明， 目前墙地砖生产过程中散发了大

3、量的粉尘主要来自喷雾干燥制粉及其压制成形等生产工序。 因此墙地砖工厂粉尘产生的原因大致如下 ：（ 1 ） 陶瓷粉料的生产过程目前， 墙地砖工厂仍普遍采用含水率约 40% 左右的陶瓷泥浆搅拌混合均匀后， 经液压柱塞泵送入喷雾干燥器中完成传质传热等过程， 最后经过筛剔除粗颗粒后获得含水率约 5 7% 的近似球状颗粒的陶瓷粉料。 一方面， 由于大部分墙地砖工厂所采取的治理粉尘的防护措施不得力或年久失修等原因，造成陶瓷粉料微细颗粒的大量外逸而成为粉尘 ； 另一方面， 由于大量陶瓷粉料微细颗粒随喷雾干燥器的废气排入空气中而成为粉尘。（ 2 ） 陶瓷粉料的压制成形过程墙地砖压制成形时， 陶瓷粉料的填料、

4、多余粉料的去除、 压砖机模具的运动、 砖坯脱模及送出机外等过程因机械运动而产生诱导气体， 从而造成陶墙地砖工厂的粉尘及其治理途径蔡祖光（湖南省湘潭市新世纪陶瓷机械有限公司 湘潭 411102 ）摘 要 : 分析了墙地砖工厂粉尘产生的原因、 粉尘的性质及粉尘的危害性， 提出了含尘气体浓度的测定方法，并详细地论述了粉尘的治理途径。 只有在墙砖工厂的粉尘产生地点直接将粉尘收集起来， 经旋风除尘器与机械振打布袋除尘器串联净化处理或旋风除尘器与湿式除尘器串联净化处理后， 粉尘收集后混入陶瓷粉料中可直接利用， 净化处理后的气体即洁净气体能直接排入大气中， 才能降低生产成本， 改善生产环境， 保护操作工人的

5、身体健康及延长墙地砖工厂机械设备的使用寿命等。关键词 : 粉尘 产生的原因 性质 危害性 测定方法 治理途径工业与实践 9 Ceramics Science & Art2007. 瓷粉料微细颗粒的大量外逸而成为粉尘。（ 3 ） 其他因素如陶瓷粉料经斗式提升机和 （或） 胶带运输机和 （或） 螺旋输送机等从喷雾干燥制粉工序送至料仓陈腐， 然后又将经过陈腐的陶瓷粉料送到全自动液压压砖机压制成形工序等生产过程中， 因斗式提升机和 （或） 胶带运输机和 （或） 螺旋输送机的密封装置密封不严或年久失修等原因造成陶瓷粉料微细颗粒的大量外逸而成为粉尘。 此外， 墙地砖坯体压制成形后， 在砖坯翻转 180 后

6、送入隧道式干燥器的生产过程中， 由于砖坯之间的碰撞或其它因素等造成砖坯的损坏或跌落破碎等产生的粉碎尘。3 粉尘的性质粉尘总是不能离开空气的作用力而独立运动的， 它只能随风飘扬。 通常粉尘的物理化学性质与产生该粉尘的同一物质相比具有很大的差别， 这些差别就是由于它们的比表面积的不同而造成的。 所谓比表面积就是指单位体积粉尘所具有的表面积。粉尘比表面积的增大， 其化学活性增强， 并具有以下基本性能 ：3.1 粘附性粉尘粘附在其它物理体表面的现象称为粉尘的粘附性。 影响粉尘粘附性的因素很多， 如粉尘粒度的大小、 水份的高低及荷电性的大小等， 通常粉尘的粒度越小、 含水量越高及荷电性越大， 粉尘的粘附

7、作用越显著 ； 反之， 粉尘的粒度越大、 含水量越低及其荷电性越小， 粉尘的粘附性就越小。3.2 凝聚性凝聚性是指由于粉尘的相互碰撞而凝聚在一起的现象。 通常粉尘在静电扬或磁场等作用下， 粉尘的凝聚作用更明显。3.3 荷电性由于粉尘比表面积的增大， 提高了它感应电荷的能力。 通常感应电荷可由物质破碎粉磨时产生，也可由粉尘直接吸附空气中的离子或 （和） 运动的粉尘相互摩擦碰撞而产生， 还可由其它带电物质的表面直接接触而产生。 粉尘的荷电性严重影响粉尘在空气中的稳定性。 若粉尘带相同的电荷， 则因相斥作用而不易凝聚， 增加其稳定性 ； 反之， 粉尘带相异电荷时， 将互相吸引， 易于凝聚而快速沉降。

8、3.4 吸水性粉尘的吸水性主要取决于粉尘的成份、 大小、荷电状态、 温度和气压等。 通常粉尘的吸水性随压力的增大而增加， 随温度的上升而下降， 随粉尘粒度的变小而减少。 易被水湿润的粉尘称为亲水性粉尘， 否则， 称为疏水性粉尘 ； 疏水性粉尘不宜采用湿式除尘器净化处理。 墙地砖工业的生产性粉尘通常属于亲水性粉尘， 因此墙地砖的粉尘可以采用湿式器净化处理。3.5 其它粉尘的其它性能， 如粉尘的形状是多种多样，有块状、 片状、 针状、 线状、 球状及其它形状。 通常粉尘的形状在一定范围内影响粉尘的稳定性， 如相同质量的粉尘， 其形状越接近球形， 粉尘凝聚沉降就越快， 即粉尘的稳定性就越差。 此外坚

9、硬而锐利的粉尘被人体吸入后， 对上呼吸道、 粘膜和皮肤等造成较大的损伤， 并严重危害人们的身体健康。4 粉尘的危害性由于墙地砖工厂散发的粉尘属于无机矿物性粉尘， 其危害是多方面的， 但可大致区分为 ： 对人体健康的危害、 对工厂机械设备的危害及对环境保护的危害等。4.1 人体健康粉尘尤其是无机矿物性粉尘严重危害人们的身体健康， 它是造成尘肺病及矽肺病等职业病的罪魁恶首。 然而粉尘对人体健康的危害与其粉尘颗粒大小及其化学成分等因素有关。 通常粗粉尘 （粒径大于 5 m ） 在通过鼻腔、 喉头及气管上呼道时能被这些器官的纤毛和分泌液所截留， 并经咳嗽和喷嚏等保护性作用而排出体外。 而细粉尘 （粒径

10、小于 5 m ）则会滞留在肺泡中 （部分粒径小于 0.4 m 的微细粉尘可以在人体呼吸时自动排出体外） 而影响人们的呼吸功能等。 通常粉尘越细， 悬浮在空气中的时间越长， 被人体吸入的几率就越 大 ； 同时因其比表面积较大， 在人体内的化学活性就强， 对肺组织的致纤维化作用特别显著。工业与实践 10 陶瓷科学与艺术2007. 值得注意的是， 若人们长年累月地吸入粉尘后， 随着粉尘在肺部内的逐渐沉积增多， 它就会促使肺部诱发纤维组织增生， 并发展成呼吸机能和其它器官功能障碍的一种全身性疾病尘肺病和矽肺病。 尤其是粉尘中游离二氧化硅对肺组织的致纤维作用最强， 它是造成矽肺病的主要因素。 粉尘中游离

11、二氧化硅的含量越高， 对人体健康的危害就越大， 病变的发展也越快， 如 ： 吸入含游离二氧化硅70% 以上的粉尘， 极易促使肺部组织的致纤维化， 导致人体丧失呼吸功能直至死亡。 此外有些粉尘还具有毒性作用及致癌作用， 如含铅粉尘进入人体内蓄积至一定程度后， 就会造成慢性铅中毒 ； 短纤维石棉粉尘进入人体内蓄积至一定程度后， 就会诱发癌症等病变。4.2 工厂机械设备粉尘对工厂机械设备的危害主要表现在以下几方面 ：（ 1 ） 粘附在工厂机械设备机械运动偶合面上的尘粒将刻划和擦伤机械运动偶合面 （如 ： 液压柱塞泵及全自动液压压砖机等活塞与油缸的运动偶合面）， 使其产生严重的磨料磨损等， 从而影响工

12、厂机械设备的工作性能及其使用寿命。（ 2 ） 粘附在液压传动系统 （如 ： 液压柱塞泵及全自动液压压砖机等液压力传动系统） 及气压传动系统 （如 ： 全自动液压压砖机等气压传动系统） 表面上的尘粒极易污染液压油和空气， 造成液压传动系统及气压传动系统密封困难甚至密封失效， 严重影响工厂机械设备的正常工作。 如 ： 尘粒进入燃油窑炉的雾化系统后， 将阻碍流量计的工作， 堵塞雾化喷嘴， 从而影响燃油的雾化及燃油效率的提高等。（ 3 ） 粘附在光电、 电元件上的尘粒， 严重影响光电、 电气元件的光照、 导电、 绝缘及散热等性能，造成光电、 电气元件的动作不灵敏或误动作， 甚至失效等造成人身及工厂机械

13、设备的安全事故， 在实践生产中也是屡见不鲜的。（ 4 ） 粘附在工厂机械设备表面上的尘粒， 一方面， 影响工厂机械设备外界大气中的散热， 阻碍工厂机械设备的冷却 ； 另一方面， 在大气等腐蚀性气体的作用下， 工厂机械设备表面尘粒粘附处， 易发生氧化反应及电化学化反应等产生锈蚀， 严重危害工厂机械设备的使用寿命。在墙地砖的生产过程中， 微细粉末状态的陶瓷粉料成为粉尘散发到空气中去， 一方面， 浪费了原材料， 增大了生产成本， 降低了企业的经济效益 ；另一方面， 污染了生产环境， 严重危害操作工人的身体健康， 防碍生产车间的采光照明， 降低了劳动生产率， 不利于文明生产及安全生产。5 气体含尘浓度

14、的测定粉尘对人健康、 工厂机械设备及环境保护等方面的危害， 不仅取决于粉尘的性质， 而且还取决于粉尘在空气中的含量 （即空气的含尘浓度）， 空气的含尘浓度是指单位体积空气中所含粉尘的数量多少，它是评价空气污染状态的主要性能指标之一。 我国政府规定采用质量浓度作为测定气体含尘浓度的标准计量方式， 所谓质量浓度是指单位体积气体中所含粉尘的质量多少， 其单位为 mg/m 3 。测定室内外空气含尘浓度的目的是评价生产车间及室外空气污染状态的清洁程度， 检查其是否达到国家规定的卫生标准， 据此设置或完善通风除尘系统。 目前， 测定室内外空气含尘浓度通常采用滤膜质量法， 其工作原理就是在测定地点利用抽气机

15、吸取一定体积的含尘空气， 当它通过采样器的滤膜时， 空气中的粉尘被阻留在滤膜止。 根据采样后的确滤膜增量和总的抽气量， 即可求解出空气尘的浓度 ：式中 :c 空气含尘的浓度， mg/m 3w 2 采样后滤膜的质量， mgw 1 采样前滤膜的质量， mgt 采样时间， minQ 采样流量， 1/minp 标准状态下的大气压强， 1.013 10 5 PaP 1 含尘空气的压强， PaT 标准状态下的绝对温度， 293KT 1 含尘空气的绝对温度， K值得注意的是， 测定室内外空气含尘浓度时，工业与实践 11 Ceramics Science & Art2007. 首先应仔细检查测尘装置的含尘气体

16、管道的安装是否密封严密， 检查正确无误后， 再起动抽气机， 然后迅速调整采样器的流量 （通常采用 15 1/min ），并立即计量采样时间。 为了减少测定误差， 在采样过程中应保持流量稳定， 确保滤膜的增量通常不小于 4 6mg ， 采样时间通常不得小于 10min ， 采样完毕后应迅速取出滤膜立即称重。6 粉碎尘的治理途径防止粉尘在室内外扩散的确最有效的途径是在粉尘的产生地点直接把它收集起来进行净化处理。收集和净化处理粉尘的装置， 通常称为通风除尘装置。 它主要由吸尘罩、 风管、 除尘器和通风机所组成。 其工作过程大致是， 利用吸尘罩把工厂机械设备产生的含尘空气收集后， 通过管路经除尘器净化处理后， 才能使尘粒与空气分离， 然后把尘粒收集起来， 以备利用， 再将洁净的空气排放到大气中去。根据目前墙地砖生产企业生产性粉尘的现状， 治理粉尘常用的除尘器及其治理途径大致如下 ：6.1 常用除尘器目前， 墙地砖生产企业广泛应用的除尘器主要是