液膜抑尘装置
技术领域
本发明涉及一种液膜抑尘装置，尤其涉及一种用于抑制固体物料加工或运移过程中的粉尘产生的液膜抑尘装置。
背景技术
在矿山开采中，无论软岩和硬岩，都需要对开采下来的岩石进行处理和筛选后方可以利用，一般用破碎和筛分两道工序来处理，最后变成符合大小，形状规格的产品。在建筑废弃物回收利用中，建筑废弃物一般包括废旧混凝土和砖块等建筑材料，对其回收利用的过程与岩石基本一致，需要破碎筛分和运移。而电子废弃物的回收利用，一般也需要将其破碎筛分后再进行处理。破碎过程，是将大块物料破碎成小块符合要求的物料；筛分选取过程，是用振动筛分机将破碎后的物料按一定的粒径要求筛选出来。在不同粒级的破碎工艺之间，在破碎和筛分工艺之间都需要传送，即运移过程。在物料的加工和运移过程中，有大量的直径小于1毫米的粉状细粒级颗粒产生，并因为破碎筛分加工和运移导致物料之间的大量的相对运动，使得粉状细粒级颗粒脱离散发到空气中并带弱电荷，形成粉尘污染。这些粉尘会危害长期在现场工作的人员的健康，也会对周围环境造成污染。
为解决这些粉尘问题，目前降尘方法基本有两种形式，一种是干法袋式除尘，就是由风机、储尘罐和管道等组成一个吸尘系统，将物料在加工运移过程中产生的粉尘通过管道抽吸到储尘罐中(管道由于风机的排风，使管道中形成负压而产生抽吸力)。此种降尘方法一次性投资大、设备所占据空间很大，同时安装也复杂。由于吸尘口不能完全和破碎后的岩石接触，而有一定间距，因此除尘效果不理想。为使除尘管道吸尘口保持足够的负压，风机就要有一定的排风量，这样电能消耗比较大，例如在岩石破碎中，如采用干法带式除尘，每生产一吨石料，干法除尘的电能消耗要高于1元人民币。同时干法带式除尘装置的自然损耗和维修保养的成本也颇高。
另外一种方法是对处理的物料喷水降尘，此种方法是湿润所要加工的物料，使细粒级料与粗粒级料互相粘附在一起，在互相运动的过程中不分离。这种降尘方法因为水的粘附性差，并且因为水量小不能起到充分湿润的效果，所以需要使用大量的水资源，大约处理每吨物料需要耗费200-500升水才能有效抑制粉尘的产生，而且需要在加工和运移的每个环节都加入一定量的水，才能保证充分湿润。此法带来的问题在于：第一，很大程度浪费了水资源，特别在水资源不丰富的地区；第二，粉尘与水混合易形成泥浆，容易堵塞振动筛分机的筛网眼，使得破碎后大小不一的物料不能按要求的大小规格筛分出来，而影响物料的进一步加工，以致产生故障；第三，含有粉尘的水又成为对环境的二次污染，还需二次治理，特别如废弃电子产品含有很多有害物质，含有这类粉尘的水对环境的危害比粉尘更甚。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种抑尘效果显著、节水且耗能低的抑尘装置。
为了实现上述目的，本发明提供了一种液膜抑尘装置，应用于固体物料的加工或运移过程中的粉尘抑制，包括：抑尘液膜发生器，具有壳体，该壳体上设有抑尘溶液输入端、压缩空气输入端以及抑尘液膜输出端，抑尘溶液和压缩空气经所述抑尘液膜发生器形成薄壁密集细泡状的抑尘液膜；以及液膜喷施部，所述液膜喷施部连接到所述抑尘液膜输出端，以将抑尘液膜喷施到待抑尘部位。
根据本发明的液膜抑尘装置可以进一步包括抑尘溶液制备部，其通过第一管路连接到所述抑尘溶液输入端，向所述抑尘液膜发生器供应抑尘溶液。
根据本发明的液膜抑尘装置可以进一步包括空气压缩机，其通过第二管路连接到所述压缩空气输入端，向所述抑尘液膜发生器供应压缩空气。
抑尘溶液制备部可以包括水箱、抑尘原液存储箱和精确比例混合装置，其中水箱经由第一支路连接到精确比例混合装置，抑尘原液存储箱经由第二支路连接到精确比例混合装置，第一支路和第二支路中分别设置有串接的泵和电磁阀。
第一管路中可以设置流量计，抑尘溶液从精确比例混合装置经流量计流入抑尘液膜发生器。
抑尘液膜发生器可以包括：成对的叶轮，安装于壳体内的下部，成对的叶轮上的叶片方向相反；多孔粒状滤层，安装于壳体内的上部。
在叶轮和多孔粒状滤层之间可以设置细网状隔膜。
优选地，根据本发明的液膜抑尘装置可以进一步包括自动控制部件、远程告知部件以及现场气象和粉尘监测部件，从而根据测得的现场气象和粉尘含量来自动控制相应部件，以调节抑尘液膜喷施量。
利用根据本发明的液膜抑尘装置，大幅提高了液膜与物料的可接触面积，使经济型和粘结性大幅提高，同时由于抑尘液膜的离子态特性以及液膜对带弱电荷的粉尘具有静电吸附作用，进一步提高了抑尘效果。
具体而言，本发明具有以下优点：
一、采用抑尘液膜固尘，可以使现场的漂浮粉尘量下降80-95％，抑尘效果十分明显，有利于现场操作人员的身体健康，也不会污染环境；
二、本发明的装置抑尘溶液用量仅大约为加工运移每吨物料需1-5升，用水量很少，并且可以使用中水，河水或井水。既有利于节约水资源，又不会增加用户的生产成本；
三、由于用抑尘液膜的离子态和粘附性特点吸附和包裹粉状细微颗粒，用水量极少，不会使粉尘形成泥浆而堵塞筛分机的筛网眼，不影响物料的加工过程；
四、利用破碎加工产生的粉尘带弱电荷的特点，离子态的抑尘液膜可以有效地吸附刚生成的在物料周围的漂浮粉尘；
五、液膜持续时间长，与物料在后期的处理过程中有多重混合效果，使得混合均匀，只要在生产流水钱的前端的一处或两处喷撒布施，整条生产线的抑尘效果就比较理想；
六、所使用的抑尘溶液配方环保能够在短期内自行自然降解，且构成的组分不会对环境造成任何不良影响，同时不会影响物料的后期的生产过程；
七、抑尘溶液可以在零下12℃到零上40℃的温度范围内使用，能在较宽的地域范围和温度范围内适用；
八、能根据环境的粉尘含量自动调节溶液用量，使抑尘溶液的使用达到最经济；
九、可以实施远程操作，使操作人员远离粉尘污染现场，既有利于操作人员的身体健康，同时又能方便业主和设备维护第三方实时掌握装置的第一手动态；
十、根据本发明的液膜抑尘装置结构紧凑、安装简单、能耗少、成本低。
附图说明
图1为根据本发明的液膜抑尘装置的基本原理图；
图2为根据本发明一优选实施例的液膜抑尘装置的示意图；
图3示出了如图2所示的液膜抑尘装置中的液膜发生器的结构。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明根据本发明的液膜抑尘装置。需要指出的是，本申请中提及的固体物料包括岩石、水泥混凝土、废旧金属、建筑与电子废弃物等，并且“岩石”应作广义的定义：“岩石是自然形成的产物，是由一种或几种矿物组成的固态集合体”。
如图1所示，主要由水箱1、抑尘原液存储箱2和精确比例混合装置5构成抑尘溶液制备部，水从水箱1经由泵3和阀门4供应到精确比例混合装置5，抑尘原液从抑尘原液存储箱2经由另一支路中的泵3和阀门4供应到精确比例混合装置5，水和抑尘原液经精确比例混合装置5混合后供应到液膜发生器7。同时空气压缩机6将压缩空气供应至液膜发生器7，抑尘原液和压缩空气在液膜发生器7中经过充分搅动和多级过滤而形成薄壁密集细泡状的抑尘液膜。所形成的液膜经液膜喷施部8在抑尘工作区中进行喷施。
图2示出了根据本发明一优选实施例的液膜抑尘装置的示意图。参照图2，从精确比例混合装置5输出的抑尘溶液经第一管路输送到液膜发生器7的抑尘溶液输入端10，第一管路中设置有流量计。来自空气压缩机6的压缩空气经第二管路输送到液膜发生器7的压缩空气输入端9，从空气压缩机6到液膜发生器7的第二管路中串接有电磁阀12、单向阀13以及调压阀14。经液膜发生器7处理形成的抑尘液膜从输出端11输送到液膜喷施部8，液膜喷施部8可以是喷淋管汇，喷淋管汇上可设置闸板阀。
水箱1经由第一支路连接到精确比例混合装置5，抑尘原液存储箱2经由第二支路与精确比例混合装置5连通，第一支路中设置有串接的泵3、电磁阀12、单向阀13和调节阀15。
根据本发明的液膜抑尘装置进一步包括自动控制部件、现场气象和粉尘监测部件以及远程通讯部件。根据现场气象条件和粉尘含量来自动控制相应组件，以根据实际需要合理地调节抑尘液膜喷施量，进一步提高经济性。同时可以进行远程操作，使操作人员远离污染现场，既有利于操作人员的身体健康，又能方便业主和设备维护第三方实时掌握装置的动态。除了抑尘原液存储箱2之外，还可以设置抑尘原液备用箱16。
下面，参照图3，详细描述液膜发生器7的结构。液膜发生器7具有壳体40，压缩空气输入端9和抑尘溶液输入端10设置在壳体40的下端，液膜输出端11设置在壳体40的上端。壳体40内的下部安装有叶轮，优选地同轴安装一对叶轮41和42，下叶轮41和上叶轮42之间由隔套43隔开，下叶轮41和上叶轮42上的叶片方向相反。壳体40内的上部安装有多孔粒状滤层44，多孔粒状滤层44与上叶轮42之间利用细网状隔膜45隔开。
下叶轮41和上叶轮42转动时，对进入液膜发生器7内的抑尘溶液和压缩气体进行搅动，产生液膜，此液膜接着经由多孔粒状滤层44。经过充分搅动和多级过滤从而形成薄壁密集细泡状的抑尘液膜，使液膜的壁厚更薄，同时使液膜的延展面最大化，其总体积膨胀25-50倍，液膜与空气接触面积增加180-600倍。优选地，抑尘液膜的液泡半径＜2mm，抑尘液膜壁厚＜0.2mm，并且在无干扰环境中的滞留时间＞30分钟。
输送到液膜发生器7的抑尘溶液的压力为3.5bar-5bar，优选为4bar；输送到液膜发生器7的压缩空气的压力为5bar-6bar，优选为6bar。
此外，优选使用的一种抑尘原液的成分如下表所示(体积比)：
日用品级生物蛋白：
7-15％
食用级生物多糖：
5-10％
去离子水
65-83％
氟碳复合表面活性剂
2-5.5％
偏磷酸铵
1.5-3％
防冻剂
1％
缓蚀剂
0.5％
抑尘溶液中抑尘原液与水的体积比例范围为0.5∶100-10∶100。需指出的是，对于不同的物料，其原有的粉状细粒级含量和破碎后可产生的粉状细粒级比例均不同，故根据所要加工运移的物料的特性，在0.5∶100-10∶100的范围内选择合适的抑尘原液添加比例，抑尘原液的比例越高，最终形成的液膜体积和接触面积越大，固尘抑尘效果也越好。
抑尘溶液中所用的水可以是中水、河水或井水，以降低成本。
为了检验本发明的效果，进行了一系列试验，下面对本发明的抑尘试验进行说明。
试验时间为5天，试验期间当地平均气温为9℃-22℃，风力在3-5级之间，平均湿度为65％-70％。
为了充分验证抑尘液膜抑尘在实际工作中的真实效果，分别把细泡状抑尘液膜喷淋管汇安装在颚式破碎机进料口、圆锥破碎机进料口和皮带传输机上料端三处进行抑尘试验。首先测量岩石破碎时的粉尘状况，再测量喷淋抑尘液膜后岩石破碎过程时粉尘状况。具体试验时，装置的主要参数为：
抑尘原液和水的体积配比为2∶100；
抑尘溶液出口压力为3.5-5bar；
抑尘溶液流量为每吨破碎岩石1.8-2升；
压缩空气流量为480-530升/分钟；
压缩空气压力为5-6bar。
三处所测得的试验数据如下列各表所述。
表1-机型：颚式破碎机 型号 1206HD
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表2-机型：圆锥破碎机 型号H4800(二级破碎)
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表3-皮带传输机上料端
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注：“*”表示喷水
上述的试验结果表明，不管是在破碎时还是在运移时，采用本发明的液膜抑尘的效果非常好，总体降尘率可达到83％-95％。其原因在于粉状细颗粒料包裹了液膜，与大块物料相粘结，便不容易散发到空气中产生大量的粉尘，即便产生有限的粉尘也会迅速被抑尘液膜的离子态和易粘结性吸附住。同时，运移过程中自然风对粘附在液膜表面上的粉尘也吹不起来，岩石块从皮带传输机上下落时，粘附在其表面上的液膜和粉尘也一同随其下落而形不成扬尘。
根据本发明形成的液膜持续时间大致是2小时。对于岩石从进入第一级破碎机包裹上抑尘液膜，到经过皮带传输机、筛分机进入二级破碎机、皮带传输机、筛分机直到块径达到要求而最后进入料堆，2小时已经足以满足时间要求。
此外，本发明中所选用的抑尘原剂的组分都为自然、环保成分，在7-15天内95％的成分会自然降解，不会对周围环境造成污染，也不会对现场操作人员的健康产生任何不良影响。