探讨煤矸石制备无机纤维工艺过程的环境影响分析及环保对策
摘要：以煤矸石为原料制备无机纤维，是对煤矸石的综合利用，具有积极的环境效益，但该生产过程会对环境造成二次影响。本文对该生产工艺的环境影响进行了分析，并提出了可行的环保对策。
关键词：煤矸石；无机纤维；环境影响
中图分类号：X820 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0017-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.008
Abstract： The preparation of inorganic fiber using coal gangue as raw material is a comprehensive utilization of coal gangue and has positive environmental benefits. However， if environmental protection measures are not provided in the production process， it will cause secondary impact on the environment. The environmental impact of this article on the production process is discussed in this paper. Analyzed and put forward feasible environmental protection measures.
Keywords：Coal gangue；Inorganic fibers；Environmental impact
山西作为全国的产煤大省，现有矸石山1543座，堆存占地2705.39hm2，煤矸石累计堆放量已达10亿t，且每年新增煤矸石8000万t。按照山西省煤炭工业发展规划，到2015年全省原煤产量将达到10亿t。即每年将新增煤矸石量约1.5亿t。因此可以以煤矸石为原料制备无机纤维，对煤矸石加以综合利用。
1 原辅材料
主要原辅料为煤矸石、镍红土矿和造渣剂石灰。煤矸石来源于当地的选煤厂，石灰与镍红土矿为市场采购，比例为1：1：0.5。本项目的成品、原料及包装材料贮存于各分类仓库内。库内保管应按批号分存，建立严格的分发料制度，杜绝混批号等问题造成不必要的事故。各类仓库应符合所存物品的存放条件，建立责任体系，保证存放安全。企业已建立成熟的管理体系和检验手段，项目所需的物品存放可纳入这一体系统一管理[1]。
2 主要设备
主要生产车间为制造无机纤维的熔炼车间系统、成纤系统，设备为料仓、转窑系统、皮带运输系统、电炉、保温炉、高速离心机、无机纤维施胶系统、自动排渣系统、集纤维室、机摆锤法系统、自动控制系统、成纤引风机等。
3 工艺过程
将采煤过程中产出的煤矸石配入等量的镍红土矿、一定比例的造渣剂先在回转窑中干燥并对煤矸石脱硫；干燥好的原料热装入矿热电炉中进行熔炼，产出1500种以上的高温炉渣和镍铁合金；高温炉渣采用特种专用高速离心设备直接制成超细无机纤维，镍铁合金通过铸锭机直接铸成可以出售的合金锭产品。
4 环境影响分析
4.1 大气环境影响分析
大气污染环节主要是回转窑干燥焙烧、电炉冶炼、原料转运、配料、烘干及焙烧等工序产生的大气污染物[2-3]。
4.1.1 粉尘
电炉冶炼需要的粒度为小于50mm，镍红土矿为氧化矿，其含水率一般在30%左右。需要经过筛分和破碎工序，筛分、破碎工序产生粉尘；原辅料在运输、儲存过程会产生大量粉尘。
4.1.2 燃烧烟气
煤矸石、镍红土矿、造渣剂混合后需要将原料30%左右的水分彻底脱除，干燥及焙烧采用Φ右的水分彻的回转窑，回转窑的烟气含尘、含硫量均较高；冶炼电炉和保温炉产生的烟气，温度高，含尘量小。
4.2 水环境影响分析
本项目生产废水主要为循环冷却水系统排放的清洁下水，主要污染物为盐以及职工生活产生的污水。
4.3 固体废物影响分析
本项目产生的固体废物主要为生产固废和生活垃圾。生产固废主要为不合格的烧结物；矿热电炉、回转窑、石膏煅烧系统经除尘系统收集的粉尘；制纤过程中产生的固体废物[4]。
4.4 噪声环境影响分析
该项目的噪声污染源主要是电炉、回转窑、保温炉、除尘、脱硫、风机、立式搅拌机、筛分机、破碎机等机械设备产生的噪声。
5 污染防治措施
5.1 废气污染物治理措施
项目大气污染主要来自回转窑干燥焙烧、电炉冶炼、原料转运、配料、烘干及焙烧等工序产生的大气污染物。烟气经过热管换热器换热后，与通过混风阀进入冷空气混合，温度降至小于180经，然后通过风机送入布袋除尘器，达标后由烟囱排空。回转窑采用旋风+电除尘器、脱硫采用湿法脱硫、煅烧工序采用静电除尘器加布袋除尘器。
5.1.1 粉尘
煤矸石、镍红土矿原料堆场硬化，采取两侧设置围墙，上部设置顶棚，能较好地抑制渣尘飞扬，可减少扬尘量的90%以上。
物料输送均采用封闭走廊，可有效抑制输送过程中的粉尘污染；对落料点皮带接头处进行密封，其除尘效率约为90%。
电炉冶炼需要的粒度为小于50mm，镍红土矿为氧化矿，需要经过筛分和破碎工序，筛分、破碎工序会产生粉尘，镍红土矿其含水率一般在30%左右，并且购买镍红土矿时，矿石提供商已经经过破碎，本次破碎量很小，筛分后不合格矿石进行破碎，粉尘产生量很小，拟采取措施是密闭破碎机、筛分机，设集气罩收集过滤后排空。
5.1.2 烟气
废气含尘及含硫量均较高，采取除尘流程为：回转窑-换热—旋风除尘-电除尘-GXL型脱硫-风机-30m高烟囱排空。采用GXL型双涡流除尘治理措施，其除尘效率在95%以上，脱硫效率在90%以上，可以满足项目烟气污染防治要求。
电炉操作采用低电压、高电流、埋弧的模式。电炉烟气温度高，烟气主要为烟尘、CO、NOX，由于电炉为半封闭式矿热炉，因此，CO、NOX浓度较低；保温炉内为熔融态高温炉渣，烟气中烟尘量很小。
矿热电炉烟气净化采用袋式除尘器。高温电炉烟气由保温管道引到空气热交换器进行热交换，换热后的150-200化热空气进行热能的综合利用。
5.2 水污染物治理措施
生活废水进入污水管网，处理达标后回用，不外排。生产废水为清洁废水，用于洒水抑尘或和生活污水一起排到污水管网。
5.3 固体废物治理措施
生活垃圾集中收集后，送至当地环卫部门指定地点。不合格的烧结物经预处理后作为熟料回到混料工序回用；矿热电炉产生的烟气经布袋除尘系统收集后返回矿热炉进行回收利用，矿热电炉烟气中烟尘的主要成分为冶炼矿渣的小颗粒物，送回矿热炉进行二次高温冶炼是可行的。制纤处理过程中产生的固体废物全部送入保温炉进行二次高温熔炼回用。
5.4 噪声治理措施
对各主要噪声源的防治，首先选取低噪声设备，从噪声源头控制噪声产生的强度，其次，隔断噪声传播途径，将产噪设备安装于室内，采取基础减震等措施，在采取以上措施后可不同程度地降低噪声对周围环境及职工健康的影响。
6 结束语
綜上所述，由于煤矸石制备无机纤维生产过程中主要污染物为粉尘、燃烧烟气、不合格的烧结物等，本文对这些环节产生的环境影响进行了分析，并针对各种污染物提出了切实可行的环保措施。
参考文献
[1]朱建军.山西焦炭工业环境影响因素分析及环保对策[J].科技情报开发与经济，2008，（09）：68-70.
[2]周杰. 环境影响评价制度中的利益衡量研究[D].武汉：武汉大学，2012.
[3]华建伟. 矿产资源规划环境影响评价的理论与实践[D].南京：南京大学，2011.
[4]郑梁.煤炭开采对生态环境影响及环保对策探讨[J].引进与咨询，2002，（02）：14-15.
收稿日期：2018-04-04
作者简介：王霞（1977-），女，硕士，中级职称，研究方向为固体废弃物处理与处置。技术文
关键词：煤矸石；无机纤维；环境影响
中图分类号：X820 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0017-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.008
Abstract： The preparation of inorganic fiber using coal gangue as raw material is a comprehensive utilization of coal gangue and has positive environmental benefits. However， if environmental protection measures are not provided in the production process， it will cause secondary impact on the environment. The environmental impact of this article on the production process is discussed in this paper. Analyzed and put forward feasible environmental protection measures.
Keywords：Coal gangue；Inorganic fibers；Environmental impact
山西作为全国的产煤大省，现有矸石山1543座，堆存占地2705.39hm2，煤矸石累计堆放量已达10亿t，且每年新增煤矸石8000万t。按照山西省煤炭工业发展规划，到2015年全省原煤产量将达到10亿t。即每年将新增煤矸石量约1.5亿t。因此可以以煤矸石为原料制备无机纤维，对煤矸石加以综合利用。
1 原辅材料
主要原辅料为煤矸石、镍红土矿和造渣剂石灰。煤矸石来源于当地的选煤厂，石灰与镍红土矿为市场采购，比例为1：1：0.5。本项目的成品、原料及包装材料贮存于各分类仓库内。库内保管应按批号分存，建立严格的分发料制度，杜绝混批号等问题造成不必要的事故。各类仓库应符合所存物品的存放条件，建立责任体系，保证存放安全。企业已建立成熟的管理体系和检验手段，项目所需的物品存放可纳入这一体系统一管理[1]。
2 主要设备
主要生产车间为制造无机纤维的熔炼车间系统、成纤系统，设备为料仓、转窑系统、皮带运输系统、电炉、保温炉、高速离心机、无机纤维施胶系统、自动排渣系统、集纤维室、机摆锤法系统、自动控制系统、成纤引风机等。
3 工艺过程
将采煤过程中产出的煤矸石配入等量的镍红土矿、一定比例的造渣剂先在回转窑中干燥并对煤矸石脱硫；干燥好的原料热装入矿热电炉中进行熔炼，产出1500种以上的高温炉渣和镍铁合金；高温炉渣采用特种专用高速离心设备直接制成超细无机纤维，镍铁合金通过铸锭机直接铸成可以出售的合金锭产品。
4 环境影响分析
4.1 大气环境影响分析
大气污染环节主要是回转窑干燥焙烧、电炉冶炼、原料转运、配料、烘干及焙烧等工序产生的大气污染物[2-3]。
4.1.1 粉尘
电炉冶炼需要的粒度为小于50mm，镍红土矿为氧化矿，其含水率一般在30%左右。需要经过筛分和破碎工序，筛分、破碎工序产生粉尘；原辅料在运输、儲存过程会产生大量粉尘。
4.1.2 燃烧烟气
煤矸石、镍红土矿、造渣剂混合后需要将原料30%左右的水分彻底脱除，干燥及焙烧采用Φ右的水分彻的回转窑，回转窑的烟气含尘、含硫量均较高；冶炼电炉和保温炉产生的烟气，温度高，含尘量小。
4.2 水环境影响分析
本项目生产废水主要为循环冷却水系统排放的清洁下水，主要污染物为盐以及职工生活产生的污水。
4.3 固体废物影响分析
本项目产生的固体废物主要为生产固废和生活垃圾。生产固废主要为不合格的烧结物；矿热电炉、回转窑、石膏煅烧系统经除尘系统收集的粉尘；制纤过程中产生的固体废物[4]。
4.4 噪声环境影响分析
该项目的噪声污染源主要是电炉、回转窑、保温炉、除尘、脱硫、风机、立式搅拌机、筛分机、破碎机等机械设备产生的噪声。
5 污染防治措施
5.1 废气污染物治理措施
项目大气污染主要来自回转窑干燥焙烧、电炉冶炼、原料转运、配料、烘干及焙烧等工序产生的大气污染物。烟气经过热管换热器换热后，与通过混风阀进入冷空气混合，温度降至小于180经，然后通过风机送入布袋除尘器，达标后由烟囱排空。回转窑采用旋风+电除尘器、脱硫采用湿法脱硫、煅烧工序采用静电除尘器加布袋除尘器。
5.1.1 粉尘
煤矸石、镍红土矿原料堆场硬化，采取两侧设置围墙，上部设置顶棚，能较好地抑制渣尘飞扬，可减少扬尘量的90%以上。
物料输送均采用封闭走廊，可有效抑制输送过程中的粉尘污染；对落料点皮带接头处进行密封，其除尘效率约为90%。
电炉冶炼需要的粒度为小于50mm，镍红土矿为氧化矿，需要经过筛分和破碎工序，筛分、破碎工序会产生粉尘，镍红土矿其含水率一般在30%左右，并且购买镍红土矿时，矿石提供商已经经过破碎，本次破碎量很小，筛分后不合格矿石进行破碎，粉尘产生量很小，拟采取措施是密闭破碎机、筛分机，设集气罩收集过滤后排空。
5.1.2 烟气
废气含尘及含硫量均较高，采取除尘流程为：回转窑-换热—旋风除尘-电除尘-GXL型脱硫-风机-30m高烟囱排空。采用GXL型双涡流除尘治理措施，其除尘效率在95%以上，脱硫效率在90%以上，可以满足项目烟气污染防治要求。
电炉操作采用低电压、高电流、埋弧的模式。电炉烟气温度高，烟气主要为烟尘、CO、NOX，由于电炉为半封闭式矿热炉，因此，CO、NOX浓度较低；保温炉内为熔融态高温炉渣，烟气中烟尘量很小。
矿热电炉烟气净化采用袋式除尘器。高温电炉烟气由保温管道引到空气热交换器进行热交换，换热后的150-200化热空气进行热能的综合利用。
5.2 水污染物治理措施
生活废水进入污水管网，处理达标后回用，不外排。生产废水为清洁废水，用于洒水抑尘或和生活污水一起排到污水管网。
5.3 固体废物治理措施
生活垃圾集中收集后，送至当地环卫部门指定地点。不合格的烧结物经预处理后作为熟料回到混料工序回用；矿热电炉产生的烟气经布袋除尘系统收集后返回矿热炉进行回收利用，矿热电炉烟气中烟尘的主要成分为冶炼矿渣的小颗粒物，送回矿热炉进行二次高温冶炼是可行的。制纤处理过程中产生的固体废物全部送入保温炉进行二次高温熔炼回用。
5.4 噪声治理措施
对各主要噪声源的防治，首先选取低噪声设备，从噪声源头控制噪声产生的强度，其次，隔断噪声传播途径，将产噪设备安装于室内，采取基础减震等措施，在采取以上措施后可不同程度地降低噪声对周围环境及职工健康的影响。
6 结束语
綜上所述，由于煤矸石制备无机纤维生产过程中主要污染物为粉尘、燃烧烟气、不合格的烧结物等，本文对这些环节产生的环境影响进行了分析，并针对各种污染物提出了切实可行的环保措施。
参考文献
[1]朱建军.山西焦炭工业环境影响因素分析及环保对策[J].科技情报开发与经济，2008，（09）：68-70.
[2]周杰. 环境影响评价制度中的利益衡量研究[D].武汉：武汉大学，2012.
[3]华建伟. 矿产资源规划环境影响评价的理论与实践[D].南京：南京大学，2011.
[4]郑梁.煤炭开采对生态环境影响及环保对策探讨[J].引进与咨询，2002，（02）：14-15.
收稿日期：2018-04-04
作者简介：王霞（1977-），女，硕士，中级职称，研究方向为固体废弃物处理与处置。技术文
