سنگ شکن یکی از اصلیترین نقاط تولید گرد و غبار در معادن، کارخانههای شن و ماسه و خطوط فرآوری مواد معدنی است. تخلیه سنگ داخل هاپر، برخورد قطعات با فک یا چکش، خروج مواد خردشده و انتقال آنها روی نوار نقاله، ذرات ریز و درشتی را در هوا پراکنده میکند. اگر این آلودگی در همان نقطه تولید مهار نشود، جریان هوا، باد محیط و حرکت ماشینآلات آن را به بخشهای دیگر کارخانه منتقل خواهند کرد.
یکی از راهکارهای مهندسی برای کاهش این آلودگی، استفاده از مه پاش صنعتی است. این سیستم با تولید قطرات ریز آب در نقاط مشخص خط خردایش، احتمال معلقماندن و انتشار ذرات را کاهش میدهد. بااینحال، نصب چند نازل بدون محاسبه فشار، دبی، جهت پاشش و محل تولید غبار، نتیجه قابلاعتمادی ایجاد نمیکند. کنترل گرد و غبار سنگ شکن باید بر اساس فرایند واقعی هر کارخانه طراحی شود.
برای طراحی سیستم کنترل گرد و غبار، ابتدا باید تمام نقاط انتشار شناسایی شوند. ممکن است اطراف یک دستگاه سنگ شکن ابری از غبار دیده شود، اما منبع اصلی آن چند متر قبلتر یا بعدتر باشد. مهمترین نقاط مولد آلودگی در یک خط خردایش عبارتاند از:
شدت انتشار در هر نقطه به عواملی مانند میزان رطوبت سنگ، دانهبندی، ارتفاع سقوط، ظرفیت تولید و نوع سنگ شکن وابسته است. برای مثال، سقوط مواد خشک از ارتفاع زیاد میتواند هوای محبوس میان ذرات را با فشار به بیرون هدایت کند و مقدار زیادی گرد و غبار بسازد. در مقابل، حتی اگر فرایند خردایش شدید باشد، مرطوببودن کنترلشده مواد میتواند میزان انتشار را کاهش دهد.
گرد و غبار تنها یک مشکل ظاهری نیست. تجمع آن روی الکتروموتورها، تابلوهای برق، یاتاقانها و سنسورها میتواند نگهداری تجهیزات را دشوارتر کند. کاهش دید در محدوده تردد ماشینآلات نیز خطرات عملیاتی به همراه دارد. انتشار ذرات به زمینها و ساختمانهای اطراف کارخانه میتواند نارضایتی محیطی و هزینه نظافت را افزایش دهد.
موضوع مهمتر، مواجهه کارکنان با ذرات قابلتنفس است. خردایش سنگهای حاوی سیلیس ممکن است ذرات بسیار ریزی ایجاد کند که وارد بخشهای عمیق دستگاه تنفسی شوند. OSHA خردکردن سنگ، بتن و مواد حاوی سیلیس را از فعالیتهای مولد سیلیس بلوری قابلتنفس معرفی کرده و استفاده از کنترلهای مهندسی را در اولویت قرار داده است. اطلاعات OSHA درباره خطرات گرد و غبار سیلیس
به همین دلیل، کاهش گرد و غبار قابلمشاهده تنها یکی از اهداف سیستم است. نتیجه نهایی باید با پایش محیط کار و بررسی میزان مواجهه کارکنان ارزیابی شود.
سامانه مهپاش، آب را تحت فشار از نازلهای مخصوص عبور میدهد و آن را به قطرات ریز تبدیل میکند. این قطرات در اطراف منبع تولید آلودگی با ذرات معلق برخورد میکنند. ذرات پس از اتصال به آب سنگینتر میشوند و احتمال نشست آنها روی مواد یا سطوح افزایش مییابد.
در طراحی حرفهای ممکن است هر دو روش بهصورت همزمان استفاده شوند. برای مثال، اسپری کنترلشده در ورودی سنگشکن مواد را مرطوب میکند و نازلهای مهپاش در دهانه خروجی، غبار آزادشده را مهار میکنند.
OSHA نیز برای ماشینآلات خردایش، استفاده از اسپری آب یا مه را در سنگ شکن و نقاطی مانند هاپر، نوار نقاله، سرند و محل تخلیه از روشهای کنترل گرد و غبار معرفی کرده است.
هنگام تخلیه بار کامیون، حجم زیادی از مواد در مدت کوتاه وارد هاپر میشود. نازلها باید دیواره و فضای بالای محل ریزش را پوشش دهند، اما در معرض برخورد مستقیم سنگ قرار نگیرند. فعالسازی سیستم با سنسور حضور کامیون یا فرمان اپراتور، از پاشش دائمی و مصرف بیدلیل آب جلوگیری میکند.
مرطوبسازی کنترلشده مواد پیش از ورود به محفظه خردایش میتواند از جداشدن ذرات خشک بکاهد. زاویه پاشش باید به شکلی باشد که عرض جریان مواد را پوشش دهد و مانع ورود سنگ به دستگاه نشود. مقدار آب نیز نباید آنقدر زیاد باشد که فرایند خردایش یا کیفیت محصول را مختل کند.
مواد خروجی معمولاً ریزتر، خشکتر و مستعد انتشار هستند. در این بخش میتوان یک حلقه یا آرایش چندنازله ایجاد کرد تا فضای بالای مواد و نقطه سقوط روی نوار نقاله پوشش داده شود. وجود کاور در اطراف خروجی، مه و گرد و غبار را داخل محدوده نگه میدارد و احتمال برخورد قطرات و ذرات را بیشتر میکند.
وقتی مواد از انتهای یک نوار روی نوار بعدی میریزند، گرد و غبار در اثر سقوط و جابهجایی هوا آزاد میشود. نصب نازل در نقطه انتقال، همراه با محفظه مناسب، از پخششدن آلودگی جلوگیری میکند. محل نازل باید بهگونهای باشد که جریان هوا مه را از محفظه خارج نکند.
لرزش مداوم و جداسازی دانهها در سرند میتواند گرد و غبار زیادی ایجاد کند. نازلها را میتوان در ورودی یا خروجی سرند مستقر کرد؛ اما مقدار رطوبت باید با دانهبندی محصول، احتمال چسبندگی و عملکرد توریها هماهنگ باشد.
در فضای کاملاً باز، باد و جریان هوای ایجادشده توسط سقوط مواد میتواند قطرات مه را از منبع غبار دور کند. استفاده از دیواره، پرده صنعتی، کاور نوار نقاله یا محفظه اطراف نقطه انتقال، محدوده کنترلشدهای ایجاد میکند. در این شرایط، گرد و غبار و قطرات مدت بیشتری در یک فضا باقی میمانند و احتمال برخورد آنها افزایش مییابد.
محصورسازی نباید بدون بررسی جریان هوا انجام شود. یک محفظه کاملاً بسته ممکن است در اثر ورود ناگهانی مواد تحت فشار قرار گیرد و گرد و غبار را از شکافها خارج کند. در برخی نقاط لازم است مهپاش با مکش موضعی یا غبارگیر ترکیب شود تا هوای آلوده به شکل کنترلشده جمعآوری شود.
بنابراین، مهپاش صنعتی را نباید جدا از طراحی کاور، ارتفاع سقوط، جهت هوا و شبکه انتقال مواد بررسی کرد.
نازل مناسب با توجه به وظیفه آن انتخاب میشود. نازلی که برای مرطوبکردن سطح دپو مناسب است، الزاماً برای گرفتن ذرات معلق در دهانه سنگ شکن مناسب نیست. پارامترهای مهم عبارتاند از:
قطرات بسیار درشت سریع سقوط میکنند و ممکن است بدون تماس مؤثر با ذرات معلق، فقط مواد و کف محیط را خیس کنند. قطرات بسیار ریز نیز در محیطهای روباز تحت تأثیر باد قرار میگیرند. به همین دلیل، مشاهده حجم زیادی مه سفید الزاماً به معنی کنترل بهتر گرد و غبار نیست.
پمپ قلب سیستم مه پاش محسوب میشود. برای انتخاب آن باید تعداد نازلهای فعال، دبی هر نازل، فشار موردنیاز، طول لولهکشی، اختلاف ارتفاع و افت فشار اتصالات محاسبه شوند. اگر فشار در نازلهای انتهایی کمتر از حد طراحی باشد، اندازه قطرات و الگوی پاشش تغییر میکند.
انتخاب پمپ بیش از اندازه بزرگ نیز راهکار مناسبی نیست؛ زیرا هزینه خرید، مصرف برق و استهلاک را افزایش میدهد. بهتر است خط خردایش به چند منطقه تقسیم شود تا فقط نازلهای بخش فعال کار کنند. برای نمونه، هاپر، سنگشکن اولیه، سرند و نوار انتقال میتوانند شیر و فرمان مستقل داشته باشند.
در کارخانههایی که ظرفیت تولید در طول روز تغییر میکند، استفاده از اینورتر برای تنظیم دور پمپ میتواند فشار و مصرف انرژی را بهتر مدیریت کند.
مجرای نازل مهپاش معمولاً کوچک است و وجود شن، زنگزدگی یا رسوب میتواند آن را مسدود کند. به همین دلیل، کیفیت آب باید پیش از طراحی بررسی شود. سیستم فیلتراسیون متناسب با ذرات موجود در آب انتخاب میشود و در صورت سختی بالا، ممکن است کنترل رسوب نیز ضرورت پیدا کند.
برنامه نگهداری باید شامل موارد زیر باشد:
NIOSH نیز در توصیههای کنترل گرد و غبار سیلیس، بر تعویض فیلترهای آب و هوا بر اساس نیاز یا دستورالعمل سازنده تأکید میکند.
اگر تمام نازلها بهطور دائم روشن باشند، آب و انرژی زیادی مصرف میشود و احتمال افزایش رطوبت محصول وجود دارد. تابلو برق میتواند عملکرد هر ناحیه را با وضعیت تجهیزات هماهنگ کند. سیگنالهای قابلاستفاده شامل موارد زیر هستند:
در یک منطق کنترلی مناسب، ابتدا تجهیزات خط فعال میشوند و سپس نازلهای همان بخش با تأخیر مشخص وارد مدار خواهند شد. پس از توقف انتقال مواد نیز میتوان پاشش را برای مدت کوتاهی ادامه داد تا غبار باقیمانده فروکش کند.
بخشی از سیستمهای مهپاش به دلیل طراحی عمومی یا نگهداری ضعیف، عملکرد مورد انتظار را ندارند. مهمترین اشتباهات عبارتاند از:
سیستم باید پس از راهاندازی تنظیم و آزمایش شود. ظرفیت خط، نوع سنگ و شرایط باد میتوانند با زمان تغییر کنند؛ بنابراین آرایش نازل و تنظیمات پمپ نیز ممکن است نیازمند اصلاح باشند.
مهپاش یکی از کنترلهای مهندسی است، اما همیشه بهتنهایی کافی نیست. در نقاط بسته یا بسیار پرغبار میتوان آن را با محصورسازی، تهویه موضعی و غبارگیر ترکیب کرد. نظافت مرطوب، جلوگیری از جاروکردن خشک و محدودکردن دسترسی به مناطق آلوده نیز بخشی از برنامه کنترل است.
OSHA تأکید میکند که کنترلهای مهندسی و روشهای کاری باید ابزار اصلی کاهش مواجهه با سیلیس باشند. اگر این اقدامات برای رساندن مواجهه به سطح قابلقبول کافی نباشند، استفاده از حفاظت تنفسی نیز لازم خواهد بود؛ ماسک نباید جایگزین کنترل آلودگی در منبع شود.
پس از نصب، عملکرد سامانه را میتوان با چند شاخص بررسی کرد:
نمونهبرداری و پایش حرفهای اهمیت ویژهای دارد؛ زیرا کاهش ابر غبار قابلمشاهده لزوماً ثابت نمیکند که ذرات قابلتنفس نیز به مقدار کافی کنترل شدهاند.
برای طراحی سیستم، اطلاعات زیر باید در اختیار سازنده قرار گیرد:
با این اطلاعات میتوان تعداد نازلها، دبی، فشار پمپ، قطر لولهها و منطقهبندی سیستم را دقیقتر مشخص کرد. قیمتگذاری بدون شناخت این موارد ممکن است به انتخاب تجهیزی منجر شود که روی کاغذ ارزانتر، اما در عمل کمبازده باشد.
کنترل گرد و غبار سنگ شکن زمانی موفق است که آلودگی در نزدیکترین نقطه به منبع تولید مهار شود. مهپاش با ایجاد قطرات ریز آب، ذرات معلق را سنگین کرده و با مرطوبسازی کنترلشده مواد، از تولید بخشی از گرد و غبار جلوگیری میکند. دهانه سنگ شکن، هاپر، سرند و نقاط انتقال نوار نقاله مهمترین محلهای نصب این سیستم هستند.
برای انتخاب مه پاش صنعتی باید ظرفیت خط، نوع سنگ، فشار موردنیاز، کیفیت آب، محدودیت رطوبت و شرایط نصب بررسی شود. ماشینسازی انعکاس میتواند پس از ارزیابی فرایند خردایش، سامانه مناسب را با پمپ، نازل، فیلتراسیون و تابلو کنترل متناسب با پروژه طراحی کند.
اشتراک گذاری:
