前言
隨著氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模化、大型化、現(xiàn)代化，氧化鋁行業(yè)進(jìn)入了激烈的競爭階段。面對殘酷的市場競爭，如何保持生產(chǎn)過程的穩(wěn)定，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少能源消耗，降低生產(chǎn)成本，是當(dāng)今氧化鋁企業(yè)面臨解決的首要問題。設(shè)備改進(jìn)、工藝優(yōu)化、新材料的應(yīng)用、精細(xì)化管理是企業(yè)有效降低生產(chǎn)成本采取的措施。礦漿磨制工序是氧鋁生產(chǎn)工序中的第一工序，擔(dān)負(fù)著氧化鋁生產(chǎn)的配礦及礦漿的磨制任務(wù)，為管道化溶出工序提供合格礦漿。喂料系統(tǒng)是礦漿磨制工序中的重要系統(tǒng)，它的穩(wěn)定與否決定著礦漿質(zhì)量及礦漿單位生產(chǎn)成本，在礦漿磨制中占有重要的位置。中國鋁業(yè)山東分公司第二氧化鋁廠東線采用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，礦漿磨制系統(tǒng)是利用原山鋁水泥廠原料磨喂料系統(tǒng)改造而成，在使用過程中磨機(jī)喂料系統(tǒng)出現(xiàn)磨頭礦石倉嚴(yán)重蓬倉，礦石中大塊難于處理、下料箱容易堵及使用周期短等問題，導(dǎo)致礦石下礦不穩(wěn)定，磨機(jī)開停頻繁，設(shè)備檢修頻繁。通過設(shè)施的技術(shù)改進(jìn)及新設(shè)備新材料的使用等措施，提高了喂料系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
1 概況
中國鋁業(yè)山東分公司第二氧化鋁廠東線礦漿制備工序有Ф2.6m×13m雙倉礦漿磨4臺(tái)，磨機(jī)產(chǎn)能為115t/h。每臺(tái)磨機(jī)的配套設(shè)備為Ф660mm旋流器、150HZJ-A65上料泵，工藝流程(如圖 1 所示)，正常產(chǎn)量規(guī)模生產(chǎn)時(shí)開3臺(tái)備1臺(tái)。
圖1 礦漿磨制工序工藝流程圖
鋁礦石倉是由原來磨制水泥生料漿時(shí)石灰石倉改造而成，整個(gè)倉為水泥澆筑結(jié)構(gòu)，呈棱臺(tái)狀，倉底下料裝置為Ф500mm直管。磨機(jī)喂料設(shè)備為皮帶秤喂料機(jī)。礦石自喂料機(jī)流過下料箱口篦子再入下料箱，與旋流器底流混合后入磨。
2 問題及分析
2008年，利用水泥廠閑置水泥生料漿磨機(jī)磨制系統(tǒng)經(jīng)簡單改造后磨制氧化鋁礦漿，在使用過程中喂料系統(tǒng)出現(xiàn)磨頭倉嚴(yán)重蓬倉，大塊鋁礦石、硬塊、凍塊物料難于處理，下料箱頻繁堵住，下料箱使用周期短等問題，進(jìn)而造成下礦不穩(wěn)定，配料指標(biāo)合格率低，頻繁砸空磨，磨皮掉襯板，磨皮斷螺絲，磨機(jī)漏料等系列問題。處理蓬倉及清理磨機(jī)漏料導(dǎo)致流程進(jìn)水量大，蒸發(fā)工序設(shè)備負(fù)荷大，蒸發(fā)成本高等次生系列問題。為提高喂料系統(tǒng)的喂料穩(wěn)定性，提高配料指標(biāo)合格率，降低生產(chǎn)成本，從設(shè)施的結(jié)構(gòu)、材料的使用、安裝質(zhì)量等方面進(jìn)行分析加以解決。
2.1 礦石倉蓬倉，下礦不穩(wěn)定
使用中，當(dāng)?shù)V石中粘土成分含量高，粒徑大于150mm的塊狀物料大于20%時(shí)，在倉底出料口上方出現(xiàn)礦石結(jié)拱難于下礦現(xiàn)象，蓬倉嚴(yán)重。從倉體側(cè)面投倉口采取用鋼釬捅攪的方式處理蓬倉，崗位員工勞動(dòng)強(qiáng)度大，處理效率低。為保證正常生產(chǎn)，需增加崗位人員的數(shù)量，由每班1人增加到3人。人員的增加無疑會(huì)增加人力資源成本。同時(shí)，由于人員勞動(dòng)強(qiáng)度高，體力消耗大，工作環(huán)境狹窄濕熱，操作人員極易發(fā)生安全事故。用水沖的方式處理蓬倉時(shí)，比用鋼釬捅攪方式要省事的多，處理效率也有所提高，但是在處理的過程中，尤其是處理通的瞬間，大批物料瞬間塌方落下，物料下降過程中強(qiáng)大的氣流會(huì)使砂粒、泥漿會(huì)從投倉口及下料口噴射出，極易傷害操作人員，而且用水處理蓬倉，大量的生水進(jìn)入流程，經(jīng)統(tǒng)計(jì)每小時(shí)用水量達(dá)到20 m3/h，按照650 m3/h液量計(jì)算，溶出AO濃度降低4%，蒸發(fā)工序每小時(shí)增加汽耗成本1300余元。針對這一問題，經(jīng)現(xiàn)場勘查分析，造成蓬倉的主要原因有：
1)倉底出料口小。經(jīng)過對倉底出料口的測量發(fā)現(xiàn)，出料口直徑僅為Φ500mm，由于礦石粘土成分高或者水分偏大時(shí)礦石粘度大，礦石極易粘到倉壁并逐漸積累，導(dǎo)致可用下料空間縮小，最終堵住出料口。塊狀料多時(shí)，在出料口上方由于塊狀料搭橋結(jié)拱而蓬倉。
2)倉體結(jié)構(gòu)(如圖 2 所示)不合理，倉體底部為平臺(tái)狀，影響下礦。磨制水泥料漿時(shí)盛放使用的物料是石灰石，由于石灰石呈球狀，水分低，流動(dòng)性較好，幾乎不存在蓬倉問題。相反，鋁土礦水分高，粘度較大，流動(dòng)性差，由于倉底平臺(tái)的存在，大量礦石堆積在底部角落，礦石向下流動(dòng)時(shí)不是沿倉壁直接流動(dòng)，而是要克服彼此間的摩擦而下滑，最終導(dǎo)致下礦困難。
圖2 磨頭礦石倉結(jié)構(gòu)圖
3) 磨頭倉為水泥澆注結(jié)構(gòu)。由于倉體內(nèi)壁為水泥材質(zhì)，表面不光滑，摩擦系數(shù)高，鋁土礦不易沿壁滑動(dòng)，容易粘料。在使用中，表面粘結(jié)的物料的厚度會(huì)逐漸加厚，致使倉體有效容積變小，有效下料截面積縮小，影響下礦量。
2.2 下料箱容易堵住
在使用中，由于礦石中有木頭、大塊礦石等，在下料箱底部及入磨口處容易堵住，導(dǎo)致旋流器底流、磨頭調(diào)配液及礦石瞬間於出下料箱，污染環(huán)境，由于物料含堿性量高達(dá)200g/L，腐蝕性較強(qiáng)，對周邊人員存在較大的安全隱患。而處理這種問題時(shí)，用鋼釬捅戳，需要2-3小時(shí)，時(shí)間較長，崗位操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大。經(jīng)分析，導(dǎo)致下料箱堵的主要原因有：
1)料口篦子孔徑過大。篦子孔尺寸為200mm*200mm，下料箱入磨處直徑為Ф500mm,當(dāng)大塊物料較多時(shí)在入磨口處容易擠住，導(dǎo)致下料箱堵。
2)下料箱結(jié)構(gòu)不合理。礦石從上部下來，在進(jìn)入磨機(jī)處為非圓弧過渡安裝，底部過料空間過于狹窄，木頭、大塊物料極易在此處卡住積累，最終堵住下料箱。
3)物料的流動(dòng)性較差。在礦石進(jìn)入磨機(jī)過程中只有旋流器底流進(jìn)行沖刷，流動(dòng)速度過低，流入磨機(jī)的物料過于集中。
2.3 下料箱使用周期短，檢修頻繁。
使用過程中，下料箱礦石落點(diǎn)沖擊處、旋流器底流落點(diǎn)沖擊處極易磨穿。在磨機(jī)運(yùn)行時(shí)由于有堿液存在，對漏點(diǎn)不能直接焊接，必須停磨處理，因此磨機(jī)的運(yùn)行效率受到影響。而焊接補(bǔ)丁過多時(shí)，接縫處容易漏料，現(xiàn)場衛(wèi)生難于保持，液堿從砂眼處噴射存在對操作巡檢人員造成一定的安全危害的隱患，問題得不到很好的解決。而大面積挖補(bǔ)，每次處理時(shí)間需要16-24小時(shí)，嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)。經(jīng)過分析，下料箱使用周期短的原因有：
1)下料箱鋼板厚度不夠。下料箱為錳鋼10mm板焊接而成，由于礦石通過量較大，礦石硬度大，落點(diǎn)高度大沖擊力強(qiáng)，明顯表現(xiàn)出厚度不夠使用時(shí)間短的問題。
2)下料箱鋼板耐磨性低。鋁土礦莫氏硬度為2.5左右，硬度遠(yuǎn)高于鋼板硬度，礦石對下料箱的沖擊過于集中，使得局部過早出現(xiàn)砂眼。
3 采取措施
3.1 優(yōu)化倉體結(jié)構(gòu)，加裝破拱設(shè)備
針對磨頭倉蓬倉下礦不穩(wěn)定問題，根據(jù)分析，采取對倉體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，同時(shí)加裝空氣炮的改善措施。
1)加大倉體出料口截面積，由圓形改為方形。倉體出料口尺寸由Ф500mm改為800mm×1200mm。改造后出料口截面積由0.2 m2提高到0.96 m2。
2)倉體結(jié)構(gòu)改造，取消原來底部平臺(tái)，內(nèi)壁鋪設(shè)耐磨鋼板。(如圖3所示)。
圖3 磨頭倉結(jié)構(gòu)改造圖
為消除倉體平臺(tái)對下礦的影響，倉體從出料口邊緣到倉體上邊緣整體鋪設(shè)鋼板。鋼板采用厚度為16mm耐磨錳鋼板。耐磨板的使用緩解了倉壁粘料，使得礦石下料過程由礦石與礦石間的摩擦改為礦石與鋼板的摩擦，減少了礦石的流動(dòng)阻力。同時(shí)，倉壁鋼板四角接縫處再加護(hù)角鋼板，使得四個(gè)角圓形過渡不積料，礦石向下滑動(dòng)的阻力進(jìn)一步減小。
3)倉體靠近四角位置，易蓬倉處增設(shè)4個(gè)空氣炮。為了處理下礦過程中出料口上方的結(jié)拱問題，采用空氣炮的瞬時(shí)高壓風(fēng)“爆破”拱橋，達(dá)到破拱目的。
3.2 降低入磨礦石粒度，改進(jìn)下料箱結(jié)構(gòu)
針對下料箱堵問題，采取了以下措施：
1)料口篦子尺寸由200mm×200mm，改為150mm×150mm。篦子凈孔的縮小，使得粒徑大于150mm的大塊物料不能進(jìn)入磨內(nèi)，降低在箱體底部及入磨口處擠住的幾率。篦子上的大塊物料的增多，會(huì)增加崗位員工破塊難度，為了及時(shí)處理大塊，改善傳統(tǒng)用大錘砸塊效率低強(qiáng)度大的局面，采取在每臺(tái)磨機(jī)的料口處配備1臺(tái)風(fēng)鎬，用機(jī)械代替人力的改善措施，
2)下料箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造(如圖4所示)。由于下料箱體底部過料空間過于狹窄，大塊礦容易卡住。為此，采取了增大箱體空間，箱體各結(jié)構(gòu)面及角進(jìn)行圓形過渡的改善措施。結(jié)構(gòu)的改進(jìn)可減少礦石物料、木頭等雜物在死角處卡住的機(jī)會(huì)，進(jìn)而降低箱體堵料的幾率。
圖4 下料箱改造前后圖
3)下料箱料口及上部增加調(diào)配液沖刷管道。礦石經(jīng)調(diào)配液沖刷，粘度降低，流動(dòng)性提高，入磨流速加大，同時(shí)調(diào)配液及時(shí)沖刷箱體四周積累的細(xì)粘料，礦石難于停留積累，從而減少堵住的幾率。
3.3 改善箱體材質(zhì)，加裝耐磨襯層
為延長下料箱的使用周期，采取了以下措施：
1)鋼板材質(zhì)由普通鋼板改為錳鋼板，鋼板厚度由10mm改為16mm，厚度的增加無疑會(huì)增加使用周期。
2)在礦石落到下料箱的沖擊部位，即箱體易磨出砂眼部位鑲嵌20mm厚鑄鋼鋼板，提高耐磨性。其他部位鑲嵌雙金屬耐磨層。同時(shí)下料箱入料口出增加調(diào)配液沖刷管道，可使得礦石下落過程中由于管道安裝角度的原因，使得物料能夠分散落到箱體，緩解了箱體由于局部磨穿導(dǎo)致的周期短問題。
4 效果分析
通過技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新，礦漿磨喂料系統(tǒng)運(yùn)行比較平穩(wěn)，下料箱使用周期大大加長。喂料系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，使得礦石能夠均勻喂料，為穩(wěn)定配料創(chuàng)造了有力的條件，具體效果如下：
1)經(jīng)過對倉底結(jié)構(gòu)的改進(jìn)及倉壁鋪設(shè)鋼板的處理，礦石倉蓬倉次數(shù)明顯降低，使用常規(guī)礦石時(shí)，由原來每班蓬倉十幾次，到現(xiàn)在幾乎不蓬倉的狀況。較粘礦石時(shí)偶爾出現(xiàn)蓬倉，但使用空氣炮后，能夠及時(shí)對蓬倉進(jìn)行處理，基本影響不到下礦的穩(wěn)定性。崗位員工數(shù)量由3人減到1人，人員數(shù)量的減少降低了生產(chǎn)人力資源成本。由于倉體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)及空氣炮設(shè)備的使用，使得處理蓬倉時(shí)的生水用量降低90%，效果非常顯著，經(jīng)統(tǒng)計(jì)年降低生水用量7.5萬噸，年節(jié)約蒸汽用量3萬噸，節(jié)約成本480萬余元。由于礦石下礦比較平穩(wěn)，配料技術(shù)指標(biāo)得到了大幅度的提高，溶出AO合格率由60%提高到80%以上，溶出aK合格率由68%提高到81%，實(shí)際溶出率與凈溶出率差值降低1%，礦耗降低0.025t/t-AO，年節(jié)約礦石成本350萬元。綜合年累計(jì)經(jīng)濟(jì)效益700余萬元。
2)下料箱堵的現(xiàn)象基本消失。礦石篦子的凈孔尺寸的縮小，降低了入磨礦石的粒度，有效降低了礦石擠住的幾率。下料箱箱體空間加大及各部位的圓形過渡降低了木頭、鐵棍、大塊礦等在死角處卡住的幾率，使得礦石順利進(jìn)入磨機(jī)。下料箱料口及上部增加調(diào)配液沖刷管道，礦石經(jīng)調(diào)配液沖刷流動(dòng)性提高，入磨流速加大，同時(shí)調(diào)配液及時(shí)沖刷箱體四周積累的細(xì)粘料，礦石難于停留積累，從而減少堵住的幾率。
3)改善箱體材質(zhì)，加裝耐磨襯層措施實(shí)施后，磨機(jī)的運(yùn)行效率提高10%，下料箱的使用壽命由3個(gè)月延長到了8個(gè)月，年減少檢修備件費(fèi)用8萬余元。
5 結(jié)語
喂料系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定不僅影響生產(chǎn)效率，還嚴(yán)重影響工藝質(zhì)量指標(biāo)，處理蓬倉、下料箱等問題的過程中造成氧化鋁生產(chǎn)成本提高，崗位員工勞動(dòng)強(qiáng)度大。改進(jìn)后，該崗位配備的人員數(shù)量降低，下礦穩(wěn)定，不僅達(dá)到了穩(wěn)定生產(chǎn)的目的，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，還大大降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到了較好的預(yù)期效果。
6 參考文獻(xiàn)
1 朱三棣.瀝青混合料攪和機(jī)高耐磨篩網(wǎng)[J].《筑路機(jī)械與施工機(jī)械化》，2003,02：25-26
2 《中鋁山東分公司第二氧化鋁廠磨機(jī)管理臺(tái)帳》，2010，01-12
聲明：
“提高礦漿磨喂料系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的實(shí)踐” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：中國鋁業(yè)山東分公司第二氧化鋁廠
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