礦倉清阻技術(shù)在馬鋼南山礦的應(yīng)用

吳佑儉 吉萬健(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

礦倉清阻技術(shù)在馬鋼南山礦的應(yīng)用

吳佑儉1，2，3吉萬健1，2，3(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

礦石儲(chǔ)存?zhèn)}礦石粘壁堵塞是困繞我國(guó)各類礦山的普遍問題，以馬鋼南山礦業(yè)公司和尚橋鐵礦為例，根據(jù)該礦緩沖礦倉的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和礦石物理化學(xué)性質(zhì)，分析產(chǎn)生堵塞棚料機(jī)理及特性，采用氣動(dòng)助流方法處理緩沖礦倉的堵塞棚料問題。使用結(jié)果表明，該技術(shù)可有效地解決礦倉堵塞棚料難題。

礦倉 堵塞 棚料 氣動(dòng)助流 助流噴嘴

我國(guó)各類礦山選礦廠都設(shè)有礦石儲(chǔ)存?zhèn)}，用于調(diào)節(jié)生產(chǎn)流程、分配礦石入選路徑、調(diào)節(jié)入選礦量、均衡選礦過程。當(dāng)?shù)V石入倉后，由于礦石含水率、粒度組成、表面性狀等物理因素不同，引起礦石同倉壁的摩擦力增大，礦石不能在自重作用下溜出礦倉，造成物料粘壁堵塞。又由于物料含水率較高，物料內(nèi)聚力增大形成拱狀棚料，使礦倉實(shí)際使用容積減小，起不到調(diào)節(jié)入選礦量的作用。當(dāng)堵塞棚料十分嚴(yán)重時(shí)，礦倉內(nèi)的物料停止流動(dòng)，礦倉失去調(diào)節(jié)功能。

馬鋼南山礦業(yè)公司和尚橋鐵礦自建成以來，選礦廠的各個(gè)礦倉均受到不同程度的堵塞，雨季尤為明顯，嚴(yán)重影響了選礦廠的產(chǎn)能。此前通常采用的疏通方法有：在礦倉出口處，人工用鐵棍捅料，用鐵錘敲打倉壁產(chǎn)生振動(dòng)，或者用高壓水槍在礦倉下料口沖擊，以此解除堵塞棚料，但效率低下，且時(shí)有人身傷害事故發(fā)生。為此，南山礦業(yè)公司采用由中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院研制的礦倉清阻技術(shù)，成功地解決了礦倉物料堵塞的難題。

1 礦倉清阻系統(tǒng)工作原理及工藝流程

該礦倉清阻系統(tǒng)主要由氣源系統(tǒng)、助流主管路、控制管路、各種氣動(dòng)控制閥門、助流噴嘴、電氣控制系統(tǒng)等主要零部件組成。

氣動(dòng)助流，將壓縮空氣壓入到礦倉斜面的內(nèi)表面上，使物料與礦倉內(nèi)表面之間形成瞬時(shí)間隙，消除或減小物料同倉壁之間的摩擦力，使物料沿著倉壁下滑，以消除物料粘壁和堵塞。

氣源系統(tǒng)如圖1所示?？諌簷C(jī)啟動(dòng)后，壓縮空氣經(jīng)過排氣球閥2和止回閥3給控制氣路的控制儲(chǔ)氣罐供氣，當(dāng)空壓機(jī)的排氣壓力達(dá)到最小壓力控制閥7的調(diào)定壓力后，控制閥開啟，此時(shí)空壓機(jī)同時(shí)為控制氣路和助流氣路的儲(chǔ)氣罐供氣，保證控制氣路的壓力優(yōu)先達(dá)到設(shè)定值，氣源系統(tǒng)后面的各種氣動(dòng)控制閥門方可動(dòng)作。打開控制儲(chǔ)氣罐和助流儲(chǔ)氣罐的排氣球閥，氣源系統(tǒng)的壓縮空氣即被輸送到控制管路和助流主管路中去。氣源系統(tǒng)的壓力可通過空壓機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，本系統(tǒng)的工作壓力設(shè)定為0.5～0.8 MPa，即當(dāng)系統(tǒng)壓力低于0.5 MPa 時(shí)，空壓機(jī)將自動(dòng)加載運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到0.8 MPa時(shí)，空壓機(jī)將自動(dòng)卸載運(yùn)行，空壓機(jī)可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制。

圖1 氣源系統(tǒng)示意

1—空壓機(jī)；2—空壓機(jī)排氣球閥；3—控制儲(chǔ)氣罐進(jìn)氣止回閥；4—控制儲(chǔ)氣罐；5—控制儲(chǔ)氣罐排氣球閥；6—控制儲(chǔ)氣罐排氣止回閥；7—最小壓力控制閥；8—助流儲(chǔ)氣罐；9—助流儲(chǔ)氣罐排氣球閥；10—助流儲(chǔ)氣罐排氣止回閥

助流主管路是從助流儲(chǔ)氣罐8的出氣口到安裝在礦倉上的各個(gè)專用助流噴嘴之間的管路，在助流管路上安裝有控制氣路通斷的各種電動(dòng)氣控球閥和電動(dòng)氣控蝶閥，通過助流噴嘴的瞬間噴射來完成清倉動(dòng)作?？刂乒苈肥菑目刂苾?chǔ)氣罐4的出氣口到各種電控氣動(dòng)閥的控制管路，通過控制管路上的各種電控氣動(dòng)閥的通斷控制助流管路的通斷，達(dá)到助流的目的。

電氣控制系統(tǒng)包括動(dòng)力配電柜、清阻控制箱及控制電路等。從礦山配電室接入AC380 V，50 Hz，功率80 kW的電源，將電源電纜接入動(dòng)力配電柜，再由動(dòng)力配電柜給空壓機(jī)和清阻控制箱供電。清阻控制箱安裝在礦倉附近，當(dāng)?shù)V倉遇到堵塞后，可隨時(shí)操作清阻控制箱上的清倉按鈕完成清倉操作。

2 和尚橋鐵礦緩沖礦倉清阻

2.1 緩沖礦倉堵塞現(xiàn)狀

馬鋼南山礦業(yè)公司和尚橋鐵礦緩沖礦倉上部為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，下部為錐形鋼結(jié)構(gòu)。在礦倉下部設(shè)有一個(gè)放礦漏斗，漏斗下部設(shè)有棒條閘門，閘門打開后物料直接落到皮帶機(jī)上，經(jīng)轉(zhuǎn)載皮帶機(jī)給高壓輥磨機(jī)供料。礦倉長(zhǎng)6 500 mm，寬7 100 mm，高6 600 mm，容積約120 m3，料口尺寸2 000 mm×1 000 mm，斜面高度約3 800 mm，傾斜角度55°。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)考察，礦倉內(nèi)物料粒度在20 mm以下，含水率約15%。當(dāng)料口棒條閘門打開后，物料自上而下靠自身重力向下移動(dòng)，在接近落料口時(shí)，由于斷面收縮及物料的黏結(jié)作用，物料摩擦阻力急劇增大，當(dāng)摩擦阻力增大到與物料的重力沿礦倉內(nèi)壁平行方向的分力相等時(shí)，物料停止流動(dòng)，形成料拱，堵塞料倉。

該礦倉堵塞后的形狀基本成拱狀，物料多在料口1.5 m以內(nèi)開始粘結(jié)薄層，粘結(jié)后摩擦力增大，然后朝軸向與徑向延伸，厚度逐步增加，最終造成斷流。礦倉堵塞結(jié)拱狀態(tài)如圖2所示。

圖2 礦倉堵塞結(jié)拱狀態(tài)示意

2.2 緩沖礦倉助流系統(tǒng)

以礦倉下料口為中心，沿礦倉四面自下而上布置3層氣動(dòng)助流管路。在礦倉上選取2條對(duì)面的棱邊，沿棱邊將每層助流管路分割成兩段，在助流管道的開口處用法蘭蓋板封堵，便于管道清理。該助流系統(tǒng)裝有一個(gè)單電控雙作用氣動(dòng)球閥，以控制整個(gè)助流系統(tǒng)的通斷。在每層助流系統(tǒng)上裝有2個(gè)單電控雙作用氣動(dòng)蝶閥，用以控制每一段助流管路的通斷，整個(gè)系統(tǒng)共有6個(gè)氣動(dòng)蝶閥。在第一層助流管路上的每邊鋪設(shè)3個(gè)助流噴嘴，第二層和第三層鋪設(shè)4個(gè)助流噴嘴，共計(jì)44個(gè)助流噴嘴。第一層助流管路距離料口500 mm，第二層助流管路距離料口1 500 mm，第三層助流管路距離料口3 000 mm。助流噴嘴設(shè)計(jì)成平行于礦倉內(nèi)壁向下噴射，助流噴嘴的位置在豎直方向上相互錯(cuò)開安裝，形成不對(duì)稱布置，讓物料受力不平衡而自動(dòng)塌落。助流主管路在4個(gè)錐角的邊緣由下向上鋪設(shè)，管路通過卡箍由膨脹螺釘固定在礦倉壁上，助流噴嘴焊接在橫向助流管路上，如圖3所示。

圖3 緩沖礦倉噴嘴安裝布置

2.3 清阻效果

未使用礦倉清阻系統(tǒng)之前，以放礦口為中心已形成圓錐形井狀棚料，在礦倉四周也堆積了大量物料，礦倉的有效容積大大降低，堵塞嚴(yán)重時(shí)有效容積只有30%，甚至更少。安裝了礦倉清阻系統(tǒng)后，以每班(8 h)使用兩次該系統(tǒng)計(jì)，礦倉的有效容積可提高到80%以上，極大地提高了生產(chǎn)效率。清阻效果如圖4所示。

圖4 清阻系統(tǒng)開啟瞬間礦倉落料

3 結(jié) 語

礦倉清阻系統(tǒng)可用于各類儲(chǔ)料倉的物料粘壁、成拱棚料的清除，從南山礦業(yè)公司和尚橋鐵礦應(yīng)用來看，該系統(tǒng)主要功能有：①?gòu)氐捉鉀Q礦倉堵塞粘壁、棚料問題，保證選礦生產(chǎn)流程暢通，提高選礦廠產(chǎn)能；②提高礦倉有效容積的利用率，有效調(diào)節(jié)入選礦量的均衡性；③消除了人工清堵和破拱的安全隱患，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著；④系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、性能可靠，適用于各類新建礦倉以及老礦倉改造，在我國(guó)選礦工藝改造以及各類儲(chǔ)料巷中具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 王運(yùn)敏，汪為平.露天礦山發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)設(shè)備發(fā)展的需求[G]∥中國(guó)金屬學(xué)會(huì)采礦分會(huì).中國(guó)礦業(yè)科技文匯—2013.北京：冶金工業(yè)出版社，2013:457-459.

[2] 陳經(jīng)華.復(fù)雜銅鋅鐵多金屬礦選礦工藝技術(shù)研究[G]∥復(fù)雜難處理礦石選礦技術(shù).全國(guó)選礦學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.北京：冶金工業(yè)出版社，2009:158-165.

[3] 袁致濤，高 太，印萬忠，等.我國(guó)難選鐵礦石資源利用的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].金屬礦山，2007(1):1-6.

[4] 陳江安，曾 捷，龔恩民，等.褐鐵礦選礦工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].江西理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010(5)：5-8.

[5] 楊永濤，張 淵，張軍輝，等.某難選赤鐵礦選礦試驗(yàn)研究[J].礦產(chǎn)綜合利用，2011(1)：10-13.

[6] 孫時(shí)元.中國(guó)選礦設(shè)備實(shí)用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[7] 選礦手冊(cè)編委.選礦手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1999.

[8] 魯榮林.東鞍山鐵礦礦石工藝礦物學(xué)特征研究[J].金屬礦山，2004(9)：40-42.

2014-06-19)

吳佑儉(1990—)，男，助理工程師，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)西塘路666號(hào)。