前言
隨著氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)規(guī)?;⒋笮突?、現(xiàn)代化,氧化鋁行業(yè)進(jìn)入了激烈的競(jìng)爭(zhēng)階段。面對(duì)殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),如何保持生產(chǎn)過(guò)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(wèn)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(guó)鋁業(yè)山東分公司第二氧化鋁廠(chǎng)東線(xiàn)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(chǎng)原料磨喂料系統(tǒng)改造而成,在使用過(guò)程中磨機(jī)喂料系統(tǒng)出現(xiàn)磨頭礦石倉(cāng)嚴(yán)重蓬倉(cāng),礦石中大塊難于處理、下料箱容易堵及使用周期短等問(wèn)題,導(dǎo)致礦石下礦不穩(wěn)定,磨機(jī)開(kāi)停頻繁,設(shè)備檢修頻繁。通過(guò)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(guó)鋁業(yè)山東分公司第二氧化鋁廠(chǎng)東線(xiàn)礦漿制備工序有Ф2.6m×13m雙倉(cāng)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(kāi)3臺(tái)備1臺(tái)。
圖1 礦漿磨制工序工藝流程圖
鋁礦石倉(cāng)是由原來(lái)磨制水泥生料漿時(shí)石灰石倉(cāng)改造而成,整個(gè)倉(cāng)為水泥澆筑結(jié)構(gòu),呈棱臺(tái)狀,倉(cāng)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(guò)下料箱口篦子再入下料箱,與旋流器底流混合后入磨。
2 問(wèn)題及分析
2008年,利用水泥廠(chǎng)閑置水泥生料漿磨機(jī)磨制系統(tǒng)經(jīng)簡(jiǎn)單改造后磨制氧化鋁礦漿,在使用過(guò)程中喂料系統(tǒng)出現(xiàn)磨頭倉(cāng)嚴(yán)重蓬倉(cāng),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(wèn)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(wèn)題。處理蓬倉(cāng)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(wèn)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(cāng)蓬倉(cāng),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(cāng)底出料口上方出現(xiàn)礦石結(jié)拱難于下礦現(xiàn)象,蓬倉(cāng)嚴(yán)重。從倉(cāng)體側(cè)面投倉(cāng)口采取用鋼釬捅攪的方式處理蓬倉(cāng),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(wú)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(cāng)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(guò)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(guò)程中強(qiáng)大的氣流會(huì)使砂粒、泥漿會(huì)從投倉(cāng)口及下料口噴射出,極易傷害操作人員,而且用水處理蓬倉(cāng),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(duì)這一問(wèn)題,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查分析,造成蓬倉(cāng)的主要原因有:
1)倉(cāng)底出料口小。經(jīng)過(guò)對(duì)倉(cāng)底出料口的測(cè)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(cāng)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(cāng)。
2)倉(cāng)體結(jié)構(gòu)(如圖 2 所示)不合理,倉(cāng)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(cāng)問(wèn)題。相反,鋁土礦水分高,粘度較大,流動(dòng)性差,由于倉(cāng)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(cāng)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(cāng)結(jié)構(gòu)圖
3) 磨頭倉(cāng)為水泥澆注結(jié)構(gòu)。由于倉(cāng)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(cāng)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(duì)周邊人員存在較大的安全隱患。而處理這種問(wèn)題時(shí),用鋼釬捅戳,需要2-3小時(shí),時(shí)間較長(zhǎng),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(guò)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(lái),在進(jìn)入磨機(jī)處為非圓弧過(guò)渡安裝,底部過(guò)料空間過(guò)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(guò)程中只有旋流器底流進(jìn)行沖刷,流動(dòng)速度過(guò)低,流入磨機(jī)的物料過(guò)于集中。
2.3 下料箱使用周期短,檢修頻繁。
使用過(guò)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(duì)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(guò)多時(shí),接縫處容易漏料,現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生難于保持,液堿從砂眼處噴射存在對(duì)操作巡檢人員造成一定的安全危害的隱患,問(wèn)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(guò)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(guò)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(wèn)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(duì)下料箱的沖擊過(guò)于集中,使得局部過(guò)早出現(xiàn)砂眼。
3 采取措施
3.1 優(yōu)化倉(cāng)體結(jié)構(gòu),加裝破拱設(shè)備
針對(duì)磨頭倉(cāng)蓬倉(cāng)下礦不穩(wěn)定問(wèn)題,根據(jù)分析,采取對(duì)倉(cāng)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(cāng)體出料口截面積,由圓形改為方形。倉(cāng)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(cāng)體結(jié)構(gòu)改造,取消原來(lái)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(cāng)結(jié)構(gòu)改造圖
為消除倉(cāng)體平臺(tái)對(duì)下礦的影響,倉(cāng)體從出料口邊緣到倉(cāng)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(cāng)壁粘料,使得礦石下料過(guò)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(cāng)壁鋼板四角接縫處再加護(hù)角鋼板,使得四個(gè)角圓形過(guò)渡不積料,礦石向下滑動(dòng)的阻力進(jìn)一步減小。
3)倉(cāng)體靠近四角位置,易蓬倉(cāng)處增設(shè)4個(gè)空氣炮。為了處理下礦過(guò)程中出料口上方的結(jié)拱問(wèn)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(duì)下料箱堵問(wèn)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(guò)料空間過(guò)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(guò)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(zhǎng)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(wú)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(guò)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(wèn)題。
4 效果分析
通過(guò)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(zhǎng)。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(guò)對(duì)倉(cāng)底結(jié)構(gòu)的改進(jìn)及倉(cāng)壁鋪設(shè)鋼板的處理,礦石倉(cāng)蓬倉(cāng)次數(shù)明顯降低,使用常規(guī)礦石時(shí),由原來(lái)每班蓬倉(cāng)十幾次,到現(xiàn)在幾乎不蓬倉(cāng)的狀況。較粘礦石時(shí)偶爾出現(xiàn)蓬倉(cāng),但使用空氣炮后,能夠及時(shí)對(duì)蓬倉(cāng)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(cāng)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(cāng)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(wàn)噸,年節(jié)約蒸汽用量3萬(wàn)噸,節(jié)約成本480萬(wàn)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(wàn)元。綜合年累計(jì)經(jīng)濟(jì)效益700余萬(wàn)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(guò)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(zhǎng)到了8個(gè)月,年減少檢修備件費(fèi)用8萬(wàn)余元。
5 結(jié)語(yǔ)
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(cāng)、下料箱等問(wèn)題的過(guò)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(chǎng)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(zhuān)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(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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