淺談提高氧化鋁廠破碎系統(tǒng)的工作效率

武 斐 杜永軍

摘要:鋁土礦是鋁在自然界存在的主要礦物,目前主要使用拜耳法將鋁土礦粉碎后通過一系列的化學(xué)反應(yīng)和生產(chǎn)工藝得到所需要的氧化鋁產(chǎn)品。因而,在氧化鋁的生產(chǎn)過程中,對(duì)鋁土礦的破碎過程關(guān)系到生產(chǎn)質(zhì)量的高低,破碎系統(tǒng)是生產(chǎn)氧化鋁的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。文章論述了破碎系統(tǒng)改造的方法及改造后的效率與效益。

關(guān)鍵詞:氧化鋁;破碎系統(tǒng);系統(tǒng)改造;效益與效率

中圖分類號(hào):TQ172文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)21-0194-02

氧化鋁,又稱三氧化二鋁,通常稱為“鋁氧”,是一種白色無定形粉狀物,在礦業(yè)、制陶業(yè)和材料科學(xué)上又被稱為礬土。氧化鋁在國民經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)中具有重要用途。

鋁土礦(Al2O3·H2O和Al2O3·3H2O)是鋁在自然界存在的主要礦物,目前世界上用拜耳法通過從鋁土礦中提取鋁而生產(chǎn)的氧化鋁要占到總產(chǎn)量的90%以上。拜耳法是指將鋁土礦粉碎后用高溫氫氧化鈉溶液浸漬,獲得鋁酸鈉溶液;然后通過一系列的化學(xué)反應(yīng)和生產(chǎn)工藝得到α型氧化鋁粉末的過程。該生產(chǎn)方法由奧地利科學(xué)家拜耳(K·J·Bayer)在1888年發(fā)明,時(shí)至今日仍是工業(yè)生產(chǎn)氧化鋁的主要方法,稱之為“拜耳法”。因而,在氧化鋁的生產(chǎn)過程中,對(duì)鋁土礦的破碎過程關(guān)系到生產(chǎn)質(zhì)量的高低,破碎系統(tǒng)是生產(chǎn)氧化鋁的一個(gè)咽喉部位。為此,在減少投資的情況下,對(duì)破碎系統(tǒng)進(jìn)行改造,提高破碎系統(tǒng)中細(xì)碎產(chǎn)品比例,同時(shí)提高破碎機(jī)產(chǎn)能,能夠極大地提高生產(chǎn)效率,獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。目前可以通過一下集中途徑來提高氧化鋁廠破碎系統(tǒng)的工作效率:一是通過改造破碎系統(tǒng)的方法來提高破碎系統(tǒng)的工作效率;二是通過對(duì)破碎系統(tǒng)的維護(hù)來提高破碎系統(tǒng)的工作效率,如經(jīng)常清洗設(shè)備,減少設(shè)備的結(jié)垢。

一、改造破碎系統(tǒng)

(一)現(xiàn)狀分析

對(duì)于目前的破碎系統(tǒng),增大排礦口可提高產(chǎn)量,但增大排礦口,增大了排礦粒度,會(huì)降低球磨機(jī)產(chǎn)能;減少排礦口,可降低粒度,降低粒度可提高球磨機(jī)處理能力,但會(huì)減小圓錐破碎機(jī)的處理量。而且,由于動(dòng)錐和定錐襯板鑄造精度,不可能調(diào)的更小。因此,我們提出了對(duì)該破碎系統(tǒng)進(jìn)行改造的研究課題,以達(dá)到提高破碎系統(tǒng)處理能力,降低破碎產(chǎn)品粒度的目的。通過系統(tǒng)改造,以希望能達(dá)到以下兩方面的目標(biāo):目標(biāo)一是實(shí)現(xiàn)大破碎比破碎,也就是降低破碎產(chǎn)品粒度,使現(xiàn)有的破碎產(chǎn)品的長型和薄片狀的粒度減少,粒度勻細(xì);目標(biāo)二是以降低破碎產(chǎn)品粒度為前提,提高破碎系統(tǒng)的生產(chǎn)能力,使破碎系統(tǒng)達(dá)到更高的礦石處理量。

對(duì)于一般的破碎系統(tǒng),由于破碎錐的傾角a比較大,所以礦石在破碎腔中除受動(dòng)錐破碎力外,其排料過程基本上是靠重力作用進(jìn)行的。這樣排礦口寬度e在很大程度上決定著產(chǎn)品粒度和處理量。礦石進(jìn)入破碎腔后,受到動(dòng)錐和定錐的幾次沖擊破碎以及礦石之間的研磨和碰撞后進(jìn)入平行區(qū)。進(jìn)入平行區(qū)的礦石一方面在平行區(qū)內(nèi)繼續(xù)受動(dòng)錐和定錐的沖擊破碎,另一方面不斷排出破碎腔,由于在平行區(qū)內(nèi)礦石之間的相互碰撞機(jī)會(huì)有限,所以排礦口寬度和礦石在平行區(qū)受到破碎次數(shù)就決定了破碎機(jī)產(chǎn)品的粒度,礦石在進(jìn)入平行區(qū)和排出破碎腔這段過程中所受到的破碎次數(shù)只與動(dòng)錐擺動(dòng)次數(shù)、平行區(qū)長度和錐角有關(guān)。也就是說礦石在破碎腔內(nèi)停留的時(shí)間較短,破碎腔內(nèi)所容納的礦石比較少,使礦石之間的相互擠壓摩擦碰撞機(jī)會(huì)減少,這樣也使一些長條型和扁平狀的礦石得不到破碎就排出了破碎腔,造成產(chǎn)品粒度過粗。

(二)改造方法

對(duì)破碎系統(tǒng)改造,主要包括進(jìn)料端的固定板式給料機(jī)和鄂式破碎機(jī)的的改造,以及對(duì)篩分系統(tǒng)進(jìn)行改造。對(duì)進(jìn)料端鄂式破碎機(jī)的改造,我們和公司技術(shù)部門的有關(guān)專家一道,對(duì)破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了分析和計(jì)算,提出了降低破碎產(chǎn)品粒度的幾種可行性方案。經(jīng)過優(yōu)選,確定對(duì)該破碎機(jī)破碎腔實(shí)施改造。改造后的破碎腔采用層壓破碎原理,使產(chǎn)品粒度勻細(xì),減少扁平狀和細(xì)長形的破碎物料排出破碎腔。也就是說,在同樣排礦口的情況下,如果破碎物料從原來在150mm以下粒度含量為25%,通過改造后的新進(jìn)料端,150mm 左右的粒度含量可達(dá)到80%,進(jìn)料量多了,破碎率也提高了,鄂式破碎機(jī)的產(chǎn)能提高,使得后面的圓錐破在通過振動(dòng)篩篩分,篩下的粒度產(chǎn)品多了,而篩上粒度產(chǎn)品少了,也就是返回到細(xì)錐圓錐破碎機(jī)物料少了,從而增大中碎圓錐破碎機(jī)的給料,提高破碎系統(tǒng)的處理量。另外,由于中碎標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī),排料口為35mm,破碎物料也排放在與2200短頭圓錐破碎機(jī)的出料同一條皮帶上,一起輸送到振動(dòng)篩進(jìn)行篩分。因此,改進(jìn)中碎1750圓錐破碎腔,也使之實(shí)現(xiàn)層壓破碎,降低中碎的粒度,使破碎產(chǎn)品的細(xì)粒產(chǎn)量增多,這樣又可提高振動(dòng)篩下產(chǎn)物,減少篩上產(chǎn)物。同時(shí)適當(dāng)調(diào)整排礦口的大小,達(dá)到提高系統(tǒng)的處理能力,使之達(dá)到和超過以前的極限處理量。

(三)改造后的效益

破碎系統(tǒng)改造后,不增加原電機(jī)功率;雖然電機(jī)電流略有增加,經(jīng)計(jì)算,電流在額定電流范圍內(nèi)。所以,產(chǎn)量增加了,相對(duì)節(jié)約能耗。改進(jìn)后破碎粒度細(xì)了,進(jìn)入球磨機(jī),提高了球磨機(jī)處理能力,降低了能耗。

二、系統(tǒng)維護(hù)

挖掘生產(chǎn)潛力(提高現(xiàn)有設(shè)備的生產(chǎn)能力、勞動(dòng)效率和勞動(dòng)質(zhì)量,以及改進(jìn)生產(chǎn)的其它措施),是我們時(shí)代的要求。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)任務(wù),必須對(duì)決定產(chǎn)品成本的各個(gè)因素進(jìn)行全面檢金。改善氧化鋁生產(chǎn)過程的一個(gè)方面,是減少設(shè)備的結(jié)垢。設(shè)備的內(nèi)表面附著工藝沉淀物(結(jié)垢),必然要求定期停車加以清除,因而必須裝備一批備用設(shè)備,這就使得生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯變壞。

(一)清除結(jié)垢的必要性

氧化鋁廠的所有設(shè)備中部會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢。預(yù)熱器的管壁會(huì)附上一層密實(shí)酌沉淀物硬殼;種分榴和碳分措壁、底和益上的結(jié)垢厚度可達(dá)0.5～1米。沉陷槽攪拌機(jī)的葉片結(jié)垢后,會(huì)引起電動(dòng)機(jī)軸的負(fù)荷增大。設(shè)備表面上產(chǎn)生結(jié)垢是復(fù)雜的物理化學(xué)過程,它與溶液的過飽和程度、設(shè)備壁和溶液間的溫差以及其它因素有關(guān)。

換熱表面上形成的密實(shí)結(jié)垢層會(huì)增加熱阻,而且由于結(jié)垢的導(dǎo)熱串低,使傳熱系數(shù)急劇下降。熱利用系統(tǒng)的傳熱系數(shù)低,使熱流得不到有效利用,結(jié)果勢必過多地稍耗外部熱源的熱量。例如,當(dāng)高壓停留罐組的生產(chǎn)能力為每小時(shí)90米。料漿和兩次清洗之間的連續(xù)工作時(shí)間為40～60晝夜時(shí),因換熱表面結(jié)垢使熱流的利用變壞,致使熱能費(fèi)用增加。各種工藝設(shè)備內(nèi)表面產(chǎn)生的沉淀物,會(huì)給操作造成很大困難,并引起氧化鋁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下降。因此十分有必要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù),清除結(jié)垢,提高破碎系統(tǒng)的工作效率。

(二)清除結(jié)垢的方法

根據(jù)沉淀物成分、性質(zhì)和構(gòu)成的不同,以及設(shè)備幾何尺寸與形狀的差異,使用著各種破壞及清除沉淀物結(jié)垢的方法。通常采用機(jī)械清除法、化學(xué)清除法、流體力學(xué)淹除法和流體力學(xué)清除法。

三、結(jié)語

通過對(duì)破碎系統(tǒng)的改造和對(duì)破碎系統(tǒng)的維護(hù),能夠提高破碎系統(tǒng)工作效率,提高原材料的利用率,提高產(chǎn)能,獲得卓越的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因而,有必要在氧化鋁廠中推廣這種方法,提高社會(huì)的整體勞動(dòng)生產(chǎn)率。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介:武斐(1985-),男,河南安陽人,供職于河南煤化集團(tuán)河南中美鋁業(yè)有限公司,研究方向:現(xiàn)場工程管理;杜永軍(1975-),男,黑龍江雞西人,供職于河南煤化集團(tuán)河南中美鋁業(yè)有限公司,研究方向:安裝工程。