關于氧化鋁氣力輸送技術及其應用的探討

摘要：本文就氧化鋁氣力輸送技術的四種主要形式進行了論述，并重點探討了濃相輸送技術，希望有所作用。

關鍵詞：氧化鋁 氣力輸送 稀相輸送 濃相輸送 超濃相輸送

中圖分類號：TP2文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）08（c）-0113-02

氧化鋁氣力輸送是指通過高速氣體的流動，在管道中輸送氧化鋁粉狀或粒狀物料的技術。它所具備的良好封閉性和防潮性能，既可以節(jié)約土地面積，又使得操作維修簡便。對氣力輸送技術進行了相關研究，以便充分發(fā)揮其在氧化鋁行業(yè)中的作用。

1 稀相輸送

輸送的原理是：壓縮空氣在輸送時將動能傳給所輸物料，促使物料保持懸浮或集團懸浮狀態(tài)持續(xù)前流。稀相輸送，是指顆粒濃度小于0.05mg/m3，氣固混合系統(tǒng)的空隙率不小于0.95。壓縮空氣作為傳遞動能給原料的驅動力，主要表現(xiàn)為兩種狀態(tài)。

垂直輸送：物料顆粒群和氣流阻力重力大概都會在一直線上，兩者產(chǎn)生作用在物料輸送流方向上。但在實際垂直輸送過程中，垂直運動方向所產(chǎn)生的力，會導致物料形成相互交錯的蛇形運動，這樣物料在輸送管內(nèi)的運動狀態(tài)形成均勻分布的定常流（或稱定流）。

水平輸送：輸送氣流速度越大，物料越能呈均勻分布。但隨著輸送氣流方向的改變，流動狀態(tài)也會變化。因此，氣流在輸送料管的起始段能呈大致均勻狀態(tài)的輸送，后面就越來越趨向于疏密流。

稀相輸送時，物料在高壓氣流中呈沸騰狀態(tài)，固氣比低至5～10（質(zhì)量比），壓縮空氣耗量大至30m3/t-Al2O3。物料在輸送管道中可至12m/s，這樣會給管道造成嚴重磨損，破損風險增大。

稀相輸送設備（管道）簡單、操作方便、占用面積小、密閉性好、配置靈活，但只適合緩沖倉至儲倉的輸送或垂直輸送，長距離水平輸送不可取。

2 濃相輸送

濃相輸送又稱密相輸送，它是指氣流中顆粒濃度大于0.2mg/m3，氣固混合系統(tǒng)的空隙率小于0.80時的輸送。

此方法采用內(nèi)、外管相結合，通過壓縮空氣的靜壓使物料被推動，呈非懸浮態(tài)拴狀運動，直至輸送至凈化儲倉中，其能耗、管壁磨損和破損率都較低。因為濃相輸送系統(tǒng)設備運行可靠、固氣比高、密閉性好、效率高、能耗低、設備簡便，可實現(xiàn)料倉對電解槽料箱的直接輸送和占地少等優(yōu)點，被廣泛應用于鋁廠的氧化鋁輸送中，在四種輸送技術中用到的頻率最高。

濃相輸送的原理：如果氣體流速降到某一臨界點，流動阻力會倍增，固態(tài)物質(zhì)在管底停滯，氣流的管內(nèi)通道變窄，氣流速度在該點變大，由外向內(nèi)地將停滯料帶走，但隨著管內(nèi)通道變寬，氣速又變緩，物料停滯……如此循環(huán)，使得物料呈流態(tài)化沙丘移動式前移。

它適合用于站至倉或者倉對倉的點與點之間的輸進，操作靈便，能做到自動化控制。但此輸送方式不太適合電解槽上的供配料系統(tǒng)，因為控制技術復雜，要購置專門的輸進閥件，造成經(jīng)濟浪費。

（1）實例分析

濃相輸送技術輸送粉狀物料時，主要包括運輸車輛對料倉、料倉對料倉、料倉對電解槽等輸送。下列對此段輸送做相關分析，附以廣鋁一電解工程為例。

圖1為雙層氧化鋁料倉下配置三個2m2的壓力容器，通過四條管道向二個槽區(qū)供料。三個壓力容器都可互為備用，進入電解車間的物料輸送管配置在電解車間的小過道側（即電解槽煙道端），料箱1頂部設置渦流受料器，料箱2頂部設置高料位計，三臺壓力容器一起工作l2h，便能完成這二個槽區(qū)72臺200kA電解槽系列的供料作業(yè)。物料輸送流程是：首先選擇槽區(qū)（即幾條輸送管道），再找到離該槽區(qū)最遠得一臺電解槽槽號，打開通向這一臺電解槽輸送管道上的所有Pinch閥，開啟壓力容器裝料。接著施加壓力，當壓力達到一定點值時，輸送物料開始。首先是電解槽上第一個料箱接料。料箱接滿物料后，料箱頂部的渦流受料器自動關閉，接著第二個料箱，料箱頂部的高料位計發(fā)出滿倉信號，這時對該槽供料過程結束。

（2）濃相輸送系統(tǒng)關系設備分析

壓力容器是輸送系統(tǒng)的核心，其配置示意于圖2。

如圖2所示，三條供氣管道將壓縮空氣提供給壓力容器。三條管道分別為：助吹管、吹送管道和道加壓管道。安裝調(diào)試時，將這三條管道的針形閥設好開度，實現(xiàn)按設計比例提供壓縮空氣。頂部的空氣對罐內(nèi)物料產(chǎn)生自上表面而下的壓力，從而把物料送至輸送管道中，降低輸送氣流速度。

3 空氣斜槽輸送

空氣斜槽輸送是指物料流態(tài)化后通過流動方向上的重力分力來實現(xiàn)輸送。流態(tài)化就是使固體顆粒與氣、流體發(fā)生作用后，形成流體狀態(tài)。一般，粉末物料流態(tài)化是通過多孔透氣層形成。

多孔透氣層分輸送槽為兩部分，上部是粉狀物料，下部裝氣腔。若氣腔中缺少外壓，即呈常壓時，物料粒子處于靜止狀態(tài)；若氣腔中存在外壓，外壓使氣體穿過多孔板擠入到上部粉狀物料空隙中，氣流一旦達到一個速度點，打破粉狀粒子的平衡狀態(tài)，體積變大，堆積比重陡減，粒子間的內(nèi)、壁摩擦角幾乎為零，粉狀物料便變成了流體。這時，斜槽以不大于20斜角安裝，把低端卸料閥開啟，物料便受壓差力和物料重力，自動出管。風動溜槽和離心風機是空氣斜槽輸送的主要設備。風動溜槽的機械部件都是固定的，維修量小；此種輸送方式密度大，濃度高；速度低，管道磨損低，氧化鋁粒子破損率低；輸送壓力要求低，一般的風機即可進行輸送，自動化操作便于實現(xiàn)，控制器件少，操作過程簡便。但此方式的局限性就在于對斜度和廠房的空間要求。

4 超濃相輸送

國內(nèi)大部分鋁廠在輸送氧化鋁時往往易使氧化鋁濺出，導致?lián)p失，所以開發(fā)超濃相輸送技術非常有必要。運用此技術進行新老鋁廠的改造，實現(xiàn)氧化鋁的全密閉、自動化輸送，將氧化鋁輸送至槽上料箱中不成問題。

超濃相輸送又稱超濃相風動溜槽輸送，用空氣壓力使物料懸浮松動，溜槽以不大于20斜角安裝，開啟低端卸料閥時，物料自動卸出。超濃相輸送是運用物料的潛在流化性實現(xiàn)輸送的。

超濃相輸送只需低壓力的空氣活動物料，不需用壓縮空氣來作動力輸送。輸送中固氣比高至500∶1，只需104Pa空氣壓力。

關鍵點在于：首先是系統(tǒng)的水平布置問題，最起碼要有宏觀上的水平布置，方能成就距離較遠的水平輸送。超濃相輸送技術在沒有實現(xiàn)之前，要實現(xiàn)氧化鋁的較遠距離的輸送，可采取濃相結合空氣斜槽，也可采取空氣斜槽結合氣力提升的方式。

參考文獻

[1]李璉，郭海龍.關于電解鋁廠應用濃相輸送技術的研討[J].輕金屬，2000（6）：38～41.

[2]王勇.濃相輸送技術[M].輕金屬，1994（1）.