國內(nèi)卸礦裝置探討

程新泉， 雷澤勇， 雷林， 湯懷量， 沈智超， 劉衛(wèi)

（南華大學(xué)a.機(jī)械工程學(xué)院；b.環(huán)境保護(hù)與安全工程學(xué)院，湖南衡陽 421001）

0 引 言

我國礦山生態(tài)環(huán)境復(fù)雜，通過對(duì)國內(nèi)大型礦山的卸礦現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)卸礦中存在礦石堵塞卸礦裝置、工作環(huán)境中產(chǎn)生大量粉塵狀氣流污染環(huán)境、提取率不高等問題。國內(nèi)早期礦山對(duì)這些問題沒有系統(tǒng)性的解決方案，如運(yùn)用葉輪卸料機(jī)和振動(dòng)式卸料機(jī)卸料，引起揚(yáng)塵污染環(huán)境；運(yùn)用球磨機(jī)卸料，導(dǎo)致漏礦的問題；運(yùn)用一般的卸料裝置無法達(dá)到熟化加工工藝的卸料需求等。這些問題嚴(yán)重的影響了卸礦效率，影響了部分設(shè)備的正常運(yùn)行。

1 國內(nèi)主要卸礦裝置卸料中遇到的問題及解決方案

1.1 熟化-堆浸礦倉地軌卸料裝置

熟化-堆浸礦倉卸礦裝置主要應(yīng)用于一些需要使用熟化工藝提取的礦物的提取過程中，如鈾鉬礦。目前國內(nèi)外鈾鉬礦提取效率在20%～35%之間，而使用了熟化-堆浸工藝進(jìn)行提取加工，礦物提取效率可以提升到50%以上。鈾礦的礦石致密，需要破碎礦石致細(xì)微，然后堆浸，才能浸出礦物，拌酸熟化有一個(gè)非常明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠使堆浸時(shí)間大大縮短，因此熟化堆浸工藝在特殊礦石的提取中具有必要性。熟化工藝的主要方式為高溫熟化，將礦石和酸攪拌后，在礦倉內(nèi)進(jìn)行高溫，使酸充分的對(duì)礦石進(jìn)行滲透，因此在加工工藝中，保溫和密封性都需要得到充分保證。一般來說，高溫熟化工藝的熟化溫度要達(dá)到90℃左右，熟化時(shí)間根據(jù)溫度不同而各不相同，高溫下能夠2 h完成加工。顯然，近期國內(nèi)使用的卸料裝置，如振動(dòng)卸料機(jī)、磁選機(jī)都很難達(dá)到高溫熟化工藝所需的密封性和保溫的要求。熟化-堆浸礦倉地軌卸料裝置雖然在材料選型上比較復(fù)雜，但能夠在一定程度上解決這個(gè)問題，其簡易結(jié)構(gòu)如圖1所示。設(shè)備的結(jié)構(gòu)有頂蓋、液壓缸、液壓站、地面卸料軌道、密封保溫裝置。工作原理為：液壓站工作，帶動(dòng)長液壓缸，使其移動(dòng)到熟化礦倉的下部，短液壓缸帶動(dòng)頂蓋，在保證卸料口的密封性的前提下，頂住卸料口，熟化工藝完成后，卸料裝置平緩回到起點(diǎn)。熟化-堆浸卸料裝置通過液壓站和繼點(diǎn)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，有效地緩解了過去通過人工卸料的問題。

圖1 熟化-堆浸地軌卸料裝置結(jié)構(gòu)

一般卸料裝置的卸料導(dǎo)軌安裝在土建上，對(duì)土建的結(jié)構(gòu)要求、軌道的強(qiáng)度要求較高。卸料軌道設(shè)置為地軌卸料，其優(yōu)勢(shì)是使軌道加工工藝簡單，裝置裝配方便，裝備的力學(xué)性能更好，方便卸料裝置的拆卸、改造、回收。減少人力成本、加工成本，在易用性強(qiáng)，使設(shè)備在熟化-堆浸領(lǐng)域具有推廣價(jià)值，提高了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。其次根據(jù)拌酸熟化工藝礦石需要破碎到細(xì)密的特點(diǎn)，大口徑的卸料裝置就非常有必要了，根據(jù)上述卸料裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，頂蓋及密封層的設(shè)計(jì)可以達(dá)到熟化-堆浸工藝的卸礦需求。

研究實(shí)例及應(yīng)用方向：南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的許曉山[1]對(duì)熟化-堆浸礦倉卸料裝置做了詳盡的研究，南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的趙祥龍對(duì)堆浸工藝的保溫性做了詳盡的研究。目前該設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用于國內(nèi)熟化-堆浸領(lǐng)域。

1.2 振動(dòng)式卸料裝置及配套除塵系統(tǒng)

振動(dòng)卸料機(jī)廣泛應(yīng)用在粉礦和具有黏性的礦料的卸料環(huán)境中，振動(dòng)卸料裝置運(yùn)用廣泛，缺點(diǎn)是振動(dòng)產(chǎn)生大量粉塵，振動(dòng)卸料機(jī)簡易結(jié)構(gòu)如圖2所示，振動(dòng)卸料機(jī)工作原理是礦料通過落料槽落入振動(dòng)落料機(jī)中，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)振動(dòng)落料機(jī)產(chǎn)生周期振動(dòng)。黏性物料的顆粒之間黏性被消除，然后物料在自身重力作用下落向運(yùn)輸車。在礦料通過卸料裝置過程中卸料機(jī)、料斗、振動(dòng)卸料機(jī)、輸送機(jī)都會(huì)產(chǎn)生塵體污染環(huán)境。因此需要在原有的振動(dòng)卸料機(jī)上進(jìn)行改造和設(shè)計(jì)，在達(dá)到卸礦目標(biāo)要求的情況下，加裝除塵能力，減少對(duì)環(huán)境的污染。

圖2 振動(dòng)卸料裝置簡圖

國內(nèi)主要的解決振動(dòng)卸料機(jī)粉塵污染的工藝措施如圖3所示。

圖3 振動(dòng)卸料機(jī)防粉塵污染工藝圖

除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用“吸氣罩+除塵機(jī)組+收塵機(jī)組+排氣裝置”共同構(gòu)成了粉塵處理系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)運(yùn)用了單元化管理的模式，目前對(duì)除去粉塵的處理要求效率為99%以上。對(duì)除塵系統(tǒng)采用以下除塵設(shè)備，除塵機(jī)組主要使用排風(fēng)管、組風(fēng)機(jī)和小型空氣泵，排風(fēng)設(shè)備主要由除塵裝置提供排風(fēng)管必須負(fù)壓設(shè)計(jì)。收塵裝備采用空氣濾罩和布袋過濾式收塵機(jī)，空氣濾罩為密閉型，需要強(qiáng)調(diào)的是在此收塵裝置中，對(duì)于大規(guī)模粉塵，必須保證振動(dòng)卸料機(jī)、漏斗、運(yùn)輸機(jī)的密閉性，對(duì)整個(gè)除塵系統(tǒng)的管道進(jìn)行定制配套處理，定期處理空氣濾罩和收塵機(jī)內(nèi)的粉塵，防止粉塵結(jié)垢損壞機(jī)組。這套除塵系統(tǒng)的除塵效率和經(jīng)濟(jì)性很高，適用于解決卸礦環(huán)境中出現(xiàn)的粉塵問題。

研究實(shí)例及應(yīng)用方向：東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的付海明、沈恒根[8]對(duì)移動(dòng)式卸料除塵系統(tǒng)做了詳盡的研究，闡述了除塵系統(tǒng)的運(yùn)用方案及其經(jīng)濟(jì)性。山東建材學(xué)院的宋宏斌[9]對(duì)空間振動(dòng)卸料機(jī)摩擦力、物料所受慣性力及最小振動(dòng)量進(jìn)行了研究。該設(shè)備主要運(yùn)用于港運(yùn)碼頭卸料和煤礦場(chǎng)等卸料環(huán)境中。

1.3 磁選機(jī)及水氣混合清洗卸礦系統(tǒng)

磁選機(jī)是目前國內(nèi)礦石領(lǐng)域重要的高濃度選礦、提純礦石、回收礦石、卸礦裝置。國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的磁選裝備為多梯度磁選機(jī)，其工作原理如圖4所示，先把礦石打成礦漿，讓礦漿流過不同梯度的介質(zhì)棒，體積大的礦顆粒其所受磁性越大，體積小的礦顆粒所受磁性越小，在不同的磁力環(huán)境之下，達(dá)到不同磁性礦物質(zhì)的區(qū)分，及根據(jù)梯度原理使不同體積，磁性的同種礦物也得到了區(qū)分。而目前國內(nèi)磁選機(jī)的卸料方式主要有3種：一種是通過高壓水沖擊卸料；第二種是通過高壓風(fēng)吹來達(dá)到卸料目的；第三種是通過水流加氣流來對(duì)磁選機(jī)進(jìn)行清洗卸料。

圖4 磁選機(jī)落料圖及水汽混合系統(tǒng)清洗圖

磁選機(jī)礦料由于呈泥漿型，容易附著在介質(zhì)棒上，卸料效率非常低，所以單純通過水和風(fēng)來清洗，很難清洗干凈，礦料和水混合也會(huì)使需要回收的礦料濃度變稀，同時(shí)反復(fù)的清洗會(huì)消耗大量的水。使用高壓風(fēng)回收，由于礦料通過磁選，一些礦料顆粒變得非常的細(xì)密，細(xì)密礦料可能被吹到空氣中，造成礦料損失，也不利于環(huán)境。水汽混合清洗卸礦裝置工作原理如圖4所示，因此采用高壓風(fēng)帶動(dòng)水流，形成水汽混合清洗。水氣混合反復(fù)對(duì)介質(zhì)棒之間的堵塞層，介質(zhì)棒上的黏附礦料，進(jìn)行低速循環(huán)沖洗，這樣大大地增加了清洗效率，由于水流和細(xì)小的礦物黏稠混合，也不會(huì)造成大量礦物被吹到空氣中。

研究實(shí)例及應(yīng)用方向：廣州有色金屬研究院的趙明、王豐雨[5]對(duì)磁選機(jī)及水氣混合卸礦做了詳盡的研究，河南某石英沙生產(chǎn)廠有使用濕式梯度磁選機(jī)，四川太和鐵礦使用了高梯度磁選機(jī)。酒鋼選產(chǎn)在水汽混合卸礦裝置的使用中得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，卸礦率提高了近13%。

2 結(jié) 語

以上介紹了熟化-堆浸礦倉地軌卸料裝置、振動(dòng)式卸料機(jī)、磁選機(jī)3種裝置及振動(dòng)卸料機(jī)配套的除塵系統(tǒng)和磁選機(jī)配套的水氣混合的清洗系統(tǒng)。這幾種卸料裝置在國內(nèi)礦山卸料領(lǐng)域有重要的使用價(jià)值，除了熟化-堆浸礦倉地軌卸料裝置在實(shí)際工程中還未大規(guī)模使用外，其他兩種卸料裝置性能已經(jīng)得到了驗(yàn)證。

本文闡述的三種卸料裝置和兩種配套使用系統(tǒng)可以為礦山卸料中遇到的實(shí)際問題提供參考價(jià)值，由于各個(gè)礦山的物料類型、表面形狀、粒度組成、含礦量、含水率都有較大的差異性，實(shí)際工況下，工程人員應(yīng)根據(jù)不同工況對(duì)卸料裝置進(jìn)行選型，提高礦山卸料的工作效率。

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