精礦上料系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的探討

（北方銅業(yè)股份有限公司垣曲冶煉廠，山西垣曲 043700）

垣曲冶煉廠為了響應(yīng)國(guó)家淘汰落后產(chǎn)能、工藝、設(shè)備的產(chǎn)業(yè)政策，2011年進(jìn)行處理500kt/a多金屬礦綜合捕集回收技術(shù)改造，改造工程依托原有垣曲冶煉廠、北方銅業(yè)本部及附近礦山的現(xiàn)有設(shè)施和資源，在垣曲冶煉廠原址上拆除重建，通過(guò)對(duì)冶煉工藝的改造，達(dá)到節(jié)能減排、提升產(chǎn)能，形成完善優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。改造工程冶煉工藝流程采用“富氧底吹熔池熔煉-轉(zhuǎn)爐吹煉-陽(yáng)極爐精煉-電解精煉-熔煉渣和吹煉渣選礦”流程，主要設(shè)備有：底吹熔煉爐一臺(tái)，規(guī)格為φ4.8×20m；轉(zhuǎn)爐3臺(tái)，規(guī)格為φ3.6×8.8m；陽(yáng)極爐2臺(tái)，規(guī)格200t/臺(tái)（φ3.6×11.5m）。

受原冶煉廠區(qū)場(chǎng)地及地形條件所限，精礦儲(chǔ)存場(chǎng)地選在火車站西貨場(chǎng)位置，距冶煉廠區(qū)約2km，高差80m，中間隔一座山，且要橫跨過(guò)鐵路線，運(yùn)輸難度大。在本次設(shè)計(jì)中，垣曲冶煉廠從節(jié)約投資、降低運(yùn)行成本、減少環(huán)境污染等方面進(jìn)行了充分論證，對(duì)精礦上料運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，投產(chǎn)后運(yùn)行穩(wěn)定，取得明顯的效果。

1 上料系統(tǒng)簡(jiǎn)介

垣曲冶煉廠的精礦庫(kù)建在火車站西貨線的南側(cè)，主要是對(duì)三礦及外購(gòu)的銅精礦、金精礦及其它含銅物料進(jìn)行計(jì)量、儲(chǔ)存和拌料。在精礦倉(cāng)內(nèi)經(jīng)抓斗拌料后，運(yùn)送至廠房?jī)?nèi)的中間料倉(cāng)，經(jīng)漏斗下料，由1～4#定量給料機(jī)計(jì)量后，倒運(yùn)至管式皮帶輸送機(jī)上。1～4#定量給料機(jī)既可單獨(dú)工作，也可全部開啟，給料量由計(jì)算機(jī)設(shè)定。

管式皮帶輸送機(jī)運(yùn)送至配料廠房精礦倉(cāng)，根據(jù)底吹熔煉爐對(duì)精礦成分的要求，經(jīng)過(guò)核算后將來(lái)自原料倉(cāng)的混合銅精礦、渣精礦、細(xì)煙灰、煤、石英石和返料由抓斗式橋式起重機(jī)分別抓入配料倉(cāng)中，六種物料經(jīng)過(guò)5～10#定量給料機(jī)計(jì)量配料后，由6#皮帶輸送機(jī)運(yùn)至底吹爐廠房爐頂料倉(cāng)；精礦配料系統(tǒng)有3臺(tái)配料用定量給料機(jī)，根據(jù)精礦種類，可多臺(tái)同時(shí)運(yùn)行。

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)

精礦上料運(yùn)輸?shù)奈锪蠟榫V，物料粒度0.074mm大于90%，密度1.8～2.0t/m3，含水8%～10%，精礦傳統(tǒng)的遠(yuǎn)距離輸送一般采用普通皮帶運(yùn)輸，根據(jù)高差和距離需要設(shè)立若干中間轉(zhuǎn)運(yùn)站，本項(xiàng)目如采用傳統(tǒng)皮帶運(yùn)輸，中途需要4個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站，土建投資大，運(yùn)行成本高。

根據(jù)精礦物料特性，設(shè)計(jì)一般采用座式敞開式圓盤給料機(jī)連接漏斗，給皮帶運(yùn)輸機(jī)給料，本工程對(duì)給料機(jī)和精礦遠(yuǎn)距離運(yùn)輸進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化。

圖1 上料系統(tǒng)形象連接圖

圖2 管式皮帶機(jī)的示意

表2 精礦定量給料機(jī)的主要設(shè)備性能

2.1 管式皮帶輸送機(jī)

精礦遠(yuǎn)距離輸送優(yōu)化設(shè)計(jì)選用了管式皮帶輸送機(jī)。管式皮帶輸送機(jī)是近二十年新興的物料輸送技術(shù)，是由呈六邊形布置的輥?zhàn)訌?qiáng)制膠帶裹成邊緣互相搭接成的圓管皮帶用于輸送物料的一種新型帶式輸送機(jī)。它的關(guān)鍵設(shè)備是采用耐久、剛性適度、質(zhì)量可靠的專用管狀輸送皮帶和高性能的托輥組。管狀帶式輸送機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：遠(yuǎn)距離輸送不需要設(shè)立中間轉(zhuǎn)運(yùn)站；可以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的自然地形，可以按照自然地形進(jìn)行上升、下降和轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸，最大輸送傾角可以達(dá)到30°；運(yùn)輸過(guò)程為全封閉管狀運(yùn)輸，物料不會(huì)散落和飛揚(yáng)等優(yōu)點(diǎn)，有效防止物料的損失和環(huán)境的污染。

垣曲冶煉廠的管式皮帶機(jī)起點(diǎn)在精礦庫(kù)，終點(diǎn)在配料廠房，長(zhǎng)約1908米，輸送量為250t/h，最大輸送量為300t/h，由四川自貢生產(chǎn)，其儀控系統(tǒng)采用DCS控制系統(tǒng)，將精礦由精礦庫(kù)輸送至廠區(qū)的配料倉(cāng)。管式皮帶的主要特性見表1。

2.2 精礦輸送給料直接采用定量給料機(jī)

原設(shè)計(jì)精礦采用抓斗-漏斗-圓盤給料機(jī)-定量給料機(jī)-上料主皮帶送至爐頂料倉(cāng)，設(shè)計(jì)優(yōu)化去掉了圓盤給料機(jī)，精礦漏斗直接連接定量給料機(jī)給料。設(shè)計(jì)優(yōu)化了漏斗下部的變徑管和溜管，確保精礦穩(wěn)定給料，且精礦壓在定量給料機(jī)皮帶上，不會(huì)影響定量給料機(jī)的正常運(yùn)行。

定量給料機(jī)的示意如下圖3：

圖3 定量給料機(jī)安裝示意圖

表1 管式皮帶機(jī)主要特性

精礦倉(cāng)采用4臺(tái)定量給料機(jī)，配料廠房采用3臺(tái)定量給料機(jī)運(yùn)輸精礦，縮短運(yùn)輸流程，降低了精礦倉(cāng)和配料廠房的高度，可減少建設(shè)投資成本。定量給料機(jī)的主要特性見表2。

3 優(yōu)化前后比較

3.1 投資成本

（1）管狀帶式輸送機(jī)

按照原設(shè)計(jì)的采用普通皮帶運(yùn)輸機(jī)從精礦倉(cāng)到配料倉(cāng)，中途需要4個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站，全程需要封閉皮帶廊，其轉(zhuǎn)運(yùn)站、皮帶系統(tǒng)、皮帶廊、通風(fēng)、照明、土建、安裝等共計(jì)費(fèi)用為2538萬(wàn)（不包括監(jiān)控系統(tǒng)）。

采用管式皮帶運(yùn)輸精礦，機(jī)長(zhǎng)度為1908m，皮帶使用鋼絲繩芯膠帶，包括設(shè)備混凝土基礎(chǔ)，工程總費(fèi)用1370萬(wàn)元。

通過(guò)分析對(duì)比，優(yōu)化設(shè)計(jì)使用管式皮帶運(yùn)輸機(jī)，設(shè)備整機(jī)由專業(yè)廠家總包設(shè)計(jì)安裝，設(shè)備附帶鋼結(jié)構(gòu)檢查走道，土建只需設(shè)備混凝土基礎(chǔ)，不需要皮帶廊和轉(zhuǎn)運(yùn)站，節(jié)約建設(shè)投資約1000萬(wàn)元，且建設(shè)周期短，施工難度小。

（2）圓盤給料機(jī)

從上料系統(tǒng)流程可以看出，垣曲冶煉廠優(yōu)化設(shè)計(jì)在配置上減少了7臺(tái)φ2000圓盤給料機(jī)，每臺(tái)設(shè)備費(fèi)用按8萬(wàn)元計(jì)算，節(jié)約投資56萬(wàn)元 。φ2000圓盤給料機(jī)設(shè)備高度為800mm，加設(shè)備基礎(chǔ)200mm，總高1m，相應(yīng)精礦倉(cāng)廠房和配料廠房比優(yōu)化后整體要高1m，建設(shè)投資增加300萬(wàn)元。

因此，設(shè)計(jì)優(yōu)化后建設(shè)期投資可節(jié)約1356萬(wàn)元。

3.2 運(yùn)行成本

原設(shè)計(jì)的采用普通皮帶運(yùn)輸機(jī)需要4個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站，每條皮帶75kW電機(jī)，至少需要4個(gè)定員；管式皮帶機(jī)采用160 kW電機(jī)3臺(tái)，變頻調(diào)速，只需要2個(gè)巡檢工人。按8h工作制度計(jì)算，（160 kW/臺(tái)×3臺(tái)×80%-75 kW/臺(tái)×4臺(tái)）×8h×330d×0.46元/ kWh =10.2萬(wàn)元，定員增加2人×5萬(wàn)元/a=10萬(wàn)元，運(yùn)行費(fèi)用基本持平。

每臺(tái)圓盤給料機(jī)22kW，7臺(tái)全年運(yùn)行用電費(fèi)用為32.72萬(wàn)元，分別為精礦倉(cāng)4臺(tái)，8h工作制度，22 kW/臺(tái)×4臺(tái)×8h×330d×0.46元/ kWh =10.68萬(wàn)元；配料廠房3臺(tái)，24h工作制度，按22h/d計(jì)算，22 kW/臺(tái)×3臺(tái)×22h×330d×0.46元/ kWh =22.04萬(wàn)元。

另外，管式皮帶機(jī)封閉運(yùn)輸減少物料運(yùn)輸?shù)袈涞膿p耗和轉(zhuǎn)運(yùn)落料點(diǎn)揚(yáng)塵損失；減少圓盤給料機(jī)，減少一次精礦轉(zhuǎn)運(yùn)，均可以提高金屬回收率，同時(shí)減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

設(shè)計(jì)優(yōu)化后，每年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用（含制造費(fèi)）約40萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

綜述，垣曲冶煉廠技改工程通過(guò)對(duì)上料系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，大幅降低了建設(shè)投資和運(yùn)行成本，同時(shí)有利于提高金屬回收率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少環(huán)境污染等方面均有明顯的效益，為同類冶煉企業(yè)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一定的借鑒意義。