前言
隨著氧化鋁生產企業規?；?、大型化、現代化，氧化鋁行業進入了激烈的競爭階段。面對殘酷的市場競爭，如何保持生產過程的穩定，提高產品的質量，減少能源消耗，降低生產成本，是當今氧化鋁企業面臨解決的首要問題。設備改進、工藝優化、新材料的應用、精細化管理是企業有效降低生產成本采取的措施。礦漿磨制工序是氧鋁生產工序中的第一工序，擔負著氧化鋁生產的配礦及礦漿的磨制任務，為管道化溶出工序提供合格礦漿。喂料系統是礦漿磨制工序中的重要系統，它的穩定與否決定著礦漿質量及礦漿單位生產成本，在礦漿磨制中占有重要的位置。中國鋁業山東分公司第二氧化鋁廠東線采用拜耳法生產氧化鋁，礦漿磨制系統是利用原山鋁水泥廠原料磨喂料系統改造而成，在使用過程中磨機喂料系統出現磨頭礦石倉嚴重蓬倉，礦石中大塊難于處理、下料箱容易堵及使用周期短等問題，導致礦石下礦不穩定，磨機開停頻繁，設備檢修頻繁。通過設施的技術改進及新設備新材料的使用等措施，提高了喂料系統的穩定性。
1 概況
中國鋁業山東分公司第二氧化鋁廠東線礦漿制備工序有Ф2.6m×13m雙倉礦漿磨4臺，磨機產能為115t/h。每臺磨機的配套設備為Ф660mm旋流器、150HZJ-A65上料泵，工藝流程(如圖 1 所示)，正常產量規模生產時開3臺備1臺。
圖1 礦漿磨制工序工藝流程圖
鋁礦石倉是由原來磨制水泥生料漿時石灰石倉改造而成，整個倉為水泥澆筑結構，呈棱臺狀，倉底下料裝置為Ф500mm直管。磨機喂料設備為皮帶秤喂料機。礦石自喂料機流過下料箱口篦子再入下料箱，與旋流器底流混合后入磨。
2 問題及分析
2008年，利用水泥廠閑置水泥生料漿磨機磨制系統經簡單改造后磨制氧化鋁礦漿，在使用過程中喂料系統出現磨頭倉嚴重蓬倉，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題，進而造成下礦不穩定，配料指標合格率低，頻繁砸空磨，磨皮掉襯板，磨皮斷螺絲，磨機漏料等系列問題。處理蓬倉及清理磨機漏料導致流程進水量大，蒸發工序設備負荷大，蒸發成本高等次生系列問題。為提高喂料系統的喂料穩定性，提高配料指標合格率，降低生產成本，從設施的結構、材料的使用、安裝質量等方面進行分析加以解決。
2.1 礦石倉蓬倉，下礦不穩定
使用中，當礦石中粘土成分含量高，粒徑大于150mm的塊狀物料大于20%時，在倉底出料口上方出現礦石結拱難于下礦現象，蓬倉嚴重。從倉體側面投倉口采取用鋼釬捅攪的方式處理蓬倉，崗位員工勞動強度大，處理效率低。為保證正常生產，需增加崗位人員的數量，由每班1人增加到3人。人員的增加無疑會增加人力資源成本。同時，由于人員勞動強度高，體力消耗大，工作環境狹窄濕熱，操作人員極易發生安全事故。用水沖的方式處理蓬倉時，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，物料下降過程中強大的氣流會使砂粒、泥漿會從投倉口及下料口噴射出，極易傷害操作人員，而且用水處理蓬倉，大量的生水進入流程，經統計每小時用水量達到20 m3/h，按照650 m3/h液量計算，溶出AO濃度降低4%，蒸發工序每小時增加汽耗成本1300余元。針對這一問題，經現場勘查分析，造成蓬倉的主要原因有：
1)倉底出料口小。經過對倉底出料口的測量發現，出料口直徑僅為Φ500mm，由于礦石粘土成分高或者水分偏大時礦石粘度大，礦石極易粘到倉壁并逐漸積累，導致可用下料空間縮小，最終堵住出料口。塊狀料多時，在出料口上方由于塊狀料搭橋結拱而蓬倉。
2)倉體結構(如圖 2 所示)不合理，倉體底部為平臺狀，影響下礦。磨制水泥料漿時盛放使用的物料是石灰石，由于石灰石呈球狀，水分低，流動性較好，幾乎不存在蓬倉問題。相反，鋁土礦水分高，粘度較大，流動性差，由于倉底平臺的存在，大量礦石堆積在底部角落，礦石向下流動時不是沿倉壁直接流動，而是要克服彼此間的摩擦而下滑，最終導致下礦困難。
圖2 磨頭礦石倉結構圖
3) 磨頭倉為水泥澆注結構。由于倉體內壁為水泥材質，表面不光滑，摩擦系數高，鋁土礦不易沿壁滑動，容易粘料。在使用中，表面粘結的物料的厚度會逐漸加厚，致使倉體有效容積變小，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，導致旋流器底流、磨頭調配液及礦石瞬間於出下料箱，污染環境，由于物料含堿性量高達200g/L，腐蝕性較強，對周邊人員存在較大的安全隱患。而處理這種問題時，用鋼釬捅戳，需要2-3小時，時間較長，崗位操作人員勞動強度大。經分析，導致下料箱堵的主要原因有：
1)料口篦子孔徑過大。篦子孔尺寸為200mm*200mm，下料箱入磨處直徑為Ф500mm,當大塊物料較多時在入磨口處容易擠住，導致下料箱堵。
2)下料箱結構不合理。礦石從上部下來，在進入磨機處為非圓弧過渡安裝，底部過料空間過于狹窄，木頭、大塊物料極易在此處卡住積累，最終堵住下料箱。
3)物料的流動性較差。在礦石進入磨機過程中只有旋流器底流進行沖刷，流動速度過低，流入磨機的物料過于集中。
2.3 下料箱使用周期短，檢修頻繁。
使用過程中，下料箱礦石落點沖擊處、旋流器底流落點沖擊處極易磨穿。在磨機運行時由于有堿液存在，對漏點不能直接焊接，必須停磨處理，因此磨機的運行效率受到影響。而焊接補丁過多時，接縫處容易漏料，現場衛生難于保持，液堿從砂眼處噴射存在對操作巡檢人員造成一定的安全危害的隱患，問題得不到很好的解決。而大面積挖補，每次處理時間需要16-24小時，嚴重影響正常的生產。經過分析，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，由于礦石通過量較大，礦石硬度大，落點高度大沖擊力強，明顯表現出厚度不夠使用時間短的問題。
2)下料箱鋼板耐磨性低。鋁土礦莫氏硬度為2.5左右，硬度遠高于鋼板硬度，礦石對下料箱的沖擊過于集中，使得局部過早出現砂眼。
3 采取措施
3.1 優化倉體結構，加裝破拱設備
針對磨頭倉蓬倉下礦不穩定問題，根據分析，采取對倉體結構進行改造，同時加裝空氣炮的改善措施。
1)加大倉體出料口截面積，由圓形改為方形。倉體出料口尺寸由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)倉體結構改造，取消原來底部平臺，內壁鋪設耐磨鋼板。(如圖3所示)。
圖3 磨頭倉結構改造圖
為消除倉體平臺對下礦的影響，倉體從出料口邊緣到倉體上邊緣整體鋪設鋼板。鋼板采用厚度為16mm耐磨錳鋼板。耐磨板的使用緩解了倉壁粘料，使得礦石下料過程由礦石與礦石間的摩擦改為礦石與鋼板的摩擦，減少了礦石的流動阻力。同時，倉壁鋼板四角接縫處再加護角鋼板，使得四個角圓形過渡不積料，礦石向下滑動的阻力進一步減小。
3)倉體靠近四角位置，易蓬倉處增設4個空氣炮。為了處理下礦過程中出料口上方的結拱問題，采用空氣炮的瞬時高壓風“爆破”拱橋，達到破拱目的。
3.2 降低入磨礦石粒度，改進下料箱結構
針對下料箱堵問題，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的大塊物料不能進入磨內，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，會增加崗位員工破塊難度，為了及時處理大塊，改善傳統用大錘砸塊效率低強度大的局面，采取在每臺磨機的料口處配備1臺風鎬，用機械代替人力的改善措施，
2)下料箱結構進行改造(如圖4所示)。由于下料箱體底部過料空間過于狹窄，大塊礦容易卡住。為此，采取了增大箱體空間，箱體各結構面及角進行圓形過渡的改善措施。結構的改進可減少礦石物料、木頭等雜物在死角處卡住的機會，進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配液沖刷管道。礦石經調配液沖刷，粘度降低，流動性提高，入磨流速加大，同時調配液及時沖刷箱體四周積累的細粘料，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，加裝耐磨襯層
為延長下料箱的使用周期，采取了以下措施：
1)鋼板材質由普通鋼板改為錳鋼板，鋼板厚度由10mm改為16mm，厚度的增加無疑會增加使用周期。
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。同時下料箱入料口出增加調配液沖刷管道，可使得礦石下落過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致的周期短問題。
4 效果分析
通過技術改進和創新，礦漿磨喂料系統運行比較平穩，下料箱使用周期大大加長。喂料系統的平穩運行，使得礦石能夠均勻喂料，為穩定配料創造了有力的條件，具體效果如下：
1)經過對倉底結構的改進及倉壁鋪設鋼板的處理，礦石倉蓬倉次數明顯降低，使用常規礦石時，由原來每班蓬倉十幾次，到現在幾乎不蓬倉的狀況。較粘礦石時偶爾出現蓬倉，但使用空氣炮后，能夠及時對蓬倉進行處理，基本影響不到下礦的穩定性。崗位員工數量由3人減到1人，人員數量的減少降低了生產人力資源成本。由于倉體結構的改進及空氣炮設備的使用，使得處理蓬倉時的生水用量降低90%，效果非常顯著，經統計年降低生水用量7.5萬噸，年節約蒸汽用量3萬噸，節約成本480萬余元。由于礦石下礦比較平穩，配料技術指標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%，實際溶出率與凈溶出率差值降低1%，礦耗降低0.025t/t-AO，年節約礦石成本350萬元。綜合年累計經濟效益700余萬元。
2)下料箱堵的現象基本消失。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，使得礦石順利進入磨機。下料箱料口及上部增加調配液沖刷管道，礦石經調配液沖刷流動性提高，入磨流速加大，同時調配液及時沖刷箱體四周積累的細粘料，礦石難于停留積累，從而減少堵住的幾率。
3)改善箱體材質，加裝耐磨襯層措施實施后，磨機的運行效率提高10%，下料箱的使用壽命由3個月延長到了8個月，年減少檢修備件費用8萬余元。
5 結語
喂料系統運行不穩定不僅影響生產效率，還嚴重影響工藝質量指標，處理蓬倉、下料箱等問題的過程中造成氧化鋁生產成本提高，崗位員工勞動強度大。改進后，該崗位配備的人員數量降低，下礦穩定，不僅達到了穩定生產的目的，達到了節能降耗的目的，還大大降低了職工的勞動強度，達到了較好的預期效果。
6 參考文獻
1 朱三棣.瀝青混合料攪和機高耐磨篩網[J].《筑路機械與施工機械化》，2003,02：25-26
2 《中鋁山東分公司第二氧化鋁廠磨機管理臺帳》，2010，01-12
聲明：
“提高礦漿磨喂料系統運行穩定性的實踐” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色技術網
來源：中國鋁業山東分公司第二氧化鋁廠
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