吳佑儉 吉萬健(1.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

礦倉清阻技術在馬鋼南山礦的應用

吳佑儉1，2，3吉萬健1，2，3(1.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

礦石儲存?zhèn)}礦石粘壁堵塞是困繞我國各類礦山的普遍問題，以馬鋼南山礦業(yè)公司和尚橋鐵礦為例，根據(jù)該礦緩沖礦倉的結(jié)構(gòu)特點和礦石物理化學性質(zhì)，分析產(chǎn)生堵塞棚料機理及特性，采用氣動助流方法處理緩沖礦倉的堵塞棚料問題。使用結(jié)果表明，該技術可有效地解決礦倉堵塞棚料難題。

礦倉 堵塞 棚料 氣動助流 助流噴嘴

我國各類礦山選礦廠都設有礦石儲存?zhèn)}，用于調(diào)節(jié)生產(chǎn)流程、分配礦石入選路徑、調(diào)節(jié)入選礦量、均衡選礦過程。當?shù)V石入倉后，由于礦石含水率、粒度組成、表面性狀等物理因素不同，引起礦石同倉壁的摩擦力增大，礦石不能在自重作用下溜出礦倉，造成物料粘壁堵塞。又由于物料含水率較高，物料內(nèi)聚力增大形成拱狀棚料，使礦倉實際使用容積減小，起不到調(diào)節(jié)入選礦量的作用。當堵塞棚料十分嚴重時，礦倉內(nèi)的物料停止流動，礦倉失去調(diào)節(jié)功能。

馬鋼南山礦業(yè)公司和尚橋鐵礦自建成以來，選礦廠的各個礦倉均受到不同程度的堵塞，雨季尤為明顯，嚴重影響了選礦廠的產(chǎn)能。此前通常采用的疏通方法有：在礦倉出口處，人工用鐵棍捅料，用鐵錘敲打倉壁產(chǎn)生振動，或者用高壓水槍在礦倉下料口沖擊，以此解除堵塞棚料，但效率低下，且時有人身傷害事故發(fā)生。為此，南山礦業(yè)公司采用由中鋼集團馬鞍山礦山研究院研制的礦倉清阻技術，成功地解決了礦倉物料堵塞的難題。

1 礦倉清阻系統(tǒng)工作原理及工藝流程

該礦倉清阻系統(tǒng)主要由氣源系統(tǒng)、助流主管路、控制管路、各種氣動控制閥門、助流噴嘴、電氣控制系統(tǒng)等主要零部件組成。

氣動助流，將壓縮空氣壓入到礦倉斜面的內(nèi)表面上，使物料與礦倉內(nèi)表面之間形成瞬時間隙，消除或減小物料同倉壁之間的摩擦力，使物料沿著倉壁下滑，以消除物料粘壁和堵塞。

氣源系統(tǒng)如圖1所示?？諌簷C啟動后，壓縮空氣經(jīng)過排氣球閥2和止回閥3給控制氣路的控制儲氣罐供氣，當空壓機的排氣壓力達到最小壓力控制閥7的調(diào)定壓力后，控制閥開啟，此時空壓機同時為控制氣路和助流氣路的儲氣罐供氣，保證控制氣路的壓力優(yōu)先達到設定值，氣源系統(tǒng)后面的各種氣動控制閥門方可動作。打開控制儲氣罐和助流儲氣罐的排氣球閥，氣源系統(tǒng)的壓縮空氣即被輸送到控制管路和助流主管路中去。氣源系統(tǒng)的壓力可通過空壓機進行調(diào)節(jié)，本系統(tǒng)的工作壓力設定為0.5～0.8 MPa，即當系統(tǒng)壓力低于0.5 MPa 時，空壓機將自動加載運行，當系統(tǒng)壓力達到0.8 MPa時，空壓機將自動卸載運行，空壓機可實現(xiàn)全自動化控制。

圖1 氣源系統(tǒng)示意

1—空壓機；2—空壓機排氣球閥；3—控制儲氣罐進氣止回閥；4—控制儲氣罐；5—控制儲氣罐排氣球閥；6—控制儲氣罐排氣止回閥；7—最小壓力控制閥；8—助流儲氣罐；9—助流儲氣罐排氣球閥；10—助流儲氣罐排氣止回閥

助流主管路是從助流儲氣罐8的出氣口到安裝在礦倉上的各個專用助流噴嘴之間的管路，在助流管路上安裝有控制氣路通斷的各種電動氣控球閥和電動氣控蝶閥，通過助流噴嘴的瞬間噴射來完成清倉動作。控制管路是從控制儲氣罐4的出氣口到各種電控氣動閥的控制管路，通過控制管路上的各種電控氣動閥的通斷控制助流管路的通斷，達到助流的目的。

電氣控制系統(tǒng)包括動力配電柜、清阻控制箱及控制電路等。從礦山配電室接入AC380 V，50 Hz，功率80 kW的電源，將電源電纜接入動力配電柜，再由動力配電柜給空壓機和清阻控制箱供電。清阻控制箱安裝在礦倉附近，當?shù)V倉遇到堵塞后，可隨時操作清阻控制箱上的清倉按鈕完成清倉操作。

2 和尚橋鐵礦緩沖礦倉清阻

2.1 緩沖礦倉堵塞現(xiàn)狀

馬鋼南山礦業(yè)公司和尚橋鐵礦緩沖礦倉上部為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，下部為錐形鋼結(jié)構(gòu)。在礦倉下部設有一個放礦漏斗，漏斗下部設有棒條閘門，閘門打開后物料直接落到皮帶機上，經(jīng)轉(zhuǎn)載皮帶機給高壓輥磨機供料。礦倉長6 500 mm，寬7 100 mm，高6 600 mm，容積約120 m3，料口尺寸2 000 mm×1 000 mm，斜面高度約3 800 mm，傾斜角度55°。

根據(jù)現(xiàn)場考察，礦倉內(nèi)物料粒度在20 mm以下，含水率約15%。當料口棒條閘門打開后，物料自上而下靠自身重力向下移動，在接近落料口時，由于斷面收縮及物料的黏結(jié)作用，物料摩擦阻力急劇增大，當摩擦阻力增大到與物料的重力沿礦倉內(nèi)壁平行方向的分力相等時，物料停止流動，形成料拱，堵塞料倉。

該礦倉堵塞后的形狀基本成拱狀，物料多在料口1.5 m以內(nèi)開始粘結(jié)薄層，粘結(jié)后摩擦力增大，然后朝軸向與徑向延伸，厚度逐步增加，最終造成斷流。礦倉堵塞結(jié)拱狀態(tài)如圖2所示。

圖2 礦倉堵塞結(jié)拱狀態(tài)示意

2.2 緩沖礦倉助流系統(tǒng)

以礦倉下料口為中心，沿礦倉四面自下而上布置3層氣動助流管路。在礦倉上選取2條對面的棱邊，沿棱邊將每層助流管路分割成兩段，在助流管道的開口處用法蘭蓋板封堵，便于管道清理。該助流系統(tǒng)裝有一個單電控雙作用氣動球閥，以控制整個助流系統(tǒng)的通斷。在每層助流系統(tǒng)上裝有2個單電控雙作用氣動蝶閥，用以控制每一段助流管路的通斷，整個系統(tǒng)共有6個氣動蝶閥。在第一層助流管路上的每邊鋪設3個助流噴嘴，第二層和第三層鋪設4個助流噴嘴，共計44個助流噴嘴。第一層助流管路距離料口500 mm，第二層助流管路距離料口1 500 mm，第三層助流管路距離料口3 000 mm。助流噴嘴設計成平行于礦倉內(nèi)壁向下噴射，助流噴嘴的位置在豎直方向上相互錯開安裝，形成不對稱布置，讓物料受力不平衡而自動塌落。助流主管路在4個錐角的邊緣由下向上鋪設，管路通過卡箍由膨脹螺釘固定在礦倉壁上，助流噴嘴焊接在橫向助流管路上，如圖3所示。

圖3 緩沖礦倉噴嘴安裝布置

2.3 清阻效果

未使用礦倉清阻系統(tǒng)之前，以放礦口為中心已形成圓錐形井狀棚料，在礦倉四周也堆積了大量物料，礦倉的有效容積大大降低，堵塞嚴重時有效容積只有30%，甚至更少。安裝了礦倉清阻系統(tǒng)后，以每班(8 h)使用兩次該系統(tǒng)計，礦倉的有效容積可提高到80%以上，極大地提高了生產(chǎn)效率。清阻效果如圖4所示。

圖4 清阻系統(tǒng)開啟瞬間礦倉落料

3 結(jié) 語

礦倉清阻系統(tǒng)可用于各類儲料倉的物料粘壁、成拱棚料的清除，從南山礦業(yè)公司和尚橋鐵礦應用來看，該系統(tǒng)主要功能有：①徹底解決礦倉堵塞粘壁、棚料問題，保證選礦生產(chǎn)流程暢通，提高選礦廠產(chǎn)能；②提高礦倉有效容積的利用率，有效調(diào)節(jié)入選礦量的均衡性；③消除了人工清堵和破拱的安全隱患，社會經(jīng)濟效益顯著；④系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、性能可靠，適用于各類新建礦倉以及老礦倉改造，在我國選礦工藝改造以及各類儲料巷中具有廣闊的應用前景。

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2014-06-19)

吳佑儉(1990—)，男，助理工程師，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)西塘路666號。