■吳遠(yuǎn)東

(福建省港航勘察設(shè)計(jì)研究院，福州 350002）

青拓物流碼頭紅土鎳礦輸送系統(tǒng)改造方案研究

■吳遠(yuǎn)東

(福建省港航勘察設(shè)計(jì)研究院，福州 350002）

本文基于青拓物流碼頭傳統(tǒng)的紅土鎳礦裝卸工藝方案，提出該輸送系統(tǒng)的改造方案，并重點(diǎn)分析改造后輸送系統(tǒng)的布置與特點(diǎn)，以及輸送系統(tǒng)的主要設(shè)備配置，供今后類似工程參考。

紅土鎳礦 皮帶機(jī) 輸送系統(tǒng) 改造方案

1 前言

我國從2005年開始采用進(jìn)口的紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵，并用于不銹鋼生產(chǎn)。2006年，開始大面積推廣這一技術(shù)，進(jìn)口紅土鎳礦數(shù)量劇增，全年共進(jìn)口紅土鎳礦達(dá)377.7萬噸。到了2013年，進(jìn)口量達(dá)到7128萬噸，平均每月594萬噸，其中絕大多數(shù)來自印度尼西亞和菲律賓。2014年1月，印尼原礦出口禁令正式生效，規(guī)定未經(jīng)加工的礦石不得出口。禁令實(shí)施后，國際鎳價(jià)一路上漲。2015年我國鎳礦總進(jìn)口量為3527.5萬噸，其中菲律賓進(jìn)口量為3427.8萬噸，占比為97.17%。

青拓物流碼頭自2013年底建成以來，主要進(jìn)口貨種為來自印度尼西亞的紅土鎳礦，其含水通常在40%以上，石頭比例約為20%～40%，石頭最大直徑達(dá)1m，因此造成紅土鎳礦粘度大，石頭和礦土難分離。由于印尼紅土鎳礦的上述特點(diǎn)，尤其是超高的含水量給到港船舶的卸貨造成極大困難，特別是水平運(yùn)輸無法采用連續(xù)輸送設(shè)備，造成碼頭平臺(tái)車輛擁堵。采用自卸汽車運(yùn)輸紅土鎳礦，港區(qū)內(nèi)紅土鎳礦撒落情況較為突出，從而了產(chǎn)生大量的沖洗污水，并導(dǎo)致港區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了較多的粉塵，給環(huán)保帶來壓力。

2 原設(shè)計(jì)卸船工藝方案

青拓物流紅土鎳礦碼頭位于福州港白馬港區(qū)灣塢作業(yè)區(qū)14#泊位，碼頭岸線長(zhǎng)230m，碼頭等級(jí)為3.5萬噸級(jí)通用泊位，實(shí)際靠泊船型為5萬噸散貨船，船長(zhǎng)190m，型寬32.26m，型深17.2m，滿載吃水12.46m。

該碼頭采用高樁梁板式結(jié)構(gòu)，離岸式布置，碼頭平臺(tái)與后方陸域采用1座236米的棧橋連接。受投資限制，采用單棧橋型式；同時(shí)，為兼顧車輛掉頭需要，碼頭下游端部局部加寬，詳見圖1。

圖1 改造前碼頭平面布置圖

2.1 原設(shè)計(jì)紅土鎳礦卸船方案

碼頭平臺(tái)裝卸船采用4臺(tái)25t門座式起重機(jī)(門機(jī)），在接卸散貨的同時(shí)，還能兼顧件雜貨的裝卸，增強(qiáng)了碼頭的通用性，降低了設(shè)備投資。

水平運(yùn)輸采用自卸汽車。堆場(chǎng)堆存作業(yè)通過裝載機(jī)或挖掘機(jī)進(jìn)行堆垛作業(yè)，采取逐層堆高的作業(yè)方式，見圖2。

圖2 改造前碼頭平臺(tái)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)圖

2.2 原設(shè)計(jì)工藝方案存在的問題

該碼頭于2013年底建成投產(chǎn)以來，整體運(yùn)行情況良好，設(shè)備可靠性高，卸船過程順暢，為碼頭業(yè)主帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。但隨著碼頭的運(yùn)營，也暴露出了一些問題：

(1）碼頭采用高樁梁板結(jié)構(gòu)，離岸式布置，污水收集管路較難布置；同時(shí)，由于紅土鎳礦在碼頭平臺(tái)臨時(shí)堆放、運(yùn)輸過程中物料撒落等原因，導(dǎo)致碼頭平臺(tái)及棧橋上的污水收集設(shè)施極易堵塞，污水收集設(shè)施難以發(fā)揮應(yīng)有的作用。

(2）碼頭平臺(tái)粘結(jié)的及棧橋撒落的紅土鎳礦，經(jīng)自卸汽車碾壓，較難清理，日曬風(fēng)吹后極易揚(yáng)塵，造成粉塵污染。

(3）碼頭平臺(tái)作業(yè)設(shè)備較多，有裝載機(jī)、挖機(jī)、自卸汽車等，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)車流量大，存在一定的安全隱患。

3 輸送系統(tǒng)改造

3.1 概述

隨著國家對(duì)節(jié)能環(huán)保要求的提高，“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”港口成為未來港口建設(shè)的發(fā)展方向。青拓物流碼頭公司結(jié)合其碼頭特點(diǎn)，適時(shí)對(duì)碼頭裝卸工藝系統(tǒng)提出調(diào)整要求，切實(shí)提高港區(qū)內(nèi)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

自2014年1月印尼原礦出口禁令正式生效以來，青拓物流碼頭進(jìn)口紅土鎳礦改為從菲律賓進(jìn)口。相較于從印尼進(jìn)口的紅土鎳礦，從菲律賓進(jìn)口的紅土鎳礦含水率通?？刂圃?0%左右，較低的含水率為采用皮帶機(jī)進(jìn)行紅土鎳礦輸送創(chuàng)造了可能性。

為解決采用自卸汽車的傳統(tǒng)工藝運(yùn)輸方案所帶來的問題，滿足新形勢(shì)下的環(huán)保要求，結(jié)合菲律賓進(jìn)口紅土鎳礦低含水率的特點(diǎn)，業(yè)主提出紅土鎳礦的水平運(yùn)輸采用皮帶機(jī)系統(tǒng)。

3.2 皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)布置及特點(diǎn)

(1）皮帶機(jī)系統(tǒng)布置

由于碼頭已建成投產(chǎn)，并且碼頭平臺(tái)寬度僅有24m，為了不影響件雜貨的裝卸，順岸皮帶機(jī)布置在碼頭平臺(tái)后側(cè)的新建平臺(tái)上，順岸皮帶機(jī)上布置4組接料漏斗(受順岸帶式輸送機(jī)長(zhǎng)度限制，布置2組標(biāo)準(zhǔn)接料漏斗(4臺(tái)），2組小接料漏斗(3臺(tái)）），順岸皮帶機(jī)長(zhǎng)度在滿足覆蓋全艙口作業(yè)范圍的前提下，盡量不占用碼頭平臺(tái)擴(kuò)大端的位置，皮帶機(jī)總長(zhǎng)約132m。垂岸皮帶機(jī)布置在棧橋下游側(cè)的封閉式高架輸送廊道內(nèi)，垂岸皮帶機(jī)直接通往紅土鎳礦貨主廠區(qū)，紅土鎳礦不在港區(qū)內(nèi)堆存，受地形限制，垂岸皮帶機(jī)分為2條，2條皮帶機(jī)總長(zhǎng)約5km，詳見圖3。

(2）皮帶機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)

1）布置靈活，不占用已有碼頭平臺(tái)及棧橋空間，原有的碼頭功能全部保留。同時(shí)預(yù)留上游泊位皮帶機(jī)位置，封閉式高架輸送廊道寬度按2條皮帶機(jī)考慮。

圖3 港區(qū)皮帶機(jī)平面布置圖

2）皮帶機(jī)系統(tǒng)高效環(huán)保，碼頭平臺(tái)端部設(shè)置全封閉式轉(zhuǎn)運(yùn)站1座，垂岸帶式輸送機(jī)采用封閉式設(shè)計(jì)，防塵防雨效果好。

3）充分考慮紅土鎳礦粘性強(qiáng)、含有大石塊等特點(diǎn)，采取相應(yīng)的技術(shù)措施。

3.3 皮帶機(jī)系統(tǒng)主要設(shè)備配置

表1 皮帶機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

紅土鎳礦采用皮帶機(jī)運(yùn)輸，首先要解決以下問題。

(1）含水率較高，對(duì)皮帶機(jī)的粘性較大。

(2）紅土鎳礦中含有大量的石頭，最大直徑達(dá)1m。

針對(duì)上述問題，提出了以下技術(shù)措施。

(1）相對(duì)于印尼紅土鎳礦，從菲律賓進(jìn)口的紅土鎳礦含水率有所降低，在紅土鎳礦裝船時(shí)控制其含水率，控制在30%左右。為使皮帶機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，采用低帶速大帶寬的方案，增加清掃、防跑偏和調(diào)心裝置的數(shù)量，回程托輥采用V型下托輥，并在受料段設(shè)置緩沖托輥組。同時(shí)適當(dāng)加大驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率，保證足夠的出力，見圖4。

圖4 皮帶機(jī)斷面圖

圖5 順岸皮帶機(jī)布置圖

(2）為清除紅土鎳礦中的大石塊，順岸皮帶機(jī)上的接料漏斗設(shè)置格柵，格柵除了起到隔擋石塊的作用，還能緩沖物料的下落速度，結(jié)合漏斗下方的板式給料機(jī)實(shí)現(xiàn)均勻給料。同時(shí)在漏斗上設(shè)置挖機(jī)平臺(tái)，平臺(tái)上布置1臺(tái)小型挖機(jī)，門機(jī)抓斗將紅土鎳礦卸至漏斗格柵上，再由挖機(jī)將紅土鎳礦撥散并分離出其中的石塊，詳見圖5、6、7。

圖6 漏斗平臺(tái)側(cè)視圖

圖7 改造后漏斗平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)圖

3.4 接料漏斗的設(shè)計(jì)和選用

接料漏斗在紅土鎳礦皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。一是緩沖物料下落速度，門機(jī)抓斗為瞬時(shí)給料，而皮帶機(jī)要求連續(xù)均勻受料，因此在抓斗與皮帶機(jī)機(jī)之間需要采用漏斗來緩解瞬時(shí)給料對(duì)皮帶機(jī)的沖擊；二是隔擋石塊，同時(shí)給挖機(jī)提供工作平臺(tái)，清除紅土鎳礦中的石塊，保護(hù)膠帶。

接料漏斗設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮紅土鎳礦粘性較大的特點(diǎn)，漏斗壁角度應(yīng)盡量大，同時(shí)在夾角處采用弧形過度，避免死角，降低物料粘結(jié)的可能性，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可在漏斗側(cè)壁加裝振動(dòng)裝置，每臺(tái)接料漏斗斗容不小于25t。在漏斗下料口皮帶機(jī)側(cè)設(shè)置給料高度控制閘門，控制給料量。

為提高漏斗向順岸皮帶機(jī)喂料的效率，漏斗下料口設(shè)置板式給料機(jī)，板式給料機(jī)帶寬1.6m，給料能力≥350t/h，張緊行程0.4m，頭尾輪中心距6.7m，采用變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

4 結(jié)語

目前國內(nèi)紅土鎳礦的卸船作業(yè)在國內(nèi)主要沿海港口均有船舶到港，主要有營口港、天津港、煙臺(tái)港、日照港、嵐山港、連云港、靖江港、湛江港、防城港、福建羅源碧里作業(yè)區(qū)4#泊位等港口。在上述港口中均無采用皮帶機(jī)進(jìn)行紅土鎳礦輸送的先例。

青拓物流碼頭紅土鎳礦皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)自2016年6月建成以來，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，碼頭平臺(tái)臟亂差的情況得到了極大的改善，港區(qū)環(huán)境得到了較大提高，改造后的輸送方案得到了業(yè)主的認(rèn)可，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

通過對(duì)接料漏斗及皮帶機(jī)系統(tǒng)的特殊設(shè)計(jì)，解決了紅土鎳礦采用皮帶機(jī)輸送的工藝需求，提高了港口自動(dòng)化水平，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了港口作業(yè)環(huán)境。希望本文能為新建和改建的紅土鎳礦卸船碼頭給予技術(shù)參考。

[1]福建省港航勘察設(shè)計(jì)研究院.福州港白馬港區(qū)灣塢作業(yè)區(qū)14#泊位(青拓物流碼頭）工程初步設(shè)計(jì).2011.

[2]JTS165-2013,海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范.