精礦氣力輸送系統(tǒng)在銅冶煉的應(yīng)用實(shí)踐

許書涵，韓 超

（中銅東南銅業(yè)有限公司，福建 寧德 352100）

1 概述

某銅冶煉項(xiàng)目采用閃速熔煉工藝，該工藝對入爐精礦的要求較為嚴(yán)格，經(jīng)蒸汽干燥后，混合干精礦礦含水需小于0.3%，再通過氣力輸送系統(tǒng)送至熔煉爐頂倉作為投料備用。為滿足生產(chǎn)需求，該冶煉廠選型兩臺蒸汽干燥機(jī)（每臺處理濕基能力180t/h）并配套四臺精礦氣力輸送（每臺處理能力160t/h），精礦輸送采用正壓式密相輸送。

2 工作原理

精礦氣力輸送為正壓式輸送，由動力提供0.6Mpa的壓縮空氣為動力氣源，每臺輸送泵完成一次輸送過程如下：出料閥關(guān)閉，進(jìn)料閥打開，隔離閥打開，精礦在重力作用下落入輸送泵中。在精礦下落填充輸送泵的過程中，排氣閥將打開釋放從輸送泵中被下落精礦置換出來的空氣。當(dāng)泵中的稱重達(dá)到設(shè)定上限或加料時間達(dá)到設(shè)定加料時間時，加料閥，隔離閥和排氣閥將被關(guān)閉。當(dāng)閥完全關(guān)閉到位后，出料閥得電開啟，泵體肩部助吹閥、底部流化閥、主進(jìn)氣閥、出口助吹閥同時打開，壓縮空氣進(jìn)入輸送泵，泵內(nèi)壓力不斷上升，精礦在壓縮空氣的推動下進(jìn)入輸送管道并被輸送到終端目標(biāo)倉。當(dāng)精礦全部送入目標(biāo)倉后，控制系統(tǒng)將發(fā)出一個輸送壓力下降信號，所有進(jìn)氣閥、出料閥將被關(guān)閉，完成一次輸送循環(huán)。

3 投產(chǎn)以后出現(xiàn)的問題和改進(jìn)措施

3.1 管道易磨損的問題分析及改進(jìn)措施

精礦輸送的介質(zhì)為銅精礦、石英砂、渣精礦等物料的混合物，采用直徑300mm，水平段32m，豎直段47m的輸送管道。由于四臺輸送泵的輸送能力要比兩臺干燥機(jī)的能力略大，加之生產(chǎn)初期投料負(fù)荷偏低，精礦干燥機(jī)的實(shí)際帶料量未達(dá)到設(shè)計值，導(dǎo)致中間干礦倉長時間處于空倉狀態(tài)。這樣四臺精礦輸送泵連續(xù)運(yùn)行時，單次送料量很少，使原設(shè)計的密相輸送變成了稀相輸送（如圖1，物料運(yùn)動方式由a變成了b），物料運(yùn)動方向自由度增加、流速加快，用氣量上升，對管道壁磨損加大，管道經(jīng)常出現(xiàn)磨漏的現(xiàn)象。

經(jīng)過分析，我們認(rèn)為銅精礦的密相輸送過程在管道中可以這樣描述：80%粒度小于負(fù)200目且經(jīng)干燥后的高溫物料在管道中，受到重力、管道摩擦力（阻力）、氣體推動力、壓力梯度力、熱泳力等作用發(fā)生運(yùn)動。在豎直管道輸送階段物料運(yùn)動較為簡單，當(dāng)料氣比較高時，物料以活塞流的形式進(jìn)行輸送[1]；而在水平管道輸送階段物料運(yùn)動極為復(fù)雜、方式多樣，當(dāng)料氣比較高時，受重力作用物料在管道底層濃度較高，大多以料栓流的形式進(jìn)行運(yùn)動[2]。若不考慮物料顆粒間的相互作用，當(dāng)料氣比增高時料栓受到阻力增大，氣體推動物料前進(jìn)可以認(rèn)為是擊穿料栓形成新的料栓直至輸送終點(diǎn)的過程。

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，我們先在精礦輸送程序上增設(shè)了一個聯(lián)鎖：當(dāng)輸送泵上方的中間倉倉重低于設(shè)定噸數(shù)時，下方的輸送泵不加料；只有當(dāng)倉重大于設(shè)定噸數(shù)時才能自動啟動輸送程序，確保精礦是以密相的形式進(jìn)行輸送；且當(dāng)爐頂倉料位低時，該聯(lián)鎖可以解除，確保爐頂倉料位。

聯(lián)鎖投用后，由于振動篩的改造和物料特性的變化，當(dāng)輸送泵單次輸送噸數(shù)較高時容易形成較厚料栓使輸送效率降低；而噸數(shù)較低時管道破損率有所上升。經(jīng)過對輸送壓力曲線分析，選定某個壓力值作為邊界壓力設(shè)定聯(lián)鎖：當(dāng)輸送壓力高于該值時，降低輸送泵單次輸送噸數(shù)設(shè)置，反之升高。

這兩個聯(lián)鎖的投用，確保了輸送的密相性，并在實(shí)際生產(chǎn)中找到了密相輸送和輸送效率的平衡點(diǎn)，減小了管道壁的磨損，降低了維修成本；減少了輸送動力氣源的使用，降低了運(yùn)行成本。自整改后，精礦氣力輸送泵的管壁磨損故障率降低了70%左右。

圖1

3.2 隔離閥和加料平移閥易損壞的問題分析和改進(jìn)措施

精礦輸送加料閥采用氣動隔離閥和氣動平移閥配合使用。平移閥的優(yōu)點(diǎn)為動作靈活，但是缺點(diǎn)在于閥板和閥體中間的間隙大，導(dǎo)致密封效果差，在輸送過程中泵內(nèi)的氣體存在泄漏現(xiàn)象，并且夾雜著精礦粉對閥板造成沖刷，損壞閥板、閥體。氣動隔離閥的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，但是缺點(diǎn)在于閥板頻繁在礦內(nèi)動作，當(dāng)開閥時會將礦粉帶入閥內(nèi)，導(dǎo)致經(jīng)常開關(guān)不到位的現(xiàn)象影響輸送效果。

此問題已列入整改項(xiàng)，計劃將隔離閥及加料平移閥改為圓頂閥，其采用耐磨橡膠作為密封圈，能有效起到隔離和密封的作用。其他公司已有成功使用案例。

4 結(jié)論

改造后的精礦輸送運(yùn)行效果良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，為該冶煉廠的穩(wěn)定生產(chǎn)及達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)的目標(biāo)發(fā)揮了重要作用。此項(xiàng)改造會陸續(xù)應(yīng)用至煙灰區(qū)域的輸送系統(tǒng)，爭取發(fā)揮更大的作用。