兩種長條形鋁土礦堆場(chǎng)及配套入磨系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的比較

王會(huì)興

(沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司,遼寧 沈陽 110001)

鋁土礦均化堆場(chǎng)是氧化鋁廠重要的生產(chǎn)準(zhǔn)備工序,配置緊湊合理、占地少、操作便利、流程暢通、均化效果好、堆存量大是堆場(chǎng)設(shè)計(jì)追求的目標(biāo)[1-2]。堆場(chǎng)向原料磨供料連續(xù)穩(wěn)定、計(jì)量準(zhǔn)確也是設(shè)計(jì)需要考慮的因素。

目前,堆場(chǎng)的布置形式一般有長條形、矩形和圓形三種。圓形堆場(chǎng)具有占地少、投資低的優(yōu)點(diǎn);長條形堆場(chǎng)具有易于擴(kuò)建的優(yōu)點(diǎn);矩形堆場(chǎng)原理與長形堆場(chǎng)一樣, 但其設(shè)備造價(jià)高昂而很少被采用[3-4]。

本文列舉了兩種長條形鋁土礦均化堆場(chǎng)及鋁土礦入磨機(jī)方案,并進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

1 設(shè)計(jì)要求

根據(jù)項(xiàng)目需要,鋁土礦均化堆場(chǎng)的設(shè)計(jì)要求:

(1)堆場(chǎng)采用長條形堆場(chǎng)形式;

(2)堆場(chǎng)帶棚;

(3)鋁土礦堆存有效容積大于88,000 m3;

(4)鋁土礦輸送量750 t/h。

2 流程描述

方案1流程如圖1所示:已破碎的鋁土礦經(jīng)汽車由礦山運(yùn)至均化堆場(chǎng),直接卸料(或使用前端裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn))至卸礦斗內(nèi),再由振動(dòng)給料機(jī)喂料至提升帶式輸送機(jī)上,提升帶式輸送機(jī)經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)站將鋁土礦轉(zhuǎn)運(yùn)至布料膠帶輸送機(jī),由布料膠帶輸送機(jī)上的卸料小車進(jìn)行均勻布料。

均化后的鋁土礦靠自身重力或由前端裝載機(jī)裝至出礦斗內(nèi),再由振動(dòng)給料機(jī)喂料至入磨帶式輸送機(jī)上(輸送機(jī)上設(shè)有皮帶秤),入磨帶式輸送機(jī)直接將鋁土礦運(yùn)至球磨機(jī)入口。

方案1流程可以概括為帶式輸送機(jī)堆、取料,堆場(chǎng)出料鋁土礦直接進(jìn)磨機(jī)。

方案2流程如圖2所示:其鋁土礦的來料流程和布料流程與方案1相同,但出料流程與流程1不同。

均化后的鋁土礦由取料機(jī)取料至出料帶式輸送機(jī),再由出料帶式輸送機(jī)送至鋁土礦磨頭倉。鋁土礦從倉底出料,經(jīng)定量給料機(jī)稱重計(jì)量后,由入磨帶式輸送機(jī)運(yùn)至球磨機(jī)入口。

方案2在卸礦斗至出料帶式輸送機(jī)之間設(shè)有不經(jīng)過堆場(chǎng)的短路流程,即:在提升帶式輸送機(jī)上設(shè)置犁式卸料器,使鋁土礦在到達(dá)布料帶式輸送機(jī)之前卸料至鋁土礦緩沖倉中。鋁土礦再從緩沖倉底出料至出料帶式輸送機(jī)上,出料帶式輸送機(jī)至球磨機(jī)的流程如前述。

方案2流程可以概括為帶式輸送機(jī)堆料、取料機(jī)取料,堆場(chǎng)出料鋁土礦進(jìn)磨頭倉后再進(jìn)磨機(jī)。

圖1 方案1流程圖

圖2 方案2流程圖

3 配置情況

方案1與方案2的主要設(shè)備如表1所示,平面配置圖分別如圖3、4所示,堆場(chǎng)截面圖分別如圖5、6所示。

表1 方案1與方案2的主要設(shè)備表

圖3 方案1平面配置圖

圖4 方案2平面配置圖

圖5 方案1堆場(chǎng)截面配置圖

圖6 方案2堆場(chǎng)截面配置圖

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

通過對(duì)比流程圖、設(shè)備表以及配置圖可以發(fā)現(xiàn)方案1與方案2有如下差異:

(1)方案1中提升帶式輸送機(jī)和布料帶式輸送機(jī)均為2條,1m寬,而方案2中提升帶式輸送機(jī)和布料帶式輸送機(jī)均為1條,1.4m寬。方案1的優(yōu)勢(shì)有:布料時(shí)布料范圍更寬,可以降低堆棚高度,減少單位長度堆棚鋼結(jié)構(gòu)投資,從圖5和圖6堆場(chǎng)截面配置圖可以看出,方案1時(shí)堆棚凈高為21.5 m,而方案2時(shí)堆棚凈高則為26 m;方案1提升帶式輸送機(jī)和布料帶式輸送機(jī)各有兩條,操作相對(duì)靈活。方案1的劣勢(shì)有:提升帶式輸送機(jī)從卸礦區(qū)至堆存區(qū)地下皮帶廊寬度為7 m,而方案2時(shí)皮帶廊僅3.2 m寬,在皮帶廊長度近似相等的情況下(約80 m),方案1的土建投資會(huì)高于方案2。

(2)方案1中鋁土礦從堆存區(qū)出料靠的是鋁土礦自重和前端裝載機(jī)向出礦斗裝料,再通過振動(dòng)給料機(jī)喂料至入磨帶式輸送機(jī)。方案2則是通過取料機(jī),從礦堆取料至出料帶式輸送機(jī)。方案2的優(yōu)勢(shì)有:因采用大型橋式斗輪取料機(jī),自動(dòng)化程度更高;無地下帶式輸送機(jī),地下土建投資費(fèi)用更少;當(dāng)鋁土礦中水分含量過大時(shí),方案1靠礦石自重下料可能會(huì)出料堵料情況,而方案2則不存在這種隱憂。方案2的劣勢(shì)有:取料機(jī)設(shè)備投資費(fèi)用高;取料機(jī)及出料帶式輸送機(jī)占用了堆場(chǎng)的部分容積,使堆場(chǎng)有效容積減少;取料機(jī)和出料帶式輸送機(jī)沒有備用。

(3)由于取料方式及配置的不同,導(dǎo)致方案1與方案2堆場(chǎng)的有效堆存容積不同。堆場(chǎng)尺寸、料堆尺寸及有效容積見表2。

表2 堆場(chǎng)尺寸及有效容積對(duì)比

從表2可以看出,雖然方案1的堆場(chǎng)長度和堆場(chǎng)凈高均小于方案2,有效堆存容積卻與方案2相同,為89,100 m3。這一方面是因?yàn)榉桨?采用的是雙堆堆料形式,更加充分地利用了空間,另一方面是因?yàn)榉桨?沒有取料機(jī)和地上帶式輸送機(jī)占用堆場(chǎng)空間。

(4)方案2設(shè)有鋁土礦不經(jīng)過堆場(chǎng)、從提升帶式輸送機(jī)至磨礦區(qū)的短路流程。該流程雖然增加了鋁土礦緩沖倉及一些設(shè)備投資,但提高了整個(gè)堆取料流程的靈活性,一旦取料機(jī)檢修,則可采取短路流程,保證向原料磨供料。方案1由于未采用取料機(jī),堆場(chǎng)出料鋁土礦直接進(jìn)入磨帶式輸送機(jī),不存在此短路流程,省去相應(yīng)的投資。

(5)方案2中每臺(tái)球磨機(jī)都對(duì)應(yīng)地設(shè)置了一臺(tái)直徑為18 m的鋁土礦磨頭倉,磨頭倉底部設(shè)有定量給料機(jī),定量給料機(jī)另一端接入磨帶式輸送機(jī),方案1則無磨頭倉和定量給料機(jī)。方案2的優(yōu)勢(shì)有:磨頭倉增加了鋁土礦的存儲(chǔ)空間,三座磨頭倉有效容積共約4700 m3;定量給料機(jī)較方案1采用的皮帶秤計(jì)量更加準(zhǔn)確。案2的劣勢(shì)有:增加了土建和設(shè)備投資。

(6)方案1與方案2占地面積比較見表3。

表3 方案1與方案2占地面積 m2

從表3可以看出,方案1總占地面積約為18,615 m2,方案2總占地面積約為20,105 m2,方案2大出方案1約1490 m2。具體主要體現(xiàn)在原礦漿磨制區(qū)、堆存區(qū)與卸礦區(qū)連接區(qū)。在原礦漿磨制區(qū)方案2較方案1增加了鋁土礦磨頭倉,因而增加占地面積約1700 m2;在堆存區(qū)與卸礦區(qū)連接區(qū),方案1中提升帶式輸送機(jī)的皮帶廊寬度大于方案2,因而占地面積更大。

為了綜合比較兩種方案的經(jīng)濟(jì)性,對(duì)均化堆場(chǎng)和原礦漿磨制兩個(gè)車間的投資費(fèi)用進(jìn)行了概算。結(jié)果分別見表4、表5。需要說明的是鋁土礦均化堆場(chǎng)包括堆存區(qū)與卸礦區(qū),原礦漿磨制不僅包含上文提到的球磨機(jī)、入磨帶式輸送機(jī)等,還包括礦漿槽、礦漿泵等兩種方案共同需要且相同的設(shè)備。因不是比較對(duì)象,故未將其列出。

表4 采用方案1與方案2時(shí)鋁土礦堆場(chǎng)投資費(fèi)用萬元

表5 采用方案1與方案2時(shí)原礦漿磨制投資費(fèi)用萬元

從表4可以看出,鋁土礦堆場(chǎng)采用方案2時(shí)比采用方案1時(shí)總投資節(jié)省2571.83萬。在混凝土工程費(fèi)用上,方案2比方案1節(jié)省2173.1萬,這是因?yàn)榉桨?有大量地下皮帶廊,需要采用混凝土加固,混凝土工程量大;在鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用上,方案2比方案1節(jié)省713.92萬。雖然方案2的堆場(chǎng)堆棚長度和高度均大于方案1,堆棚鋼結(jié)構(gòu)投資高于方案1,但方案2的轉(zhuǎn)運(yùn)站、地上皮帶廊投資卻低于方案1,因而鋼結(jié)構(gòu)總投資低于方案1。在機(jī)械設(shè)備費(fèi)用上,方案2比方案1高出947.49萬,這主要是由于方案2采用了取料機(jī),一臺(tái)取料機(jī)設(shè)備費(fèi)用約為800萬元。

從表5可以看出,原礦漿磨制采用方案2時(shí)比采用方案1時(shí)總投資高出749.27萬。在混凝土工程費(fèi)用上,方案2比方案1高出985.97萬,這主要是因?yàn)榉桨?較方案1增加了三座鋁土礦磨頭倉,磨頭倉為混凝土結(jié)構(gòu),因而費(fèi)用增加。在機(jī)械設(shè)備費(fèi)用上,方案2比方案1節(jié)省213.12萬,這是主要是因?yàn)榉桨?的入磨帶式輸送機(jī)長度遠(yuǎn)低于方案1,3條入磨帶式輸送機(jī)費(fèi)用節(jié)省近200萬。

在鋁土礦堆場(chǎng)和原礦漿磨制總體投資上,方案2比方案1節(jié)省1822.56萬。

采用方案1與方案2時(shí)鋁土礦堆場(chǎng)和原礦漿磨制的平均運(yùn)行功率見表6。

表6 鋁土礦堆場(chǎng)和原礦漿磨制平均運(yùn)行功率 kW

從表6可以看出,在鋁土礦堆場(chǎng)運(yùn)行功率上,方案2比方案1多大約180 kW,主要是由于方案2增設(shè)的取料機(jī)功率較大。在原礦漿磨制平均運(yùn)行功率上,方案2比方案1節(jié)省功率70 kW,主要是因?yàn)榉桨?的入磨帶式輸送機(jī)更短,運(yùn)行功率更小。

在鋁土礦堆場(chǎng)和原礦漿磨制總體運(yùn)行功率上,方案1比方案2大約節(jié)省110 kW。如電費(fèi)按0.5元/度計(jì)算,方案1電費(fèi)每年節(jié)省約48.2萬元。由于方案1比方案2總投資多1822.56萬,該投資的靜態(tài)回收期約為37.8年,回收期較長,方案1的經(jīng)濟(jì)性不如方案2。

5 結(jié) 語

兩種方案下鋁土礦堆場(chǎng)和原礦漿磨制工序的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)匯總?cè)绫?。

由表7可知,方案2對(duì)應(yīng)的占地面積和運(yùn)行功率略大于方案1,但鋁土礦總有效存儲(chǔ)空間更大,節(jié)省投資效益更加明顯。且方案2采用取料機(jī),取料方式更加先進(jìn),自動(dòng)化程度更高。

綜合比較,鋁土礦均化堆場(chǎng)及鋁土礦入磨機(jī)方案2優(yōu)于方案1。

表7 兩種方案下鋁土礦堆場(chǎng)和原礦漿磨制工序主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)