礦石碼頭裝卸工藝系統混配礦功能升級

施 晶 李 醒 許 杰 張皓淞

中交機電工程局有限公司第一工程公司

1 引言

鐵礦石的混配是一個系統工程。以巴西礦為例，巴西北部產高品質低硅卡粉、南部產中低品高硅粉，由于南北礦區距離約3 000 km，因此發到中國后再混礦可節約其運輸成本及生產成本。某礦石碼頭的混配礦主要為粗混，工程建設需要在保留碼頭原有工藝流程的基礎上實現混配，其設計和施工都有一定的難度。

該工程在一期已建工程的基礎上新建2個20萬t泊位和4個堆場，建成后與一期已建工程形成一個完整的系統工程，年設計產能可達5 000萬t，設備包含了皮帶機系統、卸船機、堆料機、取料機、堆取料機等工藝設備及其配套的供電、控制、供水、消防、除塵系統，以及港區5G企業專用網絡通信系統。

2 原有工藝系統布置

本工程一期工程預留的場地未考慮混配礦功能，原有工藝流程包含卸船堆料流程和取料裝車流程，兩個流程相互獨立，工藝流程見圖1[1]。圖1中，SU為橋式抓斗卸船機;S為堆料機;R為取料機;BM為碼頭帶式輸送機;BH為碼頭至堆場帶式輸送機;BD為堆場堆料線帶式輸送機;BQ為堆場取料線帶式輸送機；BC為堆場取料至臨港皮帶機/火車裝車樓皮帶機；BZ為火車裝車樓皮帶機。

卸船堆料皮帶機系統，含19條皮帶機:BM1/2延長部分、BM3/4、BH3/4-1、BH3/4-2、BH3/4-3、BH1/2/3/4-4、BH1/2/3/4-5、BD4;取料疏港線皮帶機系統，含8條皮帶機:BQ4/5、BC4/5、BZ3/4-1、BZ3/4-2。卸船堆料流程見圖2，取料疏港流程見圖3。

3 混配礦功能實現

3.1 工藝流程設計

為充分利用現有設備，在最大程度節省投資成本的前提下，實現混配礦功能，將卸船堆料流程和取料裝車流程連接起來，最短路徑實現混配礦，具備能耗、成本、效率上的優勢。

在原設計工藝流程中，有2臺取料機R4/R5及下方取料皮帶機BQ4/5，1臺堆料機S4及下方的堆料皮帶機BD4。BQ4/5和BD4是間隔布置，相對距離近，是實現混配礦的最優路徑。增加2條70 m長的短皮帶機BL1/2及3座小機房TT1/2/3，就可以將取料流程和堆料流程連接在一起，工藝流程見圖4。

圖1 黃驊港礦石碼頭原設計工藝流程

圖2 卸船堆料流程

圖3 取料疏港流程

圖4 混礦工藝流程

通過R4、R5兩臺取料機將不同種類的礦石分別取至BQ4、BQ5皮帶機上，BQ4、BQ5皮帶機反向運輸后分別通過TT1、TT3機房將物料輸送至BL1、BL2皮帶機上，BL1、BL2皮帶機上的物料在TT2機房交匯，一同落至BD4皮帶機混合，最后經由BD4皮帶機到堆料機S4堆至堆場，詳細流程見圖5。

圖5 混礦工藝流程

同時考慮到混配礦流程不能影響原有卸船堆料流程，所以在TT2機房下方設置可提升導料槽。當混礦流程作業時，可提升導料槽降落至皮帶機上方，保證落下的物料不會灑落或溢出皮帶機；當使用卸船堆料流程時，導料槽提升，確保不會阻礙卸船物料的正常堆料。

3.2 設備生產能力匹配及選型

實現混配礦需考慮生產能力的匹配問題，首先是2臺取料機R4、R5相加的能力和1臺堆料皮S4的運輸能力相匹配，具體設備參數見表1。其次是取料皮帶機BQ4、BQ5相加的能力與堆料皮帶機BD4運輸能力匹配，具體設備參數見表2。本工程中堆料機、取料機、取料皮帶機、堆料皮帶機能力能夠很好匹配，所以最優路徑上增加的混礦工藝流程是可取的，對原有規劃設備的變動只是將BQ4/5實現反向輸送物料即可，無需對原有設備進行太大改動，大大減少了投資成本。

表1 堆料機、取料機生產能力參數表

表2 原設計堆料皮帶線、取料皮帶線生產能力參數表

原有BQ4/5皮帶機為單向運輸，從取料機取出的物料，經過BQ4/5皮帶機，運送到頭部的5工位伸縮頭，可實現向下游5條皮帶機的供料裝車，尾部在堆場末端。為實現反向運送物料，將BQ4/5取料皮帶機尾部延長38.2 m到TT1/TT3機房位置，目的是不減少堆場物料的取料范圍,且保證BQ4/5正常取料裝車功能不受影響，同時實現反轉。這部分改造是整個混礦工藝流程的關鍵，常規皮帶機驅動裝置設置在頭部，結合功率分配，本工程BQ4/5皮帶機在兩頭分別設置了1臺560 kW電機。同時新建連接至堆料皮帶機的BL1/2皮帶機須保證其生產能力與BQ4/5相適應，具體選型參數見表3。

3.3 皮帶秤精確計量裝置的設置

物料的比例是混配礦最重要的品質參數，要控制好物料的比例，就需要精確的稱量裝置。本工程在R4/R5取料機、S4堆料機上各配置1套準確度為0.2級的高精度多秤臺皮帶秤，其型式試驗精度誤差為±0.1%，每臺秤配置多個平行四邊形結構電阻應變式稱重傳感器，其速度傳感器采用雙副大盤結構測速裝置，能準確測量皮帶輸送機速度，有效消除打滑現象對測速精度的影響。

表3 BL 1/2皮帶機設備參數表

傳感器采集到的數據經過皮帶秤計算儀計算后，通過串口通訊方式將數據傳送至PLC，在中控操作室顯示各條皮帶秤狀態信息，實時讀取并顯示皮帶秤的瞬時量和累計量，并能進行遠程調零、數據查詢、報警查詢，生產運行記錄、報表統計及生產歷史曲線查詢等。中控PLC采集到流量數據后，經過計算控制堆料機、取料機進行無人化作業，與常規人工作業相比，堆料垛型規則整齊，取料流量均勻，是實現高質量混配礦的重要保障。

3.4 物料混勻設備的設置

除了物料混合的比例，物料的混勻性同樣是混配礦質量的重要保障，要獲得品質良好的混勻物料，需要經過多個物料轉載點的混勻。本工程混配礦流程物料混勻點共有2處：TT2機房漏斗及溜槽、堆料機尾車漏斗。由于混配礦路徑短、物料混合后的轉載點少，所以在TT2機房漏斗中增加了混礦打散裝置(見圖6)，以此來增加物料的混勻程度。

混礦打散裝置設置在物料初次交匯的TT2機房大漏斗下方，將BL1、BL2帶式輸送機輸送的物料混合后打勻和打散。混礦打散裝置由葉片、驅動軸、驅動裝置、軸承座等組成。其驅動裝置采用7.5 kW重型電力機械式驅動裝置，結構簡單并易于維修和更換。葉片在驅動裝置的帶動下，將2種物料均勻混合，以更好地確保混配礦的品質。

圖6 混礦打散裝置

4 結語

本工程混配礦工藝流程面對場地有限、已規劃設備等問題，經過充分研究以及合理的方案設計，實現了高效、低投資的功能升級。目前國內已建的礦石散貨碼頭眾多，本工程的設計思路可為今后此類碼頭拓展新業務、完備港口產業鏈、提高綜合競爭力提供參考。