濕式皮帶清掃裝置在和尚橋鐵礦皮帶輸送機中的應用

王 勇 馬守斌 譚義明 龍 劍 黃 峰 余 輝 程 勇

（馬鋼礦業集團南山礦業公司和尚橋鐵礦）

皮帶機返程帶料一直嚴重制約著礦山的生產安全［1-3］。皮帶清掃裝置分為干式和濕式，目前礦山使用的干式清掃裝置解決了部分返程帶料問題，但實際應用中除了頭道干式（刮板式）清掃器不可代替，二道干式（刮板和滾刷）清掃器清掃都有局限性，使用一段時間后帶面出現各種損傷，且無法徹底清除黏附在損傷部位坑洼處的粉料。黏附在托輥上凹凸不平的物料，可導致輸送帶震動和跑偏，且脫落在皮帶沿途地面的粉料和碎裂的殼狀物料增加了工人的勞動強度，清掃過程中會產生大量揚塵，嚴重影響職工健康［4-6］。濕式清掃可以很好地解決上述問題，小型輸送帶在各行業已被廣泛應用，其設備運行穩定，效果顯著；但大型輸送帶清洗設備國內發展滯后，且濕式清掃在礦山未普及應用［7-10］。為此，現選廠應用一種濕式清掃裝置，以期解決礦山長期皮帶清掃效果不佳的問題。

1 二道干式清掃器簡介及使用概況

二道干式清掃器分為刮板和滾刷清掃器等，安裝在皮帶頭道清掃器后部。二道刮板清掃器在新皮帶帶面的刮除效果較好，但皮帶帶面使用一段時間后，帶面會出現缺損、深度劃痕和凹凸不平等現象，此時刮板的清理返程帶料效果較差，無法徹底清除黏附在損傷部位坑洼處的粉料，導致粉料黏附在托輥等處，并沿途落料。同時，刮板會對已損傷的帶面造成撕裂傷等更嚴重的損壞，二道刮板清掃器如安裝不當或維護不及時，會造成刮板和輸送帶帶面接觸過緊、過松或導程卡死；如清掃不徹底，會造成返程皮帶上的粉料黏附在托輥表面并逐漸板結、脫落。滾刷清掃器雖然不傷皮帶帶面，但清掃時粉塵大，自身容易被粉塵黏附，失去清掃作用。

和尚橋鐵礦因輸送帶、刮板磨損等原因造成的二道干式清掃器對返程皮帶清掃效果不理想的問題，須人工每24 h 清理落料1 次，每次人工清理需30～40 min。由于二道干式（刮板式）清掃器不能有效清理返程帶料，導致大量物料拋灑在機頭下方，機頭下方空間狹小，人工清理困難，為此安裝了地面清掃器，但地面清掃器因結構缺陷等故障率高。2020年生產線1—6月停機次數統計見表1。

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由表1 可知，2020 年1—6 月，因地面清掃器維修1項原因造成停機合計20次，平均每月停機約3.3次，每次停機約2.5 h，按輸送帶輸送量約800 t/h 計算，因維修地面清掃器減少的輸送量約7.92萬t/a。

和尚橋鐵礦皮帶機物料板結、落至地面情況見圖1。

2 濕式清掃裝置簡介

2.1 濕式清掃裝置結構

濕式清掃裝置由箱體、固定在箱體上的皮帶穩定裝置、箱體內的沖洗裝置和除水裝置、循環水利用系統組成。循環水利用系統由污水箱、水泵、蓄水池的凈水區和污水區等組成。濕式清掃裝置（圖2）依靠中壓水對返程皮帶帶面進行沖洗，可在很短的距離和時間內完成穩定皮帶、沖洗皮帶和皮帶脫水的過程。

2.2 濕式清掃裝置設計原理

濕式清掃裝置采用智能控制系統，當皮帶頭輪運轉時，旋轉傳感器將接收到的電信號上傳給處理器，處理器指令沖洗系統和脫水裝置運行。

濕式清掃沖洗裝置由1 根或2 根耐腐蝕的水管和安裝在水管上的噴嘴組成，如果皮帶帶面損傷嚴重、物料黏度大，可安裝2根沖洗管提高沖洗效果。

濕式清掃除水裝置可利用壓縮空氣的空氣流、高速旋轉的尼龍滾刷、廢舊皮帶制成的刮板進行脫水。由于壓縮空氣的空氣流除水效果好，但是輔助設備多，需要用壓縮機和儲氣罐等壓力容器持續提供高壓氣體，使用成本高，故使用自制刮板和尼龍脫水滾刷的除水裝置，其成本低且應用廣泛。

為避免皮帶在運行中上下振動，返程皮帶進入清洗區時無法控制與沖洗和除水設施的間距，影響皮帶沖洗后的除水效果，在箱體頭尾處設計安裝了2對對輥式的皮帶穩定裝置，保證皮帶經過濕式清掃裝置時的穩定性。

2.3 濕式清掃裝置工作原理

皮帶運行時皮帶穩定裝置在上下對輥與皮帶產生的摩擦力的作用下，產生被動相對旋轉，安裝在框架上的旋轉傳感器采集到皮帶運轉電信號后，上傳給處理器，處理器再向沖洗系統和脫水系統發出運行指令，自動啟動水泵和滾刷除水裝置。

清洗皮帶物料時，物料首先經過頭道（刮板式）清掃器清掃，可將大部分的返程帶料刮除，減少黏附在返程皮帶上的物料進入沖洗階段。之后，物料進入濕式清掃皮帶穩定裝置，箱體內水管中壓沖洗水通過噴嘴對返程皮帶的帶面進行沖洗，沖洗后的帶面經自制的刮水裝置刮去帶面大部分的水流，殘余的水流經過高速旋轉的脫水滾刷時，帶面多余的水分被高速旋轉的滾刷清理干凈，在很短的時間內完成帶面的沖洗和除水。沖洗后的污水從箱體底部的污水出口流出，進入污水沉淀區域，沉淀后的溢流進入凈水區，再通過水泵加壓后持續供應沖洗水。

3 清掃效果和磨損程度對比

返程皮帶濕式清掃前后對比照片見圖3。

3.1 潔凈度對比

將潔凈度分為0～6等級，6為潔凈度最好。二道干式（刮板式）清掃和濕式清掃皮帶的潔凈度對比見表2。

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由表2 可知，在皮帶使用第2—6 月，二道干式（刮板式）清掃返程帶料的清潔度均低于濕式清掃，這是因為皮帶在使用1個月后，皮帶帶面因礦石反復砸擊和磨損造成的坑洼不平現象越來越嚴重；使用二道干式（刮板式）清掃時，由于坑洼處黏附的粉料無法清除，刮板與受損的皮帶帶面接觸，造成帶面加劇磨損和撕裂，磨損后回程皮帶的潔凈度將大幅降低，即使更換新的刮板清掃器，也與磨損后的皮帶帶面不貼合，清掃效果很差，導致返程皮帶帶料嚴重；而濕式清掃的中壓水流可以將坑洼處和黏附力強的物料從帶面上清理下來，如果輔助設施運行狀態良好，則清掃效果將始終保持穩定狀態。

3.2 磨損程度對比

將磨損程度分為0～6等級，6為磨損量最大。二道干式（刮板式）清掃和濕式清掃對帶面的磨損對比見表3。

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由表3可知，二道干式（刮板式）清掃對帶面的磨損程度均大于濕式清掃，這是由于干式（刮板式）清掃器的材質是聚氨酯，其硬度較高，新皮帶帶面光滑，干式（刮板式）清掃器對帶面磨損均勻；但使用1個月后，皮帶帶面在礦石不斷敲砸損傷后形成大小坑洼，皮帶帶面不平整，隨著皮帶使用時間的推移，刮板對帶面的磨損加劇，損傷嚴重的帶面可能被撕裂。濕式清掃利用中壓水對帶面進行沖洗，刮水裝置為廢舊皮帶制成，高速旋轉的滾刷除水裝置為尼龍絲材質，與帶面接觸時為柔性接觸，對帶面不會造成嚴重的磨損和撕裂。

4 結 論

濕式清掃裝置依靠中壓水對返程皮帶帶面進行沖洗，可在很短的距離和時間內完成穩定皮帶、沖洗皮帶和皮帶脫水的過程。和尚橋鐵礦應用濕式皮帶清掃裝置結果表明，在高效清掃皮帶帶面的同時，不損傷皮帶帶面，也不會擴大帶面損傷部位，大幅減輕了工人的勞動強度，減少了揚塵對職工造成的健康危害，且整體設施故障率低，清掃效率高，降低了企業成本，在保證生產持續性上占有絕對優勢。