高压气力助流清仓在矿仓改造中的应用

景　涛

(中冶长天国际工程有限责任公司，湖南 长沙　410007)



高压气力助流清仓在矿仓改造中的应用

景涛

(中冶长天国际工程有限责任公司，湖南 长沙410007)

摘要：论述了矿仓粘料、堵料的原因、形式及部位，分析目前采用的清堵方式和装置的不足。介绍了高压气力助流清仓设备的工作原理、系统组成及结构特点，叙述该设备的优点及应用效果。

关键词：粘料；堵料；清仓；设备

0前言

在烧结生产中，矿仓主要用于贮存各种原料，是调节生产流程、控制各种物料给料量、均衡烧结过程的重要设施，是整个烧结生产运输过程中不可或缺的重要组成部分，尤其是在配混系统，物料种类多，矿仓数量多。我们常见的应用于烧结生产的矿仓主要有圆锥形矿仓、方锥形矿仓、梯形矿仓，这些矿仓大都是采用钢筋混凝土或钢结构的漏斗仓。当物料入仓后，由于其含水率、块度、表面性状等物理因素不同，物料同仓壁的摩擦力不同，易引起物料黏壁堵塞，导致连续平稳供料效果较差，严重影响了生产的正常进行，制约着生产效率，在清理矿仓过程中还时有人身伤亡事故发生，存在着极大的安全隐患[1]。

当前，矿仓粘料、堵料问题在我国冶金行业依然普遍存在，虽然已经在设计、生产、改造过程中采用了人工清料、矿仓内铺设衬板、仓壁振动器、疏堵机、空气炮等方法，减少了物料对矿仓内壁的粘附力，但效果不佳，始终没有从根本上解决矿仓的粘料、堵料问题。本文介绍了一种高压气力助流清仓设备，该设备在广东省韶关钢铁集团有限公司(以下简称为：韶钢)6号烧结机配料室矿仓改造过程中得以成功应用，有效解决了矿仓粘料、堵料的问题。

1矿仓堵料原因

无论是混凝土矿仓还是钢结构，其结构形状都基本相同：上部呈方体或圆柱体，下部呈方锥或圆锥，上口大，下口小。进料方向为上口进料，下口排料，物料随着自身重力作用下落。下落的物料在矿仓内部流动时，其处于中间地带的物料所受压力小，流动性好，我们称其为流动层。物料愈向下流动，矿仓体积愈小，物流本身形成高度挤压，对矿仓壁的摩擦力增加，所以在靠近矿仓两边和倾斜面的物料流动性差，几乎处于不动状态，致使物料在矿仓壁上逐渐堆积，形成滞留现象，我们称这层物料为滞留层。滞留层物料长时间得不到清理，逐渐失去水分，与仓壁固结成垢，难以清理，我们称其为粘接层。随着粘结层越来越厚，滞留层也变厚，而流动层会变缓变细，最终形成堵料。粘料、堵料的形成见图1。

1 流动层； 2 滞留层； 3 粘结层； 4 矿仓壁

物料本身的含水率、粗细度、吸潮和静电作用，以及物料存贮时间、物料与矿仓壁的摩擦系数等也都是影响堵塞的重要因素。所以，如果下料时物料属性发生变化，如水分、配比、物料种类或者在仓壁内增加耐磨衬板等(物料在倾斜面的摩擦力的大小随着倾斜面角度而变化，当倾斜角度<90(°)时摩擦力会随倾斜角的减小而增大，增加耐磨衬板理论上来说就减小了倾斜角，增大了堵料系数)，就会造成各种各样的粘结，久而久之形成堵料。

2现行清堵方法的不足

人工清料一般采用矿仓外部敲打或进入矿仓内清料。人工外部敲打，激振力太小，效果甚微；人工进入矿仓内清料，清理时间长，需停机，影响正常生产，疏通效果的好坏取决于工人的熟练程度，矿仓内物料塌方会危机人身安全。

在矿仓内铺设衬板虽然能通过减少物料对矿仓内壁粘附力来解决粘料问题，但更多作用在于保护矿仓。目前采用的衬板主要有陶瓷衬板、16Mn衬板和高分子材料衬板，其中高分子材料衬板摩擦系数和重量最轻，16Mn衬板摩擦系数和重量最大，陶瓷衬板居中。矿仓内铺设衬板受物料属性所限，物料属性一旦发生变化，衬板不但对解决粘料问题没有明显效果，反而会成为造成堵料的因素。

仓壁振动器是通过电机高速转动产生的周期性机械振动敲打仓壁来实现清堵目的，一方面使物料与仓壁脱离接触，另一方面使物料受交变速度和加速度双重影响，以消除矿仓内物料间的相对稳定性，使物料从矿仓口顺利排出。这种清堵方式在应对细粉状物料时有一定作用，但对水分大有粘性的物料，仓壁振动器只会使物料越压越紧，加快了粘结的速度。同时，高强度的持续振动容易出现电机烧坏、仓壁寿命缩短、仓内衬板松动脱落等现象。

疏堵机是由液压机械臂带动齿耙上下动作来实现疏堵的，采用仓内安装方式[2]。虽然疏堵机具有强劲的抓耙力，可直接作用于粘结层，能快速的进行清料，但其安装位置一般均布在矿仓的4个对角，由于工作齿耙不能形成全角度，所以在清堵时就会形成一道道沟壑，更容易产生死角，当紧急停机时容易造成断齿。而且，当机械臂在仓内不动时，就相当于人为制造的堵点。另外，疏堵机价格比较贵，性价比不高。

空气炮是将压缩空气在短时间内释放出来，用强气流产生的瞬间冲击力冲入矿仓内物料堵塞区以达到清堵的目的，具有冲击力大、流量大，处理堵料面积大的特点[3]。由于空气炮采用的是大流量、小气压的压缩空气，采用现场工业用气作气源，压力一般为0.3~0.6 MPa，所以其在工作时的流量和产生的冲击力无法调节，这就导致其在应对一些细粉状物料时有一定作用，但如果处理的物料比重较大，或者料比较粗，空气炮不但无法清堵，反而有可能损坏仓内的耐磨衬板使其变成矿仓内的堵点。而且，空气炮造价较高，其产生的强气流与物料一起流出矿仓，会将一部分细小物料吹向外部空间，易造成二次扬尘污染和物料的浪费。

综上所述，现行采用的人工清料、矿仓内铺设衬板、仓壁振动器、疏堵机及空气炮等方法解决矿仓粘料、堵料问题都存在一定不足，效果不甚理想。

3高压气力助流清仓

3.1工作原理和工作过程

高压气力助流清仓设备是利用高压气体连续产生高压振荡源直接作用于粘结层，原理见图2。在堵料出现时，设备对矿仓进行分时、分区点射的形式直接破坏粘结层的物理结构，使物料脱离仓壁，同时加快滞留层的活性，使其在物料的自重下快速坍塌和脱落，保证下料时的正常流动。在正常工作状态时，设备可以对仓壁进行吹打，预防粘结层的形成。

图2　高压气力助流清仓设备的工作原理

该设备采用高压气体(设备自带气源，工作压力最大可达8 MPa)与适量的水(正常市政和工业用水，设备内部有加压设备)配合使用，破坏粘结形成的物理属性，使粘结的物料与仓壁慢慢分离。高压气体主要作用是对粘结面进行破坏。水主要起到两方面作用：a对物料进行浸润。当物料水份<4%时，由于物料干燥不易形成结料；当水份>15%时，物料活性变强，摩擦力相对减小，不容易出现结料(但水份过高对后序工艺生产有影响)；当物料水份在4%~15%之间，此时物料流动性最差，物料处于半干半湿状态，粘性和附着力变强，在这种状态下，靠近仓壁的物料由于压力与温度的关系，会压紧变干结死。此时可通过喷水对靠近仓壁的物料进行适量浸润，使得靠近仓壁的物料恢复其活性，同时减小摩擦力。b在仓壁与物料之间形成密闭效应，可以让高压气体在振荡时形成一定的空化效应，放大振荡作用，增大作用面积。

设备工作过程：按下系统启动按钮后首先进行系统检测，在生产尚未堵料的情况下，高压振荡系统对物料进行循环点射式疏松，使物料粘仓的可能降到最低；在生产已经堵料的情况下，启动高压射流系统，向矿仓内喷射高压振荡气体或水，其循环工作单元为先打气，打出孔，让物料松动；再打水，浸湿物料，增加物料的密闭性；再打气，物料脱离仓壁，促使物料在矿仓内恢复流动。当矿仓粘料、堵料问题解决后，系统工作结束。系统采用全自动控制，可根据矿仓存储物料种类调整运行时间，既达到充分清堵的目的，又实现节能，同时无需人工操作管理。

3.2系统组成

高压气力助流清仓设备主要由主控系统、高压振荡系统、高压射流系统及工作单元组成。

1) 主控系统

由工控PLC和触摸屏共同组成。提供友好的全中文监控和操作界面，同时可以实现运程监控和网络化控制；内置PLC则用于柜体内开关信号的逻辑处理，可以和用户现场接口。

2) 高压振荡系统

通过高压振荡空气自动调节装置把0.1~0.8 MPa压力的空气转换成所需压力(最大压力8 MPa)、200次/min的振荡气流，直接作用于物料，在未发生堵料时高压空气也对物料产生助流作用。

3) 高压射流系统

通过高压射流系统把水注入到物料，可以增加物料的密闭性，同时具有润滑作用，当高压气体作用在物料上时，产生更大的作用力。

4) 工作单元

安装在仓壁上(内嵌式)，主要由高压喷嘴接头和出口电磁阀组成，能精确有效的作用于堵点，多点布点的方式形成了360(°)无死角工作区域。

3.3结构特点

高压气力助流清仓设备的结构特点如下。

1) 高压气力助流清仓设备与空气炮工作原理相反，采用大压力小流量的压缩空气，气源由自带高压振荡系统产生，压力大小和气体流量可控。清仓主要靠高压气体产生的振荡，其主要作用于物料的表面，工作起来精短有效，使物料越打越松，既能实现很好的清除堵料，又不会对仓内耐磨衬板及其它设备造成任何影响。

2) 高压气力助流清仓设备工作单元安装方式为仓壁内嵌式，安装位置根据仓体的实际情况进行科学布点，利用气体和射流对矿仓进行分时、分区点射的清理方式，工作时可以形成360(°)无死角。

3) 采用先进的射流原理，使清理效果达到最佳状态，其点射的工作方式可有效防止大面积脱落堵塞出料口。

4) 采用“一键式”操作、全触摸屏+PLC控制，具有操作直观、简单、运行平稳可靠等优点；能够根据不同的工况稳定地实现喷射助流的间隔时间、循环等待时间，调整范围精度可达0.01 s。

5) 采用电磁阀作为动作元件，动作寿命达数十万次以上，故障率极低，可满足不同工艺需求和各种不同喷射助流次序，能够在任意复杂的生产条件下完成清堵助流的要求。

6) 控制方式灵活，可以自动或手动控制，也可实现远程控制。

3.4应用效果

韶钢6号烧结机配料室燃料矿仓，由于燃料的水分较大，矿仓结料、堵料现象较频繁，影响生产的正常进行。针对上述问题，韶钢采用高压气力助流清仓设备解决了黏壁现象，疏通了矿仓，运行期间无故障，对该厂原料连续平稳供应发挥了重要作用。设备使用前后效果对比见表1。

表1　设备使用前后效果对比　t

4结语

在添加高压气力助流清仓设备后，韶钢矿仓彻底解决了矿仓的物料粘料、阻塞问题。与其他清料方法相比，该设备具有如下优势：清堵彻底、无死角，保证烧结生产流程畅通，提高烧结生产产能；可提高矿仓有效容积的利用率，有效调节物料量的均衡性，从而提高生产质量和生产效率；系统结构简单，性能可靠，操作方便，适合新建矿仓以及老矿仓改造；运行噪音低；避免人工清堵带来的安全隐患。

参考文献：

[1]吴佑俭, 吉万健, 刘健. 粉矿仓堵塞原因与助流系统[J]. 金属矿山, 2015(11): 72-76.

[2]赫崇俊. 实用新型疏堵机在本钢矿槽改造中的应用[J]. 烧结球团, 2010, 35(2): 41-43.

[3]韩仲琦, 周根生. 空气炮清堵器的技术进步[J]. 中国水泥, 2013(4): 51-54.

第8届国际锰电解产品市场高峰论坛

暨国际锰协第13届电解产品中国会议

由国际锰协、全国锰业技术委员会、全国电解锰厂长(经理)联谊会、全国电解二氧化锰厂长(经理)联谊会共同举办的第8届国际锰电解产品市场高峰论坛暨国际锰协第13届电解产品中国会议将于2016年3月18日至19日于广西壮族自治区南宁市召开。本届会议主题为“新常态下的中国电解锰行业何去何从?”。本次会议主办方将借此机会邀请国内外有关专家、同行齐聚一堂共同分析和探讨中国经济发展新常态下中国锰业新的机遇与挑战，以及发展前景。

会议时间：2016年3月18日报到，2016年3月19日全天会议。

会议地点：南湖名都大酒店(南宁市双拥路30号名都广场A座，电话：0771-5881808)

会务热线：0731-88883518(长沙)；0771-5556555-8515(南宁)

会议传真：0731-88883619；0771-5772385

会议邮件：tanliqun2003@aliyun.com；zly@citicdameng.com

(孟小杰)

An Application in Ore Bins Reform of High Pressure Strength Flow Aids in Clearance Equipment

JING Tao

(ZhongyeChangtianInternationalEngineeringCo.,Ltd.,Changsha,Hunan410007)

Abstract:This article discusses about the ore material sticking, including the reason for blocking, form and position and the current blocking methods and equipment deficiencies. It also has an introduction of high pressure pneumatic flow clearing device works, the composition and structure characteristics by describing the advantages and application of the device.

Key words:Binder; Putty; Clearance; Equipment

中图分类号：TH187

文献标识码：B

doi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.01.015

作者简介：景涛(1985-)，男，宁夏石嘴山人，工程师，研究方向：烧结球团、料场、直接还原及钢铁冶金节能环保的工程设计研究，手机：15874045858，E-mail：nxjt-csu@qq.com.

收稿日期：2015-11-24