精礦上料系統優化設計探討

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垣曲冶煉廠為了響應國家淘汰落后產能、工藝、設備的產業政策，2011年進行處理500kt/a多金屬礦綜合捕集回收技術改造，改造工程依托原有垣曲冶煉廠、北方銅業本部及附近礦山的現有設施和資源，在垣曲冶煉廠原址上拆除重建，通過對冶煉工藝的改造，達到節能減排、提升產能，形成完善優勢的產業結構。改造工程冶煉工藝流程采用“富氧底吹熔池熔煉-轉爐吹煉-陽極爐精煉-電解精煉-熔煉渣和吹煉渣選礦”流程，主要設備有：底吹熔煉爐一臺，規格為φ4.8×20m；轉爐3臺，規格為φ3.6×8.8m；陽極爐2臺，規格200t/臺（φ3.6×11.5m）。受原冶煉廠區場地及地形條件所限，精礦儲存場地選在火車站西貨場位置，距冶煉廠區約2km，高差80m，中間隔一座山，且要橫跨過鐵路線，運輸難度大。在本次設計中，垣曲冶煉廠從節約投資、降低運行成本、減少環境污染等方面進行了充分論證，對精礦上料運輸系統進行了優化設計，投產后運行穩定，取得明顯的效果。

1上料系統簡介

垣曲冶煉廠的精礦庫建在火車站西貨線的南側，主要是對三礦及外購的銅精礦、金精礦及其它含銅物料進行計量、儲存和拌料。在精礦倉內經抓斗拌料后，運送至廠房內的中間料倉，經漏斗下料，由1~4#定量給料機計量后，倒運至管式皮帶輸送機上。1~4#定量給料機既可單獨工作，也可全部開啟，給料量由計算機設定。管式皮帶輸送機運送至配料廠房精礦倉，根據底吹熔煉爐對精礦成分的要求，經過核算后將來自原料倉的混合銅精礦、渣精礦、細煙灰、煤、石英石和返料由抓斗式橋式起重機分別抓入配料倉中，六種物料經過5~10#定量給料機計量配料后，由6#皮帶輸送機運至底吹爐廠房爐頂料倉；精礦配料系統有3臺配料用定量給料機，根據精礦種類，可多臺同時運行。

2優化設計

精礦上料運輸的物料為精礦，物料粒度0.074mm大于90%，密度1.8~2.0t/m3，含水8%~10%，精礦傳統的遠距離輸送一般采用普通皮帶運輸，根據高差和距離需要設立若干中間轉運站，本項目如采用傳統皮帶運輸，中途需要4個轉運站，土建投資大，運行成本高。根據精礦物料特性，設計一般采用座式敞開式圓盤給料機連接漏斗，給皮帶運輸機給料，本工程對給料機和精礦遠距離運輸進行了設計優化。2.1管式皮帶輸送機。精礦遠距離輸送優化設計選用了管式皮帶輸送機。管式皮帶輸送機是近二十年新興的物料輸送技術，是由呈六邊形布置的輥子強制膠帶裹成邊緣互相搭接成的圓管皮帶用于輸送物料的一種新型帶式輸送機。它的關鍵設備是采用耐久、剛性適度、質量可靠的專用管狀輸送皮帶和高性能的托輥組。管狀帶式輸送機具有以下優點：遠距離輸送不需要設立中間轉運站；可以應對復雜的自然地形，可以按照自然地形進行上升、下降和轉彎運輸，最大輸送傾角可以達到30°；運輸過程為全封閉管狀運輸，物料不會散落和飛揚等優點，有效防止物料的損失和環境的污染。垣曲冶煉廠的管式皮帶機起點在精礦庫，終點在配料廠房，長約1908米，輸送量為250t/h，最大輸送量為300t/h，由四川自貢生產，其儀控系統采用DCS控制系統，將精礦由精礦庫輸送至廠區的配料倉。管式皮帶的主要特性見表1。2.2精礦輸送給料直接采用定量給料機。原設計精礦采用抓斗-漏斗-圓盤給料機-定量給料機-上料主皮帶送至爐頂料倉，設計優化去掉了圓盤給料機，精礦漏斗直接連接定量給料機給料。設計優化了漏斗下部的變徑管和溜管，確保精礦穩定給料，且精礦壓在定量給料機皮帶上，不會影響定量給料機的正常運行。定量給料機的示意如下圖3：精礦倉采用4臺定量給料機，配料廠房采用3臺定量給料機運輸精礦，縮短運輸流程，降低了精礦倉和配料廠房的高度，可減少建設投資成本。定量給料機的主要特性見表2。

3優化前后比較

3.1投資成本。（1）管狀帶式輸送機按照原設計的采用普通皮帶運輸機從精礦倉到配料倉，中途需要4個轉運站，全程需要封閉皮帶廊，其轉運站、皮帶系統、皮帶廊、通風、照明、土建、安裝等共計費用為2538萬（不包括監控系統）。采用管式皮帶運輸精礦，機長度為1908m，皮帶使用鋼絲繩芯膠帶，包括設備混凝土基礎，工程總費用1370萬元。通過分析對比，優化設計使用管式皮帶運輸機，設備整機由專業廠家總包設計安裝，設備附帶鋼結構檢查走道，土建只需設備混凝土基礎，不需要皮帶廊和轉運站，節約建設投資約1000萬元，且建設周期短，施工難度小。（2）圓盤給料機從上料系統流程可以看出，垣曲冶煉廠優化設計在配置上減少了7臺φ2000圓盤給料機，每臺設備費用按8萬元計算，節約投資56萬元。φ2000圓盤給料機設備高度為800mm，加設備基礎200mm，總高1m，相應精礦倉廠房和配料廠房比優化后整體要高1m，建設投資增加300萬元。因此，設計優化后建設期投資可節約1356萬元。3.2運行成本。原設計的采用普通皮帶運輸機需要4個轉運站，每條皮帶75kW電機，至少需要4個定員；管式皮帶機采用160kW電機3臺，變頻調速，只需要2個巡檢工人。按8h工作制度計算，（160kW/臺×3臺×80%-75kW/臺×4臺）×8h×330d×0.46元/kWh=10.2萬元，定員增加2人×5萬元/a=10萬元，運行費用基本持平。每臺圓盤給料機22kW，7臺全年運行用電費用為32.72萬元，分別為精礦倉4臺，8h工作制度，22kW/臺×4臺×8h×330d×0.46元/kWh=10.68萬元；配料廠房3臺，24h工作制度，按22h/d計算，22kW/臺×3臺×22h×330d×0.46元/kWh=22.04萬元。另外，管式皮帶機封閉運輸減少物料運輸掉落的損耗和轉運落料點揚塵損失；減少圓盤給料機，減少一次精礦轉運，均可以提高金屬回收率，同時減少工人勞動強度。設計優化后，每年可節約運行費用（含制造費）約40萬元。

4結語

綜述，垣曲冶煉廠技改工程通過對上料系統進行優化設計，大幅降低了建設投資和運行成本，同時有利于提高金屬回收率，降低工人勞動強度，減少環境污染等方面均有明顯的效益，為同類冶煉企業的優化設計提供了一定的借鑒意義。

作者:高紅霞 單位:北方銅業股份有限公司垣曲冶煉廠