矿仓清阻技术在马钢南山矿的应用

吴佑俭 吉万健(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；2.金属矿山安全与健康国家重点实验室；3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

矿仓清阻技术在马钢南山矿的应用

吴佑俭1，2，3吉万健1，2，3(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；2.金属矿山安全与健康国家重点实验室；3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

矿石储存仓矿石粘壁堵塞是困绕我国各类矿山的普遍问题，以马钢南山矿业公司和尚桥铁矿为例，根据该矿缓冲矿仓的结构特点和矿石物理化学性质，分析产生堵塞棚料机理及特性，采用气动助流方法处理缓冲矿仓的堵塞棚料问题。使用结果表明，该技术可有效地解决矿仓堵塞棚料难题。

矿仓 堵塞 棚料 气动助流 助流喷嘴

我国各类矿山选矿厂都设有矿石储存仓，用于调节生产流程、分配矿石入选路径、调节入选矿量、均衡选矿过程。当矿石入仓后，由于矿石含水率、粒度组成、表面性状等物理因素不同，引起矿石同仓壁的摩擦力增大，矿石不能在自重作用下溜出矿仓，造成物料粘壁堵塞。又由于物料含水率较高，物料内聚力增大形成拱状棚料，使矿仓实际使用容积减小，起不到调节入选矿量的作用。当堵塞棚料十分严重时，矿仓内的物料停止流动，矿仓失去调节功能。

马钢南山矿业公司和尚桥铁矿自建成以来，选矿厂的各个矿仓均受到不同程度的堵塞，雨季尤为明显，严重影响了选矿厂的产能。此前通常采用的疏通方法有：在矿仓出口处，人工用铁棍捅料，用铁锤敲打仓壁产生振动，或者用高压水枪在矿仓下料口冲击，以此解除堵塞棚料，但效率低下，且时有人身伤害事故发生。为此，南山矿业公司采用由中钢集团马鞍山矿山研究院研制的矿仓清阻技术，成功地解决了矿仓物料堵塞的难题。

1 矿仓清阻系统工作原理及工艺流程

该矿仓清阻系统主要由气源系统、助流主管路、控制管路、各种气动控制阀门、助流喷嘴、电气控制系统等主要零部件组成。

气动助流，将压缩空气压入到矿仓斜面的内表面上，使物料与矿仓内表面之间形成瞬时间隙，消除或减小物料同仓壁之间的摩擦力，使物料沿着仓壁下滑，以消除物料粘壁和堵塞。

气源系统如图1所示。空压机启动后，压缩空气经过排气球阀2和止回阀3给控制气路的控制储气罐供气，当空压机的排气压力达到最小压力控制阀7的调定压力后，控制阀开启，此时空压机同时为控制气路和助流气路的储气罐供气，保证控制气路的压力优先达到设定值，气源系统后面的各种气动控制阀门方可动作。打开控制储气罐和助流储气罐的排气球阀，气源系统的压缩空气即被输送到控制管路和助流主管路中去。气源系统的压力可通过空压机进行调节，本系统的工作压力设定为0.5～0.8 MPa，即当系统压力低于0.5 MPa 时，空压机将自动加载运行，当系统压力达到0.8 MPa时，空压机将自动卸载运行，空压机可实现全自动化控制。

图1 气源系统示意

1—空压机；2—空压机排气球阀；3—控制储气罐进气止回阀；4—控制储气罐；5—控制储气罐排气球阀；6—控制储气罐排气止回阀；7—最小压力控制阀；8—助流储气罐；9—助流储气罐排气球阀；10—助流储气罐排气止回阀

助流主管路是从助流储气罐8的出气口到安装在矿仓上的各个专用助流喷嘴之间的管路，在助流管路上安装有控制气路通断的各种电动气控球阀和电动气控蝶阀，通过助流喷嘴的瞬间喷射来完成清仓动作。控制管路是从控制储气罐4的出气口到各种电控气动阀的控制管路，通过控制管路上的各种电控气动阀的通断控制助流管路的通断，达到助流的目的。

电气控制系统包括动力配电柜、清阻控制箱及控制电路等。从矿山配电室接入AC380 V，50 Hz，功率80 kW的电源，将电源电缆接入动力配电柜，再由动力配电柜给空压机和清阻控制箱供电。清阻控制箱安装在矿仓附近，当矿仓遇到堵塞后，可随时操作清阻控制箱上的清仓按钮完成清仓操作。

2 和尚桥铁矿缓冲矿仓清阻

2.1 缓冲矿仓堵塞现状

马钢南山矿业公司和尚桥铁矿缓冲矿仓上部为钢筋混凝土结构，下部为锥形钢结构。在矿仓下部设有一个放矿漏斗，漏斗下部设有棒条闸门，闸门打开后物料直接落到皮带机上，经转载皮带机给高压辊磨机供料。矿仓长6 500 mm，宽7 100 mm，高6 600 mm，容积约120 m3，料口尺寸2 000 mm×1 000 mm，斜面高度约3 800 mm，倾斜角度55°。

根据现场考察，矿仓内物料粒度在20 mm以下，含水率约15%。当料口棒条闸门打开后，物料自上而下靠自身重力向下移动，在接近落料口时，由于断面收缩及物料的黏结作用，物料摩擦阻力急剧增大，当摩擦阻力增大到与物料的重力沿矿仓内壁平行方向的分力相等时，物料停止流动，形成料拱，堵塞料仓。

该矿仓堵塞后的形状基本成拱状，物料多在料口1.5 m以内开始粘结薄层，粘结后摩擦力增大，然后朝轴向与径向延伸，厚度逐步增加，最终造成断流。矿仓堵塞结拱状态如图2所示。

图2 矿仓堵塞结拱状态示意

2.2 缓冲矿仓助流系统

以矿仓下料口为中心，沿矿仓四面自下而上布置3层气动助流管路。在矿仓上选取2条对面的棱边，沿棱边将每层助流管路分割成两段，在助流管道的开口处用法兰盖板封堵，便于管道清理。该助流系统装有一个单电控双作用气动球阀，以控制整个助流系统的通断。在每层助流系统上装有2个单电控双作用气动蝶阀，用以控制每一段助流管路的通断，整个系统共有6个气动蝶阀。在第一层助流管路上的每边铺设3个助流喷嘴，第二层和第三层铺设4个助流喷嘴，共计44个助流喷嘴。第一层助流管路距离料口500 mm，第二层助流管路距离料口1 500 mm，第三层助流管路距离料口3 000 mm。助流喷嘴设计成平行于矿仓内壁向下喷射，助流喷嘴的位置在竖直方向上相互错开安装，形成不对称布置，让物料受力不平衡而自动塌落。助流主管路在4个锥角的边缘由下向上铺设，管路通过卡箍由膨胀螺钉固定在矿仓壁上，助流喷嘴焊接在横向助流管路上，如图3所示。

图3 缓冲矿仓喷嘴安装布置

2.3 清阻效果

未使用矿仓清阻系统之前，以放矿口为中心已形成圆锥形井状棚料，在矿仓四周也堆积了大量物料，矿仓的有效容积大大降低，堵塞严重时有效容积只有30%，甚至更少。安装了矿仓清阻系统后，以每班(8 h)使用两次该系统计，矿仓的有效容积可提高到80%以上，极大地提高了生产效率。清阻效果如图4所示。

图4 清阻系统开启瞬间矿仓落料

3 结 语

矿仓清阻系统可用于各类储料仓的物料粘壁、成拱棚料的清除，从南山矿业公司和尚桥铁矿应用来看，该系统主要功能有：①彻底解决矿仓堵塞粘壁、棚料问题，保证选矿生产流程畅通，提高选矿厂产能；②提高矿仓有效容积的利用率，有效调节入选矿量的均衡性；③消除了人工清堵和破拱的安全隐患，社会经济效益显著；④系统结构简单、操作方便、性能可靠，适用于各类新建矿仓以及老矿仓改造，在我国选矿工艺改造以及各类储料巷中具有广阔的应用前景。

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2014-06-19)

吴佑俭(1990—)，男，助理工程师，243000 安徽省马鞍山市经济技术开发区西塘路666号。