關于氧化鋁氣力輸送技術及其應用的探討

摘要：本文就氧化鋁氣力輸送技術的四種主要形式進行了論述，并重點探討了濃相輸送技術，希望有所作用。

關鍵詞：氧化鋁 氣力輸送 稀相輸送 濃相輸送 超濃相輸送

中圖分類號：TP2文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）08（c）-0113-02

氧化鋁氣力輸送是指通過高速氣體的流動，在管道中輸送氧化鋁粉狀或粒狀物料的技術。它所具備的良好封閉性和防潮性能，既可以節約土地面積，又使得操作維修簡便。對氣力輸送技術進行了相關研究，以便充分發揮其在氧化鋁行業中的作用。

1 稀相輸送

輸送的原理是：壓縮空氣在輸送時將動能傳給所輸物料，促使物料保持懸浮或集團懸浮狀態持續前流。稀相輸送，是指顆粒濃度小于0.05mg/m3，氣固混合系統的空隙率不小于0.95。壓縮空氣作為傳遞動能給原料的驅動力，主要表現為兩種狀態。

垂直輸送：物料顆粒群和氣流阻力重力大概都會在一直線上，兩者產生作用在物料輸送流方向上。但在實際垂直輸送過程中，垂直運動方向所產生的力，會導致物料形成相互交錯的蛇形運動，這樣物料在輸送管內的運動狀態形成均勻分布的定常流（或稱定流）。

水平輸送：輸送氣流速度越大，物料越能呈均勻分布。但隨著輸送氣流方向的改變，流動狀態也會變化。因此，氣流在輸送料管的起始段能呈大致均勻狀態的輸送，后面就越來越趨向于疏密流。

稀相輸送時，物料在高壓氣流中呈沸騰狀態，固氣比低至5～10（質量比），壓縮空氣耗量大至30m3/t-Al2O3。物料在輸送管道中可至12m/s，這樣會給管道造成嚴重磨損，破損風險增大。

稀相輸送設備（管道）簡單、操作方便、占用面積小、密閉性好、配置靈活，但只適合緩沖倉至儲倉的輸送或垂直輸送，長距離水平輸送不可取。

2 濃相輸送

濃相輸送又稱密相輸送，它是指氣流中顆粒濃度大于0.2mg/m3，氣固混合系統的空隙率小于0.80時的輸送。

此方法采用內、外管相結合，通過壓縮空氣的靜壓使物料被推動，呈非懸浮態拴狀運動，直至輸送至凈化儲倉中，其能耗、管壁磨損和破損率都較低。因為濃相輸送系統設備運行可靠、固氣比高、密閉性好、效率高、能耗低、設備簡便，可實現料倉對電解槽料箱的直接輸送和占地少等優點，被廣泛應用于鋁廠的氧化鋁輸送中，在四種輸送技術中用到的頻率最高。

濃相輸送的原理：如果氣體流速降到某一臨界點，流動阻力會倍增，固態物質在管底停滯，氣流的管內通道變窄，氣流速度在該點變大，由外向內地將停滯料帶走，但隨著管內通道變寬，氣速又變緩，物料停滯……如此循環，使得物料呈流態化沙丘移動式前移。

它適合用于站至倉或者倉對倉的點與點之間的輸進，操作靈便，能做到自動化控制。但此輸送方式不太適合電解槽上的供配料系統，因為控制技術復雜，要購置專門的輸進閥件，造成經濟浪費。

（1）實例分析

濃相輸送技術輸送粉狀物料時，主要包括運輸車輛對料倉、料倉對料倉、料倉對電解槽等輸送。下列對此段輸送做相關分析，附以廣鋁一電解工程為例。

圖1為雙層氧化鋁料倉下配置三個2m2的壓力容器，通過四條管道向二個槽區供料。三個壓力容器都可互為備用，進入電解車間的物料輸送管配置在電解車間的小過道側（即電解槽煙道端），料箱1頂部設置渦流受料器，料箱2頂部設置高料位計，三臺壓力容器一起工作l2h，便能完成這二個槽區72臺200kA電解槽系列的供料作業。物料輸送流程是：首先選擇槽區（即幾條輸送管道），再找到離該槽區最遠得一臺電解槽槽號，打開通向這一臺電解槽輸送管道上的所有Pinch閥，開啟壓力容器裝料。接著施加壓力，當壓力達到一定點值時，輸送物料開始。首先是電解槽上第一個料箱接料。料箱接滿物料后，料箱頂部的渦流受料器自動關閉，接著第二個料箱，料箱頂部的高料位計發出滿倉信號，這時對該槽供料過程結束。

（2）濃相輸送系統關系設備分析

壓力容器是輸送系統的核心，其配置示意于圖2。

如圖2所示，三條供氣管道將壓縮空氣提供給壓力容器。三條管道分別為：助吹管、吹送管道和道加壓管道。安裝調試時，將這三條管道的針形閥設好開度，實現按設計比例提供壓縮空氣。頂部的空氣對罐內物料產生自上表面而下的壓力，從而把物料送至輸送管道中，降低輸送氣流速度。

3 空氣斜槽輸送

空氣斜槽輸送是指物料流態化后通過流動方向上的重力分力來實現輸送。流態化就是使固體顆粒與氣、流體發生作用后，形成流體狀態。一般，粉末物料流態化是通過多孔透氣層形成。

多孔透氣層分輸送槽為兩部分，上部是粉狀物料，下部裝氣腔。若氣腔中缺少外壓，即呈常壓時，物料粒子處于靜止狀態；若氣腔中存在外壓，外壓使氣體穿過多孔板擠入到上部粉狀物料空隙中，氣流一旦達到一個速度點，打破粉狀粒子的平衡狀態，體積變大，堆積比重陡減，粒子間的內、壁摩擦角幾乎為零，粉狀物料便變成了流體。這時，斜槽以不大于20斜角安裝，把低端卸料閥開啟，物料便受壓差力和物料重力，自動出管。風動溜槽和離心風機是空氣斜槽輸送的主要設備。風動溜槽的機械部件都是固定的，維修量小；此種輸送方式密度大，濃度高；速度低，管道磨損低，氧化鋁粒子破損率低；輸送壓力要求低，一般的風機即可進行輸送，自動化操作便于實現，控制器件少，操作過程簡便。但此方式的局限性就在于對斜度和廠房的空間要求。

4 超濃相輸送

國內大部分鋁廠在輸送氧化鋁時往往易使氧化鋁濺出，導致損失，所以開發超濃相輸送技術非常有必要。運用此技術進行新老鋁廠的改造，實現氧化鋁的全密閉、自動化輸送，將氧化鋁輸送至槽上料箱中不成問題。

超濃相輸送又稱超濃相風動溜槽輸送，用空氣壓力使物料懸浮松動，溜槽以不大于20斜角安裝，開啟低端卸料閥時，物料自動卸出。超濃相輸送是運用物料的潛在流化性實現輸送的。

超濃相輸送只需低壓力的空氣活動物料，不需用壓縮空氣來作動力輸送。輸送中固氣比高至500∶1，只需104Pa空氣壓力。

關鍵點在于：首先是系統的水平布置問題，最起碼要有宏觀上的水平布置，方能成就距離較遠的水平輸送。超濃相輸送技術在沒有實現之前，要實現氧化鋁的較遠距離的輸送，可采取濃相結合空氣斜槽，也可采取空氣斜槽結合氣力提升的方式。

參考文獻

[1]李璉，郭海龍.關于電解鋁廠應用濃相輸送技術的研討[J].輕金屬，2000（6）：38～41.

[2]王勇.濃相輸送技術[M].輕金屬，1994（1）.