青拓物流碼頭紅土鎳礦輸送系統改造方案研究

■吳遠東

(福建省港航勘察設計研究院，福州 350002）

青拓物流碼頭紅土鎳礦輸送系統改造方案研究

■吳遠東

(福建省港航勘察設計研究院，福州 350002）

本文基于青拓物流碼頭傳統的紅土鎳礦裝卸工藝方案，提出該輸送系統的改造方案，并重點分析改造后輸送系統的布置與特點，以及輸送系統的主要設備配置，供今后類似工程參考。

紅土鎳礦 皮帶機 輸送系統 改造方案

1 前言

我國從2005年開始采用進口的紅土鎳礦生產鎳鐵，并用于不銹鋼生產。2006年，開始大面積推廣這一技術，進口紅土鎳礦數量劇增，全年共進口紅土鎳礦達377.7萬噸。到了2013年，進口量達到7128萬噸，平均每月594萬噸，其中絕大多數來自印度尼西亞和菲律賓。2014年1月，印尼原礦出口禁令正式生效，規定未經加工的礦石不得出口。禁令實施后，國際鎳價一路上漲。2015年我國鎳礦總進口量為3527.5萬噸，其中菲律賓進口量為3427.8萬噸，占比為97.17%。

青拓物流碼頭自2013年底建成以來，主要進口貨種為來自印度尼西亞的紅土鎳礦，其含水通常在40%以上，石頭比例約為20%～40%，石頭最大直徑達1m，因此造成紅土鎳礦粘度大，石頭和礦土難分離。由于印尼紅土鎳礦的上述特點，尤其是超高的含水量給到港船舶的卸貨造成極大困難，特別是水平運輸無法采用連續輸送設備，造成碼頭平臺車輛擁堵。采用自卸汽車運輸紅土鎳礦，港區內紅土鎳礦撒落情況較為突出，從而了產生大量的沖洗污水，并導致港區內出現了較多的粉塵，給環保帶來壓力。

2 原設計卸船工藝方案

青拓物流紅土鎳礦碼頭位于福州港白馬港區灣塢作業區14#泊位，碼頭岸線長230m，碼頭等級為3.5萬噸級通用泊位，實際靠泊船型為5萬噸散貨船，船長190m，型寬32.26m，型深17.2m，滿載吃水12.46m。

該碼頭采用高樁梁板式結構，離岸式布置，碼頭平臺與后方陸域采用1座236米的棧橋連接。受投資限制，采用單棧橋型式；同時，為兼顧車輛掉頭需要，碼頭下游端部局部加寬，詳見圖1。

圖1 改造前碼頭平面布置圖

2.1 原設計紅土鎳礦卸船方案

碼頭平臺裝卸船采用4臺25t門座式起重機(門機），在接卸散貨的同時，還能兼顧件雜貨的裝卸，增強了碼頭的通用性，降低了設備投資。

水平運輸采用自卸汽車。堆場堆存作業通過裝載機或挖掘機進行堆垛作業，采取逐層堆高的作業方式，見圖2。

圖2 改造前碼頭平臺作業現場圖

2.2 原設計工藝方案存在的問題

該碼頭于2013年底建成投產以來，整體運行情況良好，設備可靠性高，卸船過程順暢，為碼頭業主帶來了良好的經濟效益。但隨著碼頭的運營，也暴露出了一些問題：

(1）碼頭采用高樁梁板結構，離岸式布置，污水收集管路較難布置；同時，由于紅土鎳礦在碼頭平臺臨時堆放、運輸過程中物料撒落等原因，導致碼頭平臺及棧橋上的污水收集設施極易堵塞，污水收集設施難以發揮應有的作用。

(2）碼頭平臺粘結的及棧橋撒落的紅土鎳礦，經自卸汽車碾壓，較難清理，日曬風吹后極易揚塵，造成粉塵污染。

(3）碼頭平臺作業設備較多，有裝載機、挖機、自卸汽車等，作業現場車流量大，存在一定的安全隱患。

3 輸送系統改造

3.1 概述

隨著國家對節能環保要求的提高，“資源節約型、環境友好型”港口成為未來港口建設的發展方向。青拓物流碼頭公司結合其碼頭特點，適時對碼頭裝卸工藝系統提出調整要求，切實提高港區內的環保標準。

自2014年1月印尼原礦出口禁令正式生效以來，青拓物流碼頭進口紅土鎳礦改為從菲律賓進口。相較于從印尼進口的紅土鎳礦，從菲律賓進口的紅土鎳礦含水率通?？刂圃?0%左右，較低的含水率為采用皮帶機進行紅土鎳礦輸送創造了可能性。

為解決采用自卸汽車的傳統工藝運輸方案所帶來的問題，滿足新形勢下的環保要求，結合菲律賓進口紅土鎳礦低含水率的特點，業主提出紅土鎳礦的水平運輸采用皮帶機系統。

3.2 皮帶機輸送系統布置及特點

(1）皮帶機系統布置

由于碼頭已建成投產，并且碼頭平臺寬度僅有24m，為了不影響件雜貨的裝卸，順岸皮帶機布置在碼頭平臺后側的新建平臺上，順岸皮帶機上布置4組接料漏斗(受順岸帶式輸送機長度限制，布置2組標準接料漏斗(4臺），2組小接料漏斗(3臺）），順岸皮帶機長度在滿足覆蓋全艙口作業范圍的前提下，盡量不占用碼頭平臺擴大端的位置，皮帶機總長約132m。垂岸皮帶機布置在棧橋下游側的封閉式高架輸送廊道內，垂岸皮帶機直接通往紅土鎳礦貨主廠區，紅土鎳礦不在港區內堆存，受地形限制，垂岸皮帶機分為2條，2條皮帶機總長約5km，詳見圖3。

(2）皮帶機系統特點

1）布置靈活，不占用已有碼頭平臺及棧橋空間，原有的碼頭功能全部保留。同時預留上游泊位皮帶機位置，封閉式高架輸送廊道寬度按2條皮帶機考慮。

圖3 港區皮帶機平面布置圖

2）皮帶機系統高效環保，碼頭平臺端部設置全封閉式轉運站1座，垂岸帶式輸送機采用封閉式設計，防塵防雨效果好。

3）充分考慮紅土鎳礦粘性強、含有大石塊等特點，采取相應的技術措施。

3.3 皮帶機系統主要設備配置

表1 皮帶機設計參數

紅土鎳礦采用皮帶機運輸，首先要解決以下問題。

(1）含水率較高，對皮帶機的粘性較大。

(2）紅土鎳礦中含有大量的石頭，最大直徑達1m。

針對上述問題，提出了以下技術措施。

(1）相對于印尼紅土鎳礦，從菲律賓進口的紅土鎳礦含水率有所降低，在紅土鎳礦裝船時控制其含水率，控制在30%左右。為使皮帶機運行平穩，采用低帶速大帶寬的方案，增加清掃、防跑偏和調心裝置的數量，回程托輥采用V型下托輥，并在受料段設置緩沖托輥組。同時適當加大驅動電機功率，保證足夠的出力，見圖4。

圖4 皮帶機斷面圖

圖5 順岸皮帶機布置圖

(2）為清除紅土鎳礦中的大石塊，順岸皮帶機上的接料漏斗設置格柵，格柵除了起到隔擋石塊的作用，還能緩沖物料的下落速度，結合漏斗下方的板式給料機實現均勻給料。同時在漏斗上設置挖機平臺，平臺上布置1臺小型挖機，門機抓斗將紅土鎳礦卸至漏斗格柵上，再由挖機將紅土鎳礦撥散并分離出其中的石塊，詳見圖5、6、7。

圖6 漏斗平臺側視圖

圖7 改造后漏斗平臺現場圖

3.4 接料漏斗的設計和選用

接料漏斗在紅土鎳礦皮帶機輸送系統中發揮著重要的作用。一是緩沖物料下落速度，門機抓斗為瞬時給料，而皮帶機要求連續均勻受料，因此在抓斗與皮帶機機之間需要采用漏斗來緩解瞬時給料對皮帶機的沖擊；二是隔擋石塊，同時給挖機提供工作平臺，清除紅土鎳礦中的石塊，保護膠帶。

接料漏斗設計時應充分考慮紅土鎳礦粘性較大的特點，漏斗壁角度應盡量大，同時在夾角處采用弧形過度，避免死角，降低物料粘結的可能性，根據現場情況可在漏斗側壁加裝振動裝置，每臺接料漏斗斗容不小于25t。在漏斗下料口皮帶機側設置給料高度控制閘門，控制給料量。

為提高漏斗向順岸皮帶機喂料的效率，漏斗下料口設置板式給料機，板式給料機帶寬1.6m，給料能力≥350t/h，張緊行程0.4m，頭尾輪中心距6.7m，采用變頻調速電機驅動。

4 結語

目前國內紅土鎳礦的卸船作業在國內主要沿海港口均有船舶到港，主要有營口港、天津港、煙臺港、日照港、嵐山港、連云港、靖江港、湛江港、防城港、福建羅源碧里作業區4#泊位等港口。在上述港口中均無采用皮帶機進行紅土鎳礦輸送的先例。

青拓物流碼頭紅土鎳礦皮帶機輸送系統自2016年6月建成以來，運行平穩可靠，碼頭平臺臟亂差的情況得到了極大的改善，港區環境得到了較大提高，改造后的輸送方案得到了業主的認可，取得了良好的經濟和社會效益。

通過對接料漏斗及皮帶機系統的特殊設計，解決了紅土鎳礦采用皮帶機輸送的工藝需求，提高了港口自動化水平，降低了工人勞動強度，改善了港口作業環境。希望本文能為新建和改建的紅土鎳礦卸船碼頭給予技術參考。

[1]福建省港航勘察設計研究院.福州港白馬港區灣塢作業區14#泊位(青拓物流碼頭）工程初步設計.2011.

[2]JTS165-2013,海港總體設計規范.