國內卸礦裝置探討

程新泉， 雷澤勇， 雷林， 湯懷量， 沈智超， 劉衛

（南華大學a.機械工程學院；b.環境保護與安全工程學院，湖南衡陽 421001）

0 引 言

我國礦山生態環境復雜，通過對國內大型礦山的卸礦現場進行調查，發現卸礦中存在礦石堵塞卸礦裝置、工作環境中產生大量粉塵狀氣流污染環境、提取率不高等問題。國內早期礦山對這些問題沒有系統性的解決方案，如運用葉輪卸料機和振動式卸料機卸料，引起揚塵污染環境；運用球磨機卸料，導致漏礦的問題；運用一般的卸料裝置無法達到熟化加工工藝的卸料需求等。這些問題嚴重的影響了卸礦效率，影響了部分設備的正常運行。

1 國內主要卸礦裝置卸料中遇到的問題及解決方案

1.1 熟化-堆浸礦倉地軌卸料裝置

熟化-堆浸礦倉卸礦裝置主要應用于一些需要使用熟化工藝提取的礦物的提取過程中，如鈾鉬礦。目前國內外鈾鉬礦提取效率在20%～35%之間，而使用了熟化-堆浸工藝進行提取加工，礦物提取效率可以提升到50%以上。鈾礦的礦石致密，需要破碎礦石致細微，然后堆浸，才能浸出礦物，拌酸熟化有一個非常明顯的優勢，能夠使堆浸時間大大縮短，因此熟化堆浸工藝在特殊礦石的提取中具有必要性。熟化工藝的主要方式為高溫熟化，將礦石和酸攪拌后，在礦倉內進行高溫，使酸充分的對礦石進行滲透，因此在加工工藝中，保溫和密封性都需要得到充分保證。一般來說，高溫熟化工藝的熟化溫度要達到90℃左右，熟化時間根據溫度不同而各不相同，高溫下能夠2 h完成加工。顯然，近期國內使用的卸料裝置，如振動卸料機、磁選機都很難達到高溫熟化工藝所需的密封性和保溫的要求。熟化-堆浸礦倉地軌卸料裝置雖然在材料選型上比較復雜，但能夠在一定程度上解決這個問題，其簡易結構如圖1所示。設備的結構有頂蓋、液壓缸、液壓站、地面卸料軌道、密封保溫裝置。工作原理為：液壓站工作，帶動長液壓缸，使其移動到熟化礦倉的下部，短液壓缸帶動頂蓋，在保證卸料口的密封性的前提下，頂住卸料口，熟化工藝完成后，卸料裝置平緩回到起點。熟化-堆浸卸料裝置通過液壓站和繼點器實現自動化，有效地緩解了過去通過人工卸料的問題。

圖1 熟化-堆浸地軌卸料裝置結構

一般卸料裝置的卸料導軌安裝在土建上，對土建的結構要求、軌道的強度要求較高。卸料軌道設置為地軌卸料，其優勢是使軌道加工工藝簡單，裝置裝配方便，裝備的力學性能更好，方便卸料裝置的拆卸、改造、回收。減少人力成本、加工成本，在易用性強，使設備在熟化-堆浸領域具有推廣價值，提高了設備的經濟性。其次根據拌酸熟化工藝礦石需要破碎到細密的特點，大口徑的卸料裝置就非常有必要了，根據上述卸料裝置的結構特點，頂蓋及密封層的設計可以達到熟化-堆浸工藝的卸礦需求。

研究實例及應用方向：南華大學機械工程學院的許曉山[1]對熟化-堆浸礦倉卸料裝置做了詳盡的研究，南華大學機械工程學院的趙祥龍對堆浸工藝的保溫性做了詳盡的研究。目前該設備已經應用于國內熟化-堆浸領域。

1.2 振動式卸料裝置及配套除塵系統

振動卸料機廣泛應用在粉礦和具有黏性的礦料的卸料環境中，振動卸料裝置運用廣泛，缺點是振動產生大量粉塵，振動卸料機簡易結構如圖2所示，振動卸料機工作原理是礦料通過落料槽落入振動落料機中，電動機帶動振動落料機產生周期振動。黏性物料的顆粒之間黏性被消除，然后物料在自身重力作用下落向運輸車。在礦料通過卸料裝置過程中卸料機、料斗、振動卸料機、輸送機都會產生塵體污染環境。因此需要在原有的振動卸料機上進行改造和設計，在達到卸礦目標要求的情況下，加裝除塵能力，減少對環境的污染。

圖2 振動卸料裝置簡圖

國內主要的解決振動卸料機粉塵污染的工藝措施如圖3所示。

圖3 振動卸料機防粉塵污染工藝圖

除塵系統設計采用“吸氣罩+除塵機組+收塵機組+排氣裝置”共同構成了粉塵處理系統，除塵系統運用了單元化管理的模式，目前對除去粉塵的處理要求效率為99%以上。對除塵系統采用以下除塵設備，除塵機組主要使用排風管、組風機和小型空氣泵，排風設備主要由除塵裝置提供排風管必須負壓設計。收塵裝備采用空氣濾罩和布袋過濾式收塵機，空氣濾罩為密閉型，需要強調的是在此收塵裝置中，對于大規模粉塵，必須保證振動卸料機、漏斗、運輸機的密閉性，對整個除塵系統的管道進行定制配套處理，定期處理空氣濾罩和收塵機內的粉塵，防止粉塵結垢損壞機組。這套除塵系統的除塵效率和經濟性很高，適用于解決卸礦環境中出現的粉塵問題。

研究實例及應用方向：東華大學環境科學與工程學院的付海明、沈恒根[8]對移動式卸料除塵系統做了詳盡的研究，闡述了除塵系統的運用方案及其經濟性。山東建材學院的宋宏斌[9]對空間振動卸料機摩擦力、物料所受慣性力及最小振動量進行了研究。該設備主要運用于港運碼頭卸料和煤礦場等卸料環境中。

1.3 磁選機及水氣混合清洗卸礦系統

磁選機是目前國內礦石領域重要的高濃度選礦、提純礦石、回收礦石、卸礦裝置。國內應用最廣泛的磁選裝備為多梯度磁選機，其工作原理如圖4所示，先把礦石打成礦漿，讓礦漿流過不同梯度的介質棒，體積大的礦顆粒其所受磁性越大，體積小的礦顆粒所受磁性越小，在不同的磁力環境之下，達到不同磁性礦物質的區分，及根據梯度原理使不同體積，磁性的同種礦物也得到了區分。而目前國內磁選機的卸料方式主要有3種：一種是通過高壓水沖擊卸料；第二種是通過高壓風吹來達到卸料目的；第三種是通過水流加氣流來對磁選機進行清洗卸料。

圖4 磁選機落料圖及水汽混合系統清洗圖

磁選機礦料由于呈泥漿型，容易附著在介質棒上，卸料效率非常低，所以單純通過水和風來清洗，很難清洗干凈，礦料和水混合也會使需要回收的礦料濃度變稀，同時反復的清洗會消耗大量的水。使用高壓風回收，由于礦料通過磁選，一些礦料顆粒變得非常的細密，細密礦料可能被吹到空氣中，造成礦料損失，也不利于環境。水汽混合清洗卸礦裝置工作原理如圖4所示，因此采用高壓風帶動水流，形成水汽混合清洗。水氣混合反復對介質棒之間的堵塞層，介質棒上的黏附礦料，進行低速循環沖洗，這樣大大地增加了清洗效率，由于水流和細小的礦物黏稠混合，也不會造成大量礦物被吹到空氣中。

研究實例及應用方向：廣州有色金屬研究院的趙明、王豐雨[5]對磁選機及水氣混合卸礦做了詳盡的研究，河南某石英沙生產廠有使用濕式梯度磁選機，四川太和鐵礦使用了高梯度磁選機。酒鋼選產在水汽混合卸礦裝置的使用中得出實驗數據，卸礦率提高了近13%。

2 結 語

以上介紹了熟化-堆浸礦倉地軌卸料裝置、振動式卸料機、磁選機3種裝置及振動卸料機配套的除塵系統和磁選機配套的水氣混合的清洗系統。這幾種卸料裝置在國內礦山卸料領域有重要的使用價值，除了熟化-堆浸礦倉地軌卸料裝置在實際工程中還未大規模使用外，其他兩種卸料裝置性能已經得到了驗證。

本文闡述的三種卸料裝置和兩種配套使用系統可以為礦山卸料中遇到的實際問題提供參考價值，由于各個礦山的物料類型、表面形狀、粒度組成、含礦量、含水率都有較大的差異性，實際工況下，工程人員應根據不同工況對卸料裝置進行選型，提高礦山卸料的工作效率。

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