精礦氣力輸送系統在銅冶煉的應用實踐

許書涵，韓 超

（中銅東南銅業有限公司，福建 寧德 352100）

1 概述

某銅冶煉項目采用閃速熔煉工藝，該工藝對入爐精礦的要求較為嚴格，經蒸汽干燥后，混合干精礦礦含水需小于0.3%，再通過氣力輸送系統送至熔煉爐頂倉作為投料備用。為滿足生產需求，該冶煉廠選型兩臺蒸汽干燥機（每臺處理濕基能力180t/h）并配套四臺精礦氣力輸送（每臺處理能力160t/h），精礦輸送采用正壓式密相輸送。

2 工作原理

精礦氣力輸送為正壓式輸送，由動力提供0.6Mpa的壓縮空氣為動力氣源，每臺輸送泵完成一次輸送過程如下：出料閥關閉，進料閥打開，隔離閥打開，精礦在重力作用下落入輸送泵中。在精礦下落填充輸送泵的過程中，排氣閥將打開釋放從輸送泵中被下落精礦置換出來的空氣。當泵中的稱重達到設定上限或加料時間達到設定加料時間時，加料閥，隔離閥和排氣閥將被關閉。當閥完全關閉到位后，出料閥得電開啟，泵體肩部助吹閥、底部流化閥、主進氣閥、出口助吹閥同時打開，壓縮空氣進入輸送泵，泵內壓力不斷上升，精礦在壓縮空氣的推動下進入輸送管道并被輸送到終端目標倉。當精礦全部送入目標倉后，控制系統將發出一個輸送壓力下降信號，所有進氣閥、出料閥將被關閉，完成一次輸送循環。

3 投產以后出現的問題和改進措施

3.1 管道易磨損的問題分析及改進措施

精礦輸送的介質為銅精礦、石英砂、渣精礦等物料的混合物，采用直徑300mm，水平段32m，豎直段47m的輸送管道。由于四臺輸送泵的輸送能力要比兩臺干燥機的能力略大，加之生產初期投料負荷偏低，精礦干燥機的實際帶料量未達到設計值，導致中間干礦倉長時間處于空倉狀態。這樣四臺精礦輸送泵連續運行時，單次送料量很少，使原設計的密相輸送變成了稀相輸送（如圖1，物料運動方式由a變成了b），物料運動方向自由度增加、流速加快，用氣量上升，對管道壁磨損加大，管道經常出現磨漏的現象。

經過分析，我們認為銅精礦的密相輸送過程在管道中可以這樣描述：80%粒度小于負200目且經干燥后的高溫物料在管道中，受到重力、管道摩擦力（阻力）、氣體推動力、壓力梯度力、熱泳力等作用發生運動。在豎直管道輸送階段物料運動較為簡單，當料氣比較高時，物料以活塞流的形式進行輸送[1]；而在水平管道輸送階段物料運動極為復雜、方式多樣，當料氣比較高時，受重力作用物料在管道底層濃度較高，大多以料栓流的形式進行運動[2]。若不考慮物料顆粒間的相互作用，當料氣比增高時料栓受到阻力增大，氣體推動物料前進可以認為是擊穿料栓形成新的料栓直至輸送終點的過程。

結合實際生產，我們先在精礦輸送程序上增設了一個聯鎖：當輸送泵上方的中間倉倉重低于設定噸數時，下方的輸送泵不加料；只有當倉重大于設定噸數時才能自動啟動輸送程序，確保精礦是以密相的形式進行輸送；且當爐頂倉料位低時，該聯鎖可以解除，確保爐頂倉料位。

聯鎖投用后，由于振動篩的改造和物料特性的變化，當輸送泵單次輸送噸數較高時容易形成較厚料栓使輸送效率降低；而噸數較低時管道破損率有所上升。經過對輸送壓力曲線分析，選定某個壓力值作為邊界壓力設定聯鎖：當輸送壓力高于該值時，降低輸送泵單次輸送噸數設置，反之升高。

這兩個聯鎖的投用，確保了輸送的密相性，并在實際生產中找到了密相輸送和輸送效率的平衡點，減小了管道壁的磨損，降低了維修成本；減少了輸送動力氣源的使用，降低了運行成本。自整改后，精礦氣力輸送泵的管壁磨損故障率降低了70%左右。

圖1

3.2 隔離閥和加料平移閥易損壞的問題分析和改進措施

精礦輸送加料閥采用氣動隔離閥和氣動平移閥配合使用。平移閥的優點為動作靈活，但是缺點在于閥板和閥體中間的間隙大，導致密封效果差，在輸送過程中泵內的氣體存在泄漏現象，并且夾雜著精礦粉對閥板造成沖刷，損壞閥板、閥體。氣動隔離閥的優點在于結構簡單，但是缺點在于閥板頻繁在礦內動作，當開閥時會將礦粉帶入閥內，導致經常開關不到位的現象影響輸送效果。

此問題已列入整改項，計劃將隔離閥及加料平移閥改為圓頂閥，其采用耐磨橡膠作為密封圈，能有效起到隔離和密封的作用。其他公司已有成功使用案例。

4 結論

改造后的精礦輸送運行效果良好，達到了預期目標，為該冶煉廠的穩定生產及達產達標的目標發揮了重要作用。此項改造會陸續應用至煙灰區域的輸送系統，爭取發揮更大的作用。