兩種長條形鋁土礦堆場及配套入磨系統設計方案的比較

2021-01-25 03:14:10王會興

輕金屬 2021年1期

王會興

(沈陽鋁鎂設計研究院有限公司,遼寧沈陽 110001)

鋁土礦均化堆場是氧化鋁廠重要的生產準備工序,配置緊湊合理、占地少、操作便利、流程暢通、均化效果好、堆存量大是堆場設計追求的目標[1-2]。堆場向原料磨供料連續穩定、計量準確也是設計需要考慮的因素。

目前,堆場的布置形式一般有長條形、矩形和圓形三種。圓形堆場具有占地少、投資低的優點;長條形堆場具有易于擴建的優點;矩形堆場原理與長形堆場一樣, 但其設備造價高昂而很少被采用[3-4]。

本文列舉了兩種長條形鋁土礦均化堆場及鋁土礦入磨機方案,并進行了技術經濟比較。

1 設計要求

根據項目需要,鋁土礦均化堆場的設計要求:

(1)堆場采用長條形堆場形式;

(2)堆場帶棚;

(3)鋁土礦堆存有效容積大于88,000 m3;

(4)鋁土礦輸送量750 t/h。

2 流程描述

方案1流程如圖1所示:已破碎的鋁土礦經汽車由礦山運至均化堆場,直接卸料(或使用前端裝載機轉運)至卸礦斗內,再由振動給料機喂料至提升帶式輸送機上,提升帶式輸送機經轉運站將鋁土礦轉運至布料膠帶輸送機,由布料膠帶輸送機上的卸料小車進行均勻布料。

均化后的鋁土礦靠自身重力或由前端裝載機裝至出礦斗內,再由振動給料機喂料至入磨帶式輸送機上(輸送機上設有皮帶秤),入磨帶式輸送機直接將鋁土礦運至球磨機入口。

方案1流程可以概括為帶式輸送機堆、取料,堆場出料鋁土礦直接進磨機。

方案2流程如圖2所示:其鋁土礦的來料流程和布料流程與方案1相同,但出料流程與流程1不同。

均化后的鋁土礦由取料機取料至出料帶式輸送機,再由出料帶式輸送機送至鋁土礦磨頭倉。鋁土礦從倉底出料,經定量給料機稱重計量后,由入磨帶式輸送機運至球磨機入口。

方案2在卸礦斗至出料帶式輸送機之間設有不經過堆場的短路流程,即:在提升帶式輸送機上設置犁式卸料器,使鋁土礦在到達布料帶式輸送機之前卸料至鋁土礦緩沖倉中。鋁土礦再從緩沖倉底出料至出料帶式輸送機上,出料帶式輸送機至球磨機的流程如前述。

方案2流程可以概括為帶式輸送機堆料、取料機取料,堆場出料鋁土礦進磨頭倉后再進磨機。

圖1 方案1流程圖

圖2 方案2流程圖

3 配置情況

方案1與方案2的主要設備如表1所示,平面配置圖分別如圖3、4所示,堆場截面圖分別如圖5、6所示。

表1 方案1與方案2的主要設備表

圖3 方案1平面配置圖

圖4 方案2平面配置圖

圖5 方案1堆場截面配置圖

圖6 方案2堆場截面配置圖

4 技術經濟比較

通過對比流程圖、設備表以及配置圖可以發現方案1與方案2有如下差異:

(1)方案1中提升帶式輸送機和布料帶式輸送機均為2條,1m寬,而方案2中提升帶式輸送機和布料帶式輸送機均為1條,1.4m寬。方案1的優勢有:布料時布料范圍更寬,可以降低堆棚高度,減少單位長度堆棚鋼結構投資,從圖5和圖6堆場截面配置圖可以看出,方案1時堆棚凈高為21.5 m,而方案2時堆棚凈高則為26 m;方案1提升帶式輸送機和布料帶式輸送機各有兩條,操作相對靈活。方案1的劣勢有:提升帶式輸送機從卸礦區至堆存區地下皮帶廊寬度為7 m,而方案2時皮帶廊僅3.2 m寬,在皮帶廊長度近似相等的情況下(約80 m),方案1的土建投資會高于方案2。

(2)方案1中鋁土礦從堆存區出料靠的是鋁土礦自重和前端裝載機向出礦斗裝料,再通過振動給料機喂料至入磨帶式輸送機。方案2則是通過取料機,從礦堆取料至出料帶式輸送機。方案2的優勢有:因采用大型橋式斗輪取料機,自動化程度更高;無地下帶式輸送機,地下土建投資費用更少;當鋁土礦中水分含量過大時,方案1靠礦石自重下料可能會出料堵料情況,而方案2則不存在這種隱憂。方案2的劣勢有:取料機設備投資費用高;取料機及出料帶式輸送機占用了堆場的部分容積,使堆場有效容積減少;取料機和出料帶式輸送機沒有備用。

(3)由于取料方式及配置的不同,導致方案1與方案2堆場的有效堆存容積不同。堆場尺寸、料堆尺寸及有效容積見表2。

表2 堆場尺寸及有效容積對比

從表2可以看出,雖然方案1的堆場長度和堆場凈高均小于方案2,有效堆存容積卻與方案2相同,為89,100 m3。這一方面是因為方案1采用的是雙堆堆料形式,更加充分地利用了空間,另一方面是因為方案1沒有取料機和地上帶式輸送機占用堆場空間。

(4)方案2設有鋁土礦不經過堆場、從提升帶式輸送機至磨礦區的短路流程。該流程雖然增加了鋁土礦緩沖倉及一些設備投資,但提高了整個堆取料流程的靈活性,一旦取料機檢修,則可采取短路流程,保證向原料磨供料。方案1由于未采用取料機,堆場出料鋁土礦直接進入磨帶式輸送機,不存在此短路流程,省去相應的投資。

(5)方案2中每臺球磨機都對應地設置了一臺直徑為18 m的鋁土礦磨頭倉,磨頭倉底部設有定量給料機,定量給料機另一端接入磨帶式輸送機,方案1則無磨頭倉和定量給料機。方案2的優勢有:磨頭倉增加了鋁土礦的存儲空間,三座磨頭倉有效容積共約4700 m3;定量給料機較方案1采用的皮帶秤計量更加準確。案2的劣勢有:增加了土建和設備投資。

(6)方案1與方案2占地面積比較見表3。

表3 方案1與方案2占地面積 m2

從表3可以看出,方案1總占地面積約為18,615 m2,方案2總占地面積約為20,105 m2,方案2大出方案1約1490 m2。具體主要體現在原礦漿磨制區、堆存區與卸礦區連接區。在原礦漿磨制區方案2較方案1增加了鋁土礦磨頭倉,因而增加占地面積約1700 m2;在堆存區與卸礦區連接區,方案1中提升帶式輸送機的皮帶廊寬度大于方案2,因而占地面積更大。

為了綜合比較兩種方案的經濟性,對均化堆場和原礦漿磨制兩個車間的投資費用進行了概算。結果分別見表4、表5。需要說明的是鋁土礦均化堆場包括堆存區與卸礦區,原礦漿磨制不僅包含上文提到的球磨機、入磨帶式輸送機等,還包括礦漿槽、礦漿泵等兩種方案共同需要且相同的設備。因不是比較對象,故未將其列出。

表4 采用方案1與方案2時鋁土礦堆場投資費用萬元

表5 采用方案1與方案2時原礦漿磨制投資費用萬元

從表4可以看出,鋁土礦堆場采用方案2時比采用方案1時總投資節省2571.83萬。在混凝土工程費用上,方案2比方案1節省2173.1萬,這是因為方案1有大量地下皮帶廊,需要采用混凝土加固,混凝土工程量大;在鋼結構費用上,方案2比方案1節省713.92萬。雖然方案2的堆場堆棚長度和高度均大于方案1,堆棚鋼結構投資高于方案1,但方案2的轉運站、地上皮帶廊投資卻低于方案1,因而鋼結構總投資低于方案1。在機械設備費用上,方案2比方案1高出947.49萬,這主要是由于方案2采用了取料機,一臺取料機設備費用約為800萬元。

從表5可以看出,原礦漿磨制采用方案2時比采用方案1時總投資高出749.27萬。在混凝土工程費用上,方案2比方案1高出985.97萬,這主要是因為方案2較方案1增加了三座鋁土礦磨頭倉,磨頭倉為混凝土結構,因而費用增加。在機械設備費用上,方案2比方案1節省213.12萬,這是主要是因為方案2的入磨帶式輸送機長度遠低于方案1,3條入磨帶式輸送機費用節省近200萬。

在鋁土礦堆場和原礦漿磨制總體投資上,方案2比方案1節省1822.56萬。

采用方案1與方案2時鋁土礦堆場和原礦漿磨制的平均運行功率見表6。