浅谈提高氧化铝厂破碎系统的工作效率

摘要:铝土矿是铝在自然界存在的主要矿物,目前主要使用拜耳法将铝土矿粉碎后通过一系列的化学反应和生产工艺得到所需要的氧化铝产品。因而,在氧化铝的生产过程中,对铝土矿的破碎过程关系到生产质量的高低,破碎系统是生产氧化铝的一个重要环节。文章论述了破碎系统改造的方法及改造后的效率与效益。

关键词:氧化铝;破碎系统;系统改造;效益与效率

中图分类号:TQ172文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0194-02

氧化铝,又称三氧化二铝,通常称为“铝氧”,是一种白色无定形粉状物,在矿业、制陶业和材料科学上又被称为矾土。氧化铝在国民经济和生产中具有重要用途。

铝土矿(Al2O3・H2O和Al2O3・3H2O)是铝在自然界存在的主要矿物,目前世界上用拜耳法通过从铝土矿中提取铝而生产的氧化铝要占到总产量的90%以上。拜耳法是指将铝土矿粉碎后用高温氢氧化钠溶液浸渍,获得铝酸钠溶液;然后通过一系列的化学反应和生产工艺得到α型氧化铝粉末的过程。该生产方法由奥地利科学家拜耳(K・J・Bayer)在1888年发明,时至今日仍是工业生产氧化铝的主要方法,称之为“拜耳法”。因而,在氧化铝的生产过程中,对铝土矿的破碎过程关系到生产质量的高低,破碎系统是生产氧化铝的一个咽喉部位。为此,在减少投资的情况下,对破碎系统进行改造,提高破碎系统中细碎产品比例,同时提高破碎机产能,能够极大地提高生产效率,获得较好的经济效益。目前可以通过一下集中途径来提高氧化铝厂破碎系统的工作效率:一是通过改造破碎系统的方法来提高破碎系统的工作效率;二是通过对破碎系统的维护来提高破碎系统的工作效率,如经常清洗设备,减少设备的结垢。

一、改造破碎系统

(一)现状分析

对于目前的破碎系统,增大排矿口可提高产量,但增大排矿口,增大了排矿粒度,会降低球磨机产能;减少排矿口,可降低粒度,降低粒度可提高球磨机处理能力,但会减小圆锥破碎机的处理量。而且,由于动锥和定锥衬板铸造精度,不可能调的更小。因此,我们提出了对该破碎系统进行改造的研究课题,以达到提高破碎系统处理能力,降低破碎产品粒度的目的。通过系统改造,以希望能达到以下两方面的目标:目标一是实现大破碎比破碎,也就是降低破碎产品粒度,使现有的破碎产品的长型和薄片状的粒度减少,粒度匀细;目标二是以降低破碎产品粒度为前提,提高破碎系统的生产能力,使破碎系统达到更高的矿石处理量。

对于一般的破碎系统,由于破碎锥的倾角a比较大,所以矿石在破碎腔中除受动锥破碎力外,其排料过程基本上是靠重力作用进行的。这样排矿口宽度e在很大程度上决定着产品粒度和处理量。矿石进入破碎腔后,受到动锥和定锥的几次冲击破碎以及矿石之间的研磨和碰撞后进入平行区。进入平行区的矿石一方面在平行区内继续受动锥和定锥的冲击破碎,另一方面不断排出破碎腔,由于在平行区内矿石之间的相互碰撞机会有限,所以排矿口宽度和矿石在平行区受到破碎次数就决定了破碎机产品的粒度,矿石在进入平行区和排出破碎腔这段过程中所受到的破碎次数只与动锥摆动次数、平行区长度和锥角有关。也就是说矿石在破碎腔内停留的时间较短,破碎腔内所容纳的矿石比较少,使矿石之间的相互挤压摩擦碰撞机会减少,这样也使一些长条型和扁平状的矿石得不到破碎就排出了破碎腔,造成产品粒度过粗。

(二)改造方法

对破碎系统改造,主要包括进料端的固定板式给料机和鄂式破碎机的的改造,以及对筛分系统进行改造。对进料端鄂式破碎机的改造,我们和公司技术部门的有关专家一道,对破碎机的结构参数进行了分析和计算,提出了降低破碎产品粒度的几种可行性方案。经过优选,确定对该破碎机破碎腔实施改造。改造后的破碎腔采用层压破碎原理,使产品粒度匀细,减少扁平状和细长形的破碎物料排出破碎腔。也就是说,在同样排矿口的情况下,如果破碎物料从原来在150mm以下粒度含量为25%,通过改造后的新进料端,150mm 左右的粒度含量可达到80%,进料量多了,破碎率也提高了,鄂式破碎机的产能提高,使得后面的圆锥破在通过振动筛筛分,筛下的粒度产品多了,而筛上粒度产品少了,也就是返回到细锥圆锥破碎机物料少了,从而增大中碎圆锥破碎机的给料,提高破碎系统的处理量。另外,由于中碎标准圆锥破碎机,排料口为35mm,破碎物料也排放在与2200短头圆锥破碎机的出料同一条皮带上,一起输送到振动筛进行筛分。因此,改进中碎1750圆锥破碎腔,也使之实现层压破碎,降低中碎的粒度,使破碎产品的细粒产量增多,这样又可提高振动筛下产物,减少筛上产物。同时适当调整排矿口的大小,达到提高系统的处理能力,使之达到和超过以前的极限处理量。

(三)改造后的效益

破碎系统改造后,不增加原电机功率;虽然电机电流略有增加,经计算,电流在额定电流范围内。所以,产量增加了,相对节约能耗。改进后破碎粒度细了,进入球磨机,提高了球磨机处理能力,降低了能耗。

二、系统维护

挖掘生产潜力(提高现有设备的生产能力、劳动效率和劳动质量,以及改进生产的其它措施),是我们时代的要求。为了实现这个任务,必须对决定产品成本的各个因素进行全面检金。改善氧化铝生产过程的一个方面,是减少设备的结垢。设备的内表面附着工艺沉淀物(结垢),必然要求定期停车加以清除,因而必须装备一批备用设备,这就使得生产经济指标明显变坏。

(一)清除结垢的必要性

氧化铝厂的所有设备中部会产生结垢。预热器的管壁会附上一层密实酌沉淀物硬壳;种分榴和碳分措壁、底和益上的结垢厚度可达0.5～1米。沉陷槽搅拌机的叶片结垢后,会引起电动机轴的负荷增大。设备表面上产生结垢是复杂的物理化学过程,它与溶液的过饱和程度、设备壁和溶液间的温差以及其它因素有关。

换热表面上形成的密实结垢层会增加热阻,而且由于结垢的导热串低,使传热系数急剧下降。热利用系统的传热系数低,使热流得不到有效利用,结果势必过多地稍耗外部热源的热量。例如,当高压停留罐组的生产能力为每小时90米。料浆和两次清洗之间的连续工作时间为40～60昼夜时,因换热表面结垢使热流的利用变坏,致使热能费用增加。各种工艺设备内表面产生的沉淀物,会给操作造成很大困难,并引起氧化铝生产的技术经济指标下降。因此十分有必要对系统进行维护,清除结垢,提高破碎系统的工作效率。

(二)清除结垢的方法

根据沉淀物成分、性质和构成的不同,以及设备几何尺寸与形状的差异,使用着各种破坏及清除沉淀物结垢的方法。通常采用机械清除法、化学清除法、流体力学淹除法和流体力学清除法。

三、结语

通过对破碎系统的改造和对破碎系统的维护,能够提高破碎系统工作效率,提高原材料的利用率,提高产能,获得卓越的经济效益和社会效益。因而,有必要在氧化铝厂中推广这种方法,提高社会的整体劳动生产率。

参考文献

[1]郭宝贤.圆锥破碎机[M].机械工业出版社,1998.

[2](苏)c.E.安德列耶夫,等.筒用矿物的破碎、磨碎和筛分[M].中国工业出版社.1963.

[3]沈阳铝镁设计研究院.长城铬业公司矿山公司洛阳铬矿贾沟采场技术改造补充说明书,1993.

作者简介:武斐(1985-),男,河南安阳人,供职于河南煤化集团河南中美铝业有限公司,研究方向:现场工程管理;杜永军(1975-),男,黑龙江鸡西人,供职于河南煤化集团河南中美铝业有限公司,研究方向:安装工程。