门架式堆取料机在铜冶炼中的生产实践

马榜样，闫华龙

（中铜东南铜业有限公司，福建宁德 352100）

目前，各大铜冶炼企业原料区域大多采用天车抓斗形式进行堆取料，也有部分采用圆形堆取料机方式［1～4］。中铜东南铜业采用门架式堆取料机［5，6］，在国内铜行业属于首家，本文针对使用过程中的优缺点进行总结分析，以期对此类设备在铜冶炼厂应用时有一定的借鉴参考。

1 门架式堆取料机简介

1.1 门架式堆取料机的作用

中铜东南铜业有限公司精矿库分南北两跨，每跨分别设有1台门架式刮板取料机配置一台天棚卸料小车，用于在库内堆取铜精矿。入库时，铜精矿于厂外至卸料仓通过皮带系统后经由天棚卸料小车的下料溜管入库；铜精矿出库时，采用刮板系统将取出物料经振动筛筛分后送至配料工序。

冰铜堆场设有1台门架式刮板取料机并配置一台天棚卸料小车，用于在库内堆取料。入库时，风淬后冰铜从熔炼炉冰铜排放位置通过皮带系统后经由天棚卸料小车的下料溜管入库；冰铜出库时，采用刮板系统将取出物料经振动筛筛分后送至冰铜磨系统。

两类堆取料机参数见表1。

1.2 门架式堆取料机的工作原理

堆取料机主要由主刮板系统、副刮板系统、行走系统、卷扬系统构成。堆取料机整体在轨道上往复行走，副刮板负责将背后的料堆积起来，主刮板负责

表1 两类堆取料机相关参数

把堆好的物料运输至头部的溜槽内，再由溜槽滑落至皮带运输机上。

如果取料机需要到某一指定的料堆区域进行取料作业时，首先进行调车作业：设备原地不动，卷扬机构运行将刮板取料系统升到最高点，然后卷扬机构停止运行开动端梁行走机构到指定的料堆区域定位点。取料机完成调车作业后，端梁行走机构停止运行。

当设备开始取料作业时，刮板切入预定深度后，卷扬机构停止运行，端梁行走机构按照设定的行走速度在该料堆区内行走，直至将这一层的物料取净。取料机在完成这一层的取料后，端梁行走机构停止，卷扬机构将刮板取料系统按照预置的指令下降相应的角度继续取料，然后端梁行走机构在这个料堆区内向相反的方向行走，如此反复，直至将该料区内的物料逐层地全部取出。如果需要取其它料堆，将刮板取料系统升到最高点，再把取料机调到另一个料堆区重复上述操作。

1.3 堆取料机的结构

门架式堆取料机主要由门架钢结构、刮板取料系统、端梁行走系统、取料俯仰系统、物料转载系统组成。

1.3.1 门架钢结构

门架钢结构是取料机的主体钢结构，它负责承载整个堆取料机的重量和堆取料时候的冲击力，同时也是强制行走机构同步执行者。根据公司现场实际料堆情况，该取料机钢结构类似三角形，如图1所示。

图1 门架式刮板取料机示意图

1.3.2 刮板取料系统

门架式刮板取料机由两台刮板机组成，一台是副刮板，它的职责是负责将背面的料堆积起来，交给主刮板取料。另一台是主刮板，它的职责是将堆好的料，运输到物料转载系统中。

主刮板由两段组成，一段是驱动固定端，一段是从动活动端，在整个取料的过程中，如图1所示的变化，输送刮板链条由上面的两段夹角运行，逐步过渡为两段同直线运行，同时主刮板的机架在做圆弧运动。副刮板机输送链条一直是整体自转运行，同时副刮板机整体机架做有轨道的平面运动。

1.3.3 端梁行走机构

端梁行走机构分为固定梁和摆动梁。靠近主刮板头部落料的地方为固定梁。固定梁部分含有两个驱动部分，固定端设置了定位导向机构，保证了固定梁在行走的准确性。副刮板堆料机的尾部为摆动梁，它们之间采用铰链连接，目的在于移动过程中额外应力的释放。为了控制活动梁有较大范围的移动，设置了连锁限位开关，当超过活动范围进行连锁停机。

1.3.4 刮板提升俯仰装置

门架式刮板堆取料机的提升系统是通过卷扬机构实现的，通过钢丝绳的收放带动主、副刮板机的框架的提升或降落。卷扬系统安装在主刮板头部的平台上，定滑轮安装在门架中间位置，动滑轮安装在主副刮板的吊架上，钢丝绳的卷筒端设置编码器来记忆钢丝绳的收放长度。

1.3.5 物料转载系统

物料转载系统是将刮板机所取到的物料有序地转到地面的皮带运输机上，将物料输送出去。针对物料特性设置了防止堵料的开关，内壁铺设衬板。

2 堆取料的优缺点

门架式堆取料机在中铜东南铜业有限公司应用了一年多的时间，有优点，也有缺点。

2.1 堆取料机的优点

1.材料通过下料溜管形式，安全环保，下料溜管是避免物料在下落过程中引起周围气流的卷吸，大量的粉尘可以得到捕捉，下料很环保。

2.相对于其它取料机形式能跨堆，可以设置挡墙，可以放置不同的原料，提高了不同种类的物料可以在同一地方放置，方便配料使用。

3.材料能力大，进料段设计能力为800 t／h，出料段设计能力为500～600 t／h。

4.动化程度高，通过限位控制，可实现远程控制。

5.结构简单、转动部件少、重量轻，设备造价较低，后期维护成本低，工程投资相对较低。

2.2 堆取料机的缺点

1.下料溜管易磨损。自投产使用至今各个取料机下料溜管均不同程度磨损，更换频率大，且更换难度大，且冰铜根据其冰铜性质已撤销下料溜管。

2.现场限位开关等电仪件维护保养困难。由于精矿库环境特殊，导致限位开关等电仪元器件经常故障，摆动端梁经常故障，甚至出现滑动现象，难以实现全面自动化。

3.机械故障频繁。刮板链条经常脱轨，刮板轨道磨损严重，头部驱动齿板磨损严重，链条中间固定销套磨损严重或破损等等。

4.取料机无混矿能力。

5.设计问题。由于结构设计，取料机取不完所有的料，底部剩下锐角三角形堆；靠近边墙的料取不到，取到最后剩下的料变成“V”字型，需要铲车处理。

3 问题分析及解决要点

3.1 工艺问题分析及解决要点

由于设计的原因，下料溜管经常被冲破，造成精矿库粉尘飞扬，是重要的污染源，针对这种情况，该公司积极采取措施，对下料溜管进行了改进，改变了下料的冲击点和溜管的材质，同时增设了水喷雾系统，有效控制了物料的扬尘。

对全自动的堆取料机在这种场合已经不适应了，由于环境和设计问题，始终不能达到自动化，现在采用了人工取料的方式，对取不到料堆的，取完料后成“V”字型的，做了彻底的改进，取消了相应的限位。对于取完后成三角形的只有铲车配合才能解决。

3.2 电仪问题分析及解决要点

由于采用全自动设计结构，无人操作的理念，各种检测和保护装置非常完善。例如检测到位装置、防晃装置等，均采用了无线发射和接受功能，现场的系统非常多而且很复杂。由于现场环境恶劣，该元器件经常损坏，导致堆取料机无法运行。现在经过摸索和改进，优化了一些功能，使得取料机能够正常运行。

3.3 机械问题分析及解决要点

通过对门架式堆取料机的结构分析和现场运用情况，机械问题相对比较简单，但是很难处理。例如堆取料机的轨道磨损，刮板链条的磨损，驱动链板的磨损，链条中间销套破损等。

表现的故障现象如下：刮板链条的脱轨；刮板运行过程中的震动变大；两侧刮板链条高低不平；刮板头部齿板脱不开齿；副刮板整体脱轨；摆动端梁的脱轨；俯仰系统的下滑等。这些现象在这里已经有一部分得到解决，有一部分在解决中，预计在不久的将来可以完全解决。

对上述现场的分析可知，问题主要是由于整体的结构设计不合理和安装存在的缺陷所导致。设计不合理的表现为摆动端梁的经常故障、刮板机链条的异常磨损、链轮的异常磨损、轨道的异常磨损。安装维护不到位的有副刮板的整体脱轨、链条的脱轨等。大部分问题已经解决。

有些在原始设计上没有考虑到的或太理想化的是解决不了的，例如取矿到最后剩下的三角形矿堆，例如不能混矿、不能实现自动化等。

4 刮板系统维护与检修

刮板系统是取料机的重要系统，也是故障较高的系统，维护要点如下：（1）损坏的链条可以单独更换，更换时必须更换偶数节，两侧同时更换最佳，可以保证两边链条同样的长度。也可以局部单独更换链板、滚轮、中间套等，这样更换会很浪费时间，效果不太理想；（2）当输送链中间套损坏开裂达到1／3～1／2时，局部更换已经没有意义了，需要全部更换；（3）定期检查刮板取料系统的驱动链轮和尾部链轮的齿圈磨损情况，定期更换尾部滚轮的轴承；（4）新换的链条刮板上螺栓，需要24 h后全部紧固一次，并且做好放松措施。过1周以后，更换链条需要重新张紧一次。其余根据事情情况，定期紧固或更换链板螺栓，定期进行润滑；（5）每隔1 000 h，要对QU80轨道垫板上的螺栓进行紧固；（6）卷扬系统、行走系统，按照行车的卷扬系统、行走系统进行维护保养。

由于取料机的链条设计为免维护型的，针对堆取料系统，必须定期维护，操作人员在使用取料机时候对链条进行清理，对滚轮和链板必须进行敲击点检、加油润滑，保证链条关节的灵活。取料结束后，对刮板机进行清扫整顿，检查五大机构的要点，写好相应记录。

5 结 语

中铜东南铜业有限公司自使用门架式堆取料机以来，一年有余，冰铜堆取料机使用相对较为理想，精矿堆取料机故障较多。同时设备运行的好坏跟操作人员精心与否和设备的维护人员的仔细与否有较大的关系。