物料筛分装置在艾萨熔炼配料中的应用

赵双红，李东波，刘承飞

（云南铜业股份有限公司西南铜业分公司，云南 昆明 650093）

进厂铜精矿原料中存在的杂物主要有编织袋、麻袋、尼龙绳等，它们来源于铜精矿运输过程中覆盖、包装的材料。铜精矿原料中的大块物料来源于原料自身高水分带来原料粘合而结块及由于原料长时间堆存造成烧结而成块。原料中的杂物与结块进入铜熔炼系统中，造成配料及艾萨炉工艺波动，曾多次造成艾萨炉制粒系统故障、排放困难等工艺波动。在铜精矿进仓前端不具备设置铜精矿除杂装置的条件，采用人工表面清捡分离杂物与大块，但效果不佳。为降低杂物入炉带来艾萨工艺波动的现象，在配料流程中安装除杂装置势在必行。

振动筛广泛应用于选矿、电力、轻工、化工、有色金属等行业，对中、细粒度物料进行干湿筛分、脱水、脱介、脱泥。为实现入炉铜精矿中杂物有效分离，在配料系统中部增设振动筛，在振动筛杂物出口连接破碎机对块状物料破碎处理，对铜精矿中块状物料、编织袋等杂物进行分离，保障配料稳定性，为艾萨炉熔池熔炼温度控制、排放控制创造良好工艺条件。

1 配料除杂工艺介绍

1.1 原料中大块、杂物物料筛分现状

近年来进厂铜精矿中编织袋、尼龙绳等数量大幅增加，在原料制备工序虽进行三次分解，人工分解较为粗放、劳动强度大导致杂物分解不完全，同时针对大块物料采用鼠笼破碎机处理，全部物料均需进入鼠笼破碎机进行破碎，带来鼠笼破碎机机备件及动力费用大于120万元/年。未分解的杂物进入艾萨炉中间仓，导致艾萨炉圆盘出料不稳、制粒机刮刀损坏、艾萨炉熔炼温度波动与排放困难等一系列问题。

2011年至2016年入厂原料中的大块物料量及杂物量及杂物清捡数量见表1所示。

表1 近年来铜精矿中杂物量及杂物清捡量统计

1.2 原料中杂物对生产造成的影响

原料中杂物在配料过程中的影响：杂物进入圆盘中造成给料圆盘出料不稳，杂物在下料口处易造成堵塞，配料过程的连续控制性差，导致配料成分波动，影响艾萨熔炼的稳定控制。原料中杂物在艾萨炉熔炼中的影响：降低艾萨制粒给料圆盘出料稳定性、造成艾萨制粒机设备损坏、艾萨中间料斗堵塞、艾萨制粒成球率降低、艾萨炉温度控制难度加大、大块及杂物在炉内反应不完全易形成包裹物堵塞排放口带来艾萨炉操作温度高、排放时间长。

为了克服上述难题，通过考察学习了解到部分铜冶炼企业在铜精矿制备流程都设置有振动筛除杂装置，振动筛除杂在选矿、煤矿及冶金行业运用已很成熟。为进一步对入炉原料筛分除杂，满足生产工艺需求，提升精益生产水平，熔炼分厂对上料系统物料除杂及筛分装置进行改造，在上料流程中加入振动筛、破碎机等主要装置对物料筛分与除杂。

2 振动筛在配料中的应用

2.1 振动筛简介

将颗粒大小不同的混合物料，通过单层或多层筛子而分成若干个不同粒度级别的过程称为筛分。筛分的主要设备是振动筛，而振动筛按其运动轨迹分类分为直线振动筛、圆振动筛。

直线振动筛电机同步反向旋转使激振器产生反向激振力，迫使筛体带动筛网做纵向运动，使其上的物料受激振力而周期性向前抛出一个射程，从而完成物料筛分作业；直线振动筛运行稳定可靠、消耗少、噪音低、寿命长、振型稳、筛分效率高，可处理一定含水的物料，但其构造复杂，制造精度要求高，振幅不易调整，振动器重量大。圆振动筛采用筒体式偏心轴激振器及偏块调节振幅，做圆形运动，从而完成物料筛分作业；多用于选前的一般分级，存在结构可靠、筛分效率高、振动噪音小、维修方便、安全等优点，但其处理能力较低[1]。

2.2 振动筛的类型选择

结合公司铜精矿性质以粉料为主，带有较多的编织袋、尼龙绳及部分块状物料，且含有一定的水分，同时参考其他铜冶炼企业生产中大都采用直线振动筛，因此选择使用直线振动筛。主要基于直线振动筛处理能力大、适应含水物料的筛分、技术成熟、可靠。

2.3 振动筛安装位置选择

振动筛安装位置从振动筛除杂效率、运行成本及员工操作及安全的角度出发，实地考察公司上料生产系统。得出以下结论：若将振动筛安装在精矿库圆盘下料仓上方，可从源头将杂物与大块清除、减小人员清捡流程杂物的工作量，降低人工成本，但其安装完成后吊车操作空间狭小，存在较大安全隐患。整个上料流程中空间皆相对较为狭小，仅在鼠笼破碎机位置可具备安装振动筛的条件。经过各项参数对比最终选择在鼠笼破碎机的位置用直线振动筛替换原鼠笼破碎机，对大块的破碎效果相当，且振动筛电机功率偏低，可节约电耗，可进一步去除铜精矿中未清捡干净的杂物，振动筛安装在3m平面上，维护简单易行。

2.4 直线振动筛配置

查阅图纸原鼠笼破碎机基础为分布载荷，基本满足振动筛配置要求，将鼠笼破碎机进行整体拆除，对平台支梁进行加固并重新预埋一个重钢平台即可满足直线振动筛的设备安装、运行条件。配置如下：利用原有板梁基础，把振动筛四块地基预埋钢板焊接在辅助梁上，再把振动筛底托和预埋钢板焊接，把筛机支腿架和振动筛底托用螺丝固定，最后把筛箱吊装在筛机支架上；电机支架螺栓固定在楼板上；鼠笼破碎机的下料楼板洞口作为振动筛的筛上物和筛下物排料出口；振动筛采用纵向放置。振动筛主要技术参数见表2中所示。

表2 振动筛主要技术参数

2.5 直线振动筛在配料流程中的应用及效果

经过一系列工作，直线振动筛于2017年4月底改造完成。对振动筛振动力矩调试、联锁试车调试、改进卸料器增强杂物清除效果、完善安全设施、制定相关规程后投入使用。使振动筛处理能力达280t/h。铜精矿物料经皮带运输至振动筛对精矿与杂物有效分离，筛上物中的杂物进入到斗子运走，大块物料从杂物出口位置进入破碎机进行破碎。筛下物及破碎后的物料经下料口至皮带运输机运至艾萨炉中间仓；改造前、后工艺流程见图1、图2中所示。

图1 改造前配料工艺及除杂流程图

图2 改造后生产工艺及除杂流程图

直线振动筛在艾萨熔炼配料工艺中的应用，从根本上对铜精矿中块状物料、编织袋等杂物进行筛分与分离，并对铜精矿进行松散与混匀作用。

主要效果为，振动筛的投入使用淘汰高能耗、高维修成本的鼠笼破碎机，节省了备料生产系统运行成本及维修费用约100万元/年；上料系统中杂物得到有效清捡，2017年5月至2020年入厂铜精矿中杂物约1900吨，大块物料约5500吨，上料系统中清捡出杂物约1970吨，处理大块物料约5000吨，杂物清除率高于90%，大块物料经对辊式破碎机后便得到破碎；杂物得到有效分离，上料系统卡堵次数减少，稳定上料，同时铜精矿经振动筛处理后得到混匀，2017年初至2020年配料合格率由95.27%提升至95.99%；减少铜精矿中的杂物进入艾萨工序的数量，为艾萨炉稳定生产创造条件：稳定了艾萨炉给料圆盘出料，减少了艾萨炉冲料现象的发生，保证了艾萨炉粒子质量，降低了艾萨炉中间料仓堵塞，提高了制粒机刀杆使用周期，提高艾萨熔炼排放速度，艾萨炉平均排放时间由30min/趟降低至26min/趟；稳定艾萨熔炼温度控制，温差由48.43℃降至35℃。

3 结语

振动筛物料除杂及筛分装置改造的实施，振动筛的使用提高杂物清除效率、配料合格率、制粒粒子质量，降低艾萨熔炼的烟尘率、金属损失；另外为提高艾萨熔炼工艺稳定性及降低熔池温度提供了条件，提高了艾萨炉耐材使用寿命，振动筛替代鼠笼破碎机大大降低生产成本。但受设备安装现场位置限制未能在配料源头配置直线振动筛，无法从源头消除杂物对配料工艺的影响，同时较高水分的铜精矿在振动过程中物料更紧实从而粘附于筛面，造成物料拥堵或被迫停机，部分筛上物仍需人工清捡，振动筛工作区域噪音、扬尘未得到较好控制。以上不足将在今后生产实践中不断优化。