淺談提高氧化鋁廠破碎系統的工作效率

氧化鋁，又稱三氧化二鋁，通常稱為“鋁氧”，是一種白色無定形粉狀物，在礦業、制陶業和材料科學上又被稱為礬土。氧化鋁在國民經濟和生產中具有重要用途。
　　鋁土礦（Al2O3·H2O和Al2O3·3H2O）是鋁在自然界存在的主要礦物，目前世界上用拜耳法通過從鋁土礦中提取鋁而生產的氧化鋁要占到總產量的90％以上。拜耳法是指將鋁土礦粉碎后用高溫氫氧化鈉溶液浸漬，獲得鋁酸鈉溶液；然后通過一系列的化學反應和生產工藝得到α型氧化鋁粉末的過程。該生產方法由奧地利科學家拜耳（K·J·Bayer）在1888年發明，時至今日仍是工業生產氧化鋁的主要方法，稱之為“拜耳法”。因而，在氧化鋁的生產過程中，對鋁土礦的破碎過程關系到生產質量的高低，破碎系統是生產氧化鋁的一個咽喉部位。為此，在減少投資的情況下，對破碎系統進行改造，提高破碎系統中細碎產品比例，同時提高破碎機產能，能夠極大地提高生產效率，獲得較好的經濟效益。目前可以通過一下集中途徑來提高氧化鋁廠破碎系統的工作效率：一是通過改造破碎系統的方法來提高破碎系統的工作效率；二是通過對破碎系統的維護來提高破碎系統的工作效率，如經常清洗設備，減少設備的結垢。
　　一、改造破碎系統
　　（一）現狀分析
　　對于目前的破碎系統，增大排礦口可提高產量，但增大排礦口，增大了排礦粒度，會降低球磨機產能；減少排礦口，可降低粒度，降低粒度可提高球磨機處理能力，但會減小圓錐破碎機的處理量。而且，由于動錐和定錐襯板鑄造精度，不可能調的更小。因此，我們提出了對該破碎系統進行改造的研究課題，以達到提高破碎系統處理能力，降低破碎產品粒度的目的。通過系統改造，以希望能達到以下兩方面的目標：目標一是實現大破碎比破碎，也就是降低破碎產品粒度，使現有的破碎產品的長型和薄片狀的粒度減少，粒度勻細；目標二是以降低破碎產品粒度為前提，提高破碎系統的生產能力，使破碎系統達到更高的礦石處理量。
　　對于一般的破碎系統，由于破碎錐的傾角a比較大，所以礦石在破碎腔中除受動錐破碎力外，其排料過程基本上是靠重力作用進行的。這樣排礦口寬度e在很大程度上決定著產品粒度和處理量。礦石進入破碎腔后，受到動錐和定錐的幾次沖擊破碎以及礦石之間的研磨和碰撞后進入平行區。進入平行區的礦石一方面在平行區內繼續受動錐和定錐的沖擊破碎，另一方面不斷排出破碎腔，由于在平行區內礦石之間的相互碰撞機會有限，所以排礦口寬度和礦石在平行區受到破碎次數就決定了破碎機產品的粒度，礦石在進入平行區和排出破碎腔這段過程中所受到的破碎次數只與動錐擺動次數、平行區長度和錐角有關。也就是說礦石在破碎腔內停留的時間較短，破碎腔內所容納的礦石比較少，使礦石之間的相互擠壓摩擦碰撞機會減少，這樣也使一些長條型和扁平狀的礦石得不到破碎就排出了破碎腔，造成產品粒度過粗。
　　（二）改造方法
　　對破碎系統改造，主要包括進料端的固定板式給料機和鄂式破碎機的的改造，以及對篩分系統進行改造。對進料端鄂式破碎機的改造，我們和公司技術部門的有關專家一道，對破碎機的結構參數進行了分析和計算，提出了降低破碎產品粒度的幾種可行性方案。經過優選，確定對該破碎機破碎腔實施改造。改造后的破碎腔采用層壓破碎原理，使產品粒度勻細，減少扁平狀和細長形的破碎物料排出破碎腔。也就是說，在同樣排礦口的情況下，如果破碎物料從原來在150mm以下粒度含量為25％，通過改造后的新進料端，150mm 左右的粒度含量可達到80％，進料量多了，破碎率也提高了，鄂式破碎機的產能提高，使得后面的圓錐破在通過振動篩篩分，篩下的粒度產品多了，而篩上粒度產品少了，也就是返回到細錐圓錐破碎機物料少了，從而增大中碎圓錐破碎機的給料，提高破碎系統的處理量。另外，由于中碎標準圓錐破碎機，排料口為35mm，破碎物料也排放在與2200短頭圓錐破碎機的出料同一條皮帶上，一起輸送到振動篩進行篩分。因此，改進中碎1750圓錐破碎腔，也使之實現層壓破碎，降低中碎的粒度，使破碎產品的細粒產量增多，這樣又可提高振動篩下產物，減少篩上產物。同時適當調整排礦口的大小，達到提高系統的處理能力，使之達到和超過以前的極限處理量。
　　（三）改造后的效益
　　破碎系統改造后，不增加原電機功率；雖然電機電流略有增加，經計算，電流在額定電流范圍內。所以，產量增加了，相對節約能耗。改進后破碎粒度細了，進入球磨機，提高了球磨機處理能力，降低了能耗。
　　二、系統維護
　　挖掘生產潛力（提高現有設備的生產能力、勞動效率和勞動質量，以及改進生產的其它措施），是我們時代的要求。為了實現這個任務，必須對決定產品成本的各個因素進行全面檢金。改善氧化鋁生產過程的一個方面，是減少設備的結垢。設備的內表面附著工藝沉淀物（結垢），必然要求定期停車加以清除，因而必須裝備一批備用設備，這就使得生產經濟指標明顯變壞。
　　（一）清除結垢的必要性
　　氧化鋁廠的所有設備中部會產生結垢。預熱器的管壁會附上一層密實酌沉淀物硬殼；種分榴和碳分措壁、底和益上的結垢厚度可達0.5～1米。沉陷槽攪拌機的葉片結垢后，會引起電動機軸的負荷增大。設備表面上產生結垢是復雜的物理化學過程，它與溶液的過飽和程度、設備壁和溶液間的溫差以及其它因素有關。
　　換熱表面上形成的密實結垢層會增加熱阻，而且由于結垢的導熱串低，使傳熱系數急劇下降。熱利用系統的傳熱系數低，使熱流得不到有效利用，結果勢必過多地稍耗外部熱源的熱量。例如，當高壓停留罐組的生產能力為每小時90米。料漿和兩次清洗之間的連續工作時間為40～60晝夜時，因換熱表面結垢使熱流的利用變壞，致使熱能費用增加。各種工藝設備內表面產生的沉淀物，會給操作造成很大困難，并引起氧化鋁生產的技術經濟指標下降。因此十分有必要對系統進行維護，清除結垢，提高破碎系統的工作效率。
　　（二）清除結垢的方法
　　根據沉淀物成分、性質和構成的不同，以及設備幾何尺寸與形狀的差異，使用著各種破壞及清除沉淀物結垢的方法。通常采用機械清除法、化學清除法、流體力學淹除法和流體力學清除法。
　　三、結語
　　通過對破碎系統的改造和對破碎系統的維護，能夠提高破碎系統工作效率，提高原材料的利用率，提高產能，獲得卓越的經濟效益和社會效益。因而，有必要在氧化鋁廠中推廣這種方法，提高社會的整體勞動生產率。