昆鹏公司配料给料设备改造的思考

（凉山矿业股份有限公司，四川 会理 615141）

昆鹏铜业公司自2010年8月投产以来，在备料环节，无烟精煤、石英砂等辅料的给料一直存在下料困难、给料不连续、给料稳定性差、现场劳动强度大等问题，直接对艾萨炉生产过程产生不利影响，造成艾萨炉的炉温、渣型、冰铜品位、用氧量波动，导致艾萨炉操作困难，恶化炉况，缩短炉寿，增加燃料消耗，同时因为用氧量的波动，氧气利用率较低，制约了艾萨炉下料量的进一步提高，生产潜力未得到挖掘，冰铜品位、渣型的波动，也会引起电炉功率、电极插入深度等频繁调整，高温区也随之变化，对排放、炉结控制都有不良影响，另外，冰铜品位波动剧烈时，因为分析的滞后，转炉的工艺控制也难以及时调整，每炉吹炼炉时长短不一，也增加了生产协调的不确定性，因此，辅料的给料控制精度需要提高，减少后续生产环节的不稳定因素，提高生产效率。

1 原有给料设备的结构及存在的问题

辅料的给料设备由物料容器配以棒条阀控制下料速度，棒条阀下为拖料皮带，拖料皮带驱动电机为变频电机，DCS系统控制，给料值设定后，自动控制给料量。

1.1 设备基本结构

物料容器为一体式四角锥形漏斗，漏斗下口尺寸为400mm×400mm，下口安装棒条阀，棒条阀下方定量给料机，皮带与棒条阀之间为导料槽。

1.2 主要存在的问题

下料困难，物料不能自由下落到皮带上，即使在料斗内加装压缩风，也没有明显改善，需不断以人工敲击料斗来下料，但皮带上的物料呈不连续状态，具体问题为：

a物料在料斗内粘接，形成“架桥”状态，难以顺利通过料斗下口落下。

b棒条阀阻碍了物料的落下，容易堵塞。

c导料槽内的物料不能顺利拖出，给料不稳定。

d料斗需要操作人员经常敲击仓壁，劳动强度大，效率低。

1.3 问题分析

设备选型及结构形式不能不能满足物料的下料、出料需求。

a物料的物理性质以无烟精煤为代表，经水洗后的无烟精煤含水量较高，在料斗内容易粘结并形成“架桥”状态。

b料斗下方出口尺寸仅为400mm×400mm，狭小的空间内，物料极易粘接，难以顺利排料。

c配料设定值较低时，物料不能通过狭小的导料槽出料口，且出料口距离定量给料机称重传感器距离较远，称量数据滞后于DCS调节要求。

2 问题的解决思路

通过以上分析，问题的焦点在于设备的选型及结构形式需针对物料的物理性质来进行。

2.1 料斗的选择

本厂原设计的料斗为方锥形，并不适用于所使用的无烟精煤，但考虑到成本因素及施工时间因素，并且物料的堆积及“架桥”主要集中于料斗下部的狭小空间，决定保留料斗上段，将料斗下段截断，改造后的下段料斗上部与上段方形料斗连接，并从上到下由方形过渡到圆形，以减轻物料的粘结情况。

结合实际使用经验，下端出口尺寸由400mm×400mm扩大为Φ800mm，可以减轻“架桥”情况，同时，改造后的下段料斗不再焊接在上段料斗上，而是采取吊挂方式，挂在上段料斗上，成为活动料斗，在活动料斗上安装一个仓壁振动器，在振动器的作用下，活动料斗产生抖动，则可解决物料“架桥”的问题。

2.2 给料设备的选择

常用的固体物料给料设备主要有胶带给料机、振动给料机、螺旋给料机、圆盘给料机等，对物料的适用程度如表1所示。

综合考虑无烟精煤粒度、含水以及现有设备状况，选用直径1.5m的圆盘给料机即可满足使用要求。

表1 给料机对物料粒度的适用程度

2.3 第一期改造设备的连接及效果

第一期改造时，活动料斗落料到圆盘给料机，再从圆盘给料机落到定量给料机，以定量给料机称量数据为依据，控制目标为圆盘转速，自动控制给料量，实现了流畅给料的要求。

在设定值发生变化时，设备能够自动调整给料量，使反馈值不断向设定值逼近，形成围绕设定直线上下波动的曲线。

在一段区间内，给料总量与设定值计算料量吻合，偏差低于0.3%，而之前的给料偏差大于1%。

2.4 第二期改造

在第一期改造中，实现了自动控制下的流畅给料，改善了辅料配料条件，虽然一段区间内的给料能达到设定需求，但从瞬间来看，曲线振幅仍然较大，在设定值2t/h的时候，振幅能达到0.7t/h，效果还不令人满意。

在前面的给料稳定性分析中所述，称重传感器距离圆盘给料点较远，调节滞后，而且圆盘给料条件下，圆盘转速调节有惯性，这就导致了给料曲线振幅较大，定量给料机皮带上的料层也呈曲线状。

2.4.1 设备改造

在给料不稳定的情况下，采用缓冲料斗的方式滤去料层波峰，同时填平波谷，以拖料方式进行给料。

在第一期改造中，为节约改造成本，料斗位置、定量给料机位置未做改动，圆盘给料机位于定量给料机皮带正上方，改造完成后，圆盘盘面距离定量给料机皮带约1.2m，圆盘落料点距离称重传感器1.5m，在此空间制作缓冲料斗。

缓冲料斗尺寸为400mm×600mm×750mm，秤架与活动闸门之间距离600mm，缓冲料斗与活动闸门之间的过渡段高400mm，长500mm，缓冲料斗与皮带之间安装胶皮作为挡边。

缓冲料斗容积量计算：

0.4×0.6×0.75+0.4×0.4×0.5=0.26（m3）。

取无烟精煤堆密度为1.0，则料斗中物料重量：

0.26×1.0=0.26（t）。

一般配煤设定范围为4t/h～10t/h，取上限折算为2.78kg/s。

在圆盘不供料时缓冲料斗可以提供的供料时间：0.26×1000÷2.78=93（s），可以有充裕的时间调整圆盘给料量。

2.4.2 控制及操作方式

缓冲料斗与定量给料机配合作为一套胶带给料设备，控制逻辑为拖料皮带控制逻辑，自动控制皮带速度来控制给料量，缓冲料斗前端的活动闸门主要用于调整给料范围。

圆盘给料机仅作为补料设备，目的是保持缓冲料斗内随时有料，圆盘调速为远程控制，现场监控摄像机监控中心为缓冲料斗，范围包含圆盘下料口与缓冲料斗出料口，主控室操作员关注缓冲料斗料位，料位不足时增加圆盘转速，只要圆盘不堵料，在适合的圆盘转速下，圆盘给料速度接近缓冲料斗出料速度时，即可在较长时间段不用调整圆盘转速。

在这样的控制、操作情况下，当圆盘上方的料斗内物料“架桥”、圆盘不给料时，仍然有2分钟的反应时间，主控室启动仓壁震动器，将“架桥”的物料震落，及时向缓冲料斗补料，达到稳定给料的目的。

3 设备改造后的效果

改造后的设备给料效果如图1所示。

图1 设备改造后的给料趋势图

由图中可知，曲线1为未改造的圆盘→定量给料机给料控制方式，曲线振幅明显较大，而曲线2和曲线3为改造后的圆盘→缓冲料斗→定量给料机给料控制方式，曲线振幅处于称量设备最小分度值内上下震荡，达到了预期效果。

4 结论

昆鹏公司给料设备经两次技术改造投入使用后，经过5个多月的运行实践表明，本次技术改造取得了预期效果，从艾萨炉操作数据看，除了炉温波动范围缩小外，氧气波动减小后，利用率得到明显提高，在同等供氧条件下，下料量达到了历史新高，在较长区间内，每班8小时下料量（干料）甚至超过了500吨，这在历史上都是未曾达到过的。

在现代铜冶炼中，入炉物料的稳定性起着举足轻重的作用，在生产流程前端稳定后，才具备稳产、高产的基础条件，同时提高物料利用率，降低能耗，从而降低企业生产成本。