筒仓储存干法机制砂物料防离析方法探讨

2020-01-19汪良强欧阳振奎符海龙

中国设备工程 2020年3期

关键词：筒仓下料离析

汪良强，欧阳振奎，符海龙

（1.河南三和水工机械有限公司；2.郑州三和水工机械有限公司，河南郑州 450000）

1 目前限制筒仓在干法机制砂储料上大规模应用的原因

筒仓越做越大，正在逐渐解决储存量少的问题，配套的皮带机或斗式提升机的可靠性也越来越高，解决了机械设备上料时的故障问题。目前，唯一限制筒仓推广的难题就是物料离析问题。

2 筒仓在干法机制砂上应用时出现的三种离析现象

干的机制砂物料属于混合物料，它由多种大小位于不同直径区间的石子和石粉组成，石子最大直径一般不超过4.75mm，石粉最小直径在0.075mm 以下。筒仓式储存机制砂物料时会存在进料离析、存料离析及出料离析等三种离析现象：（1）进料离析现象；（2）储存离析现象；（3）出料离析现象。

3 出现这三种离析现象的原因分析

（1）进料离析现象原因分析。出现这种现象的原因主要是因为在筒仓内物料的堆积过程大颗粒石子由于其动能较大，相对滚动阻力较小，都沿圆锥斜面向底部滚动，最后停留在筒仓周边，而小颗粒石粉由于其动能较少，相对滚动阻力较大，大部分堆积在圆锥顶部。这样的结果是石粉大部在中间部位，形成一个圆柱状粉心，此处相对细度模粗数较小，而较大颗粒的石子则围绕圆柱状粉心形成一个粗石子料环，其相对细度模数则较大。

（2）储存离析现象原因分析。出现这种现象的原因主要是因为随着时间的推移，由于大颗粒石子间总是存在一定间隙不可能被完全填满，在重力作用和人为振动因素（比如行车产生的振动、施工产生的振动等）的影响下，机制砂中的小颗粒石子和石粉会逐渐下沉，逐渐填补下方大颗粒石子间的这些间隙，宏观看，就形成了小颗粒石子和石粉往向筒仓底部聚集现象。

（3）出料离析现象原因分析。出现这种现象的原因主要是因为大颗粒物料较重，体积也较大，相对小颗粒物料需要的支撑力更大，一旦出现支撑力不足时，便会优先下落，而且下落后由于其动能又相对较大，滚动阻力却相对较小，所以下落后比小颗粒物料能滚动的较远，所以宏观看起来便是更容易下落。

4 防止出现这三种离析现象的解决办法

通过上面分析各现象的原因，找出对应的解决方法。

（1）对于进料离析现象，我们可以看到出现的原因一个是有料锥出现，一个是进料时大颗粒物料动能较大。

针对料锥引起的离析，对应措施如下：

①化有为无。想办法不让料锥出现，这样大颗粒物料就没有了沿料锥斜面上的水平滚动速度，也就没有滚动动能，其在沿筒仓直径方向的滚动距离就会杜绝或减少，这样就不会出现机制砂物料大小颗粒分离，整个筒仓内也就没有了物料离析现象。遵循这样的原则，那么，我们在往筒仓内布料时就需要整个筒仓水平面上均匀布料，这种布料可以是在整个筒仓平面上同时均匀下料，也可以是布料装置先在半径长度方向上均匀下料，然后，让布料装置绕筒仓中心轴旋转，让布料装置最终扫过整个筒仓水平面，将物料一圈圈地均匀撒在筒仓水平面上。

②化少为多。将原来筒仓内的一个大料锥分解为多个小料锥，这样大颗粒物料在沿筒仓直径方向的滚动距离就会大大减少。比如，在水平直径方向上将原来的一个大料锥分解为六个小料锥，这样虽然看单个料锥依然会有大小颗粒分离离析现象，但从整个筒仓看离析现象被平均分配到了整个筒仓内六个部分，不再是筒仓内整体单一离析。这样分解的料锥越多越好。遵循这样的原则，那么，我们在往筒仓内布料时就需要将原来单一的中心下料口改为筒仓仓项设置多个下料口同时下料，这样筒仓内就由一个单一的大料锥变成了多个这样的小料锥。

③化大为小。减小料锥体积，想办法不让料锥成长到具有特定安息角的高度，这样也能避免大部分大颗粒机制砂物料都聚集到筒仓壁周边。遵循这样的原则，那么，我们在往筒仓内布料时就需要布料装置不断削平料锥的锥顶部分，使其由一个大圆锥变为一个锥台形状，将中心的细度模数较小的物料不断挪移到周边大颗粒物料处，使其再次混合，减轻离析现象。

针对进料时大颗粒物料动能较大引起的离析，采用如下结果方法：

①化有为无。想办法不让水平滚动速度出现，这个问题同样可以归结到料锥的形成上，其解决办法同上，要让布料装置在整个筒仓水平面上下料，不能让料锥形成。

②化快为慢。想办法降低大颗粒的水平滚动速度，使其无法滚动到筒仓周边位置，从而尽量降低周边物料的细度模数，减轻离析程度。遵循这样的原则，那么，我们设计筒仓内的布料装置时，就需要考虑如何能阻拦大颗粒物料的滚动，或增加其滚动阻力，让其尽快停止滚动。比如，在筒仓内部设计一个与筒仓等高且同心的筒状网，大颗粒物料先落在筒状网内，形成小料锥，网内的大颗粒物料往网周边滚动时，一部分会被网阻挡一下从而速度降低，从而有效减少大颗粒物料在水平方向的滚动距离，减轻了离析程度。

（2）对于储存离析现象，我们可以看到出现的原因一个是停放时间过长，一个是停放位置有振动发生。所以我们需要重点从这两方面来解决。

针对停放时间过长原因，解决方法如下：

①化有为无。让筒仓没有物料，也就不会有离析现象发生。这就要求我们及时了解用户需求，合理安排生产，随产随用，尽量减少筒仓内的物料储存量。

②化多为少。让筒仓内储存的物料尽量少，也会减轻离析现象程度。这也要求我们合理安装生产，随产随用。

③化静为动。让筒仓储存的物料动起来，每间隔一定时间对筒仓内的物料进行倒仓，这种方法实现起来有一定的难度，不仅仅投资增加，而且还会消耗一定的能源，使用成本较高，效果也最不理想。

针对停放位置有振动发生的原因，解决方法如下：

①化有为无。让筒仓尽量远离振动源，没有了振动源，离析现象也会减轻。

②化重为轻。将振动源传到筒仓上的振动尽量减轻。可以在筒仓支架与地面接触位置之间垫上减震垫，减轻或消除振动，减轻离析程度。

（3）对于出料离析现象，我们可以看到出现的原因一个是有中间物料空洞，一个是出料时大颗粒物料优先下落。根据不同的原因，有如下解决方案。

针对筒仓下料时中间有物料空洞，解决方法如下：

①最好的办法还是化有为无。有下料空洞，是因为下料口小的原因。如果下料口和筒仓直径一样大，下料空洞就无法形成，也就不存在筒仓内的物料谁先下谁后下的问题，离析问题也就不存在了。遵循这样的原则，那么，我们设计筒仓内的出料装置时，就需要考虑不能单纯做成一个出料口，而应该是一个能保证筒仓整个水平面整体下料的装置。比如，直径与筒仓直径一样大的圆盘式给料机等，能保证整个筒仓整体下料。或者在筒仓内出料口上方做上一个出料正圆锥，这样也可以有效防止出料口上方出现物料空洞，减轻离析程度。

②化少为多。下料口尽量做多，这样保证了在筒仓内部同时形成多个下料空洞，然后，将这些下来的物料再混合通过一个总下料口出来。

③化小为大。尽量将下料空洞变大，下料空洞越大越好，下料空洞越大，表示能同时下料的物料越多，由上可知，这些下来的物料离析现象就越不严重。遵循这样的原则，那么我们设计筒仓内的出料口时要尽量大，保证能同时下较多的物料，通过这样的方法可以减轻离析程度。

针对筒仓下料时大颗粒物料优先下落原因，通过以下几个办法解决。

①化有为无。大颗粒物料优先下落还是因为有下料空洞，没有了下料空洞，大颗粒物料的优先下落也就不存在了。所以还是回到了上述解决下料空洞形成的办法上来，按上述办法防止下料空洞的产生。

②化快为慢。增加大颗粒物料的支撑力及下落阻力，通过在筒仓底部水平面上设置大网眼阻拦网，即对物料起了有效支撑作用，同时，还能降低大颗粒物料的下落速度，能有效地降低离析程度。