湿式皮带清扫装置在和尚桥铁矿皮带输送机中的应用

王 勇 马守斌 谭义明 龙 剑 黄 峰 余 辉 程 勇

（马钢矿业集团南山矿业公司和尚桥铁矿）

皮带机返程带料一直严重制约着矿山的生产安全［1-3］。皮带清扫装置分为干式和湿式，目前矿山使用的干式清扫装置解决了部分返程带料问题，但实际应用中除了头道干式（刮板式）清扫器不可代替，二道干式（刮板和滚刷）清扫器清扫都有局限性，使用一段时间后带面出现各种损伤，且无法彻底清除黏附在损伤部位坑洼处的粉料。黏附在托辊上凹凸不平的物料，可导致输送带震动和跑偏，且脱落在皮带沿途地面的粉料和碎裂的壳状物料增加了工人的劳动强度，清扫过程中会产生大量扬尘，严重影响职工健康［4-6］。湿式清扫可以很好地解决上述问题，小型输送带在各行业已被广泛应用，其设备运行稳定，效果显著；但大型输送带清洗设备国内发展滞后，且湿式清扫在矿山未普及应用［7-10］。为此，现选厂应用一种湿式清扫装置，以期解决矿山长期皮带清扫效果不佳的问题。

1 二道干式清扫器简介及使用概况

二道干式清扫器分为刮板和滚刷清扫器等，安装在皮带头道清扫器后部。二道刮板清扫器在新皮带带面的刮除效果较好，但皮带带面使用一段时间后，带面会出现缺损、深度划痕和凹凸不平等现象，此时刮板的清理返程带料效果较差，无法彻底清除黏附在损伤部位坑洼处的粉料，导致粉料黏附在托辊等处，并沿途落料。同时，刮板会对已损伤的带面造成撕裂伤等更严重的损坏，二道刮板清扫器如安装不当或维护不及时，会造成刮板和输送带带面接触过紧、过松或导程卡死；如清扫不彻底，会造成返程皮带上的粉料黏附在托辊表面并逐渐板结、脱落。滚刷清扫器虽然不伤皮带带面，但清扫时粉尘大，自身容易被粉尘黏附，失去清扫作用。

和尚桥铁矿因输送带、刮板磨损等原因造成的二道干式清扫器对返程皮带清扫效果不理想的问题，须人工每24 h 清理落料1 次，每次人工清理需30～40 min。由于二道干式（刮板式）清扫器不能有效清理返程带料，导致大量物料抛洒在机头下方，机头下方空间狭小，人工清理困难，为此安装了地面清扫器，但地面清扫器因结构缺陷等故障率高。2020年生产线1—6月停机次数统计见表1。

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由表1 可知，2020 年1—6 月，因地面清扫器维修1项原因造成停机合计20次，平均每月停机约3.3次，每次停机约2.5 h，按输送带输送量约800 t/h 计算，因维修地面清扫器减少的输送量约7.92万t/a。

和尚桥铁矿皮带机物料板结、落至地面情况见图1。

2 湿式清扫装置简介

2.1 湿式清扫装置结构

湿式清扫装置由箱体、固定在箱体上的皮带稳定装置、箱体内的冲洗装置和除水装置、循环水利用系统组成。循环水利用系统由污水箱、水泵、蓄水池的净水区和污水区等组成。湿式清扫装置（图2）依靠中压水对返程皮带带面进行冲洗，可在很短的距离和时间内完成稳定皮带、冲洗皮带和皮带脱水的过程。

2.2 湿式清扫装置设计原理

湿式清扫装置采用智能控制系统，当皮带头轮运转时，旋转传感器将接收到的电信号上传给处理器，处理器指令冲洗系统和脱水装置运行。

湿式清扫冲洗装置由1 根或2 根耐腐蚀的水管和安装在水管上的喷嘴组成，如果皮带带面损伤严重、物料黏度大，可安装2根冲洗管提高冲洗效果。

湿式清扫除水装置可利用压缩空气的空气流、高速旋转的尼龙滚刷、废旧皮带制成的刮板进行脱水。由于压缩空气的空气流除水效果好，但是辅助设备多，需要用压缩机和储气罐等压力容器持续提供高压气体，使用成本高，故使用自制刮板和尼龙脱水滚刷的除水装置，其成本低且应用广泛。

为避免皮带在运行中上下振动，返程皮带进入清洗区时无法控制与冲洗和除水设施的间距，影响皮带冲洗后的除水效果，在箱体头尾处设计安装了2对对辊式的皮带稳定装置，保证皮带经过湿式清扫装置时的稳定性。

2.3 湿式清扫装置工作原理

皮带运行时皮带稳定装置在上下对辊与皮带产生的摩擦力的作用下，产生被动相对旋转，安装在框架上的旋转传感器采集到皮带运转电信号后，上传给处理器，处理器再向冲洗系统和脱水系统发出运行指令，自动启动水泵和滚刷除水装置。

清洗皮带物料时，物料首先经过头道（刮板式）清扫器清扫，可将大部分的返程带料刮除，减少黏附在返程皮带上的物料进入冲洗阶段。之后，物料进入湿式清扫皮带稳定装置，箱体内水管中压冲洗水通过喷嘴对返程皮带的带面进行冲洗，冲洗后的带面经自制的刮水装置刮去带面大部分的水流，残余的水流经过高速旋转的脱水滚刷时，带面多余的水分被高速旋转的滚刷清理干净，在很短的时间内完成带面的冲洗和除水。冲洗后的污水从箱体底部的污水出口流出，进入污水沉淀区域，沉淀后的溢流进入净水区，再通过水泵加压后持续供应冲洗水。

3 清扫效果和磨损程度对比

返程皮带湿式清扫前后对比照片见图3。

3.1 洁净度对比

将洁净度分为0～6等级，6为洁净度最好。二道干式（刮板式）清扫和湿式清扫皮带的洁净度对比见表2。

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由表2 可知，在皮带使用第2—6 月，二道干式（刮板式）清扫返程带料的清洁度均低于湿式清扫，这是因为皮带在使用1个月后，皮带带面因矿石反复砸击和磨损造成的坑洼不平现象越来越严重；使用二道干式（刮板式）清扫时，由于坑洼处黏附的粉料无法清除，刮板与受损的皮带带面接触，造成带面加剧磨损和撕裂，磨损后回程皮带的洁净度将大幅降低，即使更换新的刮板清扫器，也与磨损后的皮带带面不贴合，清扫效果很差，导致返程皮带带料严重；而湿式清扫的中压水流可以将坑洼处和黏附力强的物料从带面上清理下来，如果辅助设施运行状态良好，则清扫效果将始终保持稳定状态。

3.2 磨损程度对比

将磨损程度分为0～6等级，6为磨损量最大。二道干式（刮板式）清扫和湿式清扫对带面的磨损对比见表3。

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由表3可知，二道干式（刮板式）清扫对带面的磨损程度均大于湿式清扫，这是由于干式（刮板式）清扫器的材质是聚氨酯，其硬度较高，新皮带带面光滑，干式（刮板式）清扫器对带面磨损均匀；但使用1个月后，皮带带面在矿石不断敲砸损伤后形成大小坑洼，皮带带面不平整，随着皮带使用时间的推移，刮板对带面的磨损加剧，损伤严重的带面可能被撕裂。湿式清扫利用中压水对带面进行冲洗，刮水装置为废旧皮带制成，高速旋转的滚刷除水装置为尼龙丝材质，与带面接触时为柔性接触，对带面不会造成严重的磨损和撕裂。

4 结 论

湿式清扫装置依靠中压水对返程皮带带面进行冲洗，可在很短的距离和时间内完成稳定皮带、冲洗皮带和皮带脱水的过程。和尚桥铁矿应用湿式皮带清扫装置结果表明，在高效清扫皮带带面的同时，不损伤皮带带面，也不会扩大带面损伤部位，大幅减轻了工人的劳动强度，减少了扬尘对职工造成的健康危害，且整体设施故障率低，清扫效率高，降低了企业成本，在保证生产持续性上占有绝对优势。