Khắc phục rơi vãi và bùn than dưới đáy băng tải: Chống ăn mòn hành lang, an toàn không gian kín và hệ thống thu hồi tự động dạng xích cào

Trong các nhà máy tuyển than lớn hiện đại, phân xưởng rửa than nhiệt điện, hành lang trung chuyển tại miệng giếng mỏ và hệ thống lưu trữ, xuất hàng tại cảng, băng tải chính là "động mạch vận chuyển" của toàn bộ dây chuyền sản xuất. Từ tiếp nhận than nguyên khai, tuyển huyền phù nặng, khử nước tuyển nổi đến xếp hàng than trung gian và than sạch, tính liên tục vận hành của toàn bộ các đơn nguyên sản xuất và tổng thông lượng (Throughput) của nhà máy đều bị chi phối trực tiếp bởi tỷ lệ vận hành ổn định của mạng lưới băng tải.

Tuy nhiên, trong điều kiện vận chuyển tải trọng cao kéo dài, do độ ẩm than nguyên khai dao động lớn, bùn than có tính dính kết mạnh và hàm lượng hạt mịn cao, sau khi băng tải qua tang tháo liệu, bề mặt làm việc thường không tránh khỏi việc bám một lớp bùn dư có độ nhớt rất cao và cực khó bong ra. Khi băng tải chạy vào nhánh hồi với tốc độ cao, lượng vật liệu dư này liên tục rơi và vãi tại khu vực nhánh hồi đầu máy cũng như dưới hành lang cầu treo trên cao (Trestle Bridge Gallery). Lâu dần, tại đáy khung băng tải, bên dưới tang đổi hướng và trên lối đi dầm thép của hành lang hình thành lớp than và bùn tích tụ dày, ẩm và dính.

Từ lâu, ngành vật liệu rời thường dựa vào phương thức "xúc dọn thủ công" thô sơ để vệ sinh hàng ngày. Công nhân phải mặc đồ bảo hộ nặng nề, chui vào đáy khung băng tải thấp, hẹp, đầy bụi và thiếu ánh sáng, thậm chí vào không gian kín, cầm xẻng, xà beng hoặc súng nước áp lực cao để từng chút một cạo và xịt rửa lớp bùn than đã đóng cứng. Phương thức làm việc truyền thống này không chỉ đòi hỏi cường độ lao động cực lớn và hiệu quả rất thấp, mà còn luôn tiềm ẩn các rủi ro an toàn nghiêm trọng như ngã từ trên cao, bị máy quay cuốn vào và ngạt thở do thiếu oxy. Nghiêm trọng hơn, bùn than tuyển rửa chứa nhiều nước tự do và sulfua; bùn ướt bám chặt, bao phủ lâu dài lên giá đỡ kết cấu thép và dầm nền của hành lang sẽ gây ăn mòn axit hóa học và điện hóa dữ dội, khiến tuổi thọ thực tế của giàn chịu lực chính bị rút ngắn mạnh và đặt nền tảng an toàn nội tại của nhà máy tuyển than trước mối hiểm họa to lớn.

Vì vậy, thoát khỏi "lao động thủ công và dọn dẹp kèm dừng sản xuất" và đưa vào hệ thống thu hồi vật liệu tự động dạng xích cào kín hoàn toàn hướng tới điểm tháo liệu đầu máy và vùng vật liệu rơi dưới đáy băng tải, nhằm đạt được "thu gom tại chỗ, nâng kín hoàn toàn và hoàn trả tự động 100%" vật liệu rơi vãi và phế liệu bị cạo, đã trở thành bước đột phá then chốt để các hệ thống lưu trữ, vận chuyển vật liệu rời của ngành công nghiệp nặng hiện đại nâng cao an toàn nội tại và thực hiện vận hành xanh, không người trực.

I. Cơ chế hình thành vật liệu tích tụ dưới đáy băng tải và vật liệu bám nhánh hồi cùng các tác hại dây chuyền

Để loại bỏ tận gốc vấn đề bùn tích tụ trong hành lang, trước hết phải phân tích sâu con đường hình thành vật lý của vật liệu bám nhánh hồi và vật liệu tích tụ dưới đáy băng tải, cũng như chuỗi tác hại nhiều tầng mà chúng gây ra cho thiết bị vận chuyển:

1. Tác dụng mao dẫn bề mặt và phế liệu tại vùng mù của lưỡi cạo cấp hai

Trong quá trình tiếp nhận và vận chuyển, than nguyên khai bị nén chặt bởi trọng lực, các hạt than mịn và nước hình thành cầu nước hấp phụ mao dẫn rất mạnh trên bề mặt cao su vi xốp của băng tải. Ngay cả khi đầu máy được lắp lưỡi cạo polyurethane cấp một hoạt động tốt, nhiệm vụ chính của nó cũng chỉ là bóc tách theo phương tiếp tuyến 80%–90% vật liệu dày ở lớp bề mặt; lượng bùn dính đặc và bùn than mịn còn lại sẽ bám trên bề mặt băng và lọt qua khe lưỡi cạo cấp một. Khi đi qua lưỡi cạo hợp kim mịn cấp hai hoặc con lăn ép đổi hướng, bùn than mịn bị cạo xuống dưới áp lực cao. Do không gian lắp đặt lưỡi cạo cấp hai chật hẹp, bùn bị cạo thường không thể ném trực tiếp vào phễu tháo liệu chính mà rơi thẳng xuống tấm đáy khung và mặt sàn hành lang.

2. Rung động của băng nhánh hồi và vãi rải rác trên toàn tuyến

Do băng nhánh hồi liên tục chạy qua hàng chục cụm con lăn dưới với tốc độ cao, băng chịu dao động lực căng theo chu kỳ và rung động cơ học; lớp than đã cứng bám trên mặt không làm việc hoặc mép băng bị rung vỡ thành hạt và liên tục rơi như "tuyết rơi" dưới toàn bộ lối đi hành lang dốc trên cao dài hàng chục đến hàng trăm mét.

3. Ăn mòn axit tốc độ cao đối với kết cấu thép hành lang và phá hủy khả năng chịu lực cơ học

Nhiều nhà máy tuyển than bỏ qua cơ chế ăn mòn của bùn tích tụ đối với kết cấu thép xây dựng. Than nguyên khai thường chứa các thành phần sulfua như pyrit (đisulfua sắt $FeS_2$). Trong môi trường hành lang kín ẩm, ấm và thông gió kém, bùn than ướt bám trên bề mặt kết cấu thép phản ứng thủy phân oxy hóa dữ dội với oxy trong không khí, tạo màng điện ly axit sunfurơ và axit sunfuric loãng có tính ăn mòn mạnh:

$$2FeS_2 + 7O_2 + 2H_2O \rightarrow 2FeSO_4 + 2H_2SO_4$$

Màng nước axit này tấn công trực tiếp dầm thép chữ I của hành lang, thanh giằng chéo ngang bằng thép chữ U, chân cột và bản móng, gây ăn mòn điện hóa thoát hydro nghiêm trọng và thủng lỗ rỗ. Lớp bùn không được dọn kịp thời có thể dày đến hàng chục xentimét, chôn vùi dầm thép chịu lực, khiến lớp phủ chống ăn mòn cao cấp bị phồng rộp và bong tróc trong vài năm. Tiết diện hiệu dụng của dầm thép bị ăn mòn mỏng đi, độ cứng chống uốn và chống xoắn giảm mạnh, khiến toàn bộ hành lang treo trên cao đối mặt nguy cơ mất ổn định do mỏi kết cấu không thể đảo ngược dưới rung động tải nặng.

II. Ba điểm đau lớn và ranh giới đỏ an toàn của công tác xúc dọn thủ công truyền thống

Việc phụ thuộc lâu dài vào dọn dẹp thủ công vật liệu tích tụ dưới đáy băng tải đã bộc lộ mâu thuẫn cực kỳ gay gắt dưới các tiêu chuẩn an toàn công nghiệp và sức khỏe nghề nghiệp hiện đại:

1. Môi trường làm việc trong không gian kín khắc nghiệt và nguy cơ thương vong

Chiều cao nhánh hồi của băng tải so với mặt sàn thường chỉ từ 0,4 m đến 0,8 m, dầm ngang của khung đan xen với dây kéo và con lăn dọc tuyến, đây là không gian hẹp nửa kín hoặc không gian kín điển hình. Khi xúc dọn, công nhân phải nằm sấp hoặc bò vào đáy khung; chỉ một chút sơ suất có thể xảy ra tai nạn bị con lăn đang quay cuốn vào hoặc bị băng tải kẹp nghiền. Đồng thời, trong hành lang kín có bụi than bay lơ lửng nồng độ cao và khí sulfua ẩm khuếch tán, làm việc lâu dài rất dễ gây bệnh bụi phổi nghiêm trọng và tổn thương đường hô hấp mãn tính.

2. Sự cố thiết bị thứ cấp do xịt nước áp lực cao thủ công

Để tăng tốc dọn dẹp, hiện trường thường dùng súng nước áp lực cao đường kính lớn để xịt rửa tấm thép đáy một cách tùy tiện. Dòng nước áp lực cao không tránh khỏi việc xâm nhập vào khoang kín bạc đạn con lăn dưới, hộp đấu dây của công tắc dây kéo và bên trong công tắc chống lệch, khiến mỡ bôi trơn bạc đạn bị nhũ hóa và thất thoát, bạc đạn bị kẹt và mài mòn, thậm chí gây chập mạch đốt cháy mạch điện. Nghiêm trọng hơn, nước rửa có hàm lượng rắn cao tràn lan sẽ chảy theo hành lang dốc vào phòng phân phối điện hoặc bể lắng, gây rò rỉ nước và than nghiêm trọng cùng ô nhiễm thứ cấp trong phân xưởng.

3. Chi phí dừng máy ngoài kế hoạch cao và mâu thuẫn nhân công

Xúc dọn diện rộng thường phải xin cắt điện và dừng toàn tuyến, mỗi lần dọn mất vài giờ, trực tiếp gián đoạn dây chuyền sản xuất chính của nhà máy tuyển than. Cùng với việc lợi thế dân số suy giảm và tiêu chuẩn đầu vào an toàn của ngành rủi ro cao ngày càng chặt chẽ, các vị trí xúc dọn ở tuyến đầu đang đối mặt tình trạng thiếu hụt lao động nghiêm trọng và già hóa công nhân.

---

III. Nguyên lý làm việc và kết cấu cơ khí cốt lõi của thiết bị thu hồi vật liệu dạng xích cào

Nhằm chấm dứt hoàn toàn tình thế bị động "đổi sạch sẽ bằng sức người", thiết bị thu hồi vật liệu dạng xích cào (Chain-Plate Type Material Recovery Device) đã ra đời. Đây là một hệ thống nâng và hoàn trả vật liệu kiểu cào thu nhỏ, kín hoàn toàn, tốc độ thấp, mô men lớn, được thiết kế chuyên biệt cho vùng vật liệu rơi bên dưới lưỡi cạo cấp hai ở đầu băng tải và đoạn tiếp nhận.

1. Tổng thành kết cấu và bố trí mô-đun

Toàn bộ thiết bị có dạng hộp mỏng kéo dài, thân chính được bố trí nằm ngang hoặc nghiêng một góc nhỏ ngay bên dưới lưỡi cạo cấp hai trên bề mặt làm việc của đầu băng tải:

• Phễu thu gom dẫn hướng kín hoàn toàn: miệng phễu tiếp nhận rộng hướng chính xác theo đường parabol rơi của lưỡi cạo cấp hai, tiếp nhận kín 100% toàn bộ bùn than kết dính, bột ẩm và mảnh vụn bị cạo xuống, ngăn vật liệu bắn ra ngoài;
• Máng băng tải hạng nặng và tấm lót composite siêu phân tử: thân máng được cắt và tạo hình chính xác từ thép kết cấu cường độ cao, hai bên có rãnh dẫn hướng chống lệch. Đáy máng được lát chặt tấm lót composite polyetylen phân tử lượng siêu cao (UHMWPE) hoặc hợp kim chịu mài mòn. Hệ số ma sát động cực thấp và tính tự bôi trơn kỵ nước của UHMWPE loại bỏ hoàn toàn vấn đề bùn than ướt độ nhớt cao đóng cứng và bám dính trên đáy máng;
• Xích kéo hợp kim rèn khuôn cường độ cao và lưỡi cào hạng nặng: sử dụng xích hợp kim rèn khuôn chống ăn mòn đặc chủng làm bộ phận kéo, kết hợp nhiều tấm lưỡi cào hạng nặng, chịu mài mòn, thành dày, uốn gấp (tấm xích), có độ bền kéo đứt và giới hạn mỏi chịu va đập cực cao;
• Cụm dẫn động nối trực tiếp phòng nổ và bộ phận căng xích: dẫn động trực tiếp bằng động cơ phòng nổ tỷ số truyền lớn và hộp giảm tốc bánh răng tôi cứng lắp trên trục; phần đuôi có cơ cấu căng trục vít – con trượt nổi, cho phép hiệu chỉnh tinh lực căng trước của xích bất cứ lúc nào.

2. Cơ chế hoàn trả vòng kín tại chỗ

• Cào gom tại chỗ: bùn than kết dính bị bóc khỏi bề mặt làm việc của băng rơi trực tiếp vào máng kín, không tiếp xúc vật lý với kết cấu thép hành lang bên ngoài;
• Vận chuyển ngược tốc độ thấp: các tấm xích dẫn động dưới lực kéo của động cơ trượt đều trên đáy máng với tốc độ chậm ổn định 0,12 m/s, đẩy bùn có độ đặc cao tiến dần lên phía trước theo máng;
• Tự hoàn trả vào dòng vật liệu chính: đầu ra của thiết bị thu hồi được kéo dài và hẫng vào bên trong phễu tháo liệu chính hoặc phía trên phễu tiếp nhận cấp kế tiếp. Vật liệu được lưỡi cào đẩy tới đầu máy rơi xuống nhờ trọng lực tại cửa tháo liệu lật, hòa trộn thuận lợi vào dòng than nguyên khai đang rơi. Toàn bộ quá trình không cần xịt nước bổ sung, đạt được "dọn sạch tự động 100% vật liệu rơi dưới đáy băng tải và hoàn trả vào dòng liệu".

XLHS-LBThiết bị thu hồi vật liệu kiểu tấm xíchThiết bị thu hồi vật liệu của chúng tôi chủ yếu áp dụng trong các ngành khai thác mỏ, than, luyện kim, v.v., dùng để thu hồi vật liệu rơi vãi nghiêm trọng dưới khung băng tải. Thiết bị có kết cấu hợp lý, sử dụng truyền động tấm xích, hoạt động linh hoạt, hiệu suất tin cậy và thích ứng tốt trong môi trường làm việc khắc nghiệt. Dễ dàng lắp đặt và bảo trì, là giải pháp lý tưởng cho các hệ thống băng tải.Xem chi tiết sản phẩm →

---

IV. Ma trận thông số kỹ thuật cốt lõi và bảng khớp chọn thiết bị

Nhằm thuận tiện cho thiết kế công trình và lựa chọn thiết bị, bảng dưới đây hệ thống hóa ma trận thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của thiết bị thu hồi vật liệu dạng xích cào:

---

V. Logic điều khiển vòng kín thông minh và trình tự vận hành tự động

Thiết bị thu hồi vật liệu dạng xích cào phải liên động điện sâu với băng tải chính và hệ thống làm sạch của nó thì mới phát huy được năng lực bảo vệ thông minh không người trực:

1. Trình tự liên động công nghệ "khởi động tuần tự ngược, dừng có trễ"
   • Khởi động trước: trước khi băng tải chính khởi động 10 đến 15 giây, hệ thống điều khiển trung tâm (PLC) khởi động thiết bị thu hồi vật liệu xích cào trước, đưa thiết bị vào trạng thái quay ổn định, bảo đảm máng tiếp nhận thông thoáng;
   • Quét dọn cuối có trễ: sau khi băng tải chính dừng và cắt điện, bên dưới lưỡi cạo cấp một và cấp hai ở đầu máy vẫn còn vật liệu mịn nhỏ giọt và vương lại. Hệ thống điều khiển tự động duy trì thiết bị thu hồi xích cào chạy trễ 3 đến 5 phút, cho đến khi bùn than ướt còn lại trong máng được cạo sạch hoàn toàn và thải vào máng chính thì mới tự động cắt điện, ngăn bùn than dư đông đặc và đóng cục trong máng.
2. Giám sát dòng điện và mô men thời gian thực cùng tự động đảo chiều gỡ kẹt Mạch điều khiển động cơ được trang bị bộ bảo vệ quá tải thông minh và biến dòng điện. Nếu trong quá trình vận chuyển than có đá cứng hoặc mảnh thép góc xuyên qua lưỡi cạo, rơi vào máng và chặn tấm xích, dòng điện làm việc của động cơ sẽ tăng vọt trong 0,3 giây:
   • hệ thống lập tức nhận diện sự cố kẹt và tự động cắt mạch chạy xuôi trong 0,5 giây;
   • bộ điều khiển tự động kích hoạt chu trình tự khắc phục kẹt "đảo chiều nhấp thời gian ngắn lùi 200 mm -> tiếp tục thử xung lực mạnh theo chiều xuôi";
   • nếu sau 3 lần thử liên tiếp vẫn không gỡ được kẹt, hệ thống lập tức khóa dừng và gửi cảnh báo âm thanh, ánh sáng lên máy tính giám sát, ngăn ngừa nghiêm ngặt động cơ cháy hoặc xích đứt.
3. Liên động chống dội ngược và chống ứ vật liệu tại cửa tháo liệu Cảm biến vị trí vật liệu được lắp tại đầu ra của thiết bị thu hồi. Nếu máng tháo liệu chính bị tắc nghiêm trọng, vật liệu tích tụ tràn ngược tới cửa tháo liệu của thiết bị thu hồi, hệ thống lập tức khóa hoạt động của thiết bị thu hồi, tránh lượng lớn vật liệu ép và làm nổ vỡ thân hộp tại phần đầu thiết bị.

---

VI. Lắp đặt tiêu chuẩn tại hiện trường, chống ăn mòn dài hạn cho hành lang và hướng dẫn vận hành, bảo dưỡng an toàn

Nhằm bảo đảm thiết bị thu hồi xích cào phát huy hiệu lực ổn định lâu dài và loại bỏ hoàn toàn nguy cơ ăn mòn hành lang, công tác triển khai tại hiện trường phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định sau:

1. Quy định định vị không gian và sealing mối nối

• Hiệu chuẩn độ ngang và góc nghiêng: máng của thiết bị thu hồi phải được treo chắc chắn theo phương ngang hoặc với góc nghiêng không lớn hơn 15° trên thép chữ U chịu lực bên dưới đầu máy. Miệng phễu tiếp nhận phải bao phủ hoàn toàn mép ngoài của lưỡi cạo cấp hai và mở rộng ra ngoài trên 100 mm, bảo đảm toàn bộ vật liệu bị cạo bắn ra đều rơi vào phễu;
• Vành che sealing mềm dẻo: giữa mép phễu và khung băng tải phải lắp thêm rèm mềm polyurethane chống axit và chống bụi, tạo không gian vi kín áp suất âm nhẹ, cắt đứt hoàn toàn đường vật lý để hơi ẩm và than bụi thoát ra lối đi hành lang.

2. Chu trình xử lý chống ăn mòn dài hạn cho kết cấu thép hành lang

Trước khi lắp đặt thiết bị, phải làm sạch hoàn toàn toàn bộ bùn than đóng cứng cũ tích tụ trên kết cấu thép hành lang, và tiến hành phun hạt mài làm sạch gỉ cho các dầm thép lộ ra; sau đó sơn lại lớp lót epoxy giàu kẽm và lớp phủ hoàn thiện chống ăn mòn nặng polyurethane chịu axit. Vì thiết bị thu hồi xích cào đạt được chặn kín 100% vật liệu rơi dưới đáy băng tải, kết cấu thép hành lang hoàn toàn thoát khỏi sự ngâm ướt lâu dài của màng nước bùn axit, tuổi thọ thiết kế của giàn chịu lực chính của hành lang có thể được kéo dài hiệu quả nhiều lần.

3. Quy trình bảo dưỡng và kiểm tra hằng ngày

• Kiểm tra độ căng xích định kỳ: khi kiểm tra hằng tháng, qua lỗ quan sát kiểm tra độ võng của xích trên rãnh dẫn hướng, dùng đai ốc căng ở đuôi để xích luôn ở trạng thái căng tối ưu, ngăn xích quá chùng gây nhảy răng, cắn rãnh hoặc quá căng gây mài mòn bất thường chốt trục;
• Kiểm tra bôi trơn và sealing: mỗi quý tra thêm mỡ bôi trơn cực áp canxi sulfonat phức hợp vào gối đỡ trục chính dẫn động và bạc trượt, kiểm tra hiệu năng sealing của phớt cao su có khung xương ở đầu trục ra, nghiêm ngặt ngăn bùn xi măng thấm vào bạc đạn;
• Tuân thủ nghiêm ranh giới đỏ an toàn khi sửa chữa: ngay cả khi thiết bị thu hồi xích cào chạy êm, mọi thao tác liên quan mở nắp bảo vệ, sửa chữa xích hoặc lấy vật lạ lớn bị kẹt bắt buộc phải thực hiện nghiêm chế độ "cắt điện, treo thẻ, khóa (LOTO)", chỉ được mở máy sau khi đã nhấn nút dừng khẩn cấp bên máy và cắt nguồn động lực, loại bỏ sửa chữa mang điện vi phạm quy định.

Thông qua việc bố trí thiết bị thu hồi vật liệu dạng xích cào tại các nút tháo liệu then chốt của băng tải trên tuyến vận chuyển than, doanh nghiệp không chỉ thực hiện được "chặn ngay tại nguồn và tự động hoàn lưu toàn bộ" than và bùn tích tụ dưới đáy băng tải, mà còn loại bỏ hoàn toàn công tác xúc dọn thủ công trong không gian kín ở môi trường khắc nghiệt, nguy hiểm, chặn đứng hiệu quả sự ăn mòn hóa học lâu dài của bùn axit đối với kết cấu thép hành lang trên cao, xây dựng cho các mỏ than và nhà máy tuyển than hiện đại một hào bảo vệ vận chuyển thông minh an toàn nội tại, hiệu quả và thân thiện môi trường.