粒度≤6 mm的粉状矿物在料仓内结拱堵塞的形成机理
发布时间：
2026-07-20
针对粒度≤6 mm的粉状矿石、精矿粉、氧化矿粉、尾矿干粉等在料仓内结拱堵塞的形成机理。相关研究指出，有色冶炼配料仓中物料由于无法依靠自重流动，会出现结拱、结皮和堵塞，影响连续生产。
粒度≤6 mm的粉状矿物在料仓内结拱堵塞的形成机理
针对有色矿山、冶金配料仓、粉体流动理论（Jenike理论）及矿山物料特性研究进行分析。重点针对粒度≤6 mm的粉状矿石、精矿粉、氧化矿粉、尾矿干粉等在料仓内结拱堵塞的形成机理。相关研究指出，有色冶炼配料仓中物料由于无法依靠自重流动，会出现结拱、结皮和堵塞，影响连续生产。([chinamet.cn][1])
1. 粉状物料（≤6 mm）容易结拱堵塞的本质原因
料仓堵塞的本质是：
物料向下流动所产生的重力驱动力 < 颗粒之间及颗粒与仓壁之间的阻力
z终导致：
颗粒重新排列；
局部形成承载结构；
形成“自支撑拱桥”；
下部无法继续排料。
对于6 mm以下粉料，由于颗粒细、比表面积大、黏附性强，颗粒间作用力明显增强，因此比粗颗粒更容易出现稳定拱结构。
2. 主要形成原因分析
（1）物料含水率增加——z主要诱因
形成机理
有色矿山物料（例如铜精矿、铅锌矿粉、镍矿粉、氧化矿粉）通常含有：
黏土矿物；铁氧化物；硫酸盐；微细泥质颗粒。当含水率升高时：
一一阶段：液桥作用
水膜在颗粒之间形成：颗粒—水膜—颗粒，产生毛细吸附力。
颗粒之间由：> 干摩擦力，变成：> 摩擦力 + 液桥黏结力
导致剪切强度明显增加。
一二阶段：团聚，细粉颗粒形成：小团块；泥团；假颗粒。这些团聚体进入料仓后容易搭桥。
铁矿粉研究也表明，水分会改变细颗粒堆积状态、颗粒间摩擦以及团聚结构，从而影响流动性能。([ScienceDirect][2])
（2）粉料粒度小，比表面积大
≤6 mm物料中通常包含大量：＜1 mm细粉；＜0.075 mm矿泥。
细颗粒比例越高：单位质量表面积越大：
例如：1吨10 mm颗粒≈ 数千个接触点
而1吨0.1 mm粉末≈ 数亿个接触点
导致：
分子吸附增强；静电吸附增强；水膜作用增强；内摩擦增大。
结果：流动性下降。
3. 颗粒级配不合理导致架桥
矿山粉料不是单一粒径，而是混合级配。
典型问题：大颗粒形成骨架；小颗粒填充空隙。
例如：10% 大颗粒+70% 中颗粒+20% 超细粉，细粉填入空隙后，空隙率下降；压实密度增加；形成密实层。
卸料时：大颗粒不能移动；小颗粒产生黏结；形成稳定拱。
4. 物料内摩擦角过大
粉体流动主要受两个参数控制：
内摩擦角 φ
表示：颗粒之间相互滑动的难易程度。φ越大：越容易堵。
影响因素：粒度；含水率；矿物组成；颗粒形状。
例如：片状矿物：云母，黏土矿物，蛇纹石，
容易产生：“片片咬合”。而球形颗粒：容易滚动。
研究显示，颗粒形状和摩擦系数会明显影响堆积角和孔隙结构，从而影响流动状态。([ScienceDirect][3])
5. 仓壁摩擦导致挂壁和死料区
料仓设计中：
物料不仅与物料摩擦，还与仓壁摩擦。
主要影响：仓壁材料；仓壁粗糙度；仓壁角度。
例如：普通碳钢仓壁：摩擦较大；锈蚀钢板：摩擦更大。
结果：靠壁区域速度下降：形成：仓壁静止料层越来越厚，中心形成管流，z终堵塞
- 料仓结构设计不合理
- 有色矿山常见问题：
（1）锥角不足
如果仓壁角度太小：物料无法克服摩擦阻力。
产生：死区；挂壁；偏流。
（2）出口尺寸不足
出口太小：
颗粒形成压力拱。
尤其：粉矿+潮湿条件下：临界出口尺寸明显增大。
7. 压实作用导致“稳定结拱”料仓高度较大时：上部物料重量产生压力。压力作用：上部物料重量，颗粒重新排列，孔隙减少，密度增加，强度增加，z终形成类似人工压实块。大型矿山料仓尤其明显。
8. 静电和粉尘吸附作用
细粉（尤其＜0.1 mm）：容易产生：摩擦带电；静电吸附；粉尘团聚。在干燥环境：堵塞风险增加。
9. 有色矿山物料特殊因素
相比普通砂石，有色矿物粉料更容易堵：
| 因素 | 影响 |
| 黏土含量高 | 增强黏结 |
| 氧化矿泥化 | 形成塑性团 |
| 精矿含水率高 | 形成泥团 |
| 硫化矿细磨 | 粉体活性增强 |
| 药剂残留 | 增加黏性 |
| 长期储存 | 压实硬化 |
10. 结拱形成过程示意
通常经历：细粉进入料仓 ，颗粒沉降压实，水分形成液桥，颗粒黏结增强，出口附近形成局部堵塞，上部压力增加，形成稳定拱桥，完全停止下料
11. 针对有色矿山料仓的主要控制方向
根据相关防堵研究，常采用：
① 降低物料黏结性
控制含水率；
防止雨淋；
改善脱水。
② 优化仓体结构
增大锥角；
减少死区；
增大出口。
③ 改善仓壁条件
使用耐磨低摩擦衬板；
减少挂壁。
④ 增加主动破拱设备
例如：
仓壁振动器；
空气炮；
旋转刮刀；
振动疏通卸料装置。
有色冶炼配料仓研究中，也提出通过仓内防堵装置、料流监测和结构优化改善结拱堵塞问题。([chinamet.cn][4])
总结
对于6 mm以下粉状有色矿山物料，料仓结拱堵塞的主要原因排序通常为：
① 含水率偏高（水膜液桥作用）
＞② 超细粉比例高（比表面积大）
＞③ 内摩擦角大（颗粒难滑移）
＞④ 物料压实（仓压作用）
＞⑤ 仓壁摩擦和结构设计不足
＞⑥ 颗粒团聚和矿物黏性
如果用于设计料仓防堵系统（例如双置式振动疏通卸料机、振动料斗、空气炮方案），需要进一步测定：
物料粒度分布；
含水率；
堆积密度；
内摩擦角；
壁摩擦角；
压缩屈服强度。
这些参数才能确定z合适的防堵方式。
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