基于資源節(jié)約對降低油頁巖末礦方法的探討

韓崗 康文搏

（新疆寶明礦業(yè)有限公司 新疆吉州 831700）

1 引言

目前，我國干餾廠主要對大塊油頁巖進(jìn)行加工煉制頁巖油，而粒徑小于12mm的油頁巖作為尾礦丟棄或者直接燃燒，目前還沒有找到有效的方法提取其中的頁巖油，新疆寶明礦業(yè)采用新工藝，可提取大于6mm以上的頁巖油既礦石粒度小于6mm的為末礦，現(xiàn)有技術(shù)末礦不能使用，需要暫時(shí)堆放，末礦堆放將占用土地資源并且破壞自然環(huán)境。新疆寶明礦業(yè)有限公司（一期）綜合開發(fā)利用項(xiàng)目設(shè)計(jì)油頁巖生產(chǎn)能力為9.0Mt/a，經(jīng)計(jì)算過末礦率每降低5%，每年可節(jié)約直接成本3000萬元左右，但如何降低末礦比例，提高資源利用率是急切需要研究的問題。

2 末礦原因分析

2.1 褶皺、斷層發(fā)育造成破碎、礦體易風(fēng)化

新疆寶明礦業(yè)礦區(qū)地質(zhì)主要褶皺為吉木薩爾背斜，自西而東橫貫全區(qū)，東部傾伏在干溝一帶，被卷入的地層最老為上二疊統(tǒng)蘆草溝組，依次向上為泉子街組、梧桐溝組、鍋底坑組、三疊系韭菜園組、燒房溝組、克拉瑪依組、黃山街組，南鄰還有侏羅系出露。沿背斜核部被蘆草溝逆沖推覆斷裂破壞，南翼出露較完整，表面看西段呈南傾的單斜構(gòu)造，核部蘆草溝受斷層影響，地層傾角較陡，甚至直立，并具局部倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，次級柔皺發(fā)育，向翼部傾角逐步變緩至40°-50°。

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造相對較發(fā)育以北西向斷裂為主，為準(zhǔn)噶爾盆地南緣吉木薩爾逆沖推覆構(gòu)造體系的組成部分，是一組疊瓦式逆沖斷裂系的前緣斷層帶及其次級斷裂，對礦區(qū)油頁巖礦的評價(jià)影響巨大，礦區(qū)內(nèi)斷裂有 F1、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10 共 8 條，礦區(qū)褶皺、斷層發(fā)育造成破碎且這部分礦體易風(fēng)化，產(chǎn)生大量末礦。

2.2 爆破環(huán)節(jié)產(chǎn)生的末礦爆破過程中爆源附近產(chǎn)生的沖擊波，并以超音速向外傳播，隨距離的加大，沖擊波因能量的衰減而成為應(yīng)力波：再增大距離，應(yīng)力波隨能量的衰減成為周期性震動(dòng)的聲波（地震波）。

2.3 挖裝、運(yùn)輸、破碎，篩分、轉(zhuǎn)載等工序造成的物理破碎，在礦體采掘過程中，工作面采用分層采裝方式，主要采用volvo480型單斗挖掘機(jī)采裝---自卸汽車運(yùn)輸---破碎站--篩分破碎間---儲礦場--儲料倉，這些中間環(huán)節(jié)造成對礦石的再破碎。

3 研究方法及措施

3.1 了解礦石的物理性質(zhì)

油頁巖的顏色和密度能反映油頁巖含油率的高低。一般來說，顏色越淺，密度越低，含油率越高。油頁巖一般呈灰白、黃棕、褐、黑灰、黑等多種顏色。吉木薩爾油頁巖有呈灰黑、灰色，顏色較深，其含油率相對較低；有呈灰褐色，泥質(zhì)、有機(jī)質(zhì)含量高，具韌性，手感輕質(zhì)、滑膩，一般含油率高。

吉木薩爾油頁巖密度最低1.95g/cm3，最高3.378/cm3，平均2.28g/cm3～2.42g/cm3。密度高的原因是頁巖中含有大量的粉砂。

油頁巖是高灰分可燃有機(jī)巖，其灰分在40%～80%之間（煤的灰分<33%）。吉木薩爾油頁巖灰分在68.89%～80.51%之間，試驗(yàn)樣品灰分74.29%，灰分含量高，說明有機(jī)質(zhì)含量少，無機(jī)質(zhì)含量高。

通過對油頁巖在水平層理和垂直層理方向上的參數(shù)對比，發(fā)現(xiàn)無論在哪個(gè)方向上，油頁巖強(qiáng)度為，并且其抗壓強(qiáng)度大于抗拉強(qiáng)度的20倍，水平層理的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度都大于垂直層理的相應(yīng)參數(shù)，而垂直層理方向上的泊松比和彈模均大于水平層理上的相應(yīng)參數(shù)，因?yàn)榇怪睂永矸较蛏系膹?qiáng)度低，所以因盡量選擇垂直層理方向原位破碎。

3.2 爆破參數(shù)的選擇

新疆寶明礦業(yè)有限公司油頁巖作為脆性損傷材料，存在大量微裂隙、微裂紋等缺陷，為了研究臺階高度、鉆孔直徑、微差時(shí)間、排拒、起爆方式、單耗、鉆孔方式、排數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)9個(gè)參數(shù)對塊礦率的影響，可以根據(jù)巖石性質(zhì)及裂隙發(fā)育程度，用正交實(shí)驗(yàn)選定9個(gè)參數(shù)，每個(gè)參數(shù)兩個(gè)水平的實(shí)驗(yàn)方案，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定各參數(shù)對塊煤率影響的疏密關(guān)系，最后運(yùn)用類比法選擇一組最佳參數(shù)。如A代表孔徑，A1、A2……代表不同孔徑；B代表時(shí)差B1、B2……代表不同時(shí)差；C代表排拒C1、C2……代表不同排距；D代表起爆方式D1、D2……代表不同起爆方式；E代表單耗E1、E2……代表不同單耗；F代表臺階高度F1、F2……代表不同臺階高度；G代表鉆孔方式G1、G2……代表不同的鉆孔方式；H代表爆區(qū)排數(shù)H1、H2……代表不同爆區(qū)排數(shù)；I代表裝藥結(jié)構(gòu)I1、I2……代表不同裝藥結(jié)構(gòu)。

首先盡量減少炸藥單耗，單位炸藥消耗最小時(shí)，可獲得最小抵抗線，礦層不出現(xiàn)破碎和拋擲現(xiàn)象，只發(fā)生隆起和松動(dòng)，形成松動(dòng)爆破；選擇合適的裝藥結(jié)構(gòu)，減少壓碎區(qū)產(chǎn)生的末礦，并且在一定程度上減少粉塵的產(chǎn)生；對裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，使爆破能量能夠均勻分布，礦石受力均勻，保證礦石粒度。

3.3 采掘方式的選擇

對采掘方式的選擇，主要是爆破后進(jìn)行采裝，要合理的選擇采裝方式，如上裝車、平裝車、下裝車。1、首先要盡量減少挖機(jī)對礦層的碾壓，挖機(jī)在采裝過程中盡可能少移動(dòng)；2、在裝車過程中挖機(jī)勺斗盡可能接近車廂底部，減少物料在下落過程中相互的碰撞破碎；3、較完整的礦石與較破碎的礦石要分裝，較破碎的礦石可以不進(jìn)行破碎并且減少篩分、轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)。

3.4 礦石輸送

新疆寶明礦業(yè)有限公司油頁巖露天礦工作面生產(chǎn)出的礦石運(yùn)到干餾廠要經(jīng)過許多運(yùn)輸環(huán)節(jié)，原礦石在兩個(gè)采場內(nèi)采掘面由4m3單斗挖掘機(jī)采裝，載重60t自卸卡車運(yùn)輸至地面設(shè)置的半移動(dòng)式破碎站，將礦石破碎至粒度300mm以下，后經(jīng)預(yù)處理間、篩分間，最終將礦石粒度分級為20-50mm和6-20mm，小于6mm的為末礦,礦石經(jīng)過轉(zhuǎn)載站及膠帶運(yùn)至產(chǎn)品倉。產(chǎn)品倉為4個(gè)圓筒倉，筒倉上設(shè)2條可逆配倉帶式輸送機(jī)進(jìn)行配倉作業(yè)，每個(gè)圓筒倉下設(shè)4臺能力為900t/h的振動(dòng)給料機(jī)，筒倉下為2臺能力為900t/h的帶式輸送機(jī)進(jìn)入干餾廠。

在卡車運(yùn)輸、卸料、破碎及采用刮板輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，礦石每經(jīng)過一個(gè)轉(zhuǎn)載點(diǎn)時(shí)，在跌落沖擊力的作用下就損失一部分塊礦。因此，要及時(shí)調(diào)整破碎間隙，盡可能減少過粉碎，要對原礦運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行合理布局，優(yōu)化改造；簡化原礦運(yùn)輸系統(tǒng)，減少運(yùn)輸環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)載次數(shù)，在轉(zhuǎn)載點(diǎn)都要用皮帶設(shè)置緩沖擋板，嚴(yán)禁礦石在運(yùn)輸過程中與鐵質(zhì)物體相互碰撞、沖擊；盡量采用膠帶運(yùn)輸機(jī)長距離運(yùn)輸，減少運(yùn)輸設(shè)備使用數(shù)量；落礦卸載高度控制在合理的范圍內(nèi)，做得既保證礦石運(yùn)輸流暢，又使礦石跌落時(shí)沖擊力?。辉谵D(zhuǎn)載點(diǎn)運(yùn)輸機(jī)尾礦石受力點(diǎn)安裝緩沖裝置，使每塊在轉(zhuǎn)載點(diǎn)被拋出時(shí)承受的沖擊力較小，防止或減少礦石被二次破碎；減少刮板運(yùn)輸機(jī)的使用數(shù)量，因刮板機(jī)本身在運(yùn)輸過程中對塊煤有二次破碎作用，主要破碎表現(xiàn)為對粒度較小塊礦石的擠、捻、軋破壞。地面入倉皮帶機(jī)頭與地面裝載倉底落差大，如全部入倉再篩選，將造成大量的能源損失。

3.5 取樣測試分析

首先利用篩網(wǎng)，經(jīng)人工篩分測定在爆破過程中產(chǎn)生的小于6mm的末礦比例，用于檢測爆破結(jié)果；根據(jù)不同的采裝方法對裝車后末礦比例進(jìn)行測試，對采裝方法進(jìn)行比較。

在地面系統(tǒng) 112、122、211、221、301、212、222 帶式輸送機(jī)分別安裝一臺電子皮帶秤，用以計(jì)量一次破碎的工作量和產(chǎn)品礦石入儲量，電子皮帶秤精度0.25%。及時(shí)調(diào)整破碎、篩分、轉(zhuǎn)載等參數(shù)，在倉面安裝雷達(dá)料位計(jì)，檢測倉內(nèi)儲存情況。生產(chǎn)依據(jù)每個(gè)料倉的實(shí)際儲量和實(shí)際儲料時(shí)間安排灌倉和倉下放料生產(chǎn)。

4 結(jié)語

為了節(jié)約資源與對環(huán)境的保護(hù)，通過對礦石降低末礦方法的探討、分析,將給生產(chǎn)，企業(yè)以有益的啟示,在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)和工藝中,防止礦石破碎的方法和技術(shù),這都需要技術(shù)人員深入一線積累經(jīng)驗(yàn)、思考、升華,形成適應(yīng)企業(yè)本身的防破碎技術(shù),狠抓礦石管理，建立獎(jiǎng)罰制度，從而達(dá)到資源的有效節(jié)約利用，創(chuàng)作更好地經(jīng)濟(jì)效益，形成新的生產(chǎn)力，同時(shí)減少對環(huán)境的污染。

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