棒條篩分給料機(jī)在井下破碎系統(tǒng)中的應(yīng)用

雷發(fā)根

(河北鋼鐵集團(tuán)灤縣常峪鐵礦有限公司)

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棒條篩分給料機(jī)在井下破碎系統(tǒng)中的應(yīng)用

雷發(fā)根

(河北鋼鐵集團(tuán)灤縣常峪鐵礦有限公司)

摘要針對(duì)當(dāng)前鐵精粉市場(chǎng)形勢(shì)及生產(chǎn)礦山現(xiàn)狀，為提升河北鋼鐵集團(tuán)常峪鐵礦新建礦山的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，節(jié)約建設(shè)投資，通過(guò)對(duì)典型礦山破碎系統(tǒng)的考察分析，改變了井下旋回破碎方案的傳統(tǒng)觀念，應(yīng)用新型設(shè)備棒條篩分給料機(jī)與顎式破碎機(jī)形成井下破碎系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)比表明：棒條篩分給料機(jī)與顎式破碎機(jī)形成井下破碎系統(tǒng)方案比旋回破碎機(jī)方案將節(jié)約設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用、減小破碎硐室及硐室掘砌工程量、降低電耗；同時(shí)，對(duì)井下采礦原礦粒度組成進(jìn)行測(cè)定，得出粗碎前增加棒條篩分給料機(jī)預(yù)先篩分后，破碎系統(tǒng)處理能力將提高30個(gè)百分點(diǎn)。

關(guān)鍵詞旋回破碎機(jī)棒條篩分給料機(jī)顎式破碎機(jī)井下破碎系統(tǒng)預(yù)先篩分

常峪鐵礦隸屬于河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司，為井下開(kāi)采礦山，設(shè)計(jì)年處理磁鐵礦500萬(wàn)t。自2012年組織籌建以來(lái)，力爭(zhēng)建設(shè)成為國(guó)內(nèi)最具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的礦山，為此在設(shè)計(jì)優(yōu)化方面，多次組織技術(shù)人員考察國(guó)內(nèi)典型礦山，提出多項(xiàng)優(yōu)化方案，為加快建設(shè)速度節(jié)約前期投資，選礦方面優(yōu)先提出對(duì)井下破碎系統(tǒng)方案進(jìn)行優(yōu)化，改變傳統(tǒng)井下旋回破碎方案，增加預(yù)先篩分后采用顎式破碎機(jī)進(jìn)行粗碎作業(yè)。

預(yù)先篩分作業(yè)最先應(yīng)用于中、細(xì)碎系統(tǒng)，而且經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐考驗(yàn)，能有效提高細(xì)碎作業(yè)的處理能力[1]。近幾年預(yù)先篩分也成功應(yīng)用于入磨之前，并對(duì)篩下物料進(jìn)行濕式預(yù)選提高入磨原礦品位。分析中細(xì)碎系統(tǒng)預(yù)先篩分的原理、配置等，可以考慮在粗碎前增加預(yù)先篩分，預(yù)先篩出合格物料，減少進(jìn)入破碎機(jī)的礦量，從而提高整個(gè)破碎系統(tǒng)的處理能力。

為了驗(yàn)證粗破前增加預(yù)先篩分對(duì)破碎系統(tǒng)生產(chǎn)能力提高的幅度，以及系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，對(duì)白馬鐵礦、太和鐵礦等進(jìn)行考察，兩個(gè)礦山在增加預(yù)先篩分后處理能力提高了30個(gè)百分點(diǎn)，而且系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。所以按照此思路，常峪鐵礦將在井下破碎系統(tǒng)中增加預(yù)先篩分，在保證整個(gè)系統(tǒng)生產(chǎn)能力的前提下，減小破碎機(jī)的入礦量，通過(guò)對(duì)井下采區(qū)礦石粒度組成的測(cè)定，初步預(yù)測(cè)至少可提高生產(chǎn)能力30個(gè)百分點(diǎn)。

1常峪鐵礦井下破碎系統(tǒng)概況

常峪鐵礦選礦破碎系統(tǒng)共設(shè)計(jì)4段破碎，分別為粗碎、中碎、細(xì)碎和高壓輥磨超細(xì)碎，粗碎系統(tǒng)設(shè)置在主井下方稱為井下破碎系統(tǒng)，井下破碎系統(tǒng)設(shè)置在主井-485 m水平，主要由上部礦倉(cāng)、給料硐室、破碎硐室、檢修硐室、下部礦倉(cāng)、提升計(jì)量硐室等組成，采區(qū)礦石運(yùn)輸至-425 m水平后給入上部礦石溜井自溜至給礦倉(cāng)，礦石從上部礦倉(cāng)由給料設(shè)備給入破碎機(jī)破碎后進(jìn)入下部礦倉(cāng)，然后通過(guò)計(jì)量、箕斗提升至地表，完成礦石井下的破碎、提升作業(yè)。

2常峪鐵礦井下破碎系統(tǒng)方案

按照常峪鐵礦采選規(guī)模500萬(wàn)t/a，粗碎系統(tǒng)按照選用破碎機(jī)種類不同，可設(shè)計(jì)為旋回破碎方案和顎式破碎方案。方案1設(shè)計(jì)選用重板給料機(jī)+42-65旋回破碎機(jī)方案，此方案設(shè)備運(yùn)行可靠，而且國(guó)內(nèi)外地下礦大多數(shù)均采用旋回破碎機(jī)，但是旋回破碎機(jī)價(jià)格昂貴，所需破碎硐室開(kāi)鑿量大，針對(duì)目前鐵精粉市場(chǎng)行情缺乏企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；方案2為棒條篩分給料機(jī)+顎式破碎機(jī)，隨著國(guó)內(nèi)典型礦山粗碎前逐漸采用棒條篩分給料機(jī)替代重板給料機(jī)的應(yīng)用，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐認(rèn)為此方案運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，而且能提高破碎系統(tǒng)的處理能力，所以通過(guò)計(jì)算選型，采用SV1862棒條篩分給料機(jī)+CJ-815顎式破碎機(jī)方案。兩方案設(shè)備參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

由表1可知，兩種方案技術(shù)參數(shù)均滿足選礦廠設(shè)計(jì)要求，但方案1設(shè)備作業(yè)率僅為22.6%，相對(duì)過(guò)于偏低，而且設(shè)備購(gòu)置費(fèi)為方案2的兩倍多。

表1　兩方案設(shè)備參數(shù)對(duì)比

3兩種方案在其他礦山的應(yīng)用考察情況

為了解兩種方案在礦山的實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)常峪鐵礦粗破方案的選型論證給予實(shí)踐支撐，組織技術(shù)人員對(duì)采用兩種方案的典型礦山進(jìn)行考察。

3.1重板給料機(jī)+PG42-65旋回破碎機(jī)方案

昆鋼大紅山鐵礦屬于地下開(kāi)采礦山，年處理礦石400萬(wàn)t，粗破設(shè)備采用美卓42-65旋回破碎機(jī)，破碎給料口位于344 m水平，運(yùn)輸卸料水平位于380 m水平，采用兩條溜井給礦，溜井長(zhǎng)度30 m，上部礦倉(cāng)儲(chǔ)礦700 t每個(gè)共1 400 t，每條溜井下部采用1臺(tái)2.4 m×4.8 m電振給料機(jī)共2臺(tái)，每臺(tái)電振給料機(jī)臺(tái)時(shí)能力1 000 t，礦石破碎后給入下部礦倉(cāng)由皮帶運(yùn)輸至計(jì)量提升裝置提升至地表。大紅山鐵礦粗破系統(tǒng)配置見(jiàn)表2。

表2　大紅山鐵礦粗破系統(tǒng)參數(shù)配置

注：給礦、排礦粒度及排礦口寬度均為旋回破碎機(jī)參數(shù)配置。

由表2可知，大紅山粗破設(shè)備臺(tái)時(shí)能力達(dá)到 2 000 t/h，全年作業(yè)率僅20%，按照選廠設(shè)計(jì)規(guī)范，粗碎系統(tǒng)所需臺(tái)時(shí)量為808 t/h，所以設(shè)備能力富余太大，不僅增加生產(chǎn)成本，同時(shí)也增加設(shè)備投資，但設(shè)備自安裝運(yùn)行以來(lái)，一直穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，性能優(yōu)良。

3.2棒條篩分給料機(jī)+顎式破碎機(jī)方案

棒條篩分給料機(jī)作為一款新型的粗碎前預(yù)先篩分[2]暨給料設(shè)備，已被越來(lái)越多的選礦工作者所關(guān)注，很多礦山均已使用此設(shè)備，且表現(xiàn)出運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單、設(shè)備調(diào)整方便靈活等優(yōu)良性能[3]。為了進(jìn)一步驗(yàn)證棒條篩分給料機(jī)+顎式破碎機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，對(duì)攀鋼白馬鐵礦、重鋼太和鐵礦、云浮鐵礦、杏山鐵礦等進(jìn)行了實(shí)地考察，太和鐵礦粗破配置見(jiàn)表3。

表3　太和鐵礦粗碎系統(tǒng)配置

注:①?gòu)U石、礦石粗碎系統(tǒng)均配有液壓碎石錘；②棒條尺寸為棒條篩參數(shù)配置；③給礦、排礦粒度及排礦口寬度均為顎破參數(shù)配置；④上表中礦石破碎系統(tǒng)由原來(lái)的重板給料改造為棒條篩給料，采用棒條篩之前臺(tái)時(shí)能力為680 t/h，更換后提高到850 t/h，臺(tái)時(shí)能力提高了20個(gè)百分點(diǎn)。

由表3可知，廢石破碎系統(tǒng)小時(shí)處理能力達(dá)到1 500～2 000 t/h，而僅CJ815破碎機(jī)本身小時(shí)處理能力為950 t/h左右；具考察杏山鐵礦采用重板給料與CJ815配合每小時(shí)處理940 t，所以太和鐵礦增加棒條篩后能力提高了560～1 060 t/h，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察廢石中-300 mm物料比例達(dá)到60%～65%，說(shuō)明棒條篩系統(tǒng)的處理能力與所處理礦石的粒度組成相關(guān)，通過(guò)對(duì)幾個(gè)類似礦山的考察處理能力最低可提高25個(gè)百分點(diǎn)。

4常峪鐵礦井下破碎系統(tǒng)方案的確定

常峪鐵礦設(shè)計(jì)年處理礦石500萬(wàn)t，粗破作業(yè)率按照56.5%計(jì)算小時(shí)能力為1 010 t/h，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)地下開(kāi)采礦山考察了解，已投產(chǎn)最大地下磁鐵礦年處理量均小于500萬(wàn)t，而且?guī)缀鯖](méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)處理能力的礦山。通過(guò)對(duì)已擬定粗破方案的分析對(duì)比，兩個(gè)方案在技術(shù)方面均可行，旋回破碎機(jī)方案小時(shí)處理能力為1 900 t/h，而顎破方案為1 100～ 1 500 t/h，僅從設(shè)備處理能力而言選用顎破方案更合理。下面對(duì)兩方案投資、作業(yè)率等進(jìn)行比較，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　兩方案投資、作業(yè)率及所需硐室規(guī)格對(duì)比

由表4可知，方案2作業(yè)率47.5%更為合理，方案1比方案2設(shè)備購(gòu)置費(fèi)高1 142萬(wàn)元，兩方案所需破碎硐室規(guī)格相差4 410 m3，按照實(shí)際掘進(jìn)速度相差約3個(gè)月施工工期。所以兩個(gè)方案在技術(shù)參數(shù)均能滿足要求的前提下，棒條篩分給料機(jī)+顎破方案將節(jié)約設(shè)備投資1 142萬(wàn)元，縮短硐室掘進(jìn)3個(gè)月工期，所減小的硐室掘進(jìn)費(fèi)約430萬(wàn)元。

棒條篩分給料機(jī)對(duì)破碎系統(tǒng)處理能力的提高，取決于采出礦石的粒度組成，太和鐵礦廢石中小于合格粒度的物料占總給料約50%以上，故小時(shí)處理能力將提高50個(gè)百分點(diǎn)，所以為了進(jìn)一步確定地下開(kāi)采礦石的粒度組成，對(duì)河北鋼鐵集團(tuán)石人溝鐵礦地下開(kāi)采礦石粒度組成進(jìn)行實(shí)測(cè)。

此次測(cè)定在石人溝地下礦-180 m水平開(kāi)采點(diǎn)取樣，由4 m3鏟裝機(jī)車取樣3車，分別對(duì)+300 mm礦塊進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)計(jì)算得出3車-300 mm物料產(chǎn)率分別為54%、71%、55%。石人溝地下破碎系統(tǒng)主溜井高度大約為150 m，礦石采出通過(guò)溜井自溜至上部礦倉(cāng)，在此過(guò)程礦石中部分大塊被摔碎，所以實(shí)際給到破碎機(jī)的物料中大塊粒級(jí)含量基本很少。所以考慮到物料預(yù)先篩分后對(duì)中細(xì)碎的影響，可以確定棒條篩分給料能提高系統(tǒng)處理能力30個(gè)百分點(diǎn)。常峪鐵礦井下破碎系統(tǒng)最終選用棒條篩分給料機(jī)+顎破方案。

5結(jié)語(yǔ)

(1)常峪鐵礦通過(guò)考察及實(shí)際驗(yàn)證，粗碎前增加棒條篩分后將提高系統(tǒng)處理能力30個(gè)百分點(diǎn)。

(2)常峪鐵礦采用棒條篩分給料+顎破后相比旋回方案將節(jié)約裝機(jī)功率200 kW，每年可節(jié)約用電量99萬(wàn)kWh。

(3)采用棒條篩+顎破方案后可節(jié)約前期設(shè)備購(gòu)置費(fèi)1 142萬(wàn)元，減小破碎硐室開(kāi)鑿量4 410 m3，縮短施工工期3個(gè)月，節(jié)約硐室開(kāi)鑿費(fèi)430萬(wàn)元。

(4)常峪鐵礦將成為國(guó)內(nèi)首個(gè)井下粗碎前增加預(yù)先篩分的礦山。

(5)預(yù)先篩分也存在不足之處，即對(duì)給入礦石的粒度組成要求較嚴(yán)，所以在實(shí)際采礦過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)減小炮孔間距，控制爆破后礦石大塊含量。

參考文獻(xiàn)

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“十二五”期間我國(guó)增加黃金資源量5 400 t

近日，2016年全國(guó)地質(zhì)調(diào)查工作會(huì)議介紹說(shuō)，“十二五”期間，我國(guó)重要礦種資源儲(chǔ)量顯著增長(zhǎng)，新增金5 400 t、銅2 300萬(wàn)t、鉛鋅6 300萬(wàn)t、鎢250萬(wàn)t、鎳230萬(wàn)t、錳6.1億t、鋁土礦5.2億t，有力支撐了找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)階段目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。“十二五”期間，我國(guó)重要礦產(chǎn)調(diào)查圈定物化探異常3萬(wàn)余處，提交找礦靶區(qū)1 700余處，新發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地近200處;全面完成25種礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)、28種礦產(chǎn)利用現(xiàn)狀調(diào)查、22種礦產(chǎn)“三率”調(diào)查和礦業(yè)權(quán)利用現(xiàn)狀調(diào)查;老礦山深部及外圍找礦再獲突破，14個(gè)礦山新增資源量達(dá)大型及以上礦床規(guī)模。在公益性地質(zhì)工作引導(dǎo)拉動(dòng)下，西藏多龍銅金礦、貴州銅仁錳礦、山東膠東金礦、湖南湘西鉛鋅礦等取得重大找礦突破。

(收稿日期2015-09-18)

雷發(fā)根(1986—)，男，工程師，063700 河北省唐山市灤縣。