礦山爆破優(yōu)化對(duì)延長(zhǎng)碎礦設(shè)備使用壽命的探索

文小虎

(金堆城鉬業(yè)汝陽(yáng)有限責(zé)任公司,河南 汝陽(yáng) 471200)

0 引 言

某選礦企業(yè)是一個(gè)以采選為一體的大型選礦企業(yè)，其下設(shè)一個(gè)露天礦和兩個(gè)選礦廠，露天采場(chǎng)采掘出的礦石經(jīng)汽車(chē)運(yùn)輸至粗碎站破碎，再經(jīng)長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)運(yùn)至選礦廠進(jìn)行破碎。選礦一廠采用“三段一閉路”的碎礦工藝，選礦二廠采用“半自磨+球磨+頑石破碎”的碎磨工藝。多年來(lái)，一直存在礦石大塊過(guò)多，導(dǎo)致碎礦設(shè)備耐磨件使用壽命短、設(shè)備故障率高、篩上返回量大、碎礦設(shè)備開(kāi)機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、破碎能耗高等問(wèn)題，對(duì)選廠的設(shè)備管理和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)造成嚴(yán)重困難。

對(duì)選礦廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，碎礦設(shè)備耐磨件使用壽命短制約了生產(chǎn)[1]，提高耐磨件的辦法有:①襯板采用合金或高錳鋼材料；②增加襯板厚度；③降低礦石粒度。

前兩種辦法最容易操作，市場(chǎng)上新材料較多，研究單位較多，但是生產(chǎn)成本會(huì)大幅上升，延長(zhǎng)使用壽命仍然不夠理想。

選礦廠碎磨作業(yè)生產(chǎn)成本占選礦廠直接成本的60%以上[2]，通過(guò)多碎少磨，提高碎礦能力，降低磨機(jī)入磨粒度，是選礦界普遍認(rèn)可的降低能耗的辦法。針對(duì)延長(zhǎng)碎礦設(shè)備耐磨件使用壽命和粉礦率的問(wèn)題，結(jié)合露天礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)，將原礦石分為硬、較硬、軟3種及采空區(qū)的處理，分別采用不同的炸藥單耗進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)后爆破效果改善明顯，試驗(yàn)爆破量對(duì)選廠的旋回破碎機(jī)、中細(xì)碎、半自磨等耐磨件的磨損改善明顯。

1 試驗(yàn)前生產(chǎn)情況

1.1 礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀

由于受爆破合同綜合單價(jià)的限制，爆破作業(yè)單位對(duì)總的炸藥單耗進(jìn)行控制，導(dǎo)致采場(chǎng)超標(biāo)大塊較多，大塊率高、死根、巖墻時(shí)有出現(xiàn)等問(wèn)題，嚴(yán)重影響鏟裝效率，在單位時(shí)間內(nèi)供礦量達(dá)不到生產(chǎn)要求，其次對(duì)超標(biāo)大塊進(jìn)行二次破碎，造成生產(chǎn)成本的增加。

1.2 選礦廠生產(chǎn)現(xiàn)狀

大塊礦石在進(jìn)入選廠碎礦車(chē)間后，由于細(xì)粒級(jí)占比較小，各段破碎量較大，對(duì)碎礦生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備帶來(lái)的壓力較大，使碎礦設(shè)備使用壽命降低，故障頻發(fā)，檢修頻繁。例如，超標(biāo)大塊礦石導(dǎo)致旋回破碎機(jī)堵塞現(xiàn)象頻繁發(fā)生，影響供礦速度的同時(shí)導(dǎo)致破碎效率降低，甚至造成旋回負(fù)荷過(guò)大；大塊礦石集中卸載時(shí)，容易造成旋回發(fā)生噎死現(xiàn)象或?qū)е略O(shè)備跳停，卸礦方式由正常的兩邊同時(shí)卸載調(diào)整為單邊輪流卸載，造成旋回空載運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，破碎效率低下；同時(shí)，碎礦工藝段皮帶溜子堵塞現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)造成礦石劃扯皮帶事故，對(duì)碎礦設(shè)備的安全、長(zhǎng)周期運(yùn)行帶來(lái)了較大風(fēng)險(xiǎn)。碎礦設(shè)備襯板每個(gè)使用周期處理礦量、處理礦石噸單耗、破碎設(shè)備的停機(jī)檢修率等，與同行業(yè)礦山存在較大差距。通過(guò)改善破碎機(jī)襯板材質(zhì)和腔型雖然能夠提高板每個(gè)使用周期處理礦量[3]，但篩上返回量大、碎礦設(shè)備開(kāi)機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、破碎能耗高等問(wèn)題并未有效解決。

2 礦山爆破優(yōu)化及破碎設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

2017年12月至2018年5月，該企業(yè)著手研究通過(guò)提高礦山爆破質(zhì)量解決選廠碎礦段存在的諸多問(wèn)題。針對(duì)碎礦設(shè)備耐磨件使用壽命短、礦石粉礦率低的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)對(duì)采場(chǎng)以往爆破孔網(wǎng)參數(shù)及影響爆破效果因素分析，參照類似礦山經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)組確定“在不改變裝藥結(jié)構(gòu)、線裝藥密度和起爆方式的條件下，適度調(diào)整孔網(wǎng)參數(shù)、加大超深和降低充填高度[4]，增加單孔裝藥量，提高藥柱高度，改善爆孔藥量分布”的爆破優(yōu)化方案，進(jìn)一步改善爆破修改。優(yōu)化試驗(yàn)與原爆破參數(shù)比較見(jiàn)表1和表2。

表1 原爆破參數(shù)統(tǒng)計(jì)表(2017年度)

表2 優(yōu)化試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表(2018年上半年)

從表1、表2可見(jiàn)，隨著爆孔超深增加、充填高度和單孔爆破體積的減少，優(yōu)化后使每個(gè)爆孔的裝藥高度(裝藥量)增加，也意味著炸藥單耗的提高和穿孔費(fèi)用的增加。優(yōu)化試驗(yàn)后，爆堆超標(biāo)大塊數(shù)目下降，破碎粒度明顯減小(粉礦增加)，鏟裝效率和運(yùn)輸效率大幅提升。

2.1 兩廠破碎設(shè)備耐磨件更換情況

2.1.1 選礦一廠碎礦圓錐破碎機(jī)襯板更換周期情況

選礦一廠碎礦主要由1臺(tái)PXZ1212旋回破碎機(jī)、1臺(tái)CH660中碎破碎機(jī)和兩臺(tái)CH660細(xì)碎破碎機(jī)組成。因旋回破碎機(jī)襯板使用周期長(zhǎng)于本實(shí)驗(yàn)周期，未列入對(duì)比。爆破試驗(yàn)前后選礦一廠各碎礦圓錐破碎機(jī)襯板更換情況見(jiàn)表3。

通過(guò)表3對(duì)比，選礦一廠中碎圓錐破碎機(jī)襯板更換周期由爆破試驗(yàn)前12.75 d延長(zhǎng)到爆破優(yōu)化試驗(yàn)后27.3 d； 1#細(xì)碎圓錐破碎機(jī)襯板更換周期由爆破試驗(yàn)前19 d延長(zhǎng)到爆破優(yōu)化試驗(yàn)后30.16 d； 2#細(xì)碎圓錐破碎機(jī)襯板更換周期由爆破試驗(yàn)前19 d延長(zhǎng)到爆破優(yōu)化試驗(yàn)后26 d。

統(tǒng)計(jì)可見(jiàn)，隨著礦山爆破優(yōu)化試驗(yàn)逐步開(kāi)展，爆破試驗(yàn)后的礦石逐漸參與選廠配礦作業(yè)，由于粉礦率的增加，選礦一廠碎礦3臺(tái)圓錐破碎機(jī)襯板使用周期明顯延長(zhǎng)，表明粉礦率增加后，大大降低了礦石對(duì)圓錐破碎機(jī)襯板的磨損程度。

2.2 選礦二廠旋回運(yùn)行時(shí)間、旋回處理能力、半自磨臺(tái)效變化情況

選礦二廠碎礦主要由1臺(tái)PXZ1375II旋回破碎機(jī)和1臺(tái)φ10.37×5.19半自磨組成。

表4統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在礦山爆破質(zhì)量改善后旋回破碎機(jī)單套襯板處理礦量有較大幅度提高，定錐襯板處理礦量增加了22.29%，動(dòng)錐襯板處理礦量增加了48.56%，相當(dāng)于動(dòng)靜錐襯板使用壽命分別延長(zhǎng)了22.29%和48.56%。

表3 爆破優(yōu)化前后選礦一廠圓錐破碎機(jī)襯板更換周期統(tǒng)計(jì)表

表4 選礦二廠旋回襯板爆破優(yōu)化試驗(yàn)前后消耗統(tǒng)計(jì)表

圖1 選礦二廠旋回平均臺(tái)效柱狀圖

根據(jù)圖1顯示，2018年1月至2018年5月旋回破碎臺(tái)效為1 374.2～1 849.4 t/h ，平均臺(tái)效1 602.2 t/h,比2017年12月臺(tái)效提升了357.4 t/h。

圖2 選礦二廠半自磨平均臺(tái)效柱狀圖

根據(jù)圖2顯示，2018年1月至5月半自磨臺(tái)效達(dá)到722.32～909 t/h，平均臺(tái)效為835.56 t/h，比2017年12月提升170.46 t/h,充分體現(xiàn)出礦山爆破質(zhì)量?jī)?yōu)化后，破碎和磨礦設(shè)備的性能明顯提高。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)情況分析及結(jié)論

2.3.1 礦山生產(chǎn)現(xiàn)象

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)礦石品質(zhì)，合理調(diào)整炸藥單耗后，采場(chǎng)大塊礦石率降低，鏟裝效率明顯提高，在單位時(shí)間內(nèi)供礦車(chē)數(shù)增加；對(duì)超標(biāo)大塊進(jìn)行二次破碎作業(yè)次數(shù)減少。選廠旋回蓬礦、噎死、設(shè)備跳停等現(xiàn)象極少發(fā)生，碎礦運(yùn)行時(shí)間縮短，耐磨件使用壽命明顯增加，旋回破碎機(jī)和磨機(jī)臺(tái)效明顯提升。

2017年12月選礦二廠1個(gè)月內(nèi)旋回被大塊蓬礦16次(優(yōu)化試驗(yàn)前爆破量)。自優(yōu)化試驗(yàn)爆破量參與供礦后， 2018年1～5月選礦二廠5個(gè)月內(nèi)旋回被大塊蓬礦8次，表明大塊率明顯降低，粉礦量穩(wěn)步增加。

2.3.2 選礦廠生產(chǎn)現(xiàn)象

破碎產(chǎn)品粒度分布中粉礦率的增加，選礦二廠破碎能耗得到降低，配件壽命提高。同時(shí)旋回實(shí)現(xiàn)了兩邊翻礦，未出現(xiàn)因超標(biāo)大塊礦石或大塊礦石集中卸載造成旋回跳?；蛞垃F(xiàn)象，碎礦日運(yùn)行時(shí)間縮短，破碎能力大大提升，設(shè)備故障率降低，同時(shí)半自磨臺(tái)效提升明顯。

2017年12月至2018年5月期間，露天礦通過(guò)爆破優(yōu)化試驗(yàn)方案的實(shí)施，爆破質(zhì)量有了明顯改善，由于粉礦率明顯增大，露天礦的供礦效率有了顯著提升，選礦二廠旋回破碎效率和半自磨臺(tái)效也得到了全面的提升，選礦一廠的碎礦襯板磨損嚴(yán)重的情況得到了改善。

因此，該項(xiàng)試驗(yàn)達(dá)到了有效減少礦石爆后超標(biāo)大塊的數(shù)量，降低礦石破碎粒度，提高產(chǎn)運(yùn)效率，縮短供礦時(shí)間，為旋回破碎、磨機(jī)提高臺(tái)效創(chuàng)造了條件。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1 穿爆成本增加

優(yōu)化試驗(yàn)穿爆單價(jià)與合同價(jià)比較增加=礦石炸藥消耗單價(jià)增加值+穿孔單價(jià)增加值=0.269元/t。a)礦石炸藥消耗單價(jià)增加值=炸藥單耗增加值×炸藥單價(jià)=0.193元/t；b)穿孔單價(jià)增加值=穿孔單價(jià)/優(yōu)化后延米爆破量-穿孔單價(jià)/原參數(shù)延米爆破量=0.076元/t。

3.2 選廠碎礦段旋回襯板消耗成本降低

中碎圓錐破碎機(jī)襯板由爆破優(yōu)化前的12.75 d延長(zhǎng)到27.3 d；1#細(xì)碎圓錐破碎機(jī)襯板由爆破優(yōu)化前的19 d延長(zhǎng)到30.16 d；2#細(xì)碎圓錐破碎機(jī)襯板由爆破優(yōu)化前的19 d延長(zhǎng)到26 d。

全年節(jié)約中細(xì)碎襯板共27套，選礦一廠圓錐破碎機(jī)襯板消耗費(fèi)用節(jié)約5.38×27=145.26萬(wàn)元。

由于礦石碎礦粒度減小，隨著單套旋回襯板處理礦量的增加，襯板單耗費(fèi)用相應(yīng)降低。與2017年比較，2018年1～5月選礦二廠旋回襯板消耗費(fèi)用節(jié)約23.778 6萬(wàn)元，1～5月處理礦量218.33 t，選礦二廠旋回襯板單耗降低0.108 9元/ t。由表4可知,半自磨襯板單耗降低0.109 1元/t。

選礦二廠2018年按照處理量507.66萬(wàn) t計(jì)算，全年節(jié)約費(fèi)用=(旋回襯板單耗降低+半自磨襯板單耗降低)×全年處理礦量=110.67萬(wàn)元。

3.3 采選直接成本降低

經(jīng)過(guò)爆破參數(shù)的優(yōu)化試驗(yàn)，礦石破碎粒度減小、粉礦率得到大幅提升，使兩個(gè)選廠碎礦主要設(shè)備襯板費(fèi)用每年降低約255.93萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益明顯?？傮w考慮全公司電耗等的降低，臺(tái)效的提高，按照2018年處理礦石800萬(wàn) t計(jì)算，兩選廠備件直接節(jié)約費(fèi)用共計(jì)約428.02萬(wàn)元，若減去穿爆增加費(fèi)用，采選直接成本節(jié)約347.99萬(wàn)元。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)改善礦山爆破效果，降低供礦粒度，不僅有利于礦山生產(chǎn)運(yùn)行，而且使“多碎少磨”的破碎環(huán)節(jié)改善提前到爆破階段，碎礦設(shè)備負(fù)荷顯著降低，磨損件壽命明顯提高，設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定，故障率降低，并為后續(xù)的磨礦臺(tái)效提高和選礦回收率提高有很大幫助。同時(shí)處理礦石噸單耗成本顯著下降，對(duì)降低生產(chǎn)成本也有著非常重要的意義。