棒条筛分给料机在井下破碎系统中的应用

雷发根

(河北钢铁集团滦县常峪铁矿有限公司)



棒条筛分给料机在井下破碎系统中的应用

雷发根

(河北钢铁集团滦县常峪铁矿有限公司)

摘要针对当前铁精粉市场形势及生产矿山现状，为提升河北钢铁集团常峪铁矿新建矿山的市场竞争力，节约建设投资，通过对典型矿山破碎系统的考察分析，改变了井下旋回破碎方案的传统观念，应用新型设备棒条筛分给料机与颚式破碎机形成井下破碎系统。通过对比表明：棒条筛分给料机与颚式破碎机形成井下破碎系统方案比旋回破碎机方案将节约设备购置费用、减小破碎硐室及硐室掘砌工程量、降低电耗；同时，对井下采矿原矿粒度组成进行测定，得出粗碎前增加棒条筛分给料机预先筛分后，破碎系统处理能力将提高30个百分点。

关键词旋回破碎机棒条筛分给料机颚式破碎机井下破碎系统预先筛分

常峪铁矿隶属于河北钢铁集团矿业公司，为井下开采矿山，设计年处理磁铁矿500万t。自2012年组织筹建以来，力争建设成为国内最具市场竞争力的矿山，为此在设计优化方面，多次组织技术人员考察国内典型矿山，提出多项优化方案，为加快建设速度节约前期投资，选矿方面优先提出对井下破碎系统方案进行优化，改变传统井下旋回破碎方案，增加预先筛分后采用颚式破碎机进行粗碎作业。

预先筛分作业最先应用于中、细碎系统，而且经过多年实践考验，能有效提高细碎作业的处理能力[1]。近几年预先筛分也成功应用于入磨之前，并对筛下物料进行湿式预选提高入磨原矿品位。分析中细碎系统预先筛分的原理、配置等，可以考虑在粗碎前增加预先筛分，预先筛出合格物料，减少进入破碎机的矿量，从而提高整个破碎系统的处理能力。

为了验证粗破前增加预先筛分对破碎系统生产能力提高的幅度，以及系统运转的稳定性，对白马铁矿、太和铁矿等进行考察，两个矿山在增加预先筛分后处理能力提高了30个百分点，而且系统运转稳定可靠。所以按照此思路，常峪铁矿将在井下破碎系统中增加预先筛分，在保证整个系统生产能力的前提下，减小破碎机的入矿量，通过对井下采区矿石粒度组成的测定，初步预测至少可提高生产能力30个百分点。

1常峪铁矿井下破碎系统概况

常峪铁矿选矿破碎系统共设计4段破碎，分别为粗碎、中碎、细碎和高压辊磨超细碎，粗碎系统设置在主井下方称为井下破碎系统，井下破碎系统设置在主井-485 m水平，主要由上部矿仓、给料硐室、破碎硐室、检修硐室、下部矿仓、提升计量硐室等组成，采区矿石运输至-425 m水平后给入上部矿石溜井自溜至给矿仓，矿石从上部矿仓由给料设备给入破碎机破碎后进入下部矿仓，然后通过计量、箕斗提升至地表，完成矿石井下的破碎、提升作业。

2常峪铁矿井下破碎系统方案

按照常峪铁矿采选规模500万t/a，粗碎系统按照选用破碎机种类不同，可设计为旋回破碎方案和颚式破碎方案。方案1设计选用重板给料机+42-65旋回破碎机方案，此方案设备运行可靠，而且国内外地下矿大多数均采用旋回破碎机，但是旋回破碎机价格昂贵，所需破碎硐室开凿量大，针对目前铁精粉市场行情缺乏企业市场竞争力；方案2为棒条筛分给料机+颚式破碎机，随着国内典型矿山粗碎前逐渐采用棒条筛分给料机替代重板给料机的应用，通过生产实践认为此方案运转可靠，而且能提高破碎系统的处理能力，所以通过计算选型，采用SV1862棒条筛分给料机+CJ-815颚式破碎机方案。两方案设备参数对比见表1。

由表1可知，两种方案技术参数均满足选矿厂设计要求，但方案1设备作业率仅为22.6%，相对过于偏低，而且设备购置费为方案2的两倍多。

表1　两方案设备参数对比

3两种方案在其他矿山的应用考察情况

为了解两种方案在矿山的实际应用情况，对常峪铁矿粗破方案的选型论证给予实践支撑，组织技术人员对采用两种方案的典型矿山进行考察。

3.1重板给料机+PG42-65旋回破碎机方案

昆钢大红山铁矿属于地下开采矿山，年处理矿石400万t，粗破设备采用美卓42-65旋回破碎机，破碎给料口位于344 m水平，运输卸料水平位于380 m水平，采用两条溜井给矿，溜井长度30 m，上部矿仓储矿700 t每个共1 400 t，每条溜井下部采用1台2.4 m×4.8 m电振给料机共2台，每台电振给料机台时能力1 000 t，矿石破碎后给入下部矿仓由皮带运输至计量提升装置提升至地表。大红山铁矿粗破系统配置见表2。

表2　大红山铁矿粗破系统参数配置

注：给矿、排矿粒度及排矿口宽度均为旋回破碎机参数配置。

由表2可知，大红山粗破设备台时能力达到 2 000 t/h，全年作业率仅20%，按照选厂设计规范，粗碎系统所需台时量为808 t/h，所以设备能力富余太大，不仅增加生产成本，同时也增加设备投资，但设备自安装运行以来，一直稳定运转，性能优良。

3.2棒条筛分给料机+颚式破碎机方案

棒条筛分给料机作为一款新型的粗碎前预先筛分[2]暨给料设备，已被越来越多的选矿工作者所关注，很多矿山均已使用此设备，且表现出运转稳定可靠、操作简单、设备调整方便灵活等优良性能[3]。为了进一步验证棒条筛分给料机+颚式破碎机系统的稳定性与可靠性，对攀钢白马铁矿、重钢太和铁矿、云浮铁矿、杏山铁矿等进行了实地考察，太和铁矿粗破配置见表3。

表3　太和铁矿粗碎系统配置

注:①废石、矿石粗碎系统均配有液压碎石锤；②棒条尺寸为棒条筛参数配置；③给矿、排矿粒度及排矿口宽度均为颚破参数配置；④上表中矿石破碎系统由原来的重板给料改造为棒条筛给料，采用棒条筛之前台时能力为680 t/h，更换后提高到850 t/h，台时能力提高了20个百分点。

由表3可知，废石破碎系统小时处理能力达到1 500～2 000 t/h，而仅CJ815破碎机本身小时处理能力为950 t/h左右；具考察杏山铁矿采用重板给料与CJ815配合每小时处理940 t，所以太和铁矿增加棒条筛后能力提高了560～1 060 t/h，通过现场考察废石中-300 mm物料比例达到60%～65%，说明棒条筛系统的处理能力与所处理矿石的粒度组成相关，通过对几个类似矿山的考察处理能力最低可提高25个百分点。

4常峪铁矿井下破碎系统方案的确定

常峪铁矿设计年处理矿石500万t，粗破作业率按照56.5%计算小时能力为1 010 t/h，通过对国内已经投产地下开采矿山考察了解，已投产最大地下磁铁矿年处理量均小于500万t，而且几乎没有达到设计处理能力的矿山。通过对已拟定粗破方案的分析对比，两个方案在技术方面均可行，旋回破碎机方案小时处理能力为1 900 t/h，而颚破方案为1 100～ 1 500 t/h，仅从设备处理能力而言选用颚破方案更合理。下面对两方案投资、作业率等进行比较，对比结果见表4。

表4　两方案投资、作业率及所需硐室规格对比

由表4可知，方案2作业率47.5%更为合理，方案1比方案2设备购置费高1 142万元，两方案所需破碎硐室规格相差4 410 m3，按照实际掘进速度相差约3个月施工工期。所以两个方案在技术参数均能满足要求的前提下，棒条筛分给料机+颚破方案将节约设备投资1 142万元，缩短硐室掘进3个月工期，所减小的硐室掘进费约430万元。

棒条筛分给料机对破碎系统处理能力的提高，取决于采出矿石的粒度组成，太和铁矿废石中小于合格粒度的物料占总给料约50%以上，故小时处理能力将提高50个百分点，所以为了进一步确定地下开采矿石的粒度组成，对河北钢铁集团石人沟铁矿地下开采矿石粒度组成进行实测。

此次测定在石人沟地下矿-180 m水平开采点取样，由4 m3铲装机车取样3车，分别对+300 mm矿块进行测量，通过计算得出3车-300 mm物料产率分别为54%、71%、55%。石人沟地下破碎系统主溜井高度大约为150 m，矿石采出通过溜井自溜至上部矿仓，在此过程矿石中部分大块被摔碎，所以实际给到破碎机的物料中大块粒级含量基本很少。所以考虑到物料预先筛分后对中细碎的影响，可以确定棒条筛分给料能提高系统处理能力30个百分点。常峪铁矿井下破碎系统最终选用棒条筛分给料机+颚破方案。

5结语

(1)常峪铁矿通过考察及实际验证，粗碎前增加棒条筛分后将提高系统处理能力30个百分点。

(2)常峪铁矿采用棒条筛分给料+颚破后相比旋回方案将节约装机功率200 kW，每年可节约用电量99万kWh。

(3)采用棒条筛+颚破方案后可节约前期设备购置费1 142万元，减小破碎硐室开凿量4 410 m3，缩短施工工期3个月，节约硐室开凿费430万元。

(4)常峪铁矿将成为国内首个井下粗碎前增加预先筛分的矿山。

(5)预先筛分也存在不足之处，即对给入矿石的粒度组成要求较严，所以在实际采矿过程中应适当减小炮孔间距，控制爆破后矿石大块含量。

参考文献

[1]段新红，汤兴光，周宏波.预先筛分在选厂碎矿过程中的作用[J].现代矿业，2010(3):47-49.

[2]宋春丽，任向军，王志芳.某金矿原矿预先筛分改造[J].昆明理工大学学报，2013(5)：38-42.

[3]秦军.铁矿井下破碎系统设计[J].矿业工程，2012(1)：66-69.

“十二五”期间我国增加黄金资源量5 400 t

近日，2016年全国地质调查工作会议介绍说，“十二五”期间，我国重要矿种资源储量显著增长，新增金5 400 t、铜2 300万t、铅锌6 300万t、钨250万t、镍230万t、锰6.1亿t、铝土矿5.2亿t，有力支撑了找矿突破战略行动阶段目标的实现。“十二五”期间，我国重要矿产调查圈定物化探异常3万余处，提交找矿靶区1 700余处，新发现矿产地近200处;全面完成25种矿产资源潜力评价、28种矿产利用现状调查、22种矿产“三率”调查和矿业权利用现状调查;老矿山深部及外围找矿再获突破，14个矿山新增资源量达大型及以上矿床规模。在公益性地质工作引导拉动下，西藏多龙铜金矿、贵州铜仁锰矿、山东胶东金矿、湖南湘西铅锌矿等取得重大找矿突破。

(收稿日期2015-09-18)

雷发根(1986—)，男，工程师，063700 河北省唐山市滦县。