某露天铁矿废石粗破碎站设计实践

周红平 罗政书

摘 要：某露天铁矿最大剥离量为1200万t/a，剥离物经矿车运输至废石粗破碎站进行破碎，然后由曲线胶带机输送至排土场。物料粉料含量大，雨季泥水多，粘性大，容易发生堵料等故障，难以保证生产的连续性。针对物料的特殊性质，制定了可靠的破碎方案，有效地解决了堵料问题，保证了采场的正常生产。

关键词：废石；粗破碎站；破碎方案；堵料

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.243

1 工程概况

某露天铁矿300万t/a采选工程废石剥离分南北两个采场，剥离的废石经矿车运输至废石粗破碎站进行破碎后经曲线胶带机输送至排土场。南采场物料粘土含量约70%，岩石约30%；北采场物料粘土含量约为30%，岩石约70%。采场覆盖层及物料剥离后如图1中所示。雨季时，物料中粘土吸水量大，粘性大，运输及物料处理困难。实际生产中通过南北采场配矿来调节给入废石粗破碎站粘土的比例，但由于物料性质的极不确定性，给入废石粗破碎系统的岩石粒度将难以控制。

2 工作制度及生产能力[1]

废石最大年产量Qa=1200万t，年作业时间为210d，每天2班，每班8小时。破碎站的处理能力为：

t

t

考虑物料的不连续及不均衡性，取1.1倍的系数，破碎站的小时处理能力为3571×1.1=3928t，取4000t/h。

3 方案选择及设备配置[2]

3.1 物料特性

物料块度：0～1000mm； 废石密度：1.72t/m?；

物料块度：1000mm； 其他：粉料多，粘性大。

3.2 方案选择

经设计人员实地考察，根据地形及物料特性，提出了两个破碎方案：方案一：采用固定棒条筛和旋回破碎机。物料经固定棒条筛筛分后，直接进入旋回破碎机。旋回破碎机具有生产率高，电耗低，工作平稳等优点。适用于破碎片状物料，但对粘性物料适应性差。方案二：采用液压往复式给料机+重型棒条筛+颚式破碎机。物料由液压往复式给料机供给，经重型棒条筛筛分后进入颚式破碎机。颚式破碎机属于间歇性工作，功耗大，效率低，但结构简单、检修维护方便。

为了采用先进、可靠的破碎工艺方案，综合考虑破碎设备的破碎能力，物料特性对破碎设备的特殊要求以及场地实际情况。结合物料含泥水多，粘性大等特点，方案一（旋回破碎机）极有可能发生堵料，难以保证破碎系统的可靠性。与设备厂家及业主沟通后决定采用方案二来保证破碎系统的可靠性。

破碎站由2套破碎系统组成，每套破碎系统由液压往复式给料机、棒条筛配及颚式破碎机等设备组成，物料破碎系统工艺流程如图2所示，每套破碎系统的处理能力为2000t/h，破碎系统设备配置如图3所示。

4 废石粗破碎站设计中的主要问题及处理[3]

因物料的粘性大，为了保证物料下料顺畅，液压往复式给料机及棒条筛料流方向均设有一定的倾角。物料至给料皮带的落差较大，大高差落料，对胶带冲击力很大，并易损伤胶带。

如图4中所示，棒条筛筛分口至给料皮带受料点垂直落差达h1=8m，经筛分后物料的最大粒度为200mm，最大块质量约14kg。破碎机出料口与给料皮带垂直落差达h2=3m，破碎机出口物料最大粒度为350mm，最大块质量约74kg。给料皮带物料至1A曲线主皮带垂直落差达h3=5m，物料的最大块度达350mm。高差越大，物料势能越高，转化为物料的动能会越大。

（1）

式中：m—物料质量（kg）；g—重力加速度（m/s2）；V—速度（m/s）； h—落差（m）。

由（1）式可得，经棒条筛筛分后物料到达给料皮带的速度为V1=12.52m/s；破碎机出口物料到达给料皮带的速度为V2=7.67m/s；给料皮带物料至1A曲线主皮带的速度为V3=9.9m/s。

由于物料到达皮带机的速度瞬间减小为零，物料对皮带机的冲击力很大。

（2）

式中：F—冲击力（N）； t—冲击时间（s），取1s

m—物料质量（kg）； V—冲击速度（m/s）

由（2）式可得，物料对皮带的冲击力分别为F1=175.3N；F2=567.6N；F3=732.6N。

若物料直接落到带式输送机上，物料必定会损伤胶带，缩短带式输送机寿命。因此，在下料点处设置挡料梁或积料平台来改变物料落料轨迹，以减少落料对胶带的损伤。具体设置位置如图4所示，经挡料梁及积料平台缓冲后，落料点的落料高差分别为：h1=2.6m；h2=1.2m；h3=1.3m。

由式（1）计算可得，V1=7.1m/s；V2=4.85m/s；V3=5.1m/s。

经式（2）计算可得，F1=99.4N；F2=358.9N；F3=377.4N。

经计算，缓冲力F1、F2、F3分别降为原来的57%，64%，51.5%，故可有效保护胶带，减少破碎系统因大的冲击力而产生的故障。

5 总结

该废石粗破碎站于2012年1月份建成，经调试后于2012年3月份正式投产。至今运行已有四年多，试生产期间对头部漏斗进行改造，目前整体运行良好，系统故障率低。废石粗破碎站的正常运行，保证了采场的正常生产作业。

参考文献：

[1]沈厚正.石灰石破碎站的设计实践有色矿山[J].1995（03）：37-39.

[2]张富明主编.采矿设计手册矿山机械卷[M].中国建筑工业出版社，1988（08）.

[3]杨浩基，林伊，李翔，王向阳.栾川龙宇钼业原矿破碎站溜槽的技术改造煤矿现代化[J].2009，05（92）：88-89.