振动放矿机放矿能力不足与台板板结的解决对策

陈志兴

(紫金矿业建设有限公司厦门设计分公司)

20世纪80年代，我国在学习借鉴国外经验的基础上，在矿山迅速推广应用振动放矿技术，并取得了良好的效果。振动放矿技术不仅在溜井放矿中广泛应用，而且发展到采场出矿、高溜井放矿及矿仓中应用。振动放矿原理是借助矿石重力及利用振动电动机的激振力驱动台板作周期运动，将矿物抛起向前运动，以达到强制放矿目的。由于台板有激振力，因而更容易破拱，消除堵塞。振动放矿机在现场使用过程中，也普遍存在着放矿能力不足和台板板结的问题，结合具体矿山振动放矿机的使用情况来分析和解决问题以保证可持续安全高效生产。

1 振动放矿系统简介

某金矿为露天开采，采选规模为10 000 t/d。露天采场矿石经自卸式汽车运至采场境界外固定式破碎站，经过颚式破碎机粗破后进入矿石溜井，由溜井底部的FZC-3.5/1.4-7.5型单台板振动放矿机放矿进入胶带输送机，最终运至选厂堆场。矿石松散密度为1.767 t/m3，最大块度为300 mm，矿石含水率为6.28%，含泥量为2%～5%，矿石自然安息角为39°。FZC-3.5/1.4-7.5型振动放矿机主要技术参数见表1。溜井振动放矿系统配置见图1。

表1 FZC-3.5/1.4-7.5型振动放矿机主要技术参数

2 存在的问题及分析

矿石溜井振动放矿系统设计放矿能力为700 t/h，生产试车期间发现实际放矿能力为500～550 t/h，同时振动放矿机台板板结。结合存在问题，通过走访现场，发现溜井里存在涌水，实际矿石含水率达到10%；实际矿石含泥率3%～6%，其中包含高岭土；矿石粉矿含量较高；振动放矿机未严格按设计要求进行埋设安装。

3 解决措施

振动放矿机设计的埋设参数与实际的埋设参数对比见表2。可知，实际的眉线高度为1 134 mm，眉线角为35°，虽然与设计的参数有出入，但结合矿石性质(最大块度为300 mm，自然安息角为39°)来看，均在规范允许的范围之内；而实际的埋设深度比设计的埋设深度少150 mm，对放矿能力有较大影响。振动放矿机的埋设参数示意见图2。

眉线高度h的确定主要取决于大块矿石的块度d和大块通过系数K，即h=Kd，K取1.6～2.2；在h值确定后，将h=h0作为合理埋设参数应满足的条件，目的在于保证出矿口的矿流通过断面,h0过小会影响振能的有效传播和大块的通过，h0增大意味着埋设深度LA的增加，当增值过大时，由于参振重量过大，会引起振动台面受矿端的振幅变小，不利于出矿能力的提高[1]。通过上述分析可知，LA减小同时也意味着h0的减小，会影响振能的有效传播。

为了保证振动放矿机停机时矿石不从台面撒落，眉线角δ要比矿石的自然安息角小2°～4°。

图1 溜井振动放矿系统配置(单位：mm)

埋设参数眉线高度h/mm埋设深度LA/mm眉线角δ/(°)设计1200100037实际113485035

图2 振动放矿机埋设参数示意

当h=h0时，根据图2几何关系，可导出埋设深度LA的计算公式，即

(1)

式中,α为振动台面倾角，(°)；y为振动放矿机出矿矿石静止角，一般比矿石堆积角小5°～10°；h为眉线高度，mm。

接合埋设参数和动力参数对技术生产能力的影响进行定量地分析计算。

振动放矿机的技术生产能力为

Q=3 600gh0Bv,

(2)

(cos2πnp-1)sinβ] ,

(3)

(4)

式中,Q为技术生产能力，t/h；g为矿石的松散密度，t/m3；h0为眉线高度，mm；B为振动放矿机的台板宽度，mm；v为矿石输送速度，m/s；A为振幅，mm；w为振动频率，Hz；α为振动台面的倾角，(°)；b为矿石的抛射角，(°)；np为跳跃系数，取决于工作状态系数KV，KV=K0/cosα，K0为振动强度，一般取1.0～2.3,工程上np的取值见表3，采用插值法，计算得出np=0.72。

表3 跳跃系数与工作状态系数的关系

根据实际放矿机的埋设情况和矿石的主要性质，结合表1、表2及式(2)～式(4)得出振动放矿机的技术生产能力Q=940 t/h。

调整振动台面角度α到16°,计算得出技术生产能力Q=980 t/h。

通过上述计算，将振动放矿机的台面倾角α由14°增大到16°，可使技术生产能力加大40 t/h。

使用生产能力为

Q′=KQ,

(5)

式中,Q′为使用生产能力，t/h；K为生产能力影响系数，取0.4～0.8。

振动放矿机的使用生产能力要比技术生产能力小，影响因素相对复杂，主要影响因素有振动放矿机的动力系数、埋设参数、矿石块度、矿石含水率、粉矿比例和矿石黏结性等。动力系数、埋设参数在上文已定量分析过，现对余下因素对生产能力的影响进行定性分析。接合该矿实际，矿石黏性较大，对放矿能力的影响较大；矿石最大块度为300 mm，实际埋设的眉线高度为1 134 mm，为矿石块度的3.78倍，不太影响放矿能力；溜井里存在涌水，实际矿石含水率达到10%，粉矿含量较高，且实际矿石含泥率3%～6%，其中包含高岭土。3个因素叠加将很大程度影响放矿能力，降低矿流的速度，这也是放矿机台板板结的主要原因。

针对放矿机台板板结问题，防板结的有效手段之一是加大矿物在台板上的流速。加大流速有2项措施:一是使埋入段(台板伸入溜井部分)有效起振。当激振中心与参振中心一致时,台板前后振幅一致，这是一种理想的工作形式,但很难准确把握；当激振中心在参振中心之后时,台板绕前支点作扇形摆动,台板后部振幅大而前部较小,台板埋入段的矿物流速加快而前部流速减慢,后部物料推着前部物料运动,因而能保证较大的矿流；当激振点相对参振中心前移，台板绕其后部支点作扇形摆动，激振点越往前移，台板后部的振幅越小，埋入段矿物难以起振，矿流速度降低，甚至不能流动；由于该振动放矿机埋入深度较设计减少了150 mm，可将激振中心适当后移，保证埋入段矿物的有效起振。二是加大台板倾角[2]。随着台板倾角的增大，矿物在台板上的流动性增大，但台板倾角越大，物流的控制越难，一旦超过自然安息角，易发生跑矿事故，因此，振动台板的倾角可以设计为16°～22°，一般以不超过20°为宜;通过将该振动放矿机前支腿切短，台板倾角改造为16°，改造后眉线角为37°，小于自然安息角39°，满足设计要求。改造后溜井振动放矿系统配置见图3。

图3 改造后溜井振动放矿系统配置(单位：mm)

防板结的另一种有效手段是在溜井周围打疏水孔，最大程度减少涌水进入溜井，降低矿石的含水率。含水率降低，矿石中所含的高岭土的黏性也降低。另外，从采矿方面，采用配矿方法，降低矿石的含泥率和粉矿含量。含泥率和粉矿含量降低，含水率降低，可以有效降低矿石的黏性。

4 结 语

根据振动放矿机放矿能力不足和台板板结的问题，通过将台板倾角由14°加大到16°、调节激振中心至参振中心之后、在溜井周围打疏水孔以减少涌水和配矿等改造优化，基本解决了放矿机台板板结问题，同时，该放矿机的生产能力也达到了设计所需的700 t/h。该项目改造实施后，有力地保证了井下稳定高效生产，经济效益显著。

[1] 王运敏.中国采矿设备手册[M].北京：科学出版社，2007.

[2] 黄继荣.振动放矿机漏水、跑矿与粘底的对策[J].矿山机械，2003(10):78-80.