某建筑石料矿山生产加工技术改造措施浅析

初晓明,高媛,何强

(1.浙江交投嵊兴矿业有限公司,浙江 绍兴市 312432;2.天河道云(北京)科技有限公司,北京 100085)

1 矿山生产技术条件

嵊州市下王镇溪后村优优坪建筑用石料(玄武岩)矿是一座生产建筑用石料(玄武岩)的矿山,位于嵊州市溪后村西侧外,直线距离约0.6 km,隶属下王镇溪后村。2019 年浙江交投嵊兴矿业有限公司获取该矿区的采矿权,资源储量1360.56万t,其中建筑用石料(玄武岩)394.56万m3(1120.55万t),宕渣体120.57 万m3(239.93 万t);剥离量为106.05万m3;剥采比0.206∶1。

矿区内主要出露岩性为橄榄粗面玄武岩,底部隐伏有少量火山碎屑岩,在矿区西侧有极少量出露。玄武岩整体呈灰黑色,致密块状,六棱柱状紧密堆积。镜下观察,见斑状结构,基质具间隐间粒结构,少量杏仁状构造。

矿区内岩石构造单一,未见断层,发育玄武岩柱状节理。玄武岩柱直径约1 m,六边形单边长近0.5 m,垂直高度大于10 m。发育的柱状节理面平直,闭合,节理面上部被铁锰浸染,无其他充填物。

根据综合样品测试成果,石料矿石天然抗压强为155～181 MPa,平均171 MPa,属坚硬岩类;压碎值为6.5%,坚固性为4%,硫酸盐及硫化物含量为0.08%,矿石质量符合Ⅰ类;碱活性膨胀率0.09%,无潜在碱硅酸反应危害;放射性内照射指数为0,外照射指数为0.1Y,符合A 类石材要求。

宕渣矿体岩石呈灰黑色,气孔约占30%的体积,孔径黄豆粒大小,属多孔、质轻的矿石,稍压即碎,物理性质差,质量不符合工业指标要求,仅可作宕渣综合利用。

2 矿山生产技术设计

为了发挥砂石开采的最大经济效益,结合矿山实际情况,对矿山开采及生产线进行了设计,尽量选用与生产加工规模相适应的先进、高效、能耗低的工艺设备,矿山开采、生产加工、产品销售实现自动化控制。

2.1 矿山开采设计方案

矿山采用露天开采方式,采用自上而下分台阶,中深孔穿孔,多排延时爆破崩落矿石。矿山穿孔爆破采用一班制,铲装运输采用两班制,可根据生产需要进行调整。崩落的矿石采用汽车运输至加工生产线。

(1)生产工艺流程:表土剥离→潜孔钻穿孔→中深孔爆破→大块二次破碎→机械铲装→汽车运输→破碎加工→外运。

(2)炸药库:矿山所需的炸药和其他爆破器材由当地民用爆炸物品管理部门按需即时配送,矿区不设炸药库和爆破器材临时存放点。

2.2 生产线设计方案

生产线产能设计为400 t/h,每天2班作业,每班8 h工作制。矿产品为精品石子、精品砂:10～16 mm(石子),5～10 mm(瓜子片)和3～5 mm(砂)0～3 mm(粉砂)等4个级别,表土、风化层及矿区下部凝灰岩风化层等作为剥离物综合利用。

破碎生产线采用三段一闭路破碎和筛分分级的生产工艺流程。小于900 mm 的矿石经给料口进入粗碎,粗碎后的矿石再进入中细碎,中细碎后的矿石进入整形圆锥破碎机,整形后的矿石输送至振动筛筛分;筛分后的产品按不同粒级分别卸入相应的成品库,筛上物通过皮带输送机再送入整形圆锥破破碎机加工、筛分,再卸入相应的成品库。

根据生产线产能设计的要求,结合玄武岩市场供需实际及产品外运条件,粗碎选择颚式破碎机一台,根据排料口的大小,破碎能力为480～710 t/h;棒条给料机输送能力为800 t/h。矿产品经过粗碎后,由输送机输送到中细碎圆锥破碎机(能效500 t/h)及立轴冲击式破碎机。根据矿产品的规格需求,选用6台不同型号的振动筛以及选粉机输出矿产品。利用散装机、斗提机结合2台装载机对矿成品进行装车外运。利用除尘雾炮机(扬程为20 m、40 m、60 m 等)、超声雾化除尘器、高效脉冲袋式收尘成套系统进行除尘。

2.3 存在的问题

根据上述设计安装设备后,在实际加工生产过程中存在诸多问题,主要包括装车问题、筛分问题、车间除尘问题。

(1)装车问题。嵊兴矿生产线产能设计为400 t/h,正式投产后运转产能为380 t/h左右,尚未达到设计产能。生产线原设计装车系统在成品仓至装车车间只有一条皮带进行输送。受制于玄武岩销售市场季节性需求影响以及装车场地狭小的原因,导致日常装车系统效率低下、矿区内运输车辆拥堵、矿产品对外出售量降低、矿区内工作人员安全得不到保障。同时,成品库容积小,装车效率低易造成成品库胀库,影响日常生产。

(2)筛分问题。随着石料的需求增大,矿区进入高速生产时期,在运行一段时间后发现筛网的破损率逐渐增大,人工更换筛网速度缓慢,对生产量及生产效率造成了极大的影响。经过一系列的研究调查,发现筛网原有压条为橡胶压条,因橡胶压条占地大,通过螺栓固定受力点少,需要将螺母焊死在筛网上无伸展空间,使机修工作量加大,且因原振动筛中间筋条过高,两边筋条低,使筛面不均匀,严重影响了筛分效率,造成成品料质量低。

(3)除尘问题。因采用干法生产工艺,生产过程中有大量粉尘产生,设计的原有除尘系统在生产线满负荷生产情况下无法保证收尘效果。车间粉尘浓度超标,严重影响设备使用寿命,对生产一线工人健康存在较大隐患,生产巡检措施无法正常开展,严重影响了产能。

3 技术改进措施

3.1 装车技改

装车效率低成为制约企业生产、销售的瓶颈,所以急需一套大型装车系统,能够对不同规格的成品料进行分开装车或者同步装车,不仅可以保障矿区对外运输车辆不发生拥堵和矿区工作人员的人身安全,而且能进一步提高矿产品装车外运发货能力,提高产量,增加企业经济效益。

本次技术改造方案主要考虑到矿区0～3 mm矿产品的运输量巨大,所以新建装车系统专用于0～3 mm 矿产品的装运。将原0～3 mm 成品库车间下方的传送皮带截断,新安装一条相反方向的运输传送带,将0～3 mm 成品库车间中7个中下料口中的5个下料口的落料运输方向变为新建装车系统的运输方向,剩余2个下料口落料运输方向保持原来输送方向不变,改造后,0～3 mm 矿产品在市场需求旺季时可以在两个独立的装车系统装车。新建装车系统主要通过皮带运输机将0～3 mm 的矿产品运输至斗提机下料口,通过斗提机将矿产品装进石粉罐(容量300 t)储存,在石粉罐下安装散装机进行装车。

技术改造方案地点位于矿区外围,与原生产线自动化中控室存在一定距离,原生产线自动化中控室无法精确捕捉新建装车系统装车情况,结合现场实际,在地磅室内建立自动化过程装车控制系统。

新建装车系统临近进出场道路,通过将散装机外壳进行包封、在散装机周围安装喷淋,在装车处安装挡帘,在石粉罐顶端、皮带机尾部分别安装脉冲布袋式除尘器、超声雾化除尘器等措施解决装车过程中的扬尘问题。

3.2 振动筛筛分布料技改

(1)筛面不均匀是因为原有筛网筋条两边低中间高,故考虑损耗原因及安装问题决定采用一体式扁铁进行垫平,使筛网平面平整,增加筛分效率。

(2)原橡胶压条是通过螺栓固定,将螺母焊死在筛面上,长时间运行后螺母容易脱落,导致压条松动造成漏料现象。由于螺母固定位置无法移动,使安装时需对准原螺母位置,旧筛网因使用发生形变,导致机修困难且消耗大量时间和人力,将螺栓固定更改为挂钩螺栓,可解决该问题。

(3)原本橡胶压条材质为柔性,即使长时间生产也不易发生磨损,在决定采用小钢板后就需考虑磨损的因素,因为小钢板为刚性材料,长时间受石料冲击极易发生磨损,为减少磨损,通过在小钢板端安装一个挡板,不仅使母料不会直接冲击到原有的压板,更能使母料在筛面上被挡板分散,提高筛分效率。

(4)通过观察发现,3号成品筛振幅偏小,只有6 cm 左右,筛分布料不理想,筛子进料口下料集中,不能实现三格筛网全部满料,有效筛分面积小。为此增加配重,增大振幅,并对布料进行技改,实现三格筛网充分布料,增大有效筛分面积。

3.3 除尘技改

(1)筛分车间。各系统的除尘工艺流程为:含尘气体经吸尘罩,吸风管引入布袋除尘器,经过惯性分离和滤袋的机械分离,净化后的空气经由风机、排气管排入大气,除尘器收回的粉尘落入除尘器灰斗,经卸、输灰机械装置及气力输送系统送至灰罐。因此在原有的除尘设备上,新增三套脉冲袋式除尘器,加大车间的除尘力度。而在除尘系统运行过程中,为减少除尘管道积灰堵塞问题,增加了管道自动清灰装置,具体采用了压缩空气助吹方式,在管道弯头易积灰的位置设置积灰斗,同时在直管道末端设置补风阀等设备,保证管道不积灰而稳定运行,达到了除尘效果。

(2)整形筛。整形筛在生产过程中没有足够大的风量把扬起来的粉尘及时抽走,导致粉尘下落混入骨料,使骨料裹粉严重,现场也没有合适的地方靠鼓风形成风选场来收集粉尘,因此在整形筛尾部增加一个大风量(18 000 m3/h)吸尘设备,主要抽取筛面上部的粉尘,使得筛面与顶盖板之间形成一气流通道,气流速度达到2～3 m/s。由于在筛尾区域筛面气流由水平倾斜向下需要转向往上,有一部分稍大粒径的粉尘受离心力作用而向下运动,因此在尾部罩内设置调节挡板,使得从挡板和溜板之间往上部进一部分风,使得风对骨料进行冲刷可以将一部分粉尘吹起来,从顶部吸尘口抽走,达到粉尘和骨料的分离,降低骨料含粉率,保障产品质量。

4 技术改造成果

4.1 装车技改效果

新装车系统投入使用后,矿产品装车速度、销售量整体提升,胀库现象大大减少。0～3 mm 矿产品的装车效率由220 t/h提高至280～300 t/h,每月生产线产能由原来的12万t左右提高至16～17万t,整体矿产品销售量每天提升了780 t。通过新建装车系统,使得矿区内车流量变小,交通通畅,有效地提高了装车效率和生产线产能。

此次技术改造使矿区内运输车流减少,为矿区内部车辆运输的安全提供了保障;通过自动化控制不仅减少了人工投入,而且自动化装车系统减少了因人为因素导致的漏料、超重等问题。除尘设备的使用使矿区的扬尘大大降低,减少了对自然环境的破坏,降低了对周边村民出行、生活的影响,提高了生产效率,降低了用电成本,增加了企业经济效益。

4.2 筛分技改效果

通过筛分技术改造,矿区的成品料质量显著提升,机修时间减少,机修人工和时间成本大大降低,且矿区的每日生产时间增加2 h,每日增加800 t的生产量,每日销售量加大,经济效益显著增加。

4.3 除尘技改效果

(1)筛分车间。此次技术改造有效改善了车间生产环境,降低了粉尘浓度,大大延长了设备使用寿命,减少了一些设备和零件的更换周期(润滑滤芯、空气滤芯、液压滤芯、润滑油液等),减少了设备的维护、维修及配件更换成本。经统计技术改造后,可直接节省经济成本约4.3万元/年。

(2)整形筛。骨料在整形筛经过收尘去粉后,经取样试验,含粉率降低0.3%,成品骨料质量得到了进一步保证。

5 结论

针对某建筑石料矿山生产加工过程中存在的装车、筛分、除尘等主要问题,进行了技术改造,取得了显著效益,主要结论如下。

(1)针对装车效率不高,运输车辆拥堵等问题,对装车系统进行了重新改造,经技术改造后,新建独立石粉(0～3 mm)装车系统,装车发货效率大大提高,矿产品日发货量最高可达8000 t以上,平均约6500。

(2)针对筛网破损率逐渐增大,人工更换筛网速度慢等问题,经过研究调查,采用一系列的改进措施,改善了筛分存在的问题。

(3)建筑石料采用全干法生产工艺,生产过程中会产生大量粉尘,原有的除尘方式不能满足环保要求,通过除尘技改,如新增除尘器,增加管道自动清灰措施等,解决了生产车间粉尘浓度大等问题,防止扬尘外溢,进一步减少了环境污染,保障了生产线员工的健康。