某鎢礦原礦倉給礦設(shè)備改進(jìn)與優(yōu)化

李澤萍，吳大菁

（江西漂塘鎢業(yè)有限公司，江西 大余 341515）

絕大多數(shù)鎢礦山選礦廠都設(shè)有原礦倉來儲(chǔ)存礦石，以保證生產(chǎn)連續(xù)正常進(jìn)行[1]。在1980年代前，原礦倉給礦設(shè)備普遍選用板式給礦機(jī)，因它適合搬運(yùn)大塊物料、重物料、磨蝕性物料等，且結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，可以承受相當(dāng)高度落下的大塊礦石的沖擊，在一般情況下，可以保證穩(wěn)定均勻給礦[2]。但當(dāng)遇到礦石塊度大、粒度不均勻時(shí)，板式給礦機(jī)易出現(xiàn)出礦口卡礦等問題[3-4]。因此，1980年代后，振動(dòng)給礦技術(shù)以其對(duì)礦石的適應(yīng)性強(qiáng)、連續(xù)均勻給礦、易控制等優(yōu)點(diǎn)，在金屬礦山中得到廣泛應(yīng)用[5-6]。某鎢礦針對(duì)原礦倉平板給礦設(shè)備存在的普遍問題，選用了振動(dòng)給礦設(shè)備進(jìn)行升級(jí)替代，并重點(diǎn)研究和解決了新設(shè)備運(yùn)行中給礦量低、對(duì)構(gòu)筑物震動(dòng)大的問題。

1 現(xiàn)狀及問題

某鎢礦選礦廠由原冶金工業(yè)部南昌有色冶金設(shè)計(jì)院于1974年設(shè)計(jì)，1978年5月開始建設(shè)，1984年4月建成投產(chǎn)。該廠處理能力為2500 t/日，粗碎車間采用2 m3雙礦車翻車機(jī)卸礦-ZGB1.2 m×8 m重型板式給礦機(jī)給礦-固定斜格篩預(yù)先篩分-PEF 600 mm×900 mm顎式破碎機(jī)進(jìn)行破碎的工藝，其原礦倉給礦示意圖如圖1所示。

圖1 原礦倉給礦設(shè)備示意圖

該選礦廠建成投產(chǎn)后，基本能達(dá)到設(shè)計(jì)處理能力。但在十多年的運(yùn)行中，也發(fā)現(xiàn)一些有待改進(jìn)之處，其中原礦倉排礦口卡礦就是最突出和亟待解決的問題。該鎢礦出窿原礦雖然礦石已經(jīng)破碎處理，但大塊率仍然偏高，650 mm×850 mm×1250 mm以上的大塊礦石占30%以上，由于大塊礦石較多，而原礦倉排礦口較小，排礦口為1040 mm×1300 mm的矩形，不足大塊礦石投影面的2倍，在礦石卸入原礦倉后，原礦倉排礦口經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)礦石結(jié)拱、懸空等卡礦問題，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。當(dāng)排礦口被礦石卡死后，由于重型板式給礦機(jī)不具備解決此問題的功能，為解決卡礦問題，只能采用在原礦倉內(nèi)實(shí)施爆破的方法進(jìn)行處理。在原礦倉爆破排礦曾達(dá)到一天40多次的記錄。在原礦倉內(nèi)實(shí)施爆破作業(yè)，既中斷生產(chǎn)，又破壞原礦倉及周邊設(shè)施的強(qiáng)度和服務(wù)年限，并影響作業(yè)人員的人身安全，存在重大安全隱患。

2 改進(jìn)與優(yōu)化

2.1 分析

礦石在原礦倉內(nèi)結(jié)拱、懸空等卡礦問題的解決途徑主要有三種：擴(kuò)大排礦口尺寸；減小礦石尺寸；采用振動(dòng)給礦技術(shù)。排礦口受現(xiàn)有礦倉結(jié)構(gòu)影響，難以改變，而且，即使擴(kuò)大排礦口，也仍不能完全解決卡礦問題。礦石大小受采礦工藝影響，牽涉面較大；因此，采用振動(dòng)給礦技術(shù)是一較可行的方案。

由于條件限制，必須在不改變?cè)谢A(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上，應(yīng)用振動(dòng)給礦的方法。所以，振動(dòng)給礦機(jī)只能根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況“量身定制”，設(shè)計(jì)采用由2臺(tái)三相交流振動(dòng)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)2臺(tái)振動(dòng)給礦機(jī)，組成串聯(lián)機(jī)組，采用變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的方案。此項(xiàng)改進(jìn)要求實(shí)現(xiàn)給礦能力達(dá)到150 t/h的設(shè)計(jì)指標(biāo)。其主要技術(shù)參數(shù)如表1。該廠原礦倉給礦設(shè)備第一次優(yōu)化后的示意圖如圖2所示。

表1 振動(dòng)給礦機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

圖2 第一次優(yōu)化后示意圖

經(jīng)過改進(jìn)后的振動(dòng)給礦設(shè)備通過幾個(gè)月的試運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)存在給礦量偏小，僅為90 t/h，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)指標(biāo)，難于滿足生產(chǎn)要求，且廠房振動(dòng)嚴(yán)重，給周邊設(shè)施造成不同程度的損壞，如墻面、門窗玻璃因振動(dòng)發(fā)生掉落等現(xiàn)象。因此必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

2.2 優(yōu)化分析

針對(duì)振動(dòng)給礦設(shè)備試運(yùn)行中存在的礦量偏小和廠房振動(dòng)嚴(yán)重的問題，分別進(jìn)行了優(yōu)化研究。

2.2.1 提高給礦量

對(duì)于給定的礦石條件下，提高振動(dòng)給礦機(jī)給礦能力，主要由通過振動(dòng)方向角δ的選取和振頻振幅等參數(shù)的選取。

振動(dòng)給礦機(jī)振動(dòng)方向角δ的設(shè)計(jì)已有不少文獻(xiàn)報(bào)道。有文獻(xiàn)認(rèn)為一般慣性振動(dòng)給礦機(jī)的振動(dòng)方向角選取范圍通常應(yīng)為25°～35°，黏性大的物料取大值[5]；也有文獻(xiàn)認(rèn)為振動(dòng)給礦機(jī)正常傾角應(yīng)為12°～16°[7]。該鎢礦礦倉礦石大塊率高、含泥粉礦量小，黏性較小，可以取較小值。但由于條件的限制，當(dāng)初設(shè)計(jì)理念希望不改變?cè)性O(shè)備基礎(chǔ)和礦倉結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)傾角僅為6°，傾角明顯偏小。影響給礦量的振頻振幅等其他參數(shù)，文獻(xiàn)[5]認(rèn)為振動(dòng)給礦機(jī)振頻多采用700～1500 r/min，振幅多采用 1～4 mm，本設(shè)計(jì)振頻為960 r/min，振幅為1.8 mm，這些參數(shù)都能滿足要求。因此，只能采用增大振動(dòng)方向角的辦法來提高給礦能力。根據(jù)現(xiàn)場條件，提出了兩個(gè)增大振動(dòng)方向角的方案。

方案1：把原礦倉出礦口（裙部）截短，增加凈高差。這種方案要截短礦倉，施工難度大，且傾角只能調(diào)至9°，按此計(jì)算，給礦量只能達(dá)到115 t/h，仍然不能滿足生產(chǎn)要求。

方案2：原礦倉裙部不變，把振動(dòng)給礦機(jī)與原礦倉相接觸的臺(tái)板寬度縮小0.4 m，使其比原礦倉排礦口小20 mm，并且把該部分臺(tái)板插入原礦倉內(nèi)，排礦口的眉線高也隨之相應(yīng)提高。這種方案施工比較容易，傾角可調(diào)至12°，給礦量可達(dá)到150 t/h，滿足生產(chǎn)要求。但要增設(shè)擋礦板和中間排沙溜槽，以解決泥沙外溢問題。

該廠原礦倉給礦設(shè)備按方案2的設(shè)計(jì)示意圖如圖3所示。主要技術(shù)參數(shù)如表2。

2.2.2 廠房減震

經(jīng)分析，致使廠房振動(dòng)嚴(yán)重的主要原因是振動(dòng)給礦機(jī)通過鋼結(jié)構(gòu)支架安裝在板式給礦機(jī)的基礎(chǔ)上，而原板式給礦機(jī)基礎(chǔ)并未考慮振動(dòng)因素，因此該基礎(chǔ)直接與廠房樓板、立柱、圈梁連接在一起。正是這種連接在一起的設(shè)備基礎(chǔ)，把振動(dòng)給礦機(jī)的激振力傳遞至整個(gè)廠房，引起振動(dòng)。

圖3 第二次優(yōu)化后示意圖

表2 優(yōu)化后振動(dòng)給礦機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

解決廠房振動(dòng)嚴(yán)重的問題，主要是為振動(dòng)給礦機(jī)配置一個(gè)獨(dú)立的新基礎(chǔ)，盡可能切斷與廠房設(shè)施的聯(lián)系。采取的辦法是：根據(jù)廠房的實(shí)際結(jié)構(gòu)，在廠房內(nèi)重新配置一個(gè)與廠房設(shè)施不相連接的新基礎(chǔ)，并在新基礎(chǔ)與廠房基礎(chǔ)間放入橡膠做緩沖材料（用量300 kg，厚度20 mm），減緩傳遞至廠房的振動(dòng)。對(duì)振動(dòng)給礦機(jī)的基礎(chǔ)進(jìn)行改造后，極大地減少了廠房的振動(dòng)。

3 結(jié)果與討論

該廠原礦倉給礦設(shè)備優(yōu)化后設(shè)備給礦更順暢、給礦量明顯增大，達(dá)到了150 t/h的設(shè)計(jì)要求，且激振力可調(diào)小一檔，變頻器的輸出頻率可減少5 Hz，傳遞給廠房的振動(dòng)也明顯減小，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

經(jīng)過十多年的使用，取得了良好效果：

（1）給礦順暢。應(yīng)用振動(dòng)給礦機(jī)給礦后，礦倉內(nèi)礦石結(jié)拱、懸空等卡礦問題大大減少，只有當(dāng)遇到特大塊礦石時(shí),才會(huì)出現(xiàn)礦石結(jié)拱、懸空等卡礦現(xiàn)象，既使給礦順暢、可靠，又減少安全隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)每月實(shí)施爆破處理懸空或卡礦的次數(shù)由改進(jìn)前的130次左右降到10次左右，降幅達(dá)90%多；

（2）節(jié)省費(fèi)用。盡管振動(dòng)給礦機(jī)使用壽命比重型板式給礦機(jī)短了一半，但其造價(jià)比重型板式給礦機(jī)低了75%，加上振動(dòng)給礦機(jī)操作簡單，維護(hù)工作量小，且實(shí)施爆破處理懸空或卡礦的次數(shù)大大減少，因此，維護(hù)用材料配件與炸藥消耗大大減少，節(jié)省費(fèi)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)每年可減少材料配件費(fèi)14萬元左右。

（3）節(jié)約能源。應(yīng)用振動(dòng)給礦機(jī)給礦后，一般情況下只需開動(dòng)一臺(tái)振動(dòng)給礦機(jī)，且每天開機(jī)時(shí)間比重型板式給礦機(jī)少1 h左右，既減少開機(jī)容量，又減少開機(jī)時(shí)間，節(jié)約能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)每年可節(jié)電6萬kW·h左右。

4 結(jié)語

某鎢礦原礦倉設(shè)備的優(yōu)化改造實(shí)踐，經(jīng)過十多年的生產(chǎn)實(shí)踐，證明采用振動(dòng)給礦機(jī)替代重型板式給礦機(jī)給礦是可行的。振動(dòng)給礦可以解決礦石在原礦倉內(nèi)結(jié)拱、懸空等卡礦問題，也是減少設(shè)備維護(hù)量與降低材料配件和能源消耗的有效途徑。

由于礦山的大型生產(chǎn)設(shè)施改造受現(xiàn)場條件制約因素較多，因此，在技術(shù)方案的研究時(shí)，應(yīng)該在約束條件下選擇最優(yōu)方案，同時(shí)也要注意新技術(shù)方案對(duì)原生產(chǎn)環(huán)境的影響。在本項(xiàng)研究中，通過方案比較，得到了在現(xiàn)場條件制約下振動(dòng)給礦機(jī)的最優(yōu)傾角，滿足了設(shè)計(jì)要求，同時(shí)，及時(shí)處理了振動(dòng)給礦機(jī)的振動(dòng)給相鄰建筑物帶來的影響。

[1]郁 飛，徐石東.2400×12000重型板式給礦機(jī)改造實(shí)踐[J].礦山機(jī)械，2002，30（12）：11-12.

[2]蘇方毓.2400×8000重型板式給礦機(jī)改造成功 [J].礦山機(jī)械，1996，24（12）：12-13.

[3]梁培根.ZBG3.4×8 m重型板式給礦機(jī)的改進(jìn) [J].礦山機(jī)械，1999，27（1）：16-17.

[4]朱小明.ZGB1.2 M×8 M重型板式給礦機(jī)改造 [J].礦山機(jī)械，1997，25（1）：24-25.

[5]汪孟科，楊黎升.重型振動(dòng)給礦機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用效果[J].有色冶金節(jié)能，1997，25（2）：27-29.

[6]王成釗，孫衛(wèi)東，王剛，等.振動(dòng)給礦機(jī)的選型及應(yīng)用[J].礦山機(jī)械，2007，35（7）：152-153.

[7]古德生，王惠英，李覺新.振動(dòng)出礦技術(shù)[M].長沙：中南工業(yè)大學(xué)，1983.