自移橋式布料機(jī)在萊比塘銅礦的應(yīng)用

張 俊，辜小川，趙 瓊

(萬(wàn)寶礦產(chǎn)有限公司，北京，100053)

1 概述

萬(wàn)寶礦產(chǎn)（緬甸）銅業(yè)有限公司是由總部位于北京的萬(wàn)寶礦產(chǎn)有限公司于2010年9月在緬甸設(shè)立的全資子公司，負(fù)責(zé)建設(shè)、開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)萊比塘銅礦項(xiàng)目，項(xiàng)目位于緬甸聯(lián)邦實(shí)皆省南部，距該省最大城市蒙育瓦直線距離約5公里，距緬甸第二大城市曼德勒約150公里，萊比塘銅礦主要以斑銅礦為主，平均品位0.56%，是亞洲目前最大的濕法冶金工藝銅礦項(xiàng)目，項(xiàng)目總投資逾10億美元。2016年3月，項(xiàng)目完成主體工程建設(shè)并開(kāi)始生產(chǎn)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)產(chǎn)能為年產(chǎn)100kt陰極銅，礦山服務(wù)期限為30年。布料機(jī)是廣泛應(yīng)用于礦山、港口及火力電廠的大型散料搬運(yùn)設(shè)備，具有工作連續(xù)、布料均勻、處理量大及自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。在大型露天礦山中，布料機(jī)常被選為表土剝離、物料轉(zhuǎn)運(yùn)、礦石筑堆等工藝的設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)固體物料的高效轉(zhuǎn)運(yùn)，此類(lèi)設(shè)備在南美洲的智利、秘魯?shù)却笮吐短斓V山有著廣泛的應(yīng)用，而這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)乃至亞洲的應(yīng)用尚屬空白。2016年萬(wàn)寶礦產(chǎn)在萊比塘銅礦成功試車(chē)并投產(chǎn)了FAM自移橋式布料機(jī)系統(tǒng)，設(shè)備產(chǎn)能達(dá)到6000t/h，是此類(lèi)設(shè)備在亞洲的首次應(yīng)用，也創(chuàng)造了亞洲最大布料機(jī)系統(tǒng)的歷史紀(jì)錄[1,2]。

2 布料機(jī)工作原理

2.1 布料機(jī)設(shè)備組成

FAM自移橋式布料機(jī)系統(tǒng)主要由3部分組成，分別為自移式布料橋（Mobile System Bridge），簡(jiǎn)稱(chēng)MSB；可移置膠帶輸送機(jī)（Conveyor Volume），簡(jiǎn)稱(chēng)CV；可移置膠帶機(jī)卸料小車(chē)（Tripper Control Car），簡(jiǎn)稱(chēng)TCC (如圖1)。

MSB自移式布料橋主體結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)度約350m的桁架，可自東向西橫跨覆蓋整個(gè)堆浸單元，輸送膠帶裝在桁架上方，通過(guò)兩臺(tái)355kw的三相交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)。桁架底部裝有7臺(tái)履帶式行走底盤(pán)，可支撐帶動(dòng)桁架在堆浸場(chǎng)上進(jìn)行行走、轉(zhuǎn)向、平移和扇形運(yùn)動(dòng)等動(dòng)作。CV可移置膠帶輸送機(jī)全長(zhǎng)約800m，采用兩臺(tái)560kw的三相交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，膠帶機(jī)尾輪位于堆浸場(chǎng)北側(cè)邊緣，受料斗與上一級(jí)卸料裝置對(duì)接；首輪安裝在堆浸場(chǎng)南側(cè)邊緣30m的驅(qū)動(dòng)站上，驅(qū)動(dòng)站底部裝有前、后兩臺(tái)履帶式行走底盤(pán)，可自行移動(dòng)，中間部分由116個(gè)獨(dú)立的皮帶托架直線排列而成，每個(gè)托架底部通過(guò)柔性鋼軌把接。TCC可移置膠帶機(jī)卸料小車(chē)全長(zhǎng)約60m，高16m，其工作時(shí)跨越在CV之上，輸送膠帶在經(jīng)過(guò)小車(chē)時(shí)被抬高至約9m后卸料至自移式布料橋，TCC依靠前后兩組共四只履帶行走裝置延CV行走卸料。

圖1 布料機(jī)系統(tǒng)組成

2.2 工作原理

礦石由上游的固定式膠帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至可移置膠帶機(jī)，可移置膠帶機(jī)將礦石由北向南運(yùn)輸至可移置膠帶機(jī)卸料小車(chē)TCC，輸送皮帶被抬高并卸料至布料機(jī)橋架MSB的尾部；MSB輸送皮帶自西向東運(yùn)動(dòng)至MSB的卸料小車(chē)TCS，礦石被轉(zhuǎn)運(yùn)至小車(chē)上與MSB運(yùn)輸方向垂直布置的輸送帶，通過(guò)選擇輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)向可實(shí)現(xiàn)向北或向南布料。工作時(shí)，MSB位于尾輪的受料斗時(shí)刻與TCC首輪卸料斗通過(guò)位置傳感器保持對(duì)正，實(shí)現(xiàn)MSB與TCC的同步行進(jìn)。MSB棧橋頂端表面裝有鋼軌，可供卸料小車(chē)在上面進(jìn)行行走卸料，棧橋跨度為300m，可一次完成3個(gè)堆浸單元的布料。MSB棧橋底部均勻分布的行走底盤(pán)進(jìn)行支撐和行走的驅(qū)動(dòng)，卸料小車(chē)在軌道上進(jìn)行往復(fù)行走運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)布料。

圖2 布料機(jī)工作示意圖

TCS卸料臂的頭部裝有超聲波料位計(jì)，當(dāng)料堆高度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，TCS沿MSB軌道移動(dòng)，到料位計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定的下限時(shí)停止；當(dāng)TCS運(yùn)動(dòng)到棧橋末端時(shí)，MSB限位傳感器被觸發(fā)，并在7臺(tái)行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，按給定的步長(zhǎng)（0.5-2.5米）整體平移至下一卸料位置。待MSB移動(dòng)到位停穩(wěn)后，TCS啟動(dòng)并向反方向行進(jìn)，直至到達(dá)MSB的另一末端位置，重復(fù)以上步驟（圖3）。在此過(guò)程中，輸送皮帶不間斷地卸料以保證物料的連續(xù)。整個(gè)布料過(guò)程中TCC與MSB通過(guò)超聲波位置傳感器進(jìn)行定位連鎖，確保同步行進(jìn)。

圖3 布料機(jī)筑堆工作

布料機(jī)系統(tǒng)采用10KV中壓驅(qū)動(dòng)，輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作電壓為10KV、690V的三相交流電，照明及控制電壓為230V交流，PLC控制電壓為24V直流。系統(tǒng)的TCC、CV驅(qū)動(dòng)站、MSB上均安裝有各自的配電室和變壓器。廠區(qū)10KV中壓線路通過(guò)移動(dòng)變電站連接至位于可移置膠帶機(jī)尾部的接線端子箱，端子箱上有快速插頭接口，進(jìn)線端為一路，出線端為兩路，一路穿過(guò)皮帶托架連接至CV驅(qū)動(dòng)站為其直接供電，另一路連接至TCC上的電纜卷盤(pán)為其供電，卷盤(pán)在TCC運(yùn)行時(shí)可通過(guò)收放來(lái)調(diào)節(jié)電纜長(zhǎng)度。MSB的電源由TCC的配電室引出，并在經(jīng)過(guò)MSB配電室后連接至TCS電纜卷盤(pán)。設(shè)備通過(guò)PLC控制，各部分之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。

3 布料機(jī)筑堆工藝

根據(jù)布料機(jī)棧橋的起始布料位置不同，筑堆工藝可分為由南向北筑堆和由北向南筑堆兩種。由南向北筑堆是布料機(jī)與可移置膠帶機(jī)卸料小車(chē)的起始位置在堆浸場(chǎng)南側(cè)，卸料方向向南，行進(jìn)方向向北。由于可移置膠帶機(jī)頭部有長(zhǎng)約30m的驅(qū)動(dòng)站，擋住了MSB的行進(jìn)路線，TCS的卸料臂向外伸出約12m，故堆場(chǎng)南部存在長(zhǎng)約為15m的設(shè)備布料盲區(qū)，這部分區(qū)域?qū)⑼ㄟ^(guò)提高起始布料時(shí)的堆料高度，而后由推土機(jī)在料堆表面將多出的礦石推平來(lái)填補(bǔ)，布料機(jī)由南向北筑堆示意圖如圖4。

圖4 布料機(jī)由南向北筑堆示意圖

由于南部CV驅(qū)動(dòng)站的位置，南部有15米的布料盲區(qū)，因此布料機(jī)起始布料點(diǎn)為0+15m處，布料高度8m，布料距離45m；當(dāng)布料至15+45m處時(shí)，布料高度轉(zhuǎn)為6m，布料距離470m；當(dāng)布料至60+470m處時(shí)，布料高度轉(zhuǎn)為8m，布料距離150m；當(dāng)布料至530+150m處時(shí)，布料高度為0m，布料距離為30m，此段距離為布料機(jī)本身的盲區(qū)；當(dāng)布料至680+30m處時(shí)，布料高度為8m，采用扇形布料，布料棧橋逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度為10°，此時(shí)一個(gè)單元的布料結(jié)束，布料棧橋與可移置膠帶機(jī)卸料小車(chē)脫開(kāi)，系統(tǒng)向下一單元的移設(shè)。由北向南筑堆，布料機(jī)起始位置在堆浸場(chǎng)北側(cè)向南行進(jìn)，卸料方向向北，與由南向北的筑堆過(guò)程相反。

4 布料機(jī)移設(shè)工藝

根據(jù)堆浸場(chǎng)筑堆的工藝設(shè)置，當(dāng)每完成一個(gè)堆浸單元的布料后需將布料機(jī)系統(tǒng)整體平移至下一堆浸單元，平移距離為300米。其中布料機(jī)、可移置膠帶機(jī)驅(qū)動(dòng)站以及可移置膠帶機(jī)卸料小車(chē)自身均裝有履帶式行走機(jī)構(gòu)，可自行移動(dòng)；可移置膠帶機(jī)為108個(gè)獨(dú)立的皮帶托架，托架通過(guò)柔性鋼軌連接，需借助移設(shè)專(zhuān)用裝置夾軌器設(shè)備連續(xù)牽引、分步拖拽成“S”形曲線，以實(shí)現(xiàn)整體平移（如圖5、圖6）。移設(shè)過(guò)程中需要首先斷開(kāi)各部分電源，將需要供電的部分連接至移動(dòng)發(fā)電車(chē)，待設(shè)備各部分移設(shè)到位時(shí)連接好電源，恢復(fù)供電。若分為三班連續(xù)作業(yè)，每班由30名熟練工人組成，整個(gè)移設(shè)過(guò)程需要大約20天完成[3,4]。

圖5 夾軌器連續(xù)拖拽鋼軌

圖6 被拉成“S”形的可移置膠帶機(jī)

CV移設(shè)200米后開(kāi)始移動(dòng)布料機(jī)MSB，當(dāng)CV與TCC離開(kāi)MSB尾部一定距離后，將移動(dòng)發(fā)電車(chē)連接MSB為其供電，為其預(yù)留30m寬的空地，通過(guò)遙控器操作使其邊前進(jìn)、邊完成7條履帶的90°轉(zhuǎn)向（如圖7所示）。轉(zhuǎn)向完成后MSB便可徑直行駛至下一單元，在行駛至指定位置之后通過(guò)轉(zhuǎn)向功能將履帶調(diào)整至南北方向，開(kāi)始下一個(gè)單元的布料工作[5]。

圖7 MSB轉(zhuǎn)向示意圖

5 布料機(jī)在萊比塘供礦的應(yīng)用

萊比塘銅礦堆浸場(chǎng)建設(shè)通常有兩種方式，一是采用礦用卡車(chē)運(yùn)輸、筑堆，另一種是采用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)、布料機(jī)筑堆。目前兩種筑堆方式在萊比塘銅礦均有所采用。汽車(chē)運(yùn)輸相對(duì)機(jī)動(dòng)靈活，操作方便，在生產(chǎn)計(jì)劃安排的過(guò)程中受限制小，適用于運(yùn)距短，運(yùn)量小的中小型礦山。但是采用汽車(chē)筑堆對(duì)礦堆壓實(shí)作用很明顯，例如萊比塘銅礦目前所采用的TR100型礦用卡車(chē)在滿(mǎn)載的條件下對(duì)礦堆的對(duì)地比壓高達(dá)0.4MPa，且車(chē)輛在堆面上行進(jìn)時(shí)反復(fù)碾壓對(duì)堆場(chǎng)起到夯實(shí)作用使礦堆的滲透性大大降低，不利于空氣進(jìn)入堆中與礦石進(jìn)行氧化反應(yīng)，從而降低了浸出效率。

采用布料機(jī)筑堆則有效減小了設(shè)備對(duì)堆場(chǎng)的壓實(shí)作用。由于采用履帶式行走機(jī)構(gòu)，寬大的履帶板增大了設(shè)備與地面的接觸面積，其滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的對(duì)地比壓只有0.08MPa，最大限度的降低了對(duì)礦石松散度及礦堆滲透性的影響，保證了浸出效率。同時(shí)布料機(jī)采用電力驅(qū)動(dòng)，與采用柴油作為動(dòng)力的汽車(chē)運(yùn)輸相比更加環(huán)保。雖然初期基礎(chǔ)建設(shè)投資較大，但對(duì)于運(yùn)距長(zhǎng)、運(yùn)量大的大型礦山能夠產(chǎn)生更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益?？紤]到萊比塘銅礦礦石運(yùn)距較長(zhǎng)（10Km以上），運(yùn)量大（100Kt/d）的特點(diǎn)，并綜合考堆浸場(chǎng)慮浸出效率等因素，決定采用以布料機(jī)筑堆為主，卡車(chē)筑堆為輔的筑堆方式[6]。

6 結(jié)論

（1）萬(wàn)寶礦產(chǎn)（緬甸）銅業(yè)萊比塘銅礦項(xiàng)目布料機(jī)系統(tǒng)由CV、TCC、MSB三部分組成，分別負(fù)責(zé)物料運(yùn)輸、轉(zhuǎn)運(yùn)及卸料的功能，系統(tǒng)由PLC進(jìn)行控制，并通過(guò)通信總線進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

（2）根據(jù)布料方向的不同，布料系統(tǒng)的布料工藝有所區(qū)分。當(dāng)完成一個(gè)單元的布料后，在輔助設(shè)備的幫助下，布料機(jī)各部分將分步向下一單元進(jìn)行移設(shè)，開(kāi)始下一單元的布料。

（3）自移橋式布料機(jī)系統(tǒng)適合運(yùn)量大、運(yùn)距長(zhǎng)的工藝特點(diǎn)。由于布料機(jī)采用履帶驅(qū)動(dòng)行走的方式，具有較小的對(duì)地比壓數(shù)值，可以有效的減小對(duì)堆浸場(chǎng)的壓實(shí)作用，有利于提高浸出效率。

（4）萊比塘銅礦布料機(jī)系統(tǒng)為此類(lèi)設(shè)備在亞洲濕法銅礦山內(nèi)的首次使用，對(duì)該種設(shè)備和工藝在同類(lèi)大型礦山內(nèi)的使用和維護(hù)提供了指導(dǎo)和借鑒。