大型露天礦區(qū)高效選礦設(shè)備發(fā)展進(jìn)程及應(yīng)用

毛海明

（新疆地礦局第六地質(zhì)大隊(duì)，新疆 哈密 839000）

進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，因?yàn)槲覈?guó)改革開(kāi)放進(jìn)一步深化，礦產(chǎn)資源消耗急劇增加，部分主要礦產(chǎn)的存儲(chǔ)量已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重的入不敷出局面，它表明礦產(chǎn)資源儲(chǔ)備量對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)產(chǎn)生的瓶頸作用[1]。再加上經(jīng)濟(jì)全球化效應(yīng)的變化，礦業(yè)市場(chǎng)呈現(xiàn)低迷狀態(tài)，礦產(chǎn)勘查、勘探已經(jīng)無(wú)法完全適應(yīng)時(shí)代發(fā)展腳步，以及國(guó)家政策與生態(tài)約束的雙重作用，礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展面臨困境。礦業(yè)經(jīng)濟(jì)是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)效發(fā)展的保障，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)早期發(fā)揮了非常重要的作用，為了在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下持續(xù)發(fā)揮出我國(guó)礦業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)作用，優(yōu)化我國(guó)礦業(yè)體系，探尋礦業(yè)發(fā)展新途徑，這也是我國(guó)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)健康長(zhǎng)久發(fā)展的關(guān)鍵。采礦行業(yè)一直都是以技術(shù)為引導(dǎo)的粗放型生產(chǎn)領(lǐng)域，因而就在很大程度上忽視了管理上的作用，這就導(dǎo)致我國(guó)礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)在實(shí)際發(fā)展過(guò)程中會(huì)因?yàn)楣芾砩系牟坏轿?、不合格造成?jīng)濟(jì)效益大幅下降[2]。所以，在目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)面臨急劇轉(zhuǎn)型以及礦業(yè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷的關(guān)鍵階段，構(gòu)建一整套全新的管理優(yōu)化體制就顯得格外重要，尤以選礦設(shè)備的創(chuàng)新優(yōu)化為主。

1 大型露天礦區(qū)高效選礦設(shè)備發(fā)展進(jìn)程

1.1 早期追求大型化

面對(duì)早期礦物質(zhì)品位不高、開(kāi)采難度較大、原材料成本上升、金屬市場(chǎng)需求量大、生產(chǎn)能力較低的局面，國(guó)內(nèi)外采礦領(lǐng)域一般會(huì)采用的一項(xiàng)措施就是礦山大型化[3]。通常而言，年產(chǎn)礦量超過(guò)500 萬(wàn)噸的地下礦山在1990 年在國(guó)外就已發(fā)現(xiàn)了7 座。毫無(wú)疑問(wèn)，礦山選礦設(shè)備的大型化既是礦山大型化的挖掘基礎(chǔ)，同時(shí)又是其必然結(jié)果。最大的礦山選礦設(shè)備就是斗輪挖掘機(jī)，它具體是為實(shí)現(xiàn)露天礦既深且大、連續(xù)開(kāi)采的需要而發(fā)展的。以德國(guó)漢堡麥巴哈露天礦區(qū)使用的經(jīng)由L ＆.K 公司生產(chǎn)的斗輪挖掘機(jī)為例，其斗輪直徑一般在22.6m 左右，斗輪驅(qū)動(dòng)功率為8×100kW，電動(dòng)機(jī)總?cè)萘繛?0900kW，工作效率為13265t/h，生產(chǎn)能力為每小時(shí)19000 平米。其配套作業(yè)的帶式輸送機(jī)，其帶寬為3.2m，帶速為9.2m/s，單條驅(qū)動(dòng)功率為10×2200kW[4]。在露天礦區(qū)進(jìn)行連續(xù)開(kāi)采時(shí)，最大的選礦設(shè)備就是移動(dòng)式破碎機(jī)了。一般為德國(guó)柯璐勛公司研發(fā)的、1990 年開(kāi)始在澳洲紐曼山鐵礦使用的移動(dòng)式破碎機(jī)為主，其生產(chǎn)效率為7600t/h，給料尺寸一般在2mm～1500mm，排料尺寸在45mm～300mm。

1.2 逐漸微型化

隨著礦山開(kāi)采技術(shù)的進(jìn)步以及市場(chǎng)的需求變化，世界范圍內(nèi)的大厚礦體漸趨減少[5]，許多采礦公司逐漸將注意力轉(zhuǎn)為薄礦脈/ 體，再加上“黃金熱”的持續(xù)，所以很多大型設(shè)備生產(chǎn)公司在九十年代以后就陸續(xù)推出一系列微型的選礦設(shè)備，這在很大程度上促進(jìn)了小型礦山開(kāi)采的機(jī)械化和智能化。另外，世界著名的鑿巖設(shè)備制造公司都普遍推出小型鉆車(chē)。日本飛利浦公司制造了HJ91XL 型，寬1.81m，高1.34m 的鉆車(chē)。芬蘭公司研發(fā)生產(chǎn)的H191 型和H916 型寬度都在1.2m。

1.3 環(huán)保節(jié)能發(fā)展趨勢(shì)

通常而言，礦山選礦設(shè)備的生命周期一般都是從設(shè)計(jì)制造開(kāi)始，之后應(yīng)用、管理、維修、報(bào)廢[6]。環(huán)保的模式就是當(dāng)設(shè)備即將報(bào)廢的時(shí)候，回收選礦設(shè)備，回爐重新制造。

1.3.1 設(shè)計(jì)制造設(shè)備環(huán)節(jié)

生態(tài)環(huán)保的選礦設(shè)備一般在設(shè)計(jì)開(kāi)始就必須設(shè)計(jì)為容易拆卸的部件，唯有如此，回收起來(lái)的設(shè)備在組織拆卸時(shí)產(chǎn)生的工作量才會(huì)大幅降低，可以降低拆卸成本，且不會(huì)在拆卸過(guò)程中破壞部件。礦山選礦設(shè)備是否生態(tài)低碳，主要是看其機(jī)器的制造材料是否環(huán)保。選擇的材料必須確保無(wú)毒無(wú)害，對(duì)生態(tài)破壞程度最小，盡可能使用容易回收或可以自行降解的環(huán)保材料。在機(jī)器制造過(guò)程中，盡可能減少有害氣體的排放和有害廢棄物的產(chǎn)生，另外除了選取節(jié)能環(huán)保的材料、工具以及設(shè)備外，還可以對(duì)制造工藝進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，進(jìn)一步簡(jiǎn)化制造步驟。

1.3.2 設(shè)備使用環(huán)節(jié)

圖1 設(shè)備噪音分布走勢(shì)結(jié)果

噪音污染對(duì)生態(tài)環(huán)境也會(huì)造成一定的污染，從生產(chǎn)環(huán)境而言，嘈亂的環(huán)境有損工作人員的身心健康。針對(duì)噪聲出現(xiàn)的原因，對(duì)礦山選礦設(shè)備采取一定的措施，生產(chǎn)出能夠有效消除、抵擋噪音的設(shè)備。設(shè)備使用過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)油料外泄的問(wèn)題，這不僅會(huì)對(duì)正常的選礦、采礦工作造成影響，還會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)油料，一旦油料下滲還會(huì)對(duì)地下水資源產(chǎn)生污染，長(zhǎng)時(shí)間停留在表面的話甚至有可能引發(fā)火災(zāi)。要想阻止油料外泄，就需要從密封著手，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)加強(qiáng)設(shè)備的密封性，進(jìn)而阻止油料外泄。在礦山選礦設(shè)備的使用過(guò)程中，通常還會(huì)發(fā)生塵土飛揚(yáng)，粉塵污染不僅會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染，工人一旦吸入過(guò)量還會(huì)對(duì)身體造成嚴(yán)重傷害?，F(xiàn)今礦山通常會(huì)采取脈沖口袋除塵器以及旋風(fēng)式除塵器來(lái)降低作業(yè)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染濃度，這兩種方式作業(yè)效率高、構(gòu)造簡(jiǎn)單、損耗低。

1.3.3 設(shè)備維修環(huán)節(jié)

礦山選礦設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中會(huì)由于使用方法的不當(dāng)或設(shè)備自身的緣故發(fā)生一定問(wèn)題，非環(huán)保式的維修方法一般會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢棄物，維修過(guò)程中也會(huì)發(fā)生一定的輻射，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次危害，也會(huì)嚴(yán)重?fù)p害維修工人的身心健康。生態(tài)節(jié)能的維修，既可以進(jìn)一步提升資源使用效率，同時(shí)又能夠大幅降低環(huán)境污染，使設(shè)備恢復(fù)正常。直接焚燒處理修理過(guò)程中扔掉的廢棄物會(huì)對(duì)生態(tài)產(chǎn)生非常嚴(yán)重污染，環(huán)保維修方式要求其有效將固體廢棄物分類(lèi)分開(kāi)處理，有害物質(zhì)單獨(dú)進(jìn)行生態(tài)化處理，普通垃圾進(jìn)行一般處理即可，我國(guó)必須鼓勵(lì)扶持廢棄物處理的一系列產(chǎn)業(yè)化、流程化，鼓勵(lì)回收再利用，減少有害物質(zhì)流向生態(tài)環(huán)境。

1.3.4 設(shè)備回收環(huán)節(jié)

礦山選礦設(shè)備的“回爐重造”，事實(shí)上針對(duì)的是選礦設(shè)備維修的深化，通過(guò)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，將回收上來(lái)的部件以原材料的方式另外進(jìn)行加工重?zé)?。?duì)能夠直接利用的機(jī)械部件，將其清潔干凈后分類(lèi)存放；對(duì)需要重新加工的零部件進(jìn)行修理后，唯有通過(guò)檢測(cè)后方可投入使用，這在很大程度上降低了由于回爐煉鋼產(chǎn)生的碳排放。

2 大型露天礦區(qū)高效選礦設(shè)備的應(yīng)用

礦山選礦設(shè)備產(chǎn)生的環(huán)境污染具體是噪音、尾氣排放以及大量的粉塵。所以，生態(tài)保護(hù)的關(guān)鍵就是將其控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。這可以從兩個(gè)方面努力：一是改進(jìn)對(duì)粉塵濃度造成影響的相關(guān)設(shè)備。在開(kāi)鑿、破碎設(shè)備上安裝有效的除塵設(shè)備；二是采取局部通風(fēng)以便有效緩解粉塵，換句話說(shuō)，就是通過(guò)一定的通風(fēng)設(shè)備改變風(fēng)的流動(dòng)方向以避開(kāi)塵源。經(jīng)檢測(cè)，現(xiàn)有的各種礦山選礦設(shè)備的噪聲強(qiáng)度如表1 所示。

表1 大型露天礦山機(jī)械噪聲強(qiáng)度

對(duì)于那些噪聲音超標(biāo)的設(shè)備，必須認(rèn)真改進(jìn)，本文以選礦設(shè)備中的柴油機(jī)及其尾氣凈化裝置為例進(jìn)行應(yīng)用，結(jié)果大致如圖1所示。

根據(jù)圖1 本文應(yīng)用的選礦設(shè)備中的柴油機(jī)及其尾氣凈化裝置噪音分布走勢(shì)結(jié)果，大型露天礦區(qū)高效選礦設(shè)備在生態(tài)環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)上符合井下大氣標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)大型露天礦區(qū)高效選礦設(shè)備發(fā)展進(jìn)程及應(yīng)用進(jìn)行分析，學(xué)界目前已知礦山機(jī)械化能夠大幅提高生產(chǎn)率?？蓹C(jī)械化自身未必會(huì)符合改善生態(tài)的社會(huì)要求，事實(shí)上，很多環(huán)境問(wèn)題就是由設(shè)備導(dǎo)致的。希望本文對(duì)大型露天礦區(qū)高效選礦設(shè)備發(fā)展進(jìn)程及應(yīng)用的探究可以為未來(lái)有關(guān)機(jī)械化生態(tài)保護(hù)提供借鑒。