米拉多銅礦礦石破碎站及膠帶輸送系統(tǒng)重負荷試車實踐

張星凱

(中鐵建銅冠投資有限公司， 安徽 銅陵 244000)

1 前言

米拉多銅礦是厄瓜多爾東南部薩莫拉- 欽奇佩省境內(nèi)的一個大型銅礦床。礦床中目前回收的有用金屬為銅，項目由中國恩菲工程技術(shù)有限公司設(shè)計，項目設(shè)計能力為2 000萬t/a，礦石破碎機及輸送系統(tǒng)設(shè)計能力為5 400 t/h，最大輸送量6 400 t/h，設(shè)備性能國際領(lǐng)先。

礦石破碎站及膠帶輸送系統(tǒng)的工藝過程：來自采場的礦石通過旋回破碎機破碎后進入受礦倉，然后通過倉下的重型板式給料機向轉(zhuǎn)載膠帶機給料，轉(zhuǎn)載膠帶機在No.1轉(zhuǎn)運站將礦石轉(zhuǎn)運至1#礦石膠帶機上，1#礦石膠帶機在No.2轉(zhuǎn)運站將礦石轉(zhuǎn)運至2#礦石膠帶機上，2#礦石膠帶機向選礦廠的粗礦堆供礦。轉(zhuǎn)載膠帶機受料處膠帶面絕對標高為1 155.5 m，2#礦石膠帶機卸料處膠帶面絕對標高964.6 m，系統(tǒng)輸送高度為-190.9 m，正常生產(chǎn)時此系統(tǒng)屬于發(fā)電狀態(tài)[1]。

礦石破碎站主要設(shè)備：1臺PG60-110E旋回破碎機，由美卓礦機提供；1臺AF12-3048MN-8000重型板式給料機，由美卓礦機提供；1臺125/32 t吊鉤橋式起重機，由太原重工股份有限公司提供。

礦石膠帶輸送系統(tǒng)由3條膠帶輸送機組成。其設(shè)計技術(shù)參數(shù)見表1。3條輸送機均由比塞洛斯淮南機械有限公司提供，鋼絲繩芯膠帶[2]。

表1 礦石膠帶輸送系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)參數(shù)

2 礦石破碎站及膠帶輸送系統(tǒng)重負荷試車前準備

重負荷試車前，礦石破碎站及膠帶輸送系統(tǒng)已完成單機試車及系統(tǒng)聯(lián)動試車。在設(shè)備性能正常、電控等保護裝置完善的前提下才能開展重負荷試車，同時通訊設(shè)施、交通工具及安全、環(huán)保措施必須到位。

2.1 重負荷試車礦石用量

根據(jù)旋回破碎機磨合要求，試生產(chǎn)過程各階段負荷率、對應(yīng)的礦石處理量、各階段連續(xù)試生產(chǎn)時間見表2。采礦場需同步做好供礦計劃。

表2 礦石破碎站及膠帶輸送系統(tǒng)重負荷試車計劃

各檢查點須詳細記錄設(shè)備運行參數(shù)及運行過程中發(fā)現(xiàn)的問題。如問題不影響系統(tǒng)試車，則不中斷試車工作，留待試車后集中處理。如問題達到參數(shù)設(shè)置極限值，設(shè)備或系統(tǒng)將自動停車。

各崗位巡檢員、專業(yè)點檢員、安全環(huán)境檢查員根據(jù)自己的職責(zé)，在各設(shè)備點檢表及崗位交接班記錄本上詳細記錄設(shè)備運行參數(shù)及存在問題，供評定試車結(jié)果。

2.2 明確開停車順序及其他保護措施

重負荷試車過程中嚴格按照聯(lián)動試車已經(jīng)確定檢查過的開停車順序進行。開車順序：冷卻循環(huán)水—2#膠帶輸送機—1#膠帶輸送機—轉(zhuǎn)載膠帶輸送機—重型板式給料機(粉礦回收膠帶機同步啟動)—除鐵器- 旋回破碎機。停車順序：旋回破碎機—重型板式給料機(粉礦回收膠帶機同步停)—除鐵器—轉(zhuǎn)載膠帶輸送機—1#膠帶輸送機—2#膠帶輸送機—冷卻循環(huán)水。

從聯(lián)動試車開始，系統(tǒng)開停車工作將由現(xiàn)場人工啟停轉(zhuǎn)換至自動控制系統(tǒng)按設(shè)定程序進行，自動控制系統(tǒng)操作臺設(shè)在旋回破碎站控制室，操作人員通過電腦操作界面完成設(shè)備或系統(tǒng)的開停車作業(yè)。具體步驟：控制室操作人員通過對講機通知各崗位操作人員將設(shè)備啟動旋紐切換到遠程狀態(tài)，控制室給出啟動警報(聲光報警，持續(xù)5秒)，先逐臺進行遠程手動啟動，現(xiàn)場確認設(shè)備可啟動后，切換至遠程自動操作，由自控系統(tǒng)按設(shè)定好的程序啟動設(shè)備運行。

碎礦系統(tǒng)的順序與聯(lián)鎖控制：為了防止重負荷試車過程中后序作業(yè)因特殊原因突然停止時，前序作業(yè)來不及停止而產(chǎn)生更大的事故，因此在自動控制系統(tǒng)中對該作業(yè)系統(tǒng)設(shè)定順序與聯(lián)鎖控制。碎礦系統(tǒng)的順序與聯(lián)鎖控制程序主要有：在遠程自動運行模式下，后序設(shè)備沒有啟動運行，前序設(shè)備將保護性地不允許啟動。任何設(shè)備故障停車時，其前面工序作業(yè)都將保護性停止運行。

為防止旋回破碎機破碎產(chǎn)品對重型板式給料機鏈板面的強烈沖擊，破碎機下方的受料倉嚴禁開空，應(yīng)始終保持一定的料位。在重負荷試車啟動前，應(yīng)預(yù)先準備約500 t粉礦由破碎機進入受料礦倉，起到鏈板緩沖墊層的作用。

3 重負荷試車過程中存在的問題及解決措施

礦石破碎站及膠帶輸送系統(tǒng)于7月18號完成整體聯(lián)動試車，進入重負荷試車階段。在2個月的重負荷試車周期內(nèi)，設(shè)備運行情況逐漸趨于正常，生產(chǎn)系統(tǒng)逐步穩(wěn)定，系統(tǒng)產(chǎn)能達到6 400 t/h，超過了設(shè)計能力。現(xiàn)將試生產(chǎn)主要實踐加以總結(jié)，以供同類項目借鑒。

3.1 試車不能連續(xù)

潤滑系統(tǒng)采用水冷方式。即冷卻塔處理后的冷水由管道泵送入潤滑站冷卻器進水口，通過熱交換后，冷卻器排出熱水至冷卻塔強制散熱，循環(huán)利用。根據(jù)破碎機操作手冊，采用ISO68級潤滑油，回油管油溫正常設(shè)定值為39 ℃～46 ℃，報警溫度46 ℃，高溫強制停車溫度值為52 ℃[3]。

重負荷試車約1 h時間，旋回破碎機因潤滑站回油溫度超過正常設(shè)定值而強制停車。其原因分析如下：

(1) 旋回破碎機傳動齒輪磨合不到位。因旋回破碎機大齒輪底面加工精度欠缺，造成設(shè)備傳動時摩擦加大、熱量增加。安裝時雖使用油石對齒輪進行了初步打磨處理，但因磨合期不夠，齒輪嚙合額外散熱現(xiàn)象嚴重。

(2) 動錐空轉(zhuǎn)過快。因旋回破碎機處理能力大，第一和第二階段試車時供礦量小，破碎機腔內(nèi)不僅不能形成擠滿給礦，而且時常出現(xiàn)動錐空載快速旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象?？辙D(zhuǎn)不僅消耗電能做無用功，而且產(chǎn)生額外的熱量，增加了潤滑系統(tǒng)的負擔(dān)。

(3) 潤滑站冷卻水設(shè)計能力不足。施工圖設(shè)計中，潤滑站循環(huán)冷卻水設(shè)施采用2臺8 m3/h的管道泵(其中1臺備用)和1臺12 m3/h逆流式冷卻塔。管道泵將冷卻塔冷卻后的水揚送到潤滑站冷卻器進水口，冷卻器熱水返回到冷卻塔。設(shè)計只考慮正常生產(chǎn)時最小循環(huán)冷卻水用量，未考慮試車時磨合和動錐空轉(zhuǎn)等非正常工作狀態(tài)下額外散熱所需的冷卻水量。這也是回油溫度爆表的原因之一。

正對回油溫度爆表，現(xiàn)場采取的解決措施如下：

首先采用加大潤滑系統(tǒng)冷卻水量的辦法，將冷水泵由設(shè)計的1臺生產(chǎn)1臺備用改為2臺同時生產(chǎn)。潤滑系統(tǒng)循環(huán)水水量雖加大了一倍，但因冷卻塔能力所限，隨著破碎機開車時間加長，冷水溫度不斷上升，回油油溫也不斷上升，旋回破碎機同樣遭到強制停車。2019年8月15日，回油管溫度隨開車時間升高記錄詳見表3。

表3 回油管溫度隨開車時間升高記錄

后采用在冷水箱中投加冰塊強制降溫的辦法。由于冰塊消耗量太大，無法長期采用。

目前采用熱水定期整體更換的方法。即待旋回破碎機開車接近1h,用水車中自然新水置換水箱中水，使循環(huán)冷卻水水溫恢復(fù)到開車前的溫度。此辦法雖能控制回油溫度，但需附加水車，也不是長久之計。

根本的解決辦法是更換冷卻塔和循環(huán)泵。根據(jù)試生產(chǎn)得到的數(shù)據(jù)，采用1臺21 m3/h冷卻塔、2臺21 m3/h·臺循環(huán)水泵(其中1臺備用)即能滿足各種工況要求。此設(shè)備正在訂貨中。

3.2 人員無法在平臺站立

重型板式給料機鏈板由1臺18 kW電機驅(qū)動，鏈板間縫隙落下的粉料通過膠帶機收集排至轉(zhuǎn)載膠帶機上。施工圖在高度1.2 m處設(shè)有鏈板傳動部分的操作平臺，給料機傳動部分與平臺脫離。重負荷試車初期，在10 Hz和20 Hz的電機頻率下，平臺振動不明顯。電機頻率30 Hz時平臺振動顯現(xiàn)，40 Hz時振動厲害，50 Hz人員無法在平臺站立。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，平臺與給料機在一處焊接相連，顯然振源來自給料機的傳動部分。將給料機的傳動部分拆卸后發(fā)現(xiàn)，電機聯(lián)軸器的梅花形彈性體(橡膠件)損壞，更換后電機振動大幅度降低，但還未達到到正常范圍內(nèi)。進一步的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，聯(lián)軸器的孔與電機的軸間隙偏大，導(dǎo)致不能對中，采用樂泰膠處理了間隙后再進行電機振動測試，振動值滿足正常范圍。操作平臺振動恢復(fù)正常范圍。

3.3 停車維修

試車時，轉(zhuǎn)載膠帶機發(fā)生兩次縱向撕裂，撕裂長度分別約為52 m和2.1 m。撕裂位置均在膠帶機受料漏斗落料處，初步判斷是從重型板式給料機排出的金屬異物刺穿膠帶所致。第一次撕裂時，防撕裂裝置因故障未動作，膠帶損壞長達52 m，造成3天停車維修。第二次撕裂時，防撕裂裝置動作，損壞長度較短。由于安裝空間受限，除鐵器只能布置在轉(zhuǎn)載膠帶機受料點后面，對受料處鐵件不起作用。為此，漏斗的型式就顯得格外重要。雖轉(zhuǎn)載膠帶機采用敞開式直接受料方式，沿礦流方向漏斗寬度漸大，以釋放礦石對漏斗的側(cè)面擠壓力，從而降低皮帶撕裂發(fā)生的概率,但下料情況太復(fù)雜，漏斗的特殊設(shè)計也不能完全避免事故發(fā)生。

受膠帶修復(fù)膠供應(yīng)限制，52 m撕裂段只能暫時空載不布礦，攝像頭得到的信號傳遞到中控室控制重型板式給料機的啟停，從而達到撕裂段空載的目的。在等待修復(fù)膠的時間里，先將縱向撕裂段用φ3.2 mm焊條鐵絲間隔250 mm簡單捆綁，每個點可以綁兩道。綁頭留在膠帶工作面?zhèn)?，綁頭對托輥和滾筒不會產(chǎn)生傷害。在52 m不布料的情況下，系統(tǒng)運輸能力仍有5 100 t/h。

3.4 清理工作量大

與重型板式給料機配套的攔礦板和排礦漏斗由美卓礦機一起提供[4]。重負荷試車時，由于攔礦板與排礦漏斗(1)寬度不一致，在驅(qū)動滾筒中心線處兩者連接不緊密，造成持續(xù)礦石散落現(xiàn)象。嚴重時散落的礦石直接淹沒下方的粉料收集膠帶機傳動裝置，造成粉料收集膠帶機減速機齒輪過負荷斷裂，同時造成操作平臺堆礦嚴重、清理困難。

重型板式給料機與攔礦板及排礦漏斗現(xiàn)狀關(guān)系如圖1所示。鏈板褶邊內(nèi)側(cè)的寬度為3 048 mm，攔礦板寬度為2 902 mm，排礦漏斗(1)寬度為3 277 mm，排礦漏斗(1)單側(cè)比攔礦板寬187.5 mm。每側(cè)兩塊寬187.5 mm的鋼板分別于攔礦板和排礦漏斗(1)焊接，然后通過螺栓將兩塊187.5 mm的鋼板連接，即完成攔礦板和排礦漏斗(1)的連接。在驅(qū)動滾筒中心線處鏈板改向運行，為適應(yīng)鏈板改向，排礦漏斗(1)設(shè)計了R539 mm的豁口。礦石在排料時呈拋落松散狀態(tài)，再加上此處礦料寬度由2 902 mm擴放至3277 mm，造成兩側(cè)187.5 mm范圍內(nèi)粒度較小的礦石越過鏈板褶邊通過豁口落至下方的粉料收集膠帶機上或操作平臺上。

圖1 重型板式給料機與攔礦板及排礦漏斗現(xiàn)狀關(guān)系圖

根據(jù)同類礦山的經(jīng)驗，攔礦板及排礦漏斗(1)的寬度相同，才能最大限度地減少礦料在驅(qū)動滾筒處的散落。鏈板改向時，礦石雖呈拋落松散狀態(tài)，因攔礦板與排料漏斗(1)寬度相同，靠近漏斗側(cè)壁的拋落礦受限于漏斗壁的約束，基本上自然垂直落于正下方的轉(zhuǎn)載膠帶輸送機上，只有極少量的細粒礦石穿過鏈板面與豁口之間的縫隙再越過鏈板褶邊散落到操作平臺上，然后通過散落物料收集溜槽將少量細粒礦石排至排礦漏斗(2)中。正確的重型板式給料機與攔礦板及排礦漏斗關(guān)系如圖2所示。

圖2 正確的重型板式給料機與攔礦板及排礦漏斗關(guān)系圖

4 結(jié)論

從米拉多銅礦礦石破碎站及輸送系統(tǒng)在試車過程中出現(xiàn)的情況，可以得到：

(1) 首先，設(shè)計者必須熟悉設(shè)備性能和試車各個階段可能出現(xiàn)的情況，施工圖中必須對各種情況有應(yīng)對設(shè)施。

(2) 施工單位設(shè)備安裝時必須首先檢查各部件是否完好，必須嚴格按圖施工。

(3) 試車前所有的保護設(shè)施必須準確到位，不留死角。