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山特维克破碎筛分设备在攀西某矿山的应用 ① 李 林1, 王丙涛2, 唐绍铧2 (1.重庆钢铁集团 西昌矿业有限公司, 四川 西昌 615041; 2.山特维克矿山工程机械贸易(上海)有限公司, 北京 100015) 摘 要 介绍了攀西某矿山的发展历程和矿石性质。 以该矿山的矿石为例,进行了山特维克破碎筛分设备与常规国产设备的对比 分析,结果表明,山特维克破碎筛分设备更能适应此类矿山的矿石特点,整体故障率相对较低,处理能力大,能保证生产顺利进行。 关键词 破碎; 筛分; 钒钛磁铁矿; 山特维克 中图分类号 TD921文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2015.04.016 文章编号 0253-6099(2015)04-0059-04 Application of Sandvik Crushing and Screening Facilities in Some Mine of Panxi Region LI Lin1, WANG Bing⁃tao2, TANG Shao⁃hua2 (1.Xichang Mining Co Ltd, Chongqing Iron & Steel (Group) Co Ltd, Xichang 615041, Sichuan, China; 2.Sandvik International Trading (Shanghai) Co Ltd, Beijing 100015, China) Abstract The development history of a mine in Panxi Region and ore properties were introduced. Based on the comparison between the performance of Sandvik crushing/ screening facilities and conventional domestic ones in treating this kind of ore, it is found that, Sandvik facilities is more adaptable for the property of this ore, with lower equipment failure rate, greater capacity, thus ensuring the smoother operation. Key words crushing; screening; vanadiferous titano⁃maghetite; Sandvik 1 概 况 攀西地区某矿山的矿石主要成分为钒钛磁铁矿, 已探明的工业储量为 2.38 亿吨,铁矿石远景储量达 9 亿吨,是国内特大型矿山之一。 该矿山自1988 年 9 月建成投产以来,经历了 1988~ 2003 年的创建阶段、2004~2009 年的巩固阶段和 2010 年 至今的高速发展阶段。 各阶段的相关生产数据如 表1 所示。 从表中可以看出,该矿山自 1988 年投产 以来,原矿品位由 35%下降到 28%,但生产的钛精矿 品位保持不变,铁精矿品位由 53%提高到 55%;原矿 处理量及精矿产量逐年提高,原矿处理量由 70 万 吨/ 年提高到 600 万吨/ 年,铁精矿产量由 35 万吨/ 年 提高到 200 万吨/ 年;同时原矿实物劳动生产率由 350 吨/ (人年),提高到3 636 吨/ (人年),在原矿品位 逐年降低的不利条件下,产能扩大了 8 倍,劳动生产率 提高了 10 倍。 表 1 攀西某矿山不同发展阶段的情况 项目 第一阶段 (1988~2003 年) 第二阶段 (2003~2009 年) 第三阶段 (2010~) 产能及 矿石性质 原矿处理量(万吨/ 年)70100~250250~600 铁精矿产能(万吨/ 年)3540~9090~200 钛精矿产能(万吨/ 年)13~1010~25 原矿品位(%)353328 铁精矿品位(%)535555 钛精矿品位(%)474747 设备 粗碎设备(台)112 中、细碎设备(台)335 给料筛分设备(台)3310 进口设备比例(%)043100 劳动生产率 劳动定员(人)200~12001200~15001500~1650 原矿实物劳动生产率 [吨/ (人年)] 350~583833~16671667~3636 该矿山 3 个阶段的产能、产量、设备、投入、产出、 效益等变化见图 1。 该矿山为晚期岩浆分异矿床。 矿石中有多种矿物 成分,其中金属矿物有氧化矿物和硫化矿物,脉石矿物 有原生矿和次生矿两类。 矿石中各类矿物含量见表 2, 主要化学成分见表 3。 ①收稿日期 2015-01-25 作者简介 李 林(1976-),男,四川中江人,工程师,主要从事选矿工艺生产与管理工作。 第 35 卷第 4 期 2015 年 08 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.35 №4 August 2015 B3;3,5 [t 9 6-1] B3*340234 , 6-1 700 600 500 400 300 200 100 0 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1988200320092013 1988200320092013 6, 6, B3*34 23*34 图 1 攀西某矿山铁精矿产量及实物劳动生产率变化 表 2 原矿各类矿物含量(质量分数) / % 钛磁铁矿 (包括次生氧化矿物) 钛铁矿硫化物脉石类 46.0511.190.2542.51 表 3 原矿主要化学成分分析结果(质量分数) / % TFeTiO2SiO2Al2O3V2O5MgO 29.211.319.926.90.256.73 CaOSPNiCCu 8.020.460.1440.0160.0150.026 该矿山的矿石依其含铁量可划分为高品位(Fe-1)、 中品位(Fe-2)、低品位(Fe-3)及表外矿(Fe-4)4 种 类型,其结构、构造和矿物成分大致相同。 矿石的主要 矿物体积百分含量见表 4[1]。 表 4 矿石主要矿物体积百分含量/ % 矿石类型钛磁铁矿 钛铁矿硫化矿物 硅酸盐矿物 镁铝尖晶石 Fe-1(高)76.489.580.6113.30.07 Fe-2(中)49.2816.232.2731.980.18 Fe-3(低)23.129.951.3665.050.11 Fe-415.7513.780.7962.51 高品位矿石(Fe-1)一般呈致密块状及云雾构造, 含铁量大于 45%,占表内矿石总量的 7.8%。 中品位矿 石(Fe-2)一般呈斑朵及致密浸染状构造,含铁量为 30%~45%,占表内矿石总量的 43.4%。 低品位矿石 (Fe-3)一般呈中等浸染状、稀疏浸染状及条带状构造, 含铁量为 20%~30%,占表内矿石总量的 48.8%,表外矿 (Fe-4)以稀疏浸染状为主,含铁量为 15%~20%。 2 山特维克破碎筛分设备在攀西某矿 山的应用 2.1 破碎工艺 该矿山现有工艺流程为矿山开采的矿石经卡车 输运送至矿仓,经过 1 000 mm 1 000 mm 钢格栅后给 入 SV1562X 棒条给料机,大块矿石给入 CJ613 颚式破 碎机,破碎后的矿石和棒条给料机筛下物料经皮带输 送至 2 台水洗筛,水洗筛筛下物料进入砂洗机,进行进 一步水洗脱泥,水洗后的返砂即为球中细碎最终产品, 水洗筛筛上物料进入中碎,水洗筛的中间物料进入细 碎,中、细碎后的物料进入闭路筛分,闭路筛分筛上物 料返回细碎,筛下物料即为中细碎最终产品。 2.1.1 粗碎站 该矿山原有破碎系统之粗破采用国 产 PEJ12001500 颚式破碎机,配以重型板式给矿机, 由于该矿山部分矿石含泥较重,颚破腔易堵,且故障率 高,因此在新选矿厂的设计选型时粗破采用山特维克 SV1562X 棒条给料机和 CJ613 颚式破碎机的组合方 式,将原矿中部分细粒级矿石预先筛走,不进入颚式破 碎机,既提高了粗破的处理能力,又减少了含泥堵颚破 腔的问题,破碎站同时配有破碎锤工作臂,解决了破碎 机卡料现象。 山特维克颚式破碎机使用过程中主要表现出以下 3 个特点 1) 大块物料卡住破碎腔的概率大大减小。 山特 维克 CJ 系列破碎机有近乎正方形的大进料口、深腔且 无死区的破碎腔设计,提高了进料能力与产量。 动颚 顶部装有一块可更换的厚护板,用以保护动颚不受进 料的冲击。 进料口动颚上方不需安装挡料板,进入破碎 机的大块物料可直接落入破碎腔的活动区。 传统颚式 破碎机采用非对称破碎腔设计,其有效进料口尺寸小于 额定开口。 而山特维克 CJ 系列破碎机采用对称破碎腔 设计,使实际开口等于额定开口,提高了进料能力。 2) 维修保养的工作量大大减小。 自破碎站投产以 来,滚柱轴承没有出现过任何质量问题,因为山特维克颚 式破碎机4 个滚柱轴承采用油脂润滑,迷宫式密封可有 效防止粉尘进入。 以前的国产颚式破碎机衬板需每月定 期更换,而山特维克破碎机衬板采用柱面啮合,无油润 滑,无需维护保养。 自投产以来未出现过质量问题。 3) 产量、破碎比、磨耗和进料粒度紧密相关。 该 矿山使用的 CJ 系列破碎机使这 4 个因素获得了良好的 平衡,深腔且对称设计的破碎腔使得进料粒度、产量和 06矿 冶 工 程第 35 卷 破碎比实现最大化;衬板机构的设计和其运动速度的结 合,使破碎机获得最大产量和颚板的低磨损;理想的破 碎夹角保证物料顺利通过破碎腔,使破碎比达到最大。 2.1.2 筛分设备 目前该矿山运行中的山特维克筛 分设备分别为 LF2460D-W 洗矿筛和 LF2460D-M 闭 路筛。 闭路筛采用聚氨酯橡胶筛网,使用寿命较长,设 备故障少,使用情况较好,筛分效率高,筛下产品全部 合格。 而 LF2460D-W 洗矿筛由于扩能技改项目的实 施,长期处于超负荷运转状态,造成弹簧易断裂、筛体 尤其是尾端盲板易磨损等问题。 山特维克 LF 系列筛分设备使用过程中主要表现 出以下 4 个特点 1) 筛分效率高。 与国产筛相比筛分效率提高 15%以上(国产筛只有 70%左右),降低了系统循环负 荷。 LF 系列直线振动筛的激振器由 2 根相同的主轴 组成,使得振动筛冲程的形式、角度、长度均可根据现 场情况进行调节。 2) 模块化设计。 LF 系列直线振动筛采用模块化 设计,采用高强度的哈克螺栓连接,可方便调整激振器 的位置;满足特别需求,可选择驱动类型和激振器的型 号;配置具有多种非标准选择。 3) 易于维护,运行成本低。 LF 直线振动筛维护 简单方便,运营成本低。 由于激振器安装在振动筛上 部,安装检验方便,容易拆卸起吊,维修方便。 给料点 采用 30 mm 厚的橡胶衬板进行保护,可吸收给料的冲 击,使物料沿宽度方向均匀分散并延长使用寿命。 对 所有可能的磨损部位进行保护设计,磨损部件更换方 便。 精巧的油浸式润滑使主轴使用周期更长,自投产 以来,轴承未出现任何质量问题。 4) 结构紧凑,可有效减少所需的安装空间。 由于 激振器安装在振动筛的上部,LF 系列直线振动筛安装 间距较小,现场安装无需预留一根主轴长度的检修距 离。 如果需要,LF 系列直线振动筛易于拆卸,并在其 它位置重新安装。 较低的安装高度使得 LF 系列直线 振动筛无论是在已有地基的改造项目还是新建项目 中,都具有安装简便、成本低的优势。 2.1.3 中细碎设备 2004 年该矿山进行选矿厂 220 万吨/ 年扩建工程时,首次接触山特维克圆锥破碎机, 当时该矿山破碎筛分系统采用三段一闭路工艺,原设 计年处理原矿为 70 万吨/ 年,在 2003 年技改时增加了 1 台 Φ1 750 mm 细碎机,通过强化管理、优化参数,处 理能力达 100 万吨/ 年,为满足 220 万吨/ 年的破矿量, 需对中碎和细碎进行改造。 对比考察多缸液压圆锥破碎机及以山特维克为代 表的单缸液压破碎机时发现两种设计原理的破碎机各 有特点,通过反复的性能价格比较,结合该矿山实际情 况采场的原矿有时含泥较重,特别是风化、氧化矿石 含泥特多,而这部分矿石在现采场的储藏量还较大,山 特维克 CH660(H6800)破碎机破碎腔较陡,更能适应 复杂多变的矿石性质,对于含泥矿石处理其优越性较 大,最终选择山特维克破碎机作为中碎、细碎设备。 单杠液压圆锥破碎机的动锥角度更陡,矿石通过 速度更快,相对处理量更大,矿石适应性更好,更适用 于处理含泥量较大的矿石。 由于山特维克破碎机在该矿山应用较为成功,故 障率低,维护方便,自动化程度高,2009 年,在该矿山 进行 300 万吨/ 年采选扩建工程时,中碎和细碎设备选 用了 CH870 圆锥破碎机,破碎系统采用“粗破⁃洗矿⁃ 中碎⁃细碎⁃闭路筛分” 的工艺流程,中碎配置 1 台 CH870,细碎配置 2 台 CH780 及 2 台 CH660,正常生产 过程中,2 台 CH660 只起到备用的作用。 中细碎设备在使用过程中主要表现出以下 5 个 特点 1) CLP 恒定破碎腔,衬板使用寿命长。 在破碎机 衬板的有效使用周期内,最大给料粒度没有明显变化。 主要是由于山特维克圆锥破碎机具有特定的 CLP 恒 定腔形破碎。 破碎机给料粒度及生产能力不随衬板磨 损变化,衬板磨损均匀,每套衬板比其它类型破碎机同 重衬板多处理 30%以上矿量。 2) 设备自身质量轻。 相同处理量的破碎设备,山 特维克的设备质量只有国产设备质量的 35% ~50%, 能耗更低,能量利用率更高。 3) 自动化程度高。 每台破碎机均可配 ASRi 排矿 口自动调节系统,对各破碎机排矿口、电机功率、破碎 机压力实现带负荷动态调节,且能显示各运行参数包 括衬板瞬时磨损情况。 4) 工况适应性更强。 以前国产圆锥破碎机无法 实现挤满给料,否则破碎腔极易堵塞,堵塞后需对破碎 机解体,至少需要 3~4 h 的处理时间,而山特维克破 碎机可以不挤满给料,但挤满给料运行生产能力更大、 产品细度更好,挤满给料时的层压破碎可有效延长衬 板使用寿命,对衬板均匀磨损也较为有利。 5) 设备土建基础投资少。 破碎机采用柔性基础 连接,其中 70%的水平荷载通过柔性基础吸收,整机 对基础受力要求较低,与同等处理量的国产设备相比, 山特维克的设备土建基础投资省、基础改造简单、投资 少、施工周期短。 2.2 废石破碎站 攀西某矿山废石破碎站所处理的废石物料为冰碛 表土,最大特点为大块孤石含量多,含泥、含水量大,特 别是在雨季时,物料粘性较大,普通给料、破碎设备极 易堵塞,而需要破碎的废石含量仅为 30% ~ 40%,因 此,此破碎站的配置必须解决 3 个基本问题,一是要求 特殊的给料设备来解决废石站物料粘性大的问题,为 16第 4 期李 林等 山特维克破碎筛分设备在攀西某矿山的应用 此选择山特维克 SH2571 液压往复式给料机作为给料 设备;二是要求高效率的筛分设备,以大幅度降低进入 破碎设备的物料含量,为此选择山特维克 SG2451X 作 为筛分给料设备;三是要求破碎设备能顺利通过含泥 量较大的矿石,为此选择山特维克 CJ815 颚式破碎机, 并在筛分破碎作业平台配有破碎锤,进一步保证破碎 站的连续作业率。 但目前为止该破碎站的作业率并不 高,主要是物料转运溜槽易堵塞和超长转运皮带故障 率较高所致。 2.2.1 废石破碎站工艺 采场的废石经 1 000 mm 1 000 mm 钢格筛后给入山特维克液压往复式给料机 SH2571X,液压往复式给料机强行给料至棒条振动筛 SG2451X,筛上物料进入 CJ815 颚式破碎机,筛下物料 和颚式破碎机排料经皮带、排土机最终输送至排土场。 破碎站同时配备破碎锤解决大块卡料现象。 在此项目中,实现了 3 个创新首次采用特殊设计 的液压往复式给料机,作为强制给料设备,应对冰碛表 土类物料黏土含量高、雨季时工艺顺畅性问题;其次采 用特殊设计的重型振动棒条,既保证系统处理能力又 减小进入颚式破碎机的物料量;特别是在大处理能力 时(单系统通过能力达到 1 500~2 000 t/ h),采用颚式 破碎机,而非旋回破碎机,能避免黏土在破碎腔中结块 拍饼问题,保证通过量和破碎效率[2]。 2.2.2 废石破碎站给料设备 山特维克 SG 系列振动 棒条筛特别适用于冲击负荷大的场合,与 SH 型液压 往复式给料机配套使用,承受更大吨位的自卸车或更 大尺寸大块物料的卸料冲击。 SG 型棒条筛的激振器 安装在筛箱下部,为双轴、双电机驱动,双电机通过万 向节驱动,机械自同步,不需要同步齿轮,激振器产生 椭圆振动轨迹,使筛面的物料具有恒定的运动速度,筛 透效果更好。 山特维克 SH 系列液压往复式给料机采用单个液 压缸驱动给料槽作往复运动,实现物料输送,能承受大 仓压和给料冲击,运行平稳无振动、磨损小、功耗低,液 压系统可无极调整给料量。 该矿山废石破碎站选用 SH2571X 液压往复式给 料机配合 SG2451X 棒条振动筛,液压往复式给料机可 强行给料,后续的棒条振动筛可高效率筛下泥料,为破 碎站的稳定作业提供了条件。 2.3 实践效果 破碎设备的破碎比及破碎产品细粒级含量是考察 破碎设备能力的最终指标,表 5 为攀西某矿山国产设 备及山特维克设备的排矿产品及筛下产品各粒级产率 对比表。 从表 5 可看出,国产破碎机排矿粒度较粗, +10 mm 粒级含量达到了 54.26%,而山特维克破碎机 排料中+10 mm 粒级含量为 46.31%;同时国产破碎机 筛下产品细粒级含量较少,特别是-6 mm 粒级,只有 55.13%,而山特维克破碎机筛下产品-6 mm 粒级含量 达到了 75.30%,提高了 20.17 个百分点。 实现了多碎 少磨的目的,提高了磨机利用系数,节约了能耗,创造 了经济效益。 表 5 攀西某矿山国产破碎机及山特维克破碎机产品粒度统计 粒级 / mm 排矿产品产率/ %筛下产品产率/ % 国产设备山特维克设备国产设备山特维克设备 +10 54.2646.3110.810 -10+630.48 29.8734.1024.70 -6+3.29.40 6.9914.9414.94 -3.2 5.8616.8340.1960.36 合计100.00100.00100.00100.00 3 建 议 在山特维克设备使用过程中,发现有部分需要改 进之处 1) 山特维克圆锥破碎机上臂架除马鞍衬板外,对 臂架轴承座的保护也至关重要,建议设计臂架轴承座 的保护罩,作为标准配置。 因为臂架轴承座长期磨损 以后,有可能引起臂架轴承座开裂,将其修复并达到技 术要求比较困难,导致整个上架体都需要更换。 2) 下架体衬板现为耐磨钢板,建议改为高分子耐 磨材料(比如聚氨酯),好处是耐磨、轻巧、易于拆装。 3) CH870 电机端联轴器采用胀紧套固定,该胀紧 套尺寸较小,键槽位置很薄,易破裂。 建议胀紧套采用 钢件。 CH870 为橡胶联轴套联结传递动力, 由于 CH870 功率大,挤满给矿时橡胶联轴套承受扭矩大, 易破损。 建议改为其它合理联结方式。 4) CH660 只有一个热交换器,攀西某矿山矿区夏 天天气炎热,润滑油温度极易达到上限(设置为 52 ℃), 造成主机自停,影响生产。 建议增设一个热交换器,使 其得到解决。 5) 在客户技术培训方面应多多益善,建议集中对 相关技术人员进行专业培训。 4 结 语 山特维克破碎机主机设备整体的材质选用和加工 精度高,且其结构设计专业、合理,维护方便。 相对国 产设备,整体故障率较低,处理能力大,只要维护到位, 完全可以保证生产的顺利进行。 参考文献 [1] 选矿设计手册编委会. 选矿设计手册[M]. 北京冶金工业出 版社,1988. [2] 李从德. 山特维克破碎机在太和铁矿扩能改造中的应用[J]. 中 国矿山工程,2011,40(3)42-44. 26矿 冶 工 程第 35 卷