振動放礦機放礦能力不足與臺板板結的解決對策

陳志興

(紫金礦業建設有限公司廈門設計分公司)

20世紀80年代，我國在學習借鑒國外經驗的基礎上，在礦山迅速推廣應用振動放礦技術，并取得了良好的效果。振動放礦技術不僅在溜井放礦中廣泛應用，而且發展到采場出礦、高溜井放礦及礦倉中應用。振動放礦原理是借助礦石重力及利用振動電動機的激振力驅動臺板作周期運動，將礦物拋起向前運動，以達到強制放礦目的。由于臺板有激振力，因而更容易破拱，消除堵塞。振動放礦機在現場使用過程中，也普遍存在著放礦能力不足和臺板板結的問題，結合具體礦山振動放礦機的使用情況來分析和解決問題以保證可持續安全高效生產。

1 振動放礦系統簡介

某金礦為露天開采，采選規模為10 000 t/d。露天采場礦石經自卸式汽車運至采場境界外固定式破碎站，經過顎式破碎機粗破后進入礦石溜井，由溜井底部的FZC-3.5/1.4-7.5型單臺板振動放礦機放礦進入膠帶輸送機，最終運至選廠堆場。礦石松散密度為1.767 t/m3，最大塊度為300 mm，礦石含水率為6.28%，含泥量為2%～5%，礦石自然安息角為39°。FZC-3.5/1.4-7.5型振動放礦機主要技術參數見表1。溜井振動放礦系統配置見圖1。

表1 FZC-3.5/1.4-7.5型振動放礦機主要技術參數

2 存在的問題及分析

礦石溜井振動放礦系統設計放礦能力為700 t/h，生產試車期間發現實際放礦能力為500～550 t/h，同時振動放礦機臺板板結。結合存在問題，通過走訪現場，發現溜井里存在涌水，實際礦石含水率達到10%；實際礦石含泥率3%～6%，其中包含高嶺土；礦石粉礦含量較高；振動放礦機未嚴格按設計要求進行埋設安裝。

3 解決措施

振動放礦機設計的埋設參數與實際的埋設參數對比見表2。可知，實際的眉線高度為1 134 mm，眉線角為35°，雖然與設計的參數有出入，但結合礦石性質(最大塊度為300 mm，自然安息角為39°)來看，均在規范允許的范圍之內；而實際的埋設深度比設計的埋設深度少150 mm，對放礦能力有較大影響。振動放礦機的埋設參數示意見圖2。

眉線高度h的確定主要取決于大塊礦石的塊度d和大塊通過系數K，即h=Kd，K取1.6～2.2；在h值確定后，將h=h0作為合理埋設參數應滿足的條件，目的在于保證出礦口的礦流通過斷面,h0過小會影響振能的有效傳播和大塊的通過，h0增大意味著埋設深度LA的增加，當增值過大時，由于參振重量過大，會引起振動臺面受礦端的振幅變小，不利于出礦能力的提高[1]。通過上述分析可知，LA減小同時也意味著h0的減小，會影響振能的有效傳播。

為了保證振動放礦機停機時礦石不從臺面撒落，眉線角δ要比礦石的自然安息角小2°～4°。

圖1 溜井振動放礦系統配置(單位：mm)

埋設參數眉線高度h/mm埋設深度LA/mm眉線角δ/(°)設計1200100037實際113485035

圖2 振動放礦機埋設參數示意

當h=h0時，根據圖2幾何關系，可導出埋設深度LA的計算公式，即

(1)

式中,α為振動臺面傾角，(°)；y為振動放礦機出礦礦石靜止角，一般比礦石堆積角小5°～10°；h為眉線高度，mm。

接合埋設參數和動力參數對技術生產能力的影響進行定量地分析計算。

振動放礦機的技術生產能力為

Q=3 600gh0Bv,

(2)

(cos2πnp-1)sinβ] ,

(3)

(4)

式中,Q為技術生產能力，t/h；g為礦石的松散密度，t/m3；h0為眉線高度，mm；B為振動放礦機的臺板寬度，mm；v為礦石輸送速度，m/s；A為振幅，mm；w為振動頻率，Hz；α為振動臺面的傾角，(°)；b為礦石的拋射角，(°)；np為跳躍系數，取決于工作狀態系數KV，KV=K0/cosα，K0為振動強度，一般取1.0～2.3,工程上np的取值見表3，采用插值法，計算得出np=0.72。

表3 跳躍系數與工作狀態系數的關系

根據實際放礦機的埋設情況和礦石的主要性質，結合表1、表2及式(2)～式(4)得出振動放礦機的技術生產能力Q=940 t/h。

調整振動臺面角度α到16°,計算得出技術生產能力Q=980 t/h。

通過上述計算，將振動放礦機的臺面傾角α由14°增大到16°，可使技術生產能力加大40 t/h。

使用生產能力為

Q′=KQ,

(5)

式中,Q′為使用生產能力，t/h；K為生產能力影響系數，取0.4～0.8。

振動放礦機的使用生產能力要比技術生產能力小，影響因素相對復雜，主要影響因素有振動放礦機的動力系數、埋設參數、礦石塊度、礦石含水率、粉礦比例和礦石黏結性等。動力系數、埋設參數在上文已定量分析過，現對余下因素對生產能力的影響進行定性分析。接合該礦實際，礦石黏性較大，對放礦能力的影響較大；礦石最大塊度為300 mm，實際埋設的眉線高度為1 134 mm，為礦石塊度的3.78倍，不太影響放礦能力；溜井里存在涌水，實際礦石含水率達到10%，粉礦含量較高，且實際礦石含泥率3%～6%，其中包含高嶺土。3個因素疊加將很大程度影響放礦能力，降低礦流的速度，這也是放礦機臺板板結的主要原因。

針對放礦機臺板板結問題，防板結的有效手段之一是加大礦物在臺板上的流速。加大流速有2項措施:一是使埋入段(臺板伸入溜井部分)有效起振。當激振中心與參振中心一致時,臺板前后振幅一致，這是一種理想的工作形式,但很難準確把握；當激振中心在參振中心之后時,臺板繞前支點作扇形擺動,臺板后部振幅大而前部較小,臺板埋入段的礦物流速加快而前部流速減慢,后部物料推著前部物料運動,因而能保證較大的礦流；當激振點相對參振中心前移，臺板繞其后部支點作扇形擺動，激振點越往前移，臺板后部的振幅越小，埋入段礦物難以起振，礦流速度降低，甚至不能流動；由于該振動放礦機埋入深度較設計減少了150 mm，可將激振中心適當后移，保證埋入段礦物的有效起振。二是加大臺板傾角[2]。隨著臺板傾角的增大，礦物在臺板上的流動性增大，但臺板傾角越大，物流的控制越難，一旦超過自然安息角，易發生跑礦事故，因此，振動臺板的傾角可以設計為16°～22°，一般以不超過20°為宜;通過將該振動放礦機前支腿切短，臺板傾角改造為16°，改造后眉線角為37°，小于自然安息角39°，滿足設計要求。改造后溜井振動放礦系統配置見圖3。

圖3 改造后溜井振動放礦系統配置(單位：mm)

防板結的另一種有效手段是在溜井周圍打疏水孔，最大程度減少涌水進入溜井，降低礦石的含水率。含水率降低，礦石中所含的高嶺土的黏性也降低。另外，從采礦方面，采用配礦方法，降低礦石的含泥率和粉礦含量。含泥率和粉礦含量降低，含水率降低，可以有效降低礦石的黏性。

4 結 語

根據振動放礦機放礦能力不足和臺板板結的問題，通過將臺板傾角由14°加大到16°、調節激振中心至參振中心之后、在溜井周圍打疏水孔以減少涌水和配礦等改造優化，基本解決了放礦機臺板板結問題，同時，該放礦機的生產能力也達到了設計所需的700 t/h。該項目改造實施后，有力地保證了井下穩定高效生產，經濟效益顯著。

[1] 王運敏.中國采礦設備手冊[M].北京：科學出版社，2007.

[2] 黃繼榮.振動放礦機漏水、跑礦與粘底的對策[J].礦山機械，2003(10):78-80.