某露天礦山300萬t跳汰場供料方式設計方案對比

羅正華，楊應鴻

（云南華聯鋅銦股份有限公司，云南 馬關 663701）

1 方案背景

為保證礦山可持續發展，提高資源的利用率，經濟高效回收廢石資源，公司啟動了300萬t廢石綜合回收項目的建設，根據項目初步設計，需要300萬t/a～450萬t/a廢石資源才能滿足項目年生產需求；其中一部分將由采場產出并直供，另一部分由1090堆場供料，由于300萬t廢石綜合回收項目設計和360萬t初步設計均未未包括相應的廢石資源供料方案，所以本方案旨在建立一套從1090廢石資源堆場料至300萬t跳汰廠1095m粗碎站處進行粗碎處理的廢石資源輸送流程，提高礦山生產化水平，降低企業的生產投入成本。

2 廢石資源堆場概況

2.1 堆存量

截止2019年8月，1090廢石資源堆場一共堆存有1088.96萬t廢石資源，其中含銅廢石資源409.67萬t，含鋅廢石資源679.29萬t，堆場最低標高1090m，最高標高1132m，占地面積約0.11km2（150畝）。

2.2 廢石資源的物理力學性質

（1）松散系數：1.59。

（2）f系數1～ 7。

（3）礦石散料實方比重2.83t/m3，松方比重2.02t/m3。

（4）自然安息角：37°～38°。

2.3 廢石資源組分

鋅錫廢石中所含礦石的類型、礦物組成、物理力學性質與工業礦石相近，但鋅、錫、銅品位有明顯差距，鋅錫廢石的密度也相對較小（平均2.8t/m3～2.9t/m3）。

3 采場供給能力預測

廢石資源量連年相比有所上升，但在一定的時間段有所降低，2019年6月份～8月份逐月降低并維持在一定范圍內，總體上維持在70萬t左右，預計未來幾年內會穩定于40萬t/月～60萬t/月，根據2018年～2019年廢石資源數據趨勢可推斷采場可供的廢石資源約為400±100萬t/a。

由往年采場產出廢石資源數據分析可得，采場廢石資源產出集中在早班和中班，目前產出的廢石資源約35.31%供給回收車間和廢石中試廠，64.69%運往堆場或做其他用途；且早班處理廢石資源的時間占比約為37.5%，中班50%，除去回收車間和廢石中試廠部分，采場產出廢石資源早班供給量為15.46%，中班26.38%，因此可預測直供300萬t項目的廢石資源量約占總產出量的15.46%×37.5%+26.38%×50%=18%，預測采場直供量為400萬t/a×18%=72萬t/a（平均供給量150t/h）堆場供給450萬t/a-72萬t/a=378萬t/a（平均供給量787.5t/h）。

4 設計裝運方案

由于堆場高差大于40m，需要分層鏟裝，根據露天礦山設備能力，分層高度為15m，1090堆場分三次進行裝運，廢石資源量及運距見表1。

表1 分層鏟裝工程量及運距

4.1 方案一（裝載機）設備配置

使用額定載重量40823（kg）裝載機往返裝運廢石資源，從1120m高程處修筑道路開始進行分層鏟裝。

參數計算如式（1）（2），設備配置如下表1所示。鏟裝時間20s，卸載時間8s，入換時間12s一個循環時間T1：

式中：

m——裝載機載重量，滿斗系數0.9，40.8t×0.85=36.72t。

N——小時裝卸次數，12次。

為滿足生產，堆場年供料量378萬t，即787.5t/h，裝載機生產能力440.64t/h，可得設備臺數n1：

共需2臺額定載重40823kg的裝載機裝運廢石資源才能滿足生產。

生產能力校核：440.64t/h×2×16×300=423.01萬t＞378萬t，可滿足生產需要。使用2臺額定載重40823kg的裝載機裝運廢石資源，可參考選用勒圖爾勒L-1350電動裝載機。

4.2 方案二（挖機+礦用卡車）設備配置

使用挖機+礦用卡車搬運廢石資源，挖機進行分層鏟裝，礦用卡車運輸廢石資源至粗碎站，可基本滿足跳汰廠生產需求。

日生產能力1.5萬t/d＜5萬t/d，挖機斗容參數計算如下經驗公式（3）：

式中：

B——基量系數，3～4，取4。

P——增量系數，取2.5。

V1=B+P（Q-1）=4+2.5×（1-1）=4，結合公司露天礦挖機生產能力，可選用4.5m3挖掘機，額定載重量89600kg，配合目前礦山使用的60t礦用卡車進行裝運。

實測裝車時間2.5min，由于堆場作業環境相對于采場較好，裝車時間預計減少20%左右，所以裝車時間較實測數據計算了0.8的系數即2.5×0.8=2min；入換時間25s，卸載時間：65s，運輸車輛速度為600m實測60t卡車平均數據16.2km/h，挖機+運輸車輛一次循環所需時間T2：

根據一個循環時間，可得車輛一小時裝運7次，由360萬t初設資料可得60t車滿斗系數0.88，由（2）式計算得運輸車輛運輸能力Q2：

車輛運距0.59km，運輸車輛計劃的運輸能力91.48m3.km/h，運輸車輛生產能力校核：Q車=336.34t/h×3×16h×300=484.33萬t＞378萬t，

挖機鏟裝能力校核：Q裝=10×7×8.96×0.85×8/2.02=2111.23m3/臺.班＞（387.5/300/24/2.02×8=）2104.29m3/臺.班。可滿足生產需要。可使用1臺4.5m3徐工XE900D挖機+3臺60t車輛配合進行裝運作業。

表2 成本計算

4.3 方案三（電動機械鏟+礦用卡車）設備配置

使用礦用電動機械鏟+礦用卡車裝運廢石資源，電鏟進行分層鏟裝，礦用卡車運輸廢石資源至粗碎站。

鏟裝設備選型如式（5）計算結果，設備斗容V≥4m3，可基本滿足跳汰廠生產需求；裝車時間2.75min，入換時間25s，卸載時間：65s，運輸車輛速度為600m實測60t卡車平均數據16.2km/h，一個循環所用時間T3：

根據一個循環時間，可得車輛一小時裝運6次，由360萬t初設資料可得60t車滿斗系數0.88，由（2）式計算得運輸車輛運輸能力Q3：Q3=mN=6×54.6t×0.88 = 288.3t/h （10）所需車輛臺數n3如下式（11）：

車輛運距0.59km，運輸車輛計劃的運輸能力78.41m3.km/h，運輸車輛生產能力校核：Q車=288.3t/h×3×16h×300=415.15萬t＞378萬t，可滿足生產需要。

鏟裝能力校核：Q裝=10×7×9t×0.85×8h/2.02=2120.79m3/臺.班＞2103.29m3/臺.班，采用1臺4m3電動機械鏟+3臺60t車輛配合進行裝運作業。可參考選用太原重工WK-4D型電鏟。

5 方案對比

三個方案成本計算如表2所示。

6 結論

方案缺點對比選擇：方案一：40t裝載機的缺點：①搬運距離長，設備作業效率低，作業強度大，且存在設備交叉作業，有安全隱患。②設備購置投入大，單位成本過高。③若設備損壞維修，則無替代設備作業，導致無法供應生產。④由于是大型設備，維護困難，設備故障率高。

方案二：4.5m3挖機+60t礦用卡車的缺點：中后期運輸距離短，運輸車輛待裝時間長。

方案三：礦用電動機械鏟60t礦用卡車的缺點：①設備操作方式與挖機相比有部分區別，需要進行相關專業操作和安全培訓。②由于車間無同類設備，所以設備管理不便，備件工作繁瑣，與車間設備不具備通用性。

綜合3個方案的優缺點，推薦300萬t跳汰場供料方式選取方案三。