基于炸藥單耗對礦石機械破磨能耗影響的試驗研究

王銳，耿圖禹，趙麗君

（鞍鋼礦業爆破有限公司，遼寧 鞍山 114046）

選礦過程中一般涉及到礦巖的初破、中破、細破及碾磨等階段，為了保證破磨過程的順利進行，需要對各工序的設備投入量、各工序的銜接過程等進行優化設計，并需要在生產過程中根據塊度及巖性對各類設備的工作狀態進行動態調整[1-4]。在礦山開采的工作中，會發生很多的因素導致機械受到破壞和磨損，這就產生了一定的經濟問題[5-6]。想要減低工作時機械的磨損程度，就要弄清其產生影響的因素，爆破工序就是極為重要的一點，其中炸藥單耗對爆破效果起著決定性的作用[1，7-9]。

以往研究表明，隨著孔網參數的變大炸藥單耗減小的情況下，破碎塊度逐漸增大，破碎效果逐漸變差，系統破裂度逐漸增大，平均損傷因子逐漸增大，通過上述數據可看出增大單耗可以明顯改善爆破效果。本文在上述研究成果基礎上，在某礦北采針對透閃礦石區域開展臺階爆破試驗研究，進一步分析了炸藥單耗對后續機械破磨能耗的影響。臺階爆破結果表明，隨著炸藥單耗的增大，礦石的爆破塊度總體呈現出減小的趨勢；相同碾磨時間下小于75 um礦粉的占比基本呈逐漸增大趨勢，當炸藥單耗超過某一范圍數值時，占比基本不變。由此可以認為，在臺階爆破情況下，通過控制其他變量不變的情況下，存在最佳的炸藥單耗，使礦石破碎效率最優，可以通過調整炸藥單耗來降低機械破磨能耗費用。

1 炸藥單耗對爆破效果的現場小臺階試驗

在前期預研和分析工作基礎上[10]，在某礦山北采透閃礦區開展小臺階爆破試驗研究，以期為工程設計提供有力的數據支持。小臺階試驗的尺度縮比大致為1：10，通過改變孔網負擔面積來控制單耗藥量，隨著認識的不斷深入，并結合現場的施工條件，開展小臺階試驗前對以上孔網參數做了適當調整。首先進行連續裝藥結構的試驗，分為6個不同爆破參數的區域，每區16個孔，布孔形式為矩形，每孔用2發雷管在孔底起爆。根據每孔的平均負擔面積，單耗藥量變化范圍為0.21 kg/t～0.56 kg/t。最終試驗參數如表1所示。

表1 小臺階試驗實際采用的孔網參數

1.2 現場爆破試驗及塊度測試

爆破前首先進行了孔網參數的測量及確認，測量完畢后進行起爆網絡的連接。起爆網絡連接并檢查完畢后，開始起爆，6個區域一次完成爆破。爆破后人員進場，對各區域的爆破塊度進行統計。

2 炸藥單耗對后續機械破磨能耗的影響規律

在每個爆區隨機取30 kg破碎塊體，并將這些塊體破碎至2 mm，所消耗的能量如表2所示。由表可得，隨著炸藥單耗的增大，將特定體積礦石破碎至2 mm礦粒所消耗的能量呈現先減小后增大的趨勢。當炸藥單耗為0.32 kg/t時，所需的破碎能耗最小為824 J，表明該單耗下可使礦石充分破碎。

表2 不同爆區爆破碎塊破碎至2mm所消耗的能量

礦石破碎至2 mm后，把30 kg巖石進行分成十六等份，取其中兩份，在每份中稱量出100 g進行篩分，獲取篩分曲線如圖1所示。由圖可得，顆粒級配曲線與炸藥單耗的變化規律并不明顯，V區的顆粒粒徑最小，III區的顆粒粒徑最大；IV區和VI區的變化規律基本一致。

圖1 破碎至2mm后的顆粒篩分曲線

將每個爆區2 mm（破碎機的出口尺寸）以下礦石樣品分別各取1.0 kg進行研磨，研磨時間分別為3 min、5 min、10 min和30 min。研磨后用篩孔尺寸為1 mm、0.280 mm、0.154 mm、0.075 mm的篩子進行振動篩分。每次篩分量取值為100 g，每個爆區按不同的研磨時間各測兩次。

不同碾磨時間下的篩分曲線如圖2所示。由圖可得，來自IV區及VI區的礦體最容易碾磨，相同碾磨時間下的礦粒尺寸明顯小于其他各區。當碾磨10 min后，特征尺寸小于75 um的礦粉比例已達80%左右；當碾磨30 min后，各區特征尺寸小于75 um的礦粉比例均達到98%以上。

圖2 不同碾磨時間下的篩分曲線

不同碾磨時間下礦粉小于75 um的占比如圖3所示。由圖可得，隨著爆區編號（炸藥單耗）的增大，相同碾磨時間下小于75 um礦粉的占比基本呈逐漸增大趨勢，當炸藥單耗超過0.32 kg/t（IV區）時，占比基本不變。由此可以初步認為，在此透閃礦區臺階情況下，0.32 kg/t是最佳的炸藥單耗，使透閃礦石內部破碎效果較好，機械破磨能耗較低。

圖3 不同碾磨時間下礦粉小于75 um的占比

3 結論

當起爆延時一致上，隨著間排距的減小，通過增加炸藥單耗，爆破塊度迅速減小，炸藥單耗越大，礦石破碎越好，礦石破磨成礦粉能耗越小，通過小臺階爆破的現場試驗，可以看出隨著炸藥單耗的增大，礦石的爆破塊度總體呈現出減小的趨勢，將礦石破碎成2 mm礦粒的能量也呈逐漸降低的趨勢，但降低的趨勢逐漸變緩；從不同爆區的碾磨實驗可以看出，隨著炸藥單耗的增大，碾磨效率逐漸提高，但提高趨勢逐漸變緩，當炸藥單耗大于一定值時，礦石的碾磨效率基本不變，存在最優單耗使破碎效率最優。