某建筑石料礦山生產(chǎn)加工技術改造措施淺析

初曉明,高媛,何強

(1.浙江交投嵊興礦業(yè)有限公司,浙江 紹興市 312432;2.天河道云(北京)科技有限公司,北京 100085)

1 礦山生產(chǎn)技術條件

嵊州市下王鎮(zhèn)溪后村優(yōu)優(yōu)坪建筑用石料(玄武巖)礦是一座生產(chǎn)建筑用石料(玄武巖)的礦山,位于嵊州市溪后村西側(cè)外,直線距離約0.6 km,隸屬下王鎮(zhèn)溪后村。2019 年浙江交投嵊興礦業(yè)有限公司獲取該礦區(qū)的采礦權,資源儲量1360.56萬t,其中建筑用石料(玄武巖)394.56萬m3(1120.55萬t),宕渣體120.57 萬m3(239.93 萬t);剝離量為106.05萬m3;剝采比0.206∶1。

礦區(qū)內(nèi)主要出露巖性為橄欖粗面玄武巖,底部隱伏有少量火山碎屑巖,在礦區(qū)西側(cè)有極少量出露。玄武巖整體呈灰黑色,致密塊狀,六棱柱狀緊密堆積。鏡下觀察,見斑狀結構,基質(zhì)具間隱間粒結構,少量杏仁狀構造。

礦區(qū)內(nèi)巖石構造單一,未見斷層,發(fā)育玄武巖柱狀節(jié)理。玄武巖柱直徑約1 m,六邊形單邊長近0.5 m,垂直高度大于10 m。發(fā)育的柱狀節(jié)理面平直,閉合,節(jié)理面上部被鐵錳浸染,無其他充填物。

根據(jù)綜合樣品測試成果,石料礦石天然抗壓強為155～181 MPa,平均171 MPa,屬堅硬巖類;壓碎值為6.5%,堅固性為4%,硫酸鹽及硫化物含量為0.08%,礦石質(zhì)量符合Ⅰ類;堿活性膨脹率0.09%,無潛在堿硅酸反應危害;放射性內(nèi)照射指數(shù)為0,外照射指數(shù)為0.1Y,符合A 類石材要求。

宕渣礦體巖石呈灰黑色,氣孔約占30%的體積,孔徑黃豆粒大小,屬多孔、質(zhì)輕的礦石,稍壓即碎,物理性質(zhì)差,質(zhì)量不符合工業(yè)指標要求,僅可作宕渣綜合利用。

2 礦山生產(chǎn)技術設計

為了發(fā)揮砂石開采的最大經(jīng)濟效益,結合礦山實際情況,對礦山開采及生產(chǎn)線進行了設計,盡量選用與生產(chǎn)加工規(guī)模相適應的先進、高效、能耗低的工藝設備,礦山開采、生產(chǎn)加工、產(chǎn)品銷售實現(xiàn)自動化控制。

2.1 礦山開采設計方案

礦山采用露天開采方式,采用自上而下分臺階,中深孔穿孔,多排延時爆破崩落礦石。礦山穿孔爆破采用一班制,鏟裝運輸采用兩班制,可根據(jù)生產(chǎn)需要進行調(diào)整。崩落的礦石采用汽車運輸至加工生產(chǎn)線。

(1)生產(chǎn)工藝流程:表土剝離→潛孔鉆穿孔→中深孔爆破→大塊二次破碎→機械鏟裝→汽車運輸→破碎加工→外運。

(2)炸藥庫:礦山所需的炸藥和其他爆破器材由當?shù)孛裼帽ㄎ锲饭芾聿块T按需即時配送,礦區(qū)不設炸藥庫和爆破器材臨時存放點。

2.2 生產(chǎn)線設計方案

生產(chǎn)線產(chǎn)能設計為400 t/h,每天2班作業(yè),每班8 h工作制。礦產(chǎn)品為精品石子、精品砂:10～16 mm(石子),5～10 mm(瓜子片)和3～5 mm(砂)0～3 mm(粉砂)等4個級別,表土、風化層及礦區(qū)下部凝灰?guī)r風化層等作為剝離物綜合利用。

破碎生產(chǎn)線采用三段一閉路破碎和篩分分級的生產(chǎn)工藝流程。小于900 mm 的礦石經(jīng)給料口進入粗碎,粗碎后的礦石再進入中細碎,中細碎后的礦石進入整形圓錐破碎機,整形后的礦石輸送至振動篩篩分;篩分后的產(chǎn)品按不同粒級分別卸入相應的成品庫,篩上物通過皮帶輸送機再送入整形圓錐破破碎機加工、篩分,再卸入相應的成品庫。

根據(jù)生產(chǎn)線產(chǎn)能設計的要求,結合玄武巖市場供需實際及產(chǎn)品外運條件,粗碎選擇顎式破碎機一臺,根據(jù)排料口的大小,破碎能力為480～710 t/h;棒條給料機輸送能力為800 t/h。礦產(chǎn)品經(jīng)過粗碎后,由輸送機輸送到中細碎圓錐破碎機(能效500 t/h)及立軸沖擊式破碎機。根據(jù)礦產(chǎn)品的規(guī)格需求,選用6臺不同型號的振動篩以及選粉機輸出礦產(chǎn)品。利用散裝機、斗提機結合2臺裝載機對礦成品進行裝車外運。利用除塵霧炮機(揚程為20 m、40 m、60 m 等)、超聲霧化除塵器、高效脈沖袋式收塵成套系統(tǒng)進行除塵。

2.3 存在的問題

根據(jù)上述設計安裝設備后,在實際加工生產(chǎn)過程中存在諸多問題,主要包括裝車問題、篩分問題、車間除塵問題。

(1)裝車問題。嵊興礦生產(chǎn)線產(chǎn)能設計為400 t/h,正式投產(chǎn)后運轉(zhuǎn)產(chǎn)能為380 t/h左右,尚未達到設計產(chǎn)能。生產(chǎn)線原設計裝車系統(tǒng)在成品倉至裝車車間只有一條皮帶進行輸送。受制于玄武巖銷售市場季節(jié)性需求影響以及裝車場地狹小的原因,導致日常裝車系統(tǒng)效率低下、礦區(qū)內(nèi)運輸車輛擁堵、礦產(chǎn)品對外出售量降低、礦區(qū)內(nèi)工作人員安全得不到保障。同時,成品庫容積小,裝車效率低易造成成品庫脹庫,影響日常生產(chǎn)。

(2)篩分問題。隨著石料的需求增大,礦區(qū)進入高速生產(chǎn)時期,在運行一段時間后發(fā)現(xiàn)篩網(wǎng)的破損率逐漸增大,人工更換篩網(wǎng)速度緩慢,對生產(chǎn)量及生產(chǎn)效率造成了極大的影響。經(jīng)過一系列的研究調(diào)查,發(fā)現(xiàn)篩網(wǎng)原有壓條為橡膠壓條,因橡膠壓條占地大,通過螺栓固定受力點少,需要將螺母焊死在篩網(wǎng)上無伸展空間,使機修工作量加大,且因原振動篩中間筋條過高,兩邊筋條低,使篩面不均勻,嚴重影響了篩分效率,造成成品料質(zhì)量低。

(3)除塵問題。因采用干法生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)過程中有大量粉塵產(chǎn)生,設計的原有除塵系統(tǒng)在生產(chǎn)線滿負荷生產(chǎn)情況下無法保證收塵效果。車間粉塵濃度超標,嚴重影響設備使用壽命,對生產(chǎn)一線工人健康存在較大隱患,生產(chǎn)巡檢措施無法正常開展,嚴重影響了產(chǎn)能。

3 技術改進措施

3.1 裝車技改

裝車效率低成為制約企業(yè)生產(chǎn)、銷售的瓶頸,所以急需一套大型裝車系統(tǒng),能夠?qū)Σ煌?guī)格的成品料進行分開裝車或者同步裝車,不僅可以保障礦區(qū)對外運輸車輛不發(fā)生擁堵和礦區(qū)工作人員的人身安全,而且能進一步提高礦產(chǎn)品裝車外運發(fā)貨能力,提高產(chǎn)量,增加企業(yè)經(jīng)濟效益。

本次技術改造方案主要考慮到礦區(qū)0～3 mm礦產(chǎn)品的運輸量巨大,所以新建裝車系統(tǒng)專用于0～3 mm 礦產(chǎn)品的裝運。將原0～3 mm 成品庫車間下方的傳送皮帶截斷,新安裝一條相反方向的運輸傳送帶,將0～3 mm 成品庫車間中7個中下料口中的5個下料口的落料運輸方向變?yōu)樾陆ㄑb車系統(tǒng)的運輸方向,剩余2個下料口落料運輸方向保持原來輸送方向不變,改造后,0～3 mm 礦產(chǎn)品在市場需求旺季時可以在兩個獨立的裝車系統(tǒng)裝車。新建裝車系統(tǒng)主要通過皮帶運輸機將0～3 mm 的礦產(chǎn)品運輸至斗提機下料口,通過斗提機將礦產(chǎn)品裝進石粉罐(容量300 t)儲存,在石粉罐下安裝散裝機進行裝車。

技術改造方案地點位于礦區(qū)外圍,與原生產(chǎn)線自動化中控室存在一定距離,原生產(chǎn)線自動化中控室無法精確捕捉新建裝車系統(tǒng)裝車情況,結合現(xiàn)場實際,在地磅室內(nèi)建立自動化過程裝車控制系統(tǒng)。

新建裝車系統(tǒng)臨近進出場道路,通過將散裝機外殼進行包封、在散裝機周圍安裝噴淋,在裝車處安裝擋簾,在石粉罐頂端、皮帶機尾部分別安裝脈沖布袋式除塵器、超聲霧化除塵器等措施解決裝車過程中的揚塵問題。

3.2 振動篩篩分布料技改

(1)篩面不均勻是因為原有篩網(wǎng)筋條兩邊低中間高,故考慮損耗原因及安裝問題決定采用一體式扁鐵進行墊平,使篩網(wǎng)平面平整,增加篩分效率。

(2)原橡膠壓條是通過螺栓固定,將螺母焊死在篩面上,長時間運行后螺母容易脫落,導致壓條松動造成漏料現(xiàn)象。由于螺母固定位置無法移動,使安裝時需對準原螺母位置,舊篩網(wǎng)因使用發(fā)生形變,導致機修困難且消耗大量時間和人力,將螺栓固定更改為掛鉤螺栓,可解決該問題。

(3)原本橡膠壓條材質(zhì)為柔性,即使長時間生產(chǎn)也不易發(fā)生磨損,在決定采用小鋼板后就需考慮磨損的因素,因為小鋼板為剛性材料,長時間受石料沖擊極易發(fā)生磨損,為減少磨損,通過在小鋼板端安裝一個擋板,不僅使母料不會直接沖擊到原有的壓板,更能使母料在篩面上被擋板分散,提高篩分效率。

(4)通過觀察發(fā)現(xiàn),3號成品篩振幅偏小,只有6 cm 左右,篩分布料不理想,篩子進料口下料集中,不能實現(xiàn)三格篩網(wǎng)全部滿料,有效篩分面積小。為此增加配重,增大振幅,并對布料進行技改,實現(xiàn)三格篩網(wǎng)充分布料,增大有效篩分面積。

3.3 除塵技改

(1)篩分車間。各系統(tǒng)的除塵工藝流程為:含塵氣體經(jīng)吸塵罩,吸風管引入布袋除塵器,經(jīng)過慣性分離和濾袋的機械分離,凈化后的空氣經(jīng)由風機、排氣管排入大氣,除塵器收回的粉塵落入除塵器灰斗,經(jīng)卸、輸灰機械裝置及氣力輸送系統(tǒng)送至灰罐。因此在原有的除塵設備上,新增三套脈沖袋式除塵器,加大車間的除塵力度。而在除塵系統(tǒng)運行過程中,為減少除塵管道積灰堵塞問題,增加了管道自動清灰裝置,具體采用了壓縮空氣助吹方式,在管道彎頭易積灰的位置設置積灰斗,同時在直管道末端設置補風閥等設備,保證管道不積灰而穩(wěn)定運行,達到了除塵效果。

(2)整形篩。整形篩在生產(chǎn)過程中沒有足夠大的風量把揚起來的粉塵及時抽走,導致粉塵下落混入骨料,使骨料裹粉嚴重,現(xiàn)場也沒有合適的地方靠鼓風形成風選場來收集粉塵,因此在整形篩尾部增加一個大風量(18 000 m3/h)吸塵設備,主要抽取篩面上部的粉塵,使得篩面與頂蓋板之間形成一氣流通道,氣流速度達到2～3 m/s。由于在篩尾區(qū)域篩面氣流由水平傾斜向下需要轉(zhuǎn)向往上,有一部分稍大粒徑的粉塵受離心力作用而向下運動,因此在尾部罩內(nèi)設置調(diào)節(jié)擋板,使得從擋板和溜板之間往上部進一部分風,使得風對骨料進行沖刷可以將一部分粉塵吹起來,從頂部吸塵口抽走,達到粉塵和骨料的分離,降低骨料含粉率,保障產(chǎn)品質(zhì)量。

4 技術改造成果

4.1 裝車技改效果

新裝車系統(tǒng)投入使用后,礦產(chǎn)品裝車速度、銷售量整體提升,脹庫現(xiàn)象大大減少。0～3 mm 礦產(chǎn)品的裝車效率由220 t/h提高至280～300 t/h,每月生產(chǎn)線產(chǎn)能由原來的12萬t左右提高至16～17萬t,整體礦產(chǎn)品銷售量每天提升了780 t。通過新建裝車系統(tǒng),使得礦區(qū)內(nèi)車流量變小,交通通暢,有效地提高了裝車效率和生產(chǎn)線產(chǎn)能。

此次技術改造使礦區(qū)內(nèi)運輸車流減少,為礦區(qū)內(nèi)部車輛運輸?shù)陌踩峁┝吮Ｕ?通過自動化控制不僅減少了人工投入,而且自動化裝車系統(tǒng)減少了因人為因素導致的漏料、超重等問題。除塵設備的使用使礦區(qū)的揚塵大大降低,減少了對自然環(huán)境的破壞,降低了對周邊村民出行、生活的影響,提高了生產(chǎn)效率,降低了用電成本,增加了企業(yè)經(jīng)濟效益。

4.2 篩分技改效果

通過篩分技術改造,礦區(qū)的成品料質(zhì)量顯著提升,機修時間減少,機修人工和時間成本大大降低,且礦區(qū)的每日生產(chǎn)時間增加2 h,每日增加800 t的生產(chǎn)量,每日銷售量加大,經(jīng)濟效益顯著增加。

4.3 除塵技改效果

(1)篩分車間。此次技術改造有效改善了車間生產(chǎn)環(huán)境,降低了粉塵濃度,大大延長了設備使用壽命,減少了一些設備和零件的更換周期(潤滑濾芯、空氣濾芯、液壓濾芯、潤滑油液等),減少了設備的維護、維修及配件更換成本。經(jīng)統(tǒng)計技術改造后,可直接節(jié)省經(jīng)濟成本約4.3萬元/年。

(2)整形篩。骨料在整形篩經(jīng)過收塵去粉后,經(jīng)取樣試驗,含粉率降低0.3%,成品骨料質(zhì)量得到了進一步保證。

5 結論

針對某建筑石料礦山生產(chǎn)加工過程中存在的裝車、篩分、除塵等主要問題,進行了技術改造,取得了顯著效益,主要結論如下。

(1)針對裝車效率不高,運輸車輛擁堵等問題,對裝車系統(tǒng)進行了重新改造,經(jīng)技術改造后,新建獨立石粉(0～3 mm)裝車系統(tǒng),裝車發(fā)貨效率大大提高,礦產(chǎn)品日發(fā)貨量最高可達8000 t以上,平均約6500。

(2)針對篩網(wǎng)破損率逐漸增大,人工更換篩網(wǎng)速度慢等問題,經(jīng)過研究調(diào)查,采用一系列的改進措施,改善了篩分存在的問題。

(3)建筑石料采用全干法生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量粉塵,原有的除塵方式不能滿足環(huán)保要求,通過除塵技改,如新增除塵器,增加管道自動清灰措施等,解決了生產(chǎn)車間粉塵濃度大等問題,防止揚塵外溢,進一步減少了環(huán)境污染,保障了生產(chǎn)線員工的健康。