礦石綜合利用工藝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)體會(huì)

1、礦石綜合利用工藝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)體會(huì)本人曾主持并設(shè)計(jì)過(guò)一條以石灰?guī)r為原料的碎石生產(chǎn)線的全套工藝及總圖設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目從前期配合至最終投產(chǎn)，歷時(shí)近一年半時(shí)間，從現(xiàn)在生產(chǎn)的實(shí)際情況來(lái)看，已完全達(dá)到當(dāng)初設(shè)計(jì)的意圖，整套系統(tǒng)能長(zhǎng)時(shí)間超設(shè)計(jì)能力約15%平穩(wěn)運(yùn)行，基本上將當(dāng)初設(shè)計(jì)時(shí)所預(yù)留的各環(huán)節(jié)的富裕生產(chǎn)能力全部發(fā)揮出來(lái)了。聯(lián)想到我們目前的建材礦山所剝離的大部分廢石，均具有較高的強(qiáng)度與硬度，剝離時(shí)對(duì)其的開(kāi)采成本與開(kāi)采礦石其實(shí)是一樣的，這些所謂的廢石均可以用來(lái)破碎成合格的建筑碎石，該項(xiàng)目的成功實(shí)施為這些資源的大規(guī)模綜合利用提供了一個(gè)比較好的借鑒經(jīng)驗(yàn)，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，能節(jié)約廢石場(chǎng)所占用的土地。與目前我國(guó)數(shù)量眾多的小規(guī)

2、模單條碎石生產(chǎn)系統(tǒng)相比較，本項(xiàng)目具有生產(chǎn)能力大(約為前者的十五倍以上)、安全環(huán)保、綜合能耗低、生產(chǎn)管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，從礦山環(huán)保與安全等角度出發(fā)，也能減少?gòu)U石場(chǎng)所帶來(lái)的滑坡等潛在安全隱患，因此這種做法的積極意義是顯而易見(jiàn)的。該生產(chǎn)線設(shè)計(jì)之初，根據(jù)甲方的委托，要求該線設(shè)計(jì)年產(chǎn)粒徑為1040mm的石灰石碎石成品量為195萬(wàn)t，該條生產(chǎn)線不僅在國(guó)內(nèi)是產(chǎn)量最大的一條，在國(guó)外也很少見(jiàn)。本人接手該項(xiàng)目之后，依據(jù)該項(xiàng)目生產(chǎn)線的特點(diǎn)，共歸納出如下幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：1、 生產(chǎn)線上的主機(jī)設(shè)備的選擇(主要是破碎機(jī)與篩分機(jī)，其它輔助設(shè)備如板喂機(jī)、收塵器、散裝機(jī)等可以按常規(guī)計(jì)算配置);2、 工藝布置方案的選擇(因?yàn)榧追揭蟊仨?/p>

3、采取生產(chǎn)線內(nèi)部循環(huán)破碎工藝，下文還將詳細(xì)闡述此點(diǎn));3、 總圖的布置。因?yàn)榧追絻H僅提供一條順已有道路的狹長(zhǎng)地帶作為生產(chǎn)線的場(chǎng)地，該場(chǎng)地高低不平，地質(zhì)條件好壞不一，且新的生產(chǎn)區(qū)還必須與現(xiàn)有周邊生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行合理銜接;4、 整套生產(chǎn)線的收塵系統(tǒng)的計(jì)算與風(fēng)量的分配;5、 整套生產(chǎn)線的噪聲控制(碎石在整套生產(chǎn)線內(nèi)部循環(huán)倒運(yùn)，流程復(fù)雜且較長(zhǎng)，噪聲的產(chǎn)生不可避免)。以上的幾大難點(diǎn)之中，關(guān)鍵之一便是破碎篩分設(shè)備的選擇，因?yàn)檫@種工藝線要求破碎機(jī)的粉礦率不能太高，否則便會(huì)造成資源的浪費(fèi)。甲方要求成品率(成品量占原礦年產(chǎn)量的比率)不得小于68%，成品中粒級(jí)小于10mm粉礦的混入率控制在3%以內(nèi)，且生產(chǎn)線上大于40m

4、m的碎石不得外排，必須在生產(chǎn)線內(nèi)部循環(huán)破碎至粒徑為40mm以內(nèi)。68%的成品率的達(dá)到，對(duì)于目前我們水泥生產(chǎn)常見(jiàn)的幾種破碎機(jī)類型來(lái)說(shuō)很難達(dá)到，必須對(duì)其它類型的大型破碎機(jī)進(jìn)行仔細(xì)的調(diào)研才能決定。另外篩分機(jī)的選擇也是個(gè)難題，國(guó)產(chǎn)大型雙層或三層篩分機(jī)的篩分效率不太穩(wěn)定，其實(shí)際效果的不確定性也為是否敢在如此大規(guī)模的生產(chǎn)線上使用帶來(lái)了不小的疑問(wèn)。除了以上問(wèn)題之外，另外工藝布置也必須恰當(dāng)，應(yīng)當(dāng)盡量減少轉(zhuǎn)運(yùn)存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)所造成的對(duì)礦石的額外粉碎，以減少粉塵與噪聲的產(chǎn)生。另外可供布置生產(chǎn)線的場(chǎng)地僅為一條順公路一側(cè)的狹長(zhǎng)堤坡地形，且大部為濕陷性黃土，總圖的布置受到不小的限制。一、系統(tǒng)主要設(shè)備及工藝布置的確定該項(xiàng)目的正

5、式設(shè)計(jì)開(kāi)始之后，便開(kāi)始了設(shè)備選型、生產(chǎn)線工藝流程的確定與場(chǎng)地的總圖布置等工作。首要設(shè)計(jì)原則，是在破碎、輸送及儲(chǔ)存的各個(gè)環(huán)節(jié)均應(yīng)突出考慮提高礦石綜合利用率和降低礦石粉率的原則。在經(jīng)過(guò)對(duì)目前幾種常用的破碎機(jī)的可靠性、破碎比、適應(yīng)巖石的情況、產(chǎn)量、出入料粒度、出料粒徑分布曲線、設(shè)備價(jià)格等主要因素進(jìn)行對(duì)比分析之后，又與幾個(gè)國(guó)內(nèi)外候選廠家進(jìn)行了幾輪的技術(shù)交流與澄清，加上實(shí)地的考察，前后歷時(shí)五個(gè)多月，反反復(fù)復(fù)，最后選定了某國(guó)外專業(yè)生產(chǎn)齒輥式破碎機(jī)廠家的三段破碎機(jī)作為本生產(chǎn)線的主要破碎設(shè)備，大型雙層篩分機(jī)最終也因性能上的可靠性而選定了國(guó)外設(shè)備，至此本生產(chǎn)線的主要生產(chǎn)設(shè)備已基本確定。至于其它配套的重型喂料機(jī)、

6、膠帶輸送機(jī)、收塵等設(shè)備，選用國(guó)內(nèi)技術(shù)成熟廠家的設(shè)備即可滿足本項(xiàng)目的要求。本生產(chǎn)線的總體流程如下：原礦經(jīng)過(guò)第一破碎機(jī)(亦稱一破)后，通過(guò)長(zhǎng)膠帶機(jī)送至第一篩分機(jī)，篩分后物料將被分成三部分：第一部分為小于10mm的礦渣(實(shí)際為礦土混合物)，通過(guò)膠帶機(jī)直接送至露天堆場(chǎng)排棄;第二部分為1040mm的成品礦，通過(guò)膠帶機(jī)送至成品庫(kù);第三部分為大于40mm的超標(biāo)礦石，由膠帶機(jī)送至第二破碎機(jī)(亦稱二破)，中碎后經(jīng)第二篩分機(jī)，物料被分成兩部分，第一部分粒徑大于40mm的物料被送進(jìn)第三破碎機(jī)(亦稱三破)，第二部分粒徑小于40mm的直接通過(guò)膠帶機(jī)被送至第三篩分機(jī)，經(jīng)過(guò)三破的物料在被破碎后全部被送至第三篩分機(jī)，在物料通

7、過(guò)第三篩分機(jī)后，物料被分成三部分，第一部分為大于40mm的物料經(jīng)過(guò)循環(huán)膠帶機(jī)再重新送至第二破碎機(jī)，第二部分粒徑為1040mm的通過(guò)膠帶機(jī)送至成品庫(kù)，第三部分粒徑小于10mm的被送至碎石庫(kù)儲(chǔ)存，爾后通過(guò)汽車散裝運(yùn)走。整個(gè)系統(tǒng)為循環(huán)閉路破碎篩分工藝。整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程至此確定下來(lái)，見(jiàn)圖一。圖一 系統(tǒng)工藝流程圖二、破碎及篩分能力的確定破碎和篩分機(jī)能力以成品粒級(jí)(1040mm)和產(chǎn)量195萬(wàn)噸/年為確定依據(jù)。在每次破碎后，物料的粒級(jí)分布曲線是決定破碎及篩分能力的關(guān)鍵因素，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)與本項(xiàng)目相同的例子，但有國(guó)外設(shè)備廠家提供的類似礦山破碎篩分曲線用于參考，根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，據(jù)此曲線進(jìn)行計(jì)算，并考慮一定的

8、設(shè)備富余能力，整個(gè)系統(tǒng)能力可滿足設(shè)計(jì)工藝要求。以下為破碎輸送系統(tǒng)的基本計(jì)算參數(shù)：每年工作日為330天，3班/天，8小時(shí)/班，考慮設(shè)備起制動(dòng)及意外停機(jī)等所占時(shí)間，每班實(shí)際工作時(shí)間按6小時(shí)/班計(jì)，則年實(shí)際有效工作時(shí)間為5940小時(shí)，按年額定生產(chǎn)能力195萬(wàn)噸/年，折算單位成品產(chǎn)量(1040mm)為328.3 t/h。礦石經(jīng)過(guò)一破及篩分后，粒級(jí)區(qū)間為0250mm，粒級(jí)分布區(qū)間及所占比例：010mm：占16%(已含原礦中<10mm的粉礦部分)1040mm：占20%>40mm：占64%一破篩分后>40mm的部分送入二破進(jìn)行破碎，破碎后粒級(jí)區(qū)間為0100mm，粒級(jí)分布區(qū)間及所占比例：01

9、0mm：占8%1040mm：占34%>40mm：占58%二破篩分后>40mm的部分送入三破進(jìn)行破碎，破碎后粒級(jí)區(qū)間為060mm，粒級(jí)分布區(qū)間及所占比例：010mm：占18%1040mm：占75%4060mm：占7%綜合以上各級(jí)篩分曲線，物料在經(jīng)過(guò)三次破碎之后，總的物料粒徑分布曲線如下(不考慮循環(huán)閉路)：010mm：占27.8%1040mm：占69.6%4060mm：占2.6%如果單純依據(jù)上述理論曲線值，系統(tǒng)最終物料粒徑在4060mm之間的比例僅為2.6%，小于業(yè)主提出的混入率小于3%的要求，可以不用采用循環(huán)閉路工藝，但經(jīng)向國(guó)外廠家仔細(xì)咨詢，他們認(rèn)為實(shí)際數(shù)值肯定比這個(gè)要大些，但量也不

10、會(huì)太多，循環(huán)閉路工藝不能省略，因此上述各部分的比例值必須從穩(wěn)妥的角度出發(fā)進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜藶檎{(diào)整。另外，考慮到礦山覆蓋土層較多，局部還較厚，在采礦過(guò)程中不可能將其剝離干凈，根據(jù)業(yè)主已有的使用經(jīng)驗(yàn)，以及提供的相關(guān)資料，該地區(qū)雨雪天每年約30個(gè)工作日左右，這期間，物料較為潮濕，篩分機(jī)的篩分效率會(huì)大大下降，嚴(yán)重時(shí)“糊篩子”的問(wèn)題很突出，解決之道便是，臨時(shí)性的加大篩孔尺寸，或者干脆取消某層篩網(wǎng)，這樣會(huì)額外排棄掉一部分合格的礦石，加大原礦的使用量，根據(jù)各種數(shù)據(jù)估算，一年下來(lái)，因雨雪天氣而額外排棄掉的合格礦石約為5萬(wàn)噸左右。在考慮以上兩種意外情況的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行了本系統(tǒng)篩分后粒徑分布情況及各部分能力的調(diào)整，得出

11、了如下系統(tǒng)能力表，見(jiàn)表一：設(shè)備名稱理論生產(chǎn)能力(t/h)第一破碎機(jī)476.9第二破碎機(jī)524.7第三破碎機(jī)328.7第一篩分機(jī)476.9第二篩分機(jī)524.7第三篩分機(jī)524.7上表中的值僅為計(jì)算能力，在對(duì)各種設(shè)備的生產(chǎn)能力的穩(wěn)定性進(jìn)行逐一考慮之后，加上適當(dāng)?shù)母辉Ｏ禂?shù)，再配合廠家設(shè)備的現(xiàn)有規(guī)格，最后選定了各主要設(shè)備的實(shí)際能力要求。三、總圖的布置甲方提供的可供總圖布置的場(chǎng)地大部分為濕陷性黃土，少數(shù)為巖石地基，所以在布置時(shí)一方面要考慮現(xiàn)有的場(chǎng)地能實(shí)現(xiàn)上述的工藝布置方案，另一方面也要考慮將主要的車間盡量放置在地基較好的地段之上，以節(jié)省土建費(fèi)用。另外對(duì)于這塊起伏較大的狹長(zhǎng)地形，也要注意土石方工程量的節(jié)省

12、，以及與現(xiàn)有外部道路的順暢連接，總之工藝布置方案的好壞，決定了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，從而決定整個(gè)系統(tǒng)能否達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo);總圖布置的好壞，決定了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否好用，給人一種直觀的印象。在進(jìn)行總圖布置時(shí)，從眾多的布置方案中，一共選出了三套最有可行性的方案，均能實(shí)現(xiàn)以上工藝流程，但所需的建構(gòu)筑物的數(shù)量相差50%以上，系統(tǒng)內(nèi)部物料轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)的數(shù)量也多少不一。膠帶機(jī)數(shù)量最多的一個(gè)方案多達(dá)14條，最少的一個(gè)為9條。所需場(chǎng)地在縱向上最長(zhǎng)的一個(gè)方案為約350m，最短的僅為220m左右，但轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)集中，噪聲的控制成了關(guān)鍵。建構(gòu)筑物在高度上，各個(gè)方案也相差較大，最高的與最矮的相差一倍以上，另外幾個(gè)篩分機(jī)是否布置在一棟建筑物

13、內(nèi)也頗費(fèi)思量?？傊纫紤]各種設(shè)備在高度上的互相滿足，又要考慮膠帶機(jī)在國(guó)家規(guī)定縱坡度以內(nèi)能布置得開(kāi)，還不能讓轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)過(guò)于集中，造成收塵系統(tǒng)的布置困難，以及噪聲的產(chǎn)生等等。在對(duì)三套方案進(jìn)行仔細(xì)對(duì)比之后，又充分征求了甲方的意見(jiàn)，最后略作修改，選定了如下這套方案，作為本項(xiàng)目的總圖實(shí)施方案，見(jiàn)圖二。關(guān)于篩分樓第一層出現(xiàn)的粉塵量比較大的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)實(shí)地仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)附近好幾處應(yīng)該密封嚴(yán)實(shí)的地方都密封不好，但該處溜子所溜的物料，均是從第一篩分機(jī)的上層篩網(wǎng)上所下來(lái)的物料，物料的粒度均大于40mm，實(shí)際尺寸是絕大部分物料都在100mm以上，少數(shù)甚至在300mm左右，物料在經(jīng)過(guò)第一破碎機(jī)破碎之后，自由面都新鮮光凈，

14、僅極少數(shù)還帶有未被篩凈的泥印。沒(méi)有想到的是，這些物料經(jīng)過(guò)溜子溜至膠帶機(jī)帶面上之后，物料經(jīng)過(guò)互相撞擊摔打，新產(chǎn)生的粉塵量大大超出當(dāng)初設(shè)計(jì)時(shí)所估計(jì)的量，也大大超過(guò)我們一般礦山物料轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)的揚(yáng)塵量。在對(duì)所有縫隙進(jìn)行重新密封，加大閘閥流量之后，該處粉塵問(wèn)題依然沒(méi)有完全解決，在對(duì)整個(gè)收塵系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行全部仔細(xì)檢查之后，發(fā)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓值比設(shè)計(jì)值偏小約四分之一，另外當(dāng)初預(yù)估此處揚(yáng)塵量時(shí)也沒(méi)有給予足夠的富裕系數(shù)，最后根據(jù)整個(gè)篩分車間的收塵系統(tǒng)的風(fēng)量風(fēng)壓進(jìn)行重新平衡計(jì)算，增加了一臺(tái)收塵器，才算徹底解決粉塵這個(gè)問(wèn)題。至于該處的噪聲問(wèn)題，因?yàn)閷?duì)物料在溜子內(nèi)部的下落軌跡沒(méi)有完全預(yù)估準(zhǔn)確，導(dǎo)致物料來(lái)回撞擊非標(biāo)件鋼板而產(chǎn)生

15、較大的噪聲，而鋼板產(chǎn)生噪聲的大小，又是隨著鋼板的厚度而顯著降低，該處非標(biāo)鋼板的厚度為20mm，再往上加厚對(duì)噪聲值的減低已經(jīng)不太顯著，只能對(duì)非標(biāo)的形狀進(jìn)行徹底的改變，以改變物料現(xiàn)有的下落軌跡，或者是非標(biāo)件內(nèi)部?jī)?nèi)襯耐磨的高分子橡膠襯板，但后者一是價(jià)格較高，加工費(fèi)時(shí)，二是其被物料磨穿之后更換也較麻煩，后續(xù)維護(hù)工作量較大，因此最后還是通過(guò)對(duì)非標(biāo)件進(jìn)行反復(fù)改制，才將噪聲減至正常水平。三臺(tái)篩分機(jī)的頂部蓋子非標(biāo)，全部由當(dāng)初的薄鋼板改成了由小斷面方鋼管、工字鋼、薄鋼板、槽鋼、2mm厚的橡膠防灰布、塑料卡子加上少量的螺栓螺母等組成的輕巧頂蓋，制作極其簡(jiǎn)單，造價(jià)低，外形也美觀，防塵效果理想。五、一點(diǎn)設(shè)計(jì)體會(huì)針對(duì)此

16、類的工藝系統(tǒng)，盡管沒(méi)有我們常規(guī)水泥工廠的生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜，但因?yàn)槭堑谝淮卧O(shè)計(jì)，沒(méi)有可套用的任何資料，所以在一些事先沒(méi)有想到的環(huán)節(jié)仍然出現(xiàn)了一些麻煩。對(duì)于整套系統(tǒng)的工藝布置來(lái)說(shuō)，可行的工藝布置方法肯定不只一套，但最適合的可能只有一個(gè)。本項(xiàng)目在與外商談判過(guò)程中，不同的國(guó)外廠家就提出了不同的工藝布置方法，對(duì)于這些工藝布置圖，本人最后都沒(méi)有采用，而是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總圖布置的場(chǎng)地，結(jié)合那幾家的布置特點(diǎn)，自己設(shè)計(jì)了一套工藝流程圖，簡(jiǎn)單而緊湊，也完全實(shí)現(xiàn)了業(yè)主的要求。因此在制定此類較為復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程圖時(shí)，一定要充分貫徹業(yè)主意圖、結(jié)合擬采用的設(shè)備特點(diǎn)、結(jié)合總圖布置的場(chǎng)地特點(diǎn)、充分利用平面的寬度與立面的高度來(lái)綜合

17、進(jìn)行。系統(tǒng)各部分能力的預(yù)估與計(jì)算，是關(guān)系到該生產(chǎn)線日后能否順利達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)的關(guān)鍵，本系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的物料流量的波動(dòng)系數(shù)各不一樣，各種設(shè)備所能承受的能力波動(dòng)范圍也不相同，另外大小膠帶機(jī)共11條，在不大的場(chǎng)地內(nèi)，繞來(lái)繞去，每條膠帶機(jī)的能力均大小不一，這其中，如果一個(gè)環(huán)節(jié)的能力不配套，就會(huì)產(chǎn)生“卡脖子”現(xiàn)象，因此在進(jìn)行能力計(jì)算時(shí)，要根據(jù)各種設(shè)備的自身特點(diǎn)，適當(dāng)考慮富裕系數(shù)，該大則大，該小則小，這樣今后正常生產(chǎn)時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部能力不匹配等現(xiàn)象。對(duì)于粉塵與噪聲的問(wèn)題，在最初進(jìn)行工藝流程布置之時(shí)就要給予充分的注意，不能將轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)太過(guò)集中于一處，但太分散也會(huì)帶來(lái)其它問(wèn)題，如有需要，則應(yīng)該大膽改變工藝布置。在總圖布

18、置確定完畢，系統(tǒng)收塵風(fēng)量的計(jì)算時(shí)，與水泥廠的物料轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)相比較，此類生產(chǎn)線應(yīng)該適當(dāng)增加一定量的富裕系數(shù)，非標(biāo)溜子也不能簡(jiǎn)單地處理了事，而要根據(jù)各個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)的溜子的形狀特點(diǎn)，進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，盡量避免物料直接撞擊非標(biāo)鋼板。另外工藝布置上也應(yīng)該盡量避免物料的落差過(guò)大。如果實(shí)在無(wú)法避免，則在施工圖之前，事先就應(yīng)該找出該套非標(biāo)件的解決方法，否則一旦施工完畢，再想改變，難度就會(huì)大很多。重要的非標(biāo)件應(yīng)該與設(shè)備一同視之，從工藝布置到土建資料，再到非標(biāo)件的設(shè)計(jì)等各環(huán)節(jié)上均是如此。另外非標(biāo)件的設(shè)計(jì)上，也應(yīng)該從我們水泥工廠的老的設(shè)計(jì)思路上走出來(lái)，不能一味地采用鋼結(jié)構(gòu)了事，對(duì)于一些非受力的非標(biāo)件，接縫不一定非得要采用鋼板焊接方式，本項(xiàng)目上采用的塑料扣件效果就很好，原先采用薄鋼板的地方，本項(xiàng)目上也改用較厚的工業(yè)布來(lái)替代，最終的使用效果與采用鋼板時(shí)的一樣，還方便制作