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半固定式破碎机在大型水泥灰露天矿的应用
发布时间：2013-07-21 08:07 来源：未知
1、引言
山坡露天矿在穿孔、爆破、铲装、汽车运输、破碎、胶带机输送等各个生产环节中，以汽车运输成本所占矿石总成本的比例最高，一般为20%—30%以上，个别矿山甚至占到了50%左右，因此国内外采矿工程技术人员多从汽车运输人手，想尽办法，采取各种手段降低运输成本，以求得最好的经济效益。
在各种不同的方法中，最典型而有效的方法为移动式破碎站的开发及其应用。
2、移动式破碎机的应用和局限
移动式破碎站习惯上也被称作移动式破碎机，是将矿仓、（板式）喂料机、破碎机、出料（胶带）机及附属设施共同装配在可以行走的机构上，组成一个完整的破碎系统。
移动式破碎机设在采矿场内部，跟随工作面的挖掘机行进，大型装载设备直接将原矿卸入移动破碎站的矿仓，破碎后的矿石经由破碎站胶带机转运至干线胶带输送机输送进厂（见图1）。
移动式破碎站具有技术先进、生产效率高、自动化程度高、生产安全可靠等优点。据前苏联有关资料介绍，某大型铁矿使用移动式破碎站，其开采成本降低30%，汽车减少35%，劳动生产率提高30%以上。
自上世纪50年代中期联邦德国制造第一台移动式破碎机以来，克虏伯、O&K、威歇特、欧波马、非夫·巴布·科克等欧洲公司相继生产出不同类型的移动式破碎机，用户遍布欧美、日本及部分东南亚和南美国家。
根据物料的物理力学性质（如抗压强度、硬度、磨蚀性、节理发育程度、矿石结构、构造、含水率、泥土混入率等），移动式破碎站可以配备不同类型的破碎机。当前几乎所有的破碎机都可以装配在行走机构上。移动式破碎站依其破碎机和行走机构的不同，设备重量相差也比较大，一般在200—1000t。
我国水泥企业矿山规模相对较小，投资也少，因此使用价格昂贵的全进口的移动式破碎机经济效果并不十分明显。另外，我国水泥灰岩矿床大多规模不大，面积小，而且多数矿山山头分散，从技术上也不一定都适合使用移动式破碎站。例如某矿山为3—4个采区，每个采区都不大（可采矿量180万t以内），而且相互独立，距离较远，如果采用移动式破碎机，需要2—3台，显然经济性较差。针对这一情况，我们采取了采用半固定式破碎机的做法，反而取得了较好的经济效果。
3、半固定式破碎机在水泥厂的应用
我院在四川峨嵋水泥厂和河南鹤壁水泥厂的工程设计中先后使用了半固定式破碎机技术。半固定式破碎机同样是为减少汽车运距而将破碎机置于采矿场以内，选择距工作面距离不大的合适位置。半固定式破碎机（站）同样由矿仓、（板式）喂料机、破碎机、出料（胶带）机和钢结构平台、支架及附属设施等组成。与移动式破碎机不同的是，破碎机不随采矿工作面的推进而跟进，而是在某一位置工作一定时期，待逐渐增加的汽车运距经济性差时，再转移到另外的合适地点继续工作，以取得相对动态的最佳经济效果。这种半固定式破碎机不能作整体移动，而是通过拆散成若干单件的方式，用起重机和拖车将各个部件搬迁至新的位置重新组装。图2为投产的鹤壁水泥厂石灰石矿山半固定式破碎机的实际应用。
与上述半固定式破碎机相类似，我院在后续的工程设计中又尝试了另一种做法，破碎机露天布置，位置一般设在近期距生产工作面都比较近的合适地段如鞍部等，破碎站的所有设备基础均与固定式破碎机完全相同，见图3。这种做法适合于年生产规模在200万吨以上而工作面分散的矿山，破碎站一般服务年限也比较短。这种半固定式破碎机有缺点也有优点：第一种半移动式破碎站的设备基础为钢结构件，可以重复利用，节约材料；但另一方面，由于需要拆装、校正、调整钢结构基础，搬迁周期相对较长；而第二种半固定式破碎机的设备基础主要为混凝土结构，搬迁前预先在指定地点做好新基础，然后把拆下的设备直接安装上即可。虽然第二种半固定式破碎机浪费了原有的混凝土基础，但缩短了搬迁周期，可以确保工厂生产线的正常运转，提高经济效益。由于半固定式破碎机设在了采矿场以内，自卸汽车的运输距离一般可以减少1~1.5km。以年生产规模200万吨的矿山为例，生产初期一般可以少购置3～4台汽车，汽车年运输成本可以减少100~150万元左右。而破碎站混凝土基础一般造价仅120—150万元左右。
以安徽某水泥厂为例。
矿山年生产规模约840万吨，分为3个独立的采区，中间鞍部标高80m。破碎站选址有2个方案作对比，一个方案为在开采境界以外的山下50m标高设固定式破碎站，汽车平均运距2.7km；另一方案是在山上鞍部80m标高设半固定式破碎站，20年后进行搬迁，汽车平均运距2.0km。表1为两个方案不同部分的对比。
在表1中，胶带机的运输成本按0.26元/tkm，汽车的运输成本按0.7元/tkm计算（此数据由甲方根据实际生产统计取得）。由于该矿山使用的车型较大，设备价格高，运输道路宽、投资大。根据经济比较可以看到，半固定式破碎站方案不仅年经营费用低，而且基建费用也少。此外，上述方案比较中半固定式破碎站方案尚未计入胶带机下运发电所带来的经济效益，如考虑发电、减少设备装机功率等因素，半固定式破碎站方案的优点还有许多。因此采用半固定式破碎站的开拓方案是经济合理的。
4、半固定式破碎机的应用前景，
众所周知，在大型露天矿中，采用溜井平硐开拓运输系统具有运营成本低的优点，而公路汽车开拓运输系统则具有开采灵活、分采分运方便、利于质量搭配、生产采准工作简单可靠、生产能力大以及基建投资少等优点。
采用半固定式破碎机系统，则可以兼有公路汽车开拓和溜井平硐开拓运输方式的优点：工作面开采机动灵活，生产简单可靠；破碎设备均为国产化，设备投资少；省却了井巷工程费用，土建投资少，施工周期短；缩短汽车运距，运营成本低。经过理论分析和实践证明，半固定式破碎机系统的短期、长期经济效益均较好。此外，石灰石矿山多为山坡露天矿，如条件许可，选择合适的胶带机输送路线，利用矿石自身的位能，可以减小胶带机的装机功率和电耗，同时也可以降低胶带的强度和减少设备载荷，从而减少设备和土建投资，也进一步降低了胶带机的运输成本。因此半固定式破碎站在我国有着更好的适用性和广阔的前景。
按照国家“十五”计划的发展纲要，水泥工业“上大改小”的产业结构调整工作已经全面展开。在这样的形势下，水泥原料矿山的生产规模逐步扩大。目前，已有多个年产400万吨至800万吨的水泥灰岩矿山投产使用，还有数十个年产400万吨的矿山在建或在设计中。这些矿山中有一些比高很大、地形陡峻，适合采用溜井平硐开拓运输方式；也有一些矿山适合采用固定式破碎机的公路汽车开拓方式；还有相当一部分矿山可以考虑采用半固定式破碎机的公路汽车开拓方式。
5、结束语
我国水泥灰质原料矿山汽车运输道路展线一般很长，而采用半固定式破碎机系统胶带机运输，一方面减少汽车运距，节省运营费，另一方面胶带机可充分利用势能，减小驱动设备的装机功率，同时降低运行工况下的电耗．技术上是先进的，是一种适合我国现阶段经济发展的矿山开拓方式。
