吳 威，蘇軍安

(1.水能資源利用關(guān)鍵技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長沙410014；2.中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長沙410014)

0 概 述

神山灰?guī)r礦項(xiàng)目以建筑石料為主要產(chǎn)品，按照7 000萬t/a建設(shè)建筑石料生產(chǎn)線，充分利用長江黃金水道的優(yōu)越條件，在礦區(qū)加工成品建筑石料，并通過總長約12.9 km的長距離膠帶機(jī)物流廊道輸送至長江邊牛頭山專用碼頭，裝船后通過長江水道銷往長三角及下游地區(qū)建筑材料市場。項(xiàng)目共包含礦山7 000萬t/a建設(shè)工程、物流廊道工程、長江牛頭山港區(qū)礦石碼頭工程三大部分，項(xiàng)目總投資約90億元。

神山灰?guī)r礦位于安徽池州市西南方向約37 km處，面積5.14 km2。礦產(chǎn)資源總儲量約19.08億t。礦床礦石自然類型主要分為泥晶灰?guī)r、微晶泥晶灰?guī)r、碎屑灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r等5種。其中，泥晶灰?guī)r、微晶泥晶灰?guī)r為礦體內(nèi)主要礦石自然類型?；?guī)r飽和抗壓強(qiáng)度范圍在36.3～93.4 MPa之間，平均值為64.9 MPa，屬易碎—中等可碎性和弱磨蝕性的巖石。本項(xiàng)目礦石加工系統(tǒng)位于神山灰?guī)r礦西南側(cè)的狹長山谷地帶，布置場地長約2 100 m，寬約240 m。

為降低工程投資、簡化礦石加工系統(tǒng)加工工藝、提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，本文對礦石加工系統(tǒng)的粗碎設(shè)備選擇旋回破碎機(jī)和新型單段錘式破碎機(jī)的兩種方案進(jìn)行對比分析。

1 設(shè)計(jì)方案說明

根據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品方案，礦石加工系統(tǒng)采用“兩段一閉路破碎篩分” 的加工工藝。本文僅就“設(shè)計(jì)方案一”粗碎設(shè)備為旋回破碎機(jī)，“設(shè)計(jì)方案二”粗碎設(shè)備為新型單段錘式破碎機(jī)兩種選擇方案進(jìn)行比較 。

1.1 方案一

設(shè)計(jì)方案一采用目前建筑石料行業(yè)常用的“旋回破+圓錐破的兩段一閉路破碎篩分”工藝。即“粗碎采用旋回破開路生產(chǎn)、中細(xì)碎采用圓錐破閉路生產(chǎn)”的設(shè)計(jì)方案。具體而言，就是粗碎車間與第一篩分車間構(gòu)成開路生產(chǎn)少量4.75～31.5 mm建筑碎石和≤4.75 mm的石屑，中細(xì)碎車間與第三篩分車間構(gòu)成閉路生產(chǎn)大部分4.75～31.5 mm建筑碎石和≤4.75 mm的石屑，整形制砂(高速立軸破)車間與第四篩分車間構(gòu)成閉路進(jìn)行制砂整形并調(diào)整成品砂細(xì)度模數(shù)。

礦石加工系統(tǒng)年處理能力7 000萬t，考慮1.5%的加工、運(yùn)輸損耗，4種粒徑建筑石料年產(chǎn)量及附屬產(chǎn)品石粉生產(chǎn)量比例及設(shè)備配置見表1和表2。

表1 兩方案各粒度產(chǎn)品分布比例

表2 “設(shè)計(jì)方案一”礦石加工系統(tǒng)主要設(shè)備

1.2 方案二

設(shè)計(jì)方案二采用“新型錘破+圓錐破的兩段一閉路破碎篩分”工藝。即“粗碎采用新型單段錘式破碎機(jī)開路生產(chǎn)、中細(xì)碎車間采用圓錐破閉路生產(chǎn)”的設(shè)計(jì)方案。具體而言，粗碎車間與第一篩分車間構(gòu)成開路生產(chǎn)大部分4.75～31.5 mm建筑碎石和≤4.75 mm的石屑，中細(xì)碎車間與第二篩分車間構(gòu)成閉路生產(chǎn)少部分4.75～31.5 mm建筑碎石和≤4.75 mm的石屑，第三篩分車間和整形制砂車間構(gòu)成開路調(diào)整成品砂細(xì)度模數(shù)。

礦石加工系統(tǒng)4種粒徑建筑石料及各種粒度產(chǎn)品比例及設(shè)備配置見表1及表3。

表3 “設(shè)計(jì)方案二”礦石加工系統(tǒng)主要設(shè)備

2 設(shè)計(jì)方案比較

分別從技術(shù)先進(jìn)性和可靠性、經(jīng)濟(jì)合理性、對環(huán)境的影響等方面，對上述兩個設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合比較說明。

2.1 技術(shù)性比較

分別從成品砂石質(zhì)量、生產(chǎn)工藝及設(shè)備配置、場地布置及土建工程量等方面對兩個方案進(jìn)行技術(shù)比較。

2.1.1 成品砂石質(zhì)量

方案一成品砂的石粉含量相對較少，成品砂質(zhì)量相對略好；成品碎石的粒形相對略差，配置的洗石機(jī)有效控制了含泥量，含泥量指標(biāo)能滿足規(guī)范要求。

方案二成品砂的石粉含量相對略多，成品砂質(zhì)量相對略好；成品碎石的粒形較好，但因沒有配置洗石機(jī)，成品碎石在碼頭區(qū)篩洗分級車間進(jìn)行清洗，其含泥量的控制略差。

2.1.2 生產(chǎn)工藝及設(shè)備配置

兩種方案均采用了“兩段一閉路”的破碎篩分工藝，區(qū)別僅在于粗碎設(shè)備的不同以及中細(xì)碎與篩分之間工藝關(guān)系的不同。

(1)總體工藝方案：①方案一的成品砂石料主要由中細(xì)碎車間的圓錐破碎機(jī)生產(chǎn)，其產(chǎn)生的小于4.75 mm石粉需要經(jīng)過高速立軸破整形制砂。該方式產(chǎn)生的小于4.75 mm的石粉量相對最少(約占總量的19%)，并且通過調(diào)節(jié)圓錐破碎機(jī)排料口開度，可以較靈活調(diào)節(jié)成品砂石生產(chǎn)級配。缺點(diǎn)是工藝流程較復(fù)雜，循環(huán)負(fù)荷量大，生產(chǎn)環(huán)節(jié)和設(shè)備配置較多。②方案二所需成品砂石料的三分之二由粗碎車間的單段錘式破碎機(jī)生產(chǎn)，其他三分之一由中細(xì)碎車間的圓錐破碎機(jī)生產(chǎn)，其產(chǎn)生的小于4.75 mm石粉需要經(jīng)過高速立軸破整形制砂。該方式工藝流程較簡潔，循環(huán)負(fù)荷量少，生產(chǎn)環(huán)節(jié)和設(shè)備配置較少，產(chǎn)生的小于4.75 mm石粉量基本一樣(約占總量的19%)，并且通過調(diào)節(jié)圓錐破碎機(jī)排料口開度，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)成品砂石生產(chǎn)級配。

(2)設(shè)備配置：①方案一的旋回破碎機(jī)和圓錐破碎機(jī)均具有可靠耐用、壽命較長、磨損小、維護(hù)工作量較少等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)主要是破碎效率不如錘破、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量重、占用空間大、安裝難度大、維修難度大，同時因其破碎效率較低使得后續(xù)中細(xì)碎車間的處理量較大，圓錐破碎機(jī)及配套篩分設(shè)備的數(shù)量較多。②方案二的單段錘式破碎機(jī)均具有破碎效率高、機(jī)體結(jié)構(gòu)簡單、重量相對較輕、占用空間相對較小、安裝難度小、維修簡便等優(yōu)點(diǎn)，同時因其破碎比較大，后續(xù)中細(xì)碎車間的處理量也相應(yīng)較小，圓錐破碎機(jī)及配套篩分設(shè)備數(shù)量較少；其缺點(diǎn)主要是錘破可靠耐用性不如旋回破、磨損較大、需要定期更換錘頭和襯板、維護(hù)工作量較大，破碎揚(yáng)塵較多，并且對礦石的含泥率和含水率較敏感。

(3)場地布置:方案一總占地面積約59.85萬m2；方案二總占地面積約44.72萬m2，方案二較方案一占地面積小。

2.2 經(jīng)濟(jì)性比較

礦山區(qū)礦石加工系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)和生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)比較的范圍為：從礦山井下粗碎車間(含相關(guān)運(yùn)輸平硐)開始直至礦山區(qū)成品堆場的費(fèi)用(其中建設(shè)費(fèi)主要包括礦石加工等部分的土建費(fèi)和設(shè)備費(fèi)，不包括除塵系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等部分的土建費(fèi)和設(shè)備費(fèi)，生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)僅比較了礦石加工的電費(fèi)和破碎設(shè)備(不含制砂整形)的耐磨材料、備品備件消耗費(fèi))；未計(jì)入供水設(shè)施建設(shè)費(fèi)、供電系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)、水土保持費(fèi)及征地移民費(fèi)等其他費(fèi)用。兩個設(shè)計(jì)方案費(fèi)用對比見表4。

表4 礦石加工系統(tǒng)各設(shè)計(jì)方案相關(guān)費(fèi)用匯總 萬元

由表4可以看出，方案一礦山區(qū)礦石加工系統(tǒng)相對總費(fèi)用為74.58億元 ，方案二為54.77億元，方案二比方案一總費(fèi)用降低約26.6%。

3 結(jié) 論

本項(xiàng)目礦石加工系統(tǒng)采用旋回破碎機(jī)和新型單段錘式破碎機(jī)所對應(yīng)兩種設(shè)計(jì)方案的綜合比較結(jié)果表明，技術(shù)上兩種設(shè)計(jì)方案均可行，從產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備配置、場地布置方面考慮，方案二較方案一具有較大優(yōu)勢；經(jīng)濟(jì)上，方案二較方案一節(jié)省投資明顯。

本項(xiàng)目前正處于建設(shè)階段，本文從設(shè)計(jì)理論上對兩方案進(jìn)行了綜合對比分析，根據(jù)比較結(jié)論，為簡化工藝流程、節(jié)省工程投資，礦石加工系統(tǒng)最終選擇了新型單段錘式破碎機(jī)作為粗碎設(shè)備。

[1] DL/T 5098—2010 水電工程砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

[2] GB 51186—2016 機(jī)制砂石骨料工廠設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

[3] GB/T 14684—2011 建設(shè)用砂[S]．

[4] GB/T 14684—2011 建設(shè)用卵石、 碎石[S]．