基于資源節約對降低油頁巖末礦方法的探討

韓崗 康文搏

（新疆寶明礦業有限公司 新疆吉州 831700）

1 引言

目前，我國干餾廠主要對大塊油頁巖進行加工煉制頁巖油，而粒徑小于12mm的油頁巖作為尾礦丟棄或者直接燃燒，目前還沒有找到有效的方法提取其中的頁巖油，新疆寶明礦業采用新工藝，可提取大于6mm以上的頁巖油既礦石粒度小于6mm的為末礦，現有技術末礦不能使用，需要暫時堆放，末礦堆放將占用土地資源并且破壞自然環境。新疆寶明礦業有限公司（一期）綜合開發利用項目設計油頁巖生產能力為9.0Mt/a，經計算過末礦率每降低5%，每年可節約直接成本3000萬元左右，但如何降低末礦比例，提高資源利用率是急切需要研究的問題。

2 末礦原因分析

2.1 褶皺、斷層發育造成破碎、礦體易風化

新疆寶明礦業礦區地質主要褶皺為吉木薩爾背斜，自西而東橫貫全區，東部傾伏在干溝一帶，被卷入的地層最老為上二疊統蘆草溝組，依次向上為泉子街組、梧桐溝組、鍋底坑組、三疊系韭菜園組、燒房溝組、克拉瑪依組、黃山街組，南鄰還有侏羅系出露。沿背斜核部被蘆草溝逆沖推覆斷裂破壞，南翼出露較完整，表面看西段呈南傾的單斜構造，核部蘆草溝受斷層影響，地層傾角較陡，甚至直立，并具局部倒轉現象，次級柔皺發育，向翼部傾角逐步變緩至40°-50°。

礦區內斷裂構造相對較發育以北西向斷裂為主，為準噶爾盆地南緣吉木薩爾逆沖推覆構造體系的組成部分，是一組疊瓦式逆沖斷裂系的前緣斷層帶及其次級斷裂，對礦區油頁巖礦的評價影響巨大，礦區內斷裂有 F1、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10 共 8 條，礦區褶皺、斷層發育造成破碎且這部分礦體易風化，產生大量末礦。

2.2 爆破環節產生的末礦爆破過程中爆源附近產生的沖擊波，并以超音速向外傳播，隨距離的加大，沖擊波因能量的衰減而成為應力波：再增大距離，應力波隨能量的衰減成為周期性震動的聲波（地震波）。

2.3 挖裝、運輸、破碎，篩分、轉載等工序造成的物理破碎，在礦體采掘過程中，工作面采用分層采裝方式，主要采用volvo480型單斗挖掘機采裝---自卸汽車運輸---破碎站--篩分破碎間---儲礦場--儲料倉，這些中間環節造成對礦石的再破碎。

3 研究方法及措施

3.1 了解礦石的物理性質

油頁巖的顏色和密度能反映油頁巖含油率的高低。一般來說，顏色越淺，密度越低，含油率越高。油頁巖一般呈灰白、黃棕、褐、黑灰、黑等多種顏色。吉木薩爾油頁巖有呈灰黑、灰色，顏色較深，其含油率相對較低；有呈灰褐色，泥質、有機質含量高，具韌性，手感輕質、滑膩，一般含油率高。

吉木薩爾油頁巖密度最低1.95g/cm3，最高3.378/cm3，平均2.28g/cm3～2.42g/cm3。密度高的原因是頁巖中含有大量的粉砂。

油頁巖是高灰分可燃有機巖，其灰分在40%～80%之間（煤的灰分<33%）。吉木薩爾油頁巖灰分在68.89%～80.51%之間，試驗樣品灰分74.29%，灰分含量高，說明有機質含量少，無機質含量高。

通過對油頁巖在水平層理和垂直層理方向上的參數對比，發現無論在哪個方向上，油頁巖強度為，并且其抗壓強度大于抗拉強度的20倍，水平層理的抗壓強度、抗拉強度都大于垂直層理的相應參數，而垂直層理方向上的泊松比和彈模均大于水平層理上的相應參數，因為垂直層理方向上的強度低，所以因盡量選擇垂直層理方向原位破碎。

3.2 爆破參數的選擇

新疆寶明礦業有限公司油頁巖作為脆性損傷材料，存在大量微裂隙、微裂紋等缺陷，為了研究臺階高度、鉆孔直徑、微差時間、排拒、起爆方式、單耗、鉆孔方式、排數和裝藥結構9個參數對塊礦率的影響，可以根據巖石性質及裂隙發育程度，用正交實驗選定9個參數，每個參數兩個水平的實驗方案，通過實驗結果確定各參數對塊煤率影響的疏密關系，最后運用類比法選擇一組最佳參數。如A代表孔徑，A1、A2……代表不同孔徑；B代表時差B1、B2……代表不同時差；C代表排拒C1、C2……代表不同排距；D代表起爆方式D1、D2……代表不同起爆方式；E代表單耗E1、E2……代表不同單耗；F代表臺階高度F1、F2……代表不同臺階高度；G代表鉆孔方式G1、G2……代表不同的鉆孔方式；H代表爆區排數H1、H2……代表不同爆區排數；I代表裝藥結構I1、I2……代表不同裝藥結構。

首先盡量減少炸藥單耗，單位炸藥消耗最小時，可獲得最小抵抗線，礦層不出現破碎和拋擲現象，只發生隆起和松動，形成松動爆破；選擇合適的裝藥結構，減少壓碎區產生的末礦，并且在一定程度上減少粉塵的產生；對裝藥結構進行調整，使爆破能量能夠均勻分布，礦石受力均勻，保證礦石粒度。

3.3 采掘方式的選擇

對采掘方式的選擇，主要是爆破后進行采裝，要合理的選擇采裝方式，如上裝車、平裝車、下裝車。1、首先要盡量減少挖機對礦層的碾壓，挖機在采裝過程中盡可能少移動；2、在裝車過程中挖機勺斗盡可能接近車廂底部，減少物料在下落過程中相互的碰撞破碎；3、較完整的礦石與較破碎的礦石要分裝，較破碎的礦石可以不進行破碎并且減少篩分、轉載環節。

3.4 礦石輸送

新疆寶明礦業有限公司油頁巖露天礦工作面生產出的礦石運到干餾廠要經過許多運輸環節，原礦石在兩個采場內采掘面由4m3單斗挖掘機采裝，載重60t自卸卡車運輸至地面設置的半移動式破碎站，將礦石破碎至粒度300mm以下，后經預處理間、篩分間，最終將礦石粒度分級為20-50mm和6-20mm，小于6mm的為末礦,礦石經過轉載站及膠帶運至產品倉。產品倉為4個圓筒倉，筒倉上設2條可逆配倉帶式輸送機進行配倉作業，每個圓筒倉下設4臺能力為900t/h的振動給料機，筒倉下為2臺能力為900t/h的帶式輸送機進入干餾廠。

在卡車運輸、卸料、破碎及采用刮板輸送機、膠帶輸送機運輸，礦石每經過一個轉載點時，在跌落沖擊力的作用下就損失一部分塊礦。因此，要及時調整破碎間隙，盡可能減少過粉碎，要對原礦運輸系統進行合理布局，優化改造；簡化原礦運輸系統，減少運輸環節和轉載次數，在轉載點都要用皮帶設置緩沖擋板，嚴禁礦石在運輸過程中與鐵質物體相互碰撞、沖擊；盡量采用膠帶運輸機長距離運輸，減少運輸設備使用數量；落礦卸載高度控制在合理的范圍內，做得既保證礦石運輸流暢，又使礦石跌落時沖擊力小；在轉載點運輸機尾礦石受力點安裝緩沖裝置，使每塊在轉載點被拋出時承受的沖擊力較小，防止或減少礦石被二次破碎；減少刮板運輸機的使用數量，因刮板機本身在運輸過程中對塊煤有二次破碎作用，主要破碎表現為對粒度較小塊礦石的擠、捻、軋破壞。地面入倉皮帶機頭與地面裝載倉底落差大，如全部入倉再篩選，將造成大量的能源損失。

3.5 取樣測試分析

首先利用篩網，經人工篩分測定在爆破過程中產生的小于6mm的末礦比例，用于檢測爆破結果；根據不同的采裝方法對裝車后末礦比例進行測試，對采裝方法進行比較。

在地面系統 112、122、211、221、301、212、222 帶式輸送機分別安裝一臺電子皮帶秤，用以計量一次破碎的工作量和產品礦石入儲量，電子皮帶秤精度0.25%。及時調整破碎、篩分、轉載等參數，在倉面安裝雷達料位計，檢測倉內儲存情況。生產依據每個料倉的實際儲量和實際儲料時間安排灌倉和倉下放料生產。

4 結語

為了節約資源與對環境的保護，通過對礦石降低末礦方法的探討、分析,將給生產，企業以有益的啟示,在生產的各個環節和工藝中,防止礦石破碎的方法和技術,這都需要技術人員深入一線積累經驗、思考、升華,形成適應企業本身的防破碎技術,狠抓礦石管理，建立獎罰制度，從而達到資源的有效節約利用，創作更好地經濟效益，形成新的生產力，同時減少對環境的污染。

[1]戴方軍.提高礦石塊度減少粉塵危害（J）.工業安全與防塵，1999，（1）.

[2]朱廣斌.選煤廠提高塊煤率產率途徑的探討（J）.企業技術開發，2011，（3）.

[3]劉永清，賀福明，陳亞宇.爆破破碎度及塊度分布的試驗研究（J）.煤炭工程，2005，（4）.

[4]牛愛紅.降低礦石爆破塊度方法的研究（J）.金屬礦業.2008，（9）.