神山灰巖礦項目礦石加工系統粗碎設備選擇

吳 威，蘇軍安

(1.水能資源利用關鍵技術湖南省重點實驗室，湖南長沙410014；2.中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，湖南長沙410014)

0 概 述

神山灰巖礦項目以建筑石料為主要產品，按照7 000萬t/a建設建筑石料生產線，充分利用長江黃金水道的優越條件，在礦區加工成品建筑石料，并通過總長約12.9 km的長距離膠帶機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建筑材料市場。項目共包含礦山7 000萬t/a建設工程、物流廊道工程、長江牛頭山港區礦石碼頭工程三大部分，項目總投資約90億元。

神山灰巖礦位于安徽池州市西南方向約37 km處，面積5.14 km2。礦產資源總儲量約19.08億t。礦床礦石自然類型主要分為泥晶灰巖、微晶泥晶灰巖、碎屑灰巖、瘤狀灰巖、條帶狀灰巖等5種。其中，泥晶灰巖、微晶泥晶灰巖為礦體內主要礦石自然類型。灰巖飽和抗壓強度范圍在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。本項目礦石加工系統位于神山灰巖礦西南側的狹長山谷地帶，布置場地長約2 100 m，寬約240 m。

為降低工程投資、簡化礦石加工系統加工工藝、提高產品生產質量，本文對礦石加工系統的粗碎設備選擇旋回破碎機和新型單段錘式破碎機的兩種方案進行對比分析。

1 設計方案說明

根據項目產品方案，礦石加工系統采用“兩段一閉路破碎篩分” 的加工工藝。本文僅就“設計方案一”粗碎設備為旋回破碎機，“設計方案二”粗碎設備為新型單段錘式破碎機兩種選擇方案進行比較 。

1.1 方案一

設計方案一采用目前建筑石料行業常用的“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、中細碎采用圓錐破閉路生產”的設計方案。具體而言，就是粗碎車間與第一篩分車間構成開路生產少量4.75～31.5 mm建筑碎石和≤4.75 mm的石屑，中細碎車間與第三篩分車間構成閉路生產大部分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成閉路進行制砂整形并調整成品砂細度模數。

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

表1 兩方案各粒度產品分布比例

表2 “設計方案一”礦石加工系統主要設備

1.2 方案二

設計方案二采用“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開路生產、中細碎車間采用圓錐破閉路生產”的設計方案。具體而言，粗碎車間與第一篩分車間構成開路生產大部分4.75～31.5 mm建筑碎石和≤4.75 mm的石屑，中細碎車間與第二篩分車間構成閉路生產少部分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成開路調整成品砂細度模數。

礦石加工系統4種粒徑建筑石料及各種粒度產品比例及設備配置見表1及表3。

表3 “設計方案二”礦石加工系統主要設備

2 設計方案比較

分別從技術先進性和可靠性、經濟合理性、對環境的影響等方面，對上述兩個設計方案進行綜合比較說明。

2.1 技術性比較

分別從成品砂石質量、生產工藝及設備配置、場地布置及土建工程量等方面對兩個方案進行技術比較。

2.1.1 成品砂石質量

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

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

2.1.2 生產工藝及設備配置

兩種方案均采用了“兩段一閉路”的破碎篩分工藝，區別僅在于粗碎設備的不同以及中細碎與篩分之間工藝關系的不同。

(1)總體工藝方案：①方案一的成品砂石料主要由中細碎車間的圓錐破碎機生產，其產生的小于4.75 mm石粉需要經過高速立軸破整形制砂。該方式產生的小于4.75 mm的石粉量相對最少(約占總量的19%)，并且通過調節圓錐破碎機排料口開度，可以較靈活調節成品砂石生產級配。缺點是工藝流程較復雜，循環負荷量大，生產環節和設備配置較多。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生產，其他三分之一由中細碎車間的圓錐破碎機生產，其產生的小于4.75 mm石粉需要經過高速立軸破整形制砂。該方式工藝流程較簡潔，循環負荷量少，生產環節和設備配置較少，產生的小于4.75 mm石粉量基本一樣(約占總量的19%)，并且通過調節圓錐破碎機排料口開度，可以在一定范圍內調節成品砂石生產級配。

(2)設備配置：①方案一的旋回破碎機和圓錐破碎機均具有可靠耐用、壽命較長、磨損小、維護工作量較少等優點；其缺點主要是破碎效率不如錘破、設備結構復雜、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中細碎車間的處理量較大，圓錐破碎機及配套篩分設備的數量較多。②方案二的單段錘式破碎機均具有破碎效率高、機體結構簡單、重量相對較輕、占用空間相對較小、安裝難度小、維修簡便等優點，同時因其破碎比較大，后續中細碎車間的處理量也相應較小，圓錐破碎機及配套篩分設備數量較少；其缺點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、維護工作量較大，破碎揚塵較多，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 經濟性比較

礦山區礦石加工系統建設費和生產運行費比較的范圍為：從礦山井下粗碎車間(含相關運輸平硐)開始直至礦山區成品堆場的費用(其中建設費主要包括礦石加工等部分的土建費和設備費，不包括除塵系統、廢水處理系統等部分的土建費和設備費，生產運行費僅比較了礦石加工的電費和破碎設備(不含制砂整形)的耐磨材料、備品備件消耗費)；未計入供水設施建設費、供電系統建設費、水土保持費及征地移民費等其他費用。兩個設計方案費用對比見表4。

表4 礦石加工系統各設計方案相關費用匯總 萬元

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

3 結 論

本項目礦石加工系統采用旋回破碎機和新型單段錘式破碎機所對應兩種設計方案的綜合比較結果表明，技術上兩種設計方案均可行，從產品質量、設備配置、場地布置方面考慮，方案二較方案一具有較大優勢；經濟上，方案二較方案一節省投資明顯。

本項目前正處于建設階段，本文從設計理論上對兩方案進行了綜合對比分析，根據比較結論，為簡化工藝流程、節省工程投資，礦石加工系統最終選擇了新型單段錘式破碎機作為粗碎設備。

[1] DL/T 5098—2010 水電工程砂石加工系統設計規范[S]．

[2] GB 51186—2016 機制砂石骨料工廠設計規范[S]．

[3] GB/T 14684—2011 建設用砂[S]．

[4] GB/T 14684—2011 建設用卵石、 碎石[S]．