大型露天礦區高效選礦設備發展進程及應用

毛海明

（新疆地礦局第六地質大隊，新疆 哈密 839000）

進入二十一世紀以后，因為我國改革開放進一步深化，礦產資源消耗急劇增加，部分主要礦產的存儲量已經出現嚴重的入不敷出局面，它表明礦產資源儲備量對國民經濟建設產生的瓶頸作用[1]。再加上經濟全球化效應的變化，礦業市場呈現低迷狀態，礦產勘查、勘探已經無法完全適應時代發展腳步，以及國家政策與生態約束的雙重作用，礦產經濟的發展面臨困境。礦業經濟是我國社會經濟長效發展的保障，在國民經濟建設早期發揮了非常重要的作用，為了在經濟新常態下持續發揮出我國礦業對國民經濟的促進作用，優化我國礦業體系，探尋礦業發展新途徑，這也是我國礦業經濟健康長久發展的關鍵。采礦行業一直都是以技術為引導的粗放型生產領域，因而就在很大程度上忽視了管理上的作用，這就導致我國礦產經濟在實際發展過程中會因為管理上的不到位、不合格造成經濟效益大幅下降[2]。所以，在目前我國經濟面臨急劇轉型以及礦業經濟持續低迷的關鍵階段，構建一整套全新的管理優化體制就顯得格外重要，尤以選礦設備的創新優化為主。

1 大型露天礦區高效選礦設備發展進程

1.1 早期追求大型化

面對早期礦物質品位不高、開采難度較大、原材料成本上升、金屬市場需求量大、生產能力較低的局面，國內外采礦領域一般會采用的一項措施就是礦山大型化[3]。通常而言，年產礦量超過500 萬噸的地下礦山在1990 年在國外就已發現了7 座。毫無疑問，礦山選礦設備的大型化既是礦山大型化的挖掘基礎，同時又是其必然結果。最大的礦山選礦設備就是斗輪挖掘機，它具體是為實現露天礦既深且大、連續開采的需要而發展的。以德國漢堡麥巴哈露天礦區使用的經由L ＆.K 公司生產的斗輪挖掘機為例，其斗輪直徑一般在22.6m 左右，斗輪驅動功率為8×100kW，電動機總容量為20900kW，工作效率為13265t/h，生產能力為每小時19000 平米。其配套作業的帶式輸送機，其帶寬為3.2m，帶速為9.2m/s，單條驅動功率為10×2200kW[4]。在露天礦區進行連續開采時，最大的選礦設備就是移動式破碎機了。一般為德國柯璐勛公司研發的、1990 年開始在澳洲紐曼山鐵礦使用的移動式破碎機為主，其生產效率為7600t/h，給料尺寸一般在2mm～1500mm，排料尺寸在45mm～300mm。

1.2 逐漸微型化

隨著礦山開采技術的進步以及市場的需求變化，世界范圍內的大厚礦體漸趨減少[5]，許多采礦公司逐漸將注意力轉為薄礦脈/ 體，再加上“黃金熱”的持續，所以很多大型設備生產公司在九十年代以后就陸續推出一系列微型的選礦設備，這在很大程度上促進了小型礦山開采的機械化和智能化。另外，世界著名的鑿巖設備制造公司都普遍推出小型鉆車。日本飛利浦公司制造了HJ91XL 型，寬1.81m，高1.34m 的鉆車。芬蘭公司研發生產的H191 型和H916 型寬度都在1.2m。

1.3 環保節能發展趨勢

通常而言，礦山選礦設備的生命周期一般都是從設計制造開始，之后應用、管理、維修、報廢[6]。環保的模式就是當設備即將報廢的時候，回收選礦設備，回爐重新制造。

1.3.1 設計制造設備環節

生態環保的選礦設備一般在設計開始就必須設計為容易拆卸的部件，唯有如此，回收起來的設備在組織拆卸時產生的工作量才會大幅降低，可以降低拆卸成本，且不會在拆卸過程中破壞部件。礦山選礦設備是否生態低碳，主要是看其機器的制造材料是否環保。選擇的材料必須確保無毒無害，對生態破壞程度最小，盡可能使用容易回收或可以自行降解的環保材料。在機器制造過程中，盡可能減少有害氣體的排放和有害廢棄物的產生，另外除了選取節能環保的材料、工具以及設備外，還可以對制造工藝進行創新優化，進一步簡化制造步驟。

1.3.2 設備使用環節

圖1 設備噪音分布走勢結果

噪音污染對生態環境也會造成一定的污染，從生產環境而言，嘈亂的環境有損工作人員的身心健康。針對噪聲出現的原因，對礦山選礦設備采取一定的措施，生產出能夠有效消除、抵擋噪音的設備。設備使用過程中還會出現油料外泄的問題，這不僅會對正常的選礦、采礦工作造成影響，還會嚴重浪費油料，一旦油料下滲還會對地下水資源產生污染，長時間停留在表面的話甚至有可能引發火災。要想阻止油料外泄，就需要從密封著手，利用先進的科學技術加強設備的密封性，進而阻止油料外泄。在礦山選礦設備的使用過程中，通常還會發生塵土飛揚，粉塵污染不僅會對生態環境造成污染，工人一旦吸入過量還會對身體造成嚴重傷害?，F今礦山通常會采取脈沖口袋除塵器以及旋風式除塵器來降低作業過程中對環境的污染濃度，這兩種方式作業效率高、構造簡單、損耗低。

1.3.3 設備維修環節

礦山選礦設備在實際應用過程中會由于使用方法的不當或設備自身的緣故發生一定問題，非環保式的維修方法一般會產生大量的固體廢棄物，維修過程中也會發生一定的輻射，對環境產生二次危害，也會嚴重損害維修工人的身心健康。生態節能的維修，既可以進一步提升資源使用效率，同時又能夠大幅降低環境污染，使設備恢復正常。直接焚燒處理修理過程中扔掉的廢棄物會對生態產生非常嚴重污染，環保維修方式要求其有效將固體廢棄物分類分開處理，有害物質單獨進行生態化處理，普通垃圾進行一般處理即可，我國必須鼓勵扶持廢棄物處理的一系列產業化、流程化，鼓勵回收再利用，減少有害物質流向生態環境。

1.3.4 設備回收環節

礦山選礦設備的“回爐重造”，事實上針對的是選礦設備維修的深化，通過先進的科學技術，將回收上來的部件以原材料的方式另外進行加工重煉。對能夠直接利用的機械部件，將其清潔干凈后分類存放；對需要重新加工的零部件進行修理后，唯有通過檢測后方可投入使用，這在很大程度上降低了由于回爐煉鋼產生的碳排放。

2 大型露天礦區高效選礦設備的應用

礦山選礦設備產生的環境污染具體是噪音、尾氣排放以及大量的粉塵。所以，生態保護的關鍵就是將其控制在標準范圍內。這可以從兩個方面努力：一是改進對粉塵濃度造成影響的相關設備。在開鑿、破碎設備上安裝有效的除塵設備；二是采取局部通風以便有效緩解粉塵，換句話說，就是通過一定的通風設備改變風的流動方向以避開塵源。經檢測，現有的各種礦山選礦設備的噪聲強度如表1 所示。

表1 大型露天礦山機械噪聲強度

對于那些噪聲音超標的設備，必須認真改進，本文以選礦設備中的柴油機及其尾氣凈化裝置為例進行應用，結果大致如圖1所示。

根據圖1 本文應用的選礦設備中的柴油機及其尾氣凈化裝置噪音分布走勢結果，大型露天礦區高效選礦設備在生態環保的發展趨勢上符合井下大氣標準。

3 結束語

對大型露天礦區高效選礦設備發展進程及應用進行分析，學界目前已知礦山機械化能夠大幅提高生產率。可機械化自身未必會符合改善生態的社會要求，事實上，很多環境問題就是由設備導致的。希望本文對大型露天礦區高效選礦設備發展進程及應用的探究可以為未來有關機械化生態保護提供借鑒。