全移动自移式破碎机在大型露天矿的应用

能否采用连续开采工艺主要取决于物料的种类和特性。比如:对于松软轻质的表土, 采用轮斗挖掘工艺配合带式输送系统, 可以极大地发挥连续采矿工艺的优势。而对于硬岩, 如各种矿物和硬煤, 则需要先将其原矿破碎至输送带可传输的粒度, 以便使后续的连续工艺得以应用。

破碎站可以是固定式 (安装在混凝土基础上) 或者是采用钢结构浮筒的半移动式。随着采掘作业的逐步推进, 半移动破碎站可以通过多轮拖车或履带运输车进行移设。这种生产工艺的典型形式是:原矿由单斗挖掘机装载重型卡车, 后者再将物料运至破碎站进行破碎作业。当采掘工作面推进后, 再移设破碎站以减少卡车运距。

蒂森克虏伯研发这种新型的自移式破碎机, 其目的是通过电铲直接给料从而彻底摆脱卡车的使用。这就要求破碎站能够灵活移动以便随着电铲自由行进。在设计上还必须使之适应电铲铲斗及斗臂的移动, 并且能够匹配电铲的生产能力。

为此蒂森克虏伯开发了履带式全移动破碎机, 它不仅实现了物料的连续输送, 而且为大型露天矿提供了一种目前最好的经济运行模式。

为了提高和改善露天矿自移式破碎系统, 设计人员在研发初期就开始了调研, 并且与蒂森克虏伯钢铁部门合作, 对其所生产的金属材料进行了仔细的研究和分析。为了减轻钢结构的重量一般是应用高强度材料。研究表明采用细晶粒的特殊合金结构钢能够改善重型零部件的性能, 并获得更大的好处。

蒂森克虏伯钢铁部门的专有技术在蒂森克虏伯海洋工程系统应用中所得到的积极反馈, 促成了其做为钢结构材料的应用, 它提高了诸如履带装置这样的重型零部件的疲劳强度。

(1) 系统效率高

间断性的物料运输, 导致露天矿传统的电铲/卡车运行模式存在着效率损失。这是由于在实际作业时电铲必须损失工作时间用来等待满载的卡车的驶离和空车驶入定位。根据卡车数量的不同, 电铲损失的工作时间可能是由每辆卡车损失几分钟甚至更多时间累计而成的。与之形成对比的是, 自移式破碎机总是位于电铲旁边, 这意味着电铲采掘及装载作业不会中断。理论上自移式破碎机与电铲一样灵活, 双方沿着工作面推进时没有相互等待。

物料被破碎至带式输送机可运输的粒度后, 再通过后续的可移设和固定式带式输送系统传输到下游设备。为了提高整个系统的灵活性, 一台移动式转载机可以根据需要被整合到系统中。

如采用自移式破碎机取代卡车运输, 多数情况下仍然可以使用原有的电铲或液压铲, 这是因为破碎机的料斗和卡车的自卸斗有着相似的高度和几何形状, 电铲对于二者的装载作业是类似的。

(2) 运行成本低

采用卡车运输作业的矿山需要配备大量司机和维修人员。半连续工艺所需人员较少, 又不影响生产, 这是因为该工艺每班只需3~4人即可以完成破碎机/带式输送机系统的运行和控制。在节省了人员工资以及其他与工资有关费用的同时, 涉及安全运行的费用也减少了。半连续工艺带来的另一个好处是:彻底解决了大型重载卡车轮胎稀缺性的问题。由于大型矿山常常使用不同厂家的卡车, 因此其重复的备件库存占用了相当大的费用, 而半连续工艺的破碎机/带式输送机系统, 其备件可根据用户实际需要进行储备。

(3) 利于环保

含有带式输送机的自移式破碎机只消耗电能, 从而使这种采矿工艺和由柴油驱动的卡车所组成的间断工艺相比, 产生的CO₂更少, 其原因是:减少卡车的使用数量不仅直接降低了尾气中CO₂排放, 而且减少了大量重型轮胎的消耗。在完成相同重量的物料传输条件下, 带式输送机运输系统所消耗的橡胶比卡车轮胎所消耗的橡胶可减少95%。

(4) 使用半连续系统

在许多情况下, 采用创新的自移式破碎机取代卡车运输可以促使用户考虑并使用其他的新技术, 从而使生产系统效率更高。在这一方面蒂森克虏伯采矿和物料搬运部门有着更加广泛的产品, 包括长距离带式输送机输送系统、料场堆取设备、矿物加工设备、铁路装车及卸车系统以及港口设备。

(5) 使用年限长

露天矿半连续采矿工艺系统具有一个显著特点:使用寿命长。在体现这一特点的大量实例中, 包括20世纪80年代末投入运行的美国磨仁茨 (Morenci) 露天铜矿的坑内破碎系统以及德国RWE莱茵褐煤露天矿使用的露天采矿设备和系统。

(6) 长期的售后服务

使用寿命长不仅能够使设备供货厂家在市场上树立起良好的形象, 而且通过后续的项目以及售后服务可以建立起用户长期的信任。

(7) 有效利用投资

半连续工艺系统具有上述的高效率, 因此它使用户的投资更加富有成效。也因为如此, 它能更大地发挥电铲或液压铲以及下游设备的产能。

(8) 降低了运行成本

连续工艺系统所需人员少, 节约了劳动力成本和安全费用, 从而降低了运行成本。总的说来, 由于设备磨耗降低, 备件标准化, 去除了卡车以及相关的柴油和轮胎的消耗, 使每吨矿物的采掘成本降到了最低。

自移式破碎机小时处理能力很高。同样的产能如果换成卡车运输, 则需要数量众多的重型卡车。每辆卡车的有效载荷在140~350t, 轮胎平均每年更换一次。根据卡车载重的不同, 每套6个轮胎的费用在90 000~300 000欧元, 而且轮胎的交货期长达2a。

蒂森克虏伯自移式破碎机的创新之处在于:拥有下部支撑结构和可回转的卸料带式输送机的自移式破碎机, 其最主要的特点是:极高的移动性。整个设备只采用2条履带支撑, 无需任何辅助支腿, 是“货真价实”的全移动自移式破碎机。

2007年秋季, 第1台自移式破碎机在中国伊敏河露天煤矿投入使用, 它以3 500t/h处理能力破碎原煤。

这台自移式破碎机完成调试后, 很快就在中国内蒙极端严酷的冬季 (-48℃) 有着惊人的表现, 满足了生产能力要求, 所有系统部件运行良好。由于采用加热板, 消除了料斗处的物料冻结, 保证了连续的料流。

由蒂森克虏伯采矿和物料搬运技术在加拿大的子公司提供的另一台自移式破碎机也将很快投入运行, 这也是加拿大北部油砂矿区的第1台自移式破碎机。

最近, 蒂森克虏伯公司在中国又得到一个新的订单, 将为中电投白音华二号露天煤矿提供4套自移式破碎系统。其中的3套用于剥离系统, 每套系统额定处理能力6 000t/h。