Качество полезного ископаемого на усреднительных складах
Под усреднением следует понимать смешивание в рациональных соотношениях однотипных по обогатимости полезных ископаемых с разным процентным содержанием полезного компонента для получения исходного сырья заданного качества, на обогащение которого настроена обогатительная фабрика.
Основной принцип усреднения качества полезных ископаемых заключается в выполнении комплекса организационно – технических мероприятий по планомерной и наиболее эффективной разработке месторождения. Планируемое систематическое усреднение предусматривает: наиболее рациональное использование промышленных запасов отдельных разновидностей и в целом всех полезных ископаемых; выполнение плановых заданий по качеству и выходу требуемых типов и сортов сырья; улучшение технико-экономических показателей процесса обогащения и получение сырья с постоянными свойствами.
При выполнении организационного – технических мероприятий по эффективному усреднению качества исходного сырья ведущее значение приобретает геолого-маркшейдерская служба карьеров, которая должна своевременно снабжать технологов эксплуатационников исходными данными и соответствующей документацией, планировать горные работы и контролировать качество разрабатываемых руд. Геологическая документация добычных забоев должна включать элементы дислокаций руд, контакты между различными их типами, вещественный состав, физико-механические свойства руд (крепость, трещиноватость и сортность руды по соответствующей классификации). Степень усреднения может быть оценена коэффициентом kу=(у0-у):у (где у0 и у – среднеквадратическое отклонение качества ископаемого и после усреднения) и коэффициентом уменьшения среднеквадратического отклонения kу=у0:у.
Усреднение качества исходного сырья можно классифицировать по: месту производства усреднения; способу усреднения; применяемой механизации при загрузке усреднительных установое.
Место производства усреднения качества полезного ископаемого может быть: внутрикарьерное; на поверхности (в зоне карьера); на обогатительных фабриках; на металлургических заводах.
По способам усреднения следует различать: усреднение в процессе добычи сырья (внутризабойное); усреднение в бункерах (на карьере, фабрике и металлургическом заводе); усреднение на рудных складах.
Механизация процесса усреднения качества сырья при создании складов может осуществляться: экскаваторами (механическими лопатами, драглайнами) и бульдозерами в сочетании с различными видами транспорта; грейферными кранами; консольными отвалообразовательями; разгрузочными тележками; автосамосвалами и скреперами.
Усреднение качества полезного ископаемого может осуществляться как поставщиком (карьерами), так и потребителями исходного сырья (обогатительными фабриками и металлургическими заводами).
Выбор способа усреднения предопределяют следующие факторы: величина и характер колебаний качества сырья; требования обогатительных фабрик и металлургических заводов к качеству полезного ископаемого; производственная мощность поставщиков (карьеров) и потребителей сырья (обогатительных фабрик и металлургических заводов); технология и механизация усреднения.
Ниже приведена краткая характеристика и основные показатели различных методов усреднения внутри карьера, на поверхности его или на фабрике.
Усреднение в процессе добычи и транспортирования полезных ископаемых от забоя до места потребления происходит вследствие перемещения отдельных его слоев при применении массовых взрывов, при погрузке рудной массы экскаваторами, а также при всех перегрузках полезного ископаемого на пути его следования до потребителя. Такое усреднение является стихийным и не поддается какому-либо планированию или управлению. Однако и в этот метод можно внести некоторую долю плановости.
На основании предварительного опробования сырья в недрах планируется развитие горных работ и составляется план-график, в котором детально прорабатываются решения по объемам производства и перемещениям экскаваторов в забоях. Усреднение заключается в раздельной (селективной) выемке различных сортов сырья и их доставке в определенных соотношениях на усреднительно-накопительные склады или обогатительные фабрики. При этом забои не могут работать на полную мощность, так как для усреднения качества по карьеру производительность каждого забоя планируется и определяется не производительностью добычного горнотранспортного оборудования, а возможность выдать такое количество сырья, которое необходимо для получения требуемого качества. Это связано с простоями механизмов, неполной их загрузкой и снижением производительности труда.
Регулирование качества добываемого полезного ископаемого можно осуществлять путем изменения: параметров добычного забоя (высоты уступа, ширины заходки и длины фронта работ); числа добычных забоев, находящихся в работе; направления и способа перемещения фронта работ.
Такое планирование и управление добычными работами обеспечивает некоторое сглаживание амплитуды колебания качества исходного сырья и имеют только вспомогательное значение.
Усреднение в бункерах. Бункерами принято называть емкости (хранилища), предназначенные для накопления и хранения, разделения и усреднения, а также для перегрузки полезного ископаемого из одного вида транспорта в другой. Различают бункера с расположением хранилища над транспортными сосудами (железнодорожными, автосамосвалами и т. п.) с перегрузкой полезного ископаемого под действием силы тяжести, а также с расположением хранилища на уровне земли или ниже с перегрузкой полезного ископаемого конвейерами (рис. 222). В зависимости от расположения по отношению к железнодорожным путям различают продольные, поперечные и смешанные бункера.
Углы наклона днищ погрузочных бункеров принимают обычно на 2-30 больше угла трения горной массы по материалу дна бункера в состоянии покоя. Выпускные люки бункеров устраивают размером не менее 3-4 кратного размера наибольшего куска. Усреднение качества полезного ископаемого в бункерах карьеров, обогатительных фабрик и металлургических заводов заключается в перемешивании сырья в процессе послойного заполнения и разгрузки бункеров. Эффективное усреднение качества сырья в бункерах достигается при наличии больших объемов усреднительных бункеров; при непрерывном и равномерном движении загрузочного транспорта; при условии, что разгрузка бункеров не должна осуществляться до полной их загрузки, а загрузки не должна начинаться до полного опорожнения бункера.
Число бункеров обуславливается типо-сортностью исходного сырья; для каждого типо-сорта необходимо иметь не менее двух бункеров, один из которых находится в стадии заполнения, другой – в стадии разгрузки. Для усреднения качества руды, поступающей из различных забое (карьеров), ее загружают во все ячейки бункера тонкими горизонтальными слоями челноковым конвейером. Усреднение качества достигается тем, что погрузка в транспортные средства производится через люки, расположенные в нижней части бункера, причем поступление полезного ископаемого в люки происходит более или менее равномерно из всех слоев по высоте. Недостатком способа усреднения качества полезного ископаемого в бункерах является малая величина партии усредненной руды. Достаточно равномерное качество руды в пределах одной партии, равной емкости бункера, может отличаться от качества сырья других партий. Другой недостаток обычных бункерных установок заключается в периодичности их работы.
На рис. 223 показана конструкция бункера для усреднения качества полезного ископаемого путем непрерывной загрузки и разгрузки. При этом челноковый конвейер загружает отдельными порциями полезное ископаемое в одну группу бункеров, а из другой – производится разгрузка усредненной руды в транспортные средства.
Для механизации и ускорения процесса погрузки под отверстиями бункеров устанавливают питатели, подающие груз на конвейер с погрузочной подъемной стрелой или с наклонным желобом, по которому поток полезного ископаемого поступает в железнодорожные думпкары (вагоны).
На рис. 224 показана конструкции непрерывно действующего бункера. У этого бункера выпускное отверстие представляет собой щель, покрытую планками 4, под которой находится передвижной питатель 5. Загрузка производится периодически передвигающейся сбрасывающей тележкой 3 диагональными слоями. Разгрузка бункера осуществляется питателем 5 также диагональными слоями, проходящими под углом 900 к слоям укладки. По мере передвижения питателя 5 передвигается и разгрузочная тележка 3. При этом в бункере одновременно находится загружаемая 1 и разгружаемая 2 части руды.
На Магнитогорском руднике в бункерах обогатительных фабрик усредняют: мартеновскую руду размером 75-25 мм после грохочения богатой руды окисленной зоны; мартеновскую руду размером 100-40 мм после грохочения обогащенного концентрата; промпродукт размером 16-3 мм после промывки бедных окисленных руд перед его обогащением. Среднесуточные анализы железа в мартеновской руде при этом колеблются в пределах ±1,5-2,0%, причем в эти пределы укладывается 85-95% всех суточных анализов. Число повагонных анализов, укладывающихся в интервал колебаний ±1,5% среднесуточного, при усреднении в бункерах на Криворожских ГОКах изменяется от 90 до 97%.
Усреднение в бункерах при послойном их заполнении является действенным методом усреднения качества сырья. Полезное ископаемое в одновременно загружаемых ячейках бункеров имеет достаточно постоянное качество. Объем бункеров обычно не превышает 0,5-0,6 тыс. m в карьере и несколько тысяч тонн на фабрике. Накопление в бункерах больших партий руды однородного качества требует строительства емких бункеров и значительных капиталовложений. Поэтому метод усреднения в бункерах является эффективным только в ограниченных масштабах.
Усреднение на складах. Рудные склады предназначаются для разделения разнотипных и усреднения однотипных по обогатимости полезных ископаемых, а также для накопления, хранения и перегрузки полезного ископаемого из одного вида транспорта в другой. Наиболее характерными складами полезного ископаемого являются склады эстакадного, безэстакадного и отвального типов.
Число штабелей в рудоусреднительной установке зависит от необходимо количества сырья, подлежащего складированию, и количества типо-сортов полезного ископаемого. Для каждого типа полезного ископаемого необходимо иметь не менее двух штабелей, из которых один находится в процессе формирования, а другой – в процессе разгрузки.
Конструктивно эстакадные склады (рис.225, 226) представляют собой конвейерные галереи, опирающиеся на цилиндрические железобетонные башни (колонны), делящие склады на пролеты длиной 40-50 м. Вдоль склада с обеих сторон на соответствующем расстоянии от его оси располагаются железнодорожные пути или конвейерная магистраль. В галерее каждого склада помещают ленточный конвейер, вдоль которого непрерывно и реверсивно движется с заданной скоростью ( 0,1- 0,3 м/ сек) разгрузочная тележка с двусторонними течками, рассыпающая полезное ископаемое слоями в штабель треугольного сечения. Количество слоев в штабеле высотой 15-20 м достигает 700- 1000 и более; емкость штабеля 40- 50 тыс. т.
Отличительной особенностью таких складов является неоднородность сырья по качеству и крупности в различных точках поперечного сечения. К подошве штабеля откладываются более крупные фракции, а в средних зонах располагаются более мелкие
Технология усреднения в эстакадном складе состоит в правильной укладке полезного ископаемого наклонными слоями и в организованной его отгрузке из заполненного штабеля.
Эффективность усреднения нарушается явлениями сегрегации при заполнении штабеля. Отрицательное влияние сегрегации может компенсироваться определенной системой отгрузки из штабеля, предусматривающей чередование работы экскаватора в различных его зонах.
Принцип усреднения на без эстакадных рудоусреднительных складах аналогичен усреднению на эстакадных складах. Склады представлены рядом хребтовых штабелей, укладка руды в которые производится несколькими сотнями тонких слоев, располагаемых вдоль оси штабеля, одно- или двух- консольными отвалообразовательями, а разгрузка штабеля осуществляется вразрез этих слоев. На рис. 227 показана схема без эстакадного усреднительного рудного склада.
Руду из штабеля разгружают по всему сечению тонкими поперечными слоями бороной и погрузчиком, что обеспечивает высокую степень усреднения. От погрузчика полезное ископаемое поступает на конвейер, который доставляет его на обогатительную фабрику или завод.
Борона представляет собой трапециевидную раму, снабженную 400-500 зубьями. Рама шарнирно крепится к тележке и может менять угол установки к горизонту (25-600). С помощью специального механизма рама совершает до 15-20 возвратно-поступательных движений в минуту. Скорость скребкового конвейера составляет 0,3-0,6 м/сек.
Если первым условием эффективности усреднения является получения возможно большего числа слоев в штабеле, то вторым – возможно большая длина штабеля. Длина штабеля, по данным практики, должна быть по меньшей мере в 6 раз больше ширины – это снижает отрицательное влияние на результаты смешивания концевых полуконусов. Число слоев в штабеле определяется в зависимости от колебаний качества сырья, поперечного сечения, средней емкости штабеля и скорости передвижения загрузочной установки.
Наиболее простыми в конструктивном отношении, удобными и эффективными для усреднения являются промежуточные склады отвального типа.
Склад отвального типа в поперечном сечении имеет форму трапеции или параллелограмма. Процесс усреднения на рудных складах отвального типа осуществляется послойной отсыпкой горизонтальными (по площади склада) и наклонными слоями (под откос по высоте склада), а также перелопачиванием полезного ископаемого на складе после его отсыпки. В процессе отгрузки из отвала рабочий орган экскаватора при зачерпывании полезного ископаемого на складе пересекает слои с различным качеством, что также способствует лучшему усреднению.
На рис. 228 показана схема наклоннослоевого рудного склада, образуемого при разгрузке автосамосвалов в направлении, перпендикулярном его продольной оси. Погрузка из склада осуществляется экскаваторами цикличного или непрерывного действия. При погрузке со склада происходит смешивание полезного ископаемого из различных слоев в процессе обрушения, экскавации и погрузки в железнодорожные думпкары. При необходимости руда для лучшего усреднения может перелопачиваться. Склады подобной конструкции широко применяют на карьерах Никопольского марганцеворудного (Богдановский, Шевченковский), Криворожского железорудного бассейнов, на Сарбайском карьере и др. На рис. 229 показана схема формирования и разгрузки наклоннослоевого склада при отсыпке вдоль его оси на полную высоту. При комбинированном (автомобильно-железнодорожном) транспорте склады могут быть оборудованы эстакадой для непосредственной перегрузки полезного ископаемого из автосамосвалов в железнодорожные думпкары (при незначительных колебаниях качества полезного ископаемого) или при отгрузке сырья со складов в средства транспорта экскаваторами (рис. 230).
Приемная способность склада определяется из условия, что
Vc
Где Qг – годовая производственная мощность карьера, м3;
V3 – объем зимних запасов полезного ископаемого по руде, м3;
– коэффициент годового режима добычных работ.
Объем склада определяется по выражению
где Hc – высота склада, м;
d – ширина склада поверху, м;
б – угол естественного откоса сырья в разрыхленном состоянии, град;
i – подъем выездной насыпи, 0/00;
l – протяженность склада поверху, м.
При круговом и петлевом развороте автомашин ширина склада должна быть
d
где ld, Rd – соответственно длина и радиус разворота автосамосвала, м;
A – ширина заходки экскаватора, м.
Задаваясь производственной мощностью
Полезная модель относится к горному делу и может быть использована для усреднения качественных показателей полезного ископаемого. Полезная модель отличается тем, что усреднительный склад оборудован скребковым транспортером и бункером, а штабели полезного ископаемого расположены вдоль скребкового транспортера с обеих сторон.
1 с.п. ф-лы, 2 илл.
Полезная модель относится к горному делу и может быть использована для усреднения качественных показателей полезного ископаемого.
Показатели качества полезных ископаемых, подлежащих усреднению, в зависимости от вида и типов полезных ископаемых, их особенностей и технологии переработки различны. Наиболее часто усредняют полезные ископаемые по содержанию основного полезного компонента (металла, соединения, минерала), гранулометрическому составу, плотности, содержанию вредных примесей. В угольной промышленности усредняют уголь по его зольности, степени окисленности, маркам и другим показателям. Усреднение качества осуществляется перемешиванием порций полезных ископаемых разного качества.
Известны усреднительные склады, включающие штабели полезного ископаемого, экскаваторы для усреднения и погрузки полезного ископаемого в вагоны [1].
Основными недостатками известных усреднительных складов являются:
– недостаточное перемешивание полезного ископаемого;
– невозможность усреднения нескольких показателей.
Известны усреднительные склады, включающие штабели полезного ископаемого, оборудование для перемещения и погрузки полезного ископаемого в вагоны [2]. Прототип.
Недостатками известных усреднительных складов являются:
– недостаточное усреднение полезного ископаемого при использовании экскаваторов;
– невозможность усреднения нескольких показателей.
Технической задачей являлась разработка усреднительного склада, обеспечивающего перемешивание полезного ископаемого, а также возможность усреднения различных показателей качества.
Предлагаемый усреднительный склад отличается тем, что он оборудован скребковым транспортером и бункером, а штабели полезного ископаемого расположены вдоль скребкового транспортера с обеих сторон с размещенными на них машинами для погрузки.
Введенный в формулу полезной модели такой существенный признак, как то, что усреднительный склад оборудован скребковым транспортером, обеспечивает качественное перемешивание полезного ископаемого в процессе его транспортировки к бункеру.
Другой существенный признак о том, что усреднительный склад оборудован бункером, позволяет дополнительно усреднять полезное ископаемое.
Следующий существенный признак о том, что штабели полезного ископаемого расположены вдоль скребкового транспортера с обеих сторон, дает возможность усреднять одновременно несколько показателей.
Существенный признак о том, что на штабелях полезного ископаемого размещены машины для погрузки, обеспечивает использование различного оборудования (бульдозеры, погрузчики, скреперы, грейдеры).
Устройство усреднительного склада поясняется чертежами, где на фиг.1 показан склад в плане, на фиг.2 – разрез А-А на фиг.1.
Условные обозначения, принятые на чертежах: 1 – площадка; 2 – штабель; 3 – скребковый транспортер; 4 – погрузочные машины; 5 – бункер; 6 – вагоны.
Усреднительный склад состоит из горизонтальной площадки 1, сформированных штабелей 2 полезного ископаемого, скребкового транспортера 3, погрузочных машин 4, бункера 5 и вагонов 6.
Используют усреднительный склад следующим образом: на выбранной площадке 1 формируют штабели 2 полезного ископаемого с разными качественными показателями (в угольной промышленности это зольность угля, степень его окисленности, марка, теплотворная способность и т.д.). Штабели 2 располагают вдоль скребкового транспортера 3 с обеих сторон. На штабелях 2 находятся машины 4, которые перемещают и грузят полезное ископаемое на скребковый транспортер 3. Это могут быть бульдозеры, погрузчики, скреперы, грейдеры. Затем полезное ископаемое перемещается по транспортеру 3, усредняется и попадает в бункер 5, где дополнительно перемешивается, а затем грузится в вагоны 6 для отправки потребителям.
Таким образом, усреднение полезного ископаемого происходит при его погрузке на скребковый транспортер 3, при перемещении по транспортеру 3 и в бункере 5.
Преимуществами усреднительного склада являются:
– качественное усреднение полезного ископаемого;
– возможность усреднения нескольких качественных показателей.
Источники информации
1. Бызов В.Ф. Усреднительные системы на горно-обогатительных предприятиях. М., Недра, 1988.- С.98-99.
2. Грачев Ф.Г. Теория и практика усреднения качества минерального сырья. М., Недра, 1983.- С.82-83.
Усреднительный склад, включающий штабели полезного ископаемого, средства перемещения полезного ископаемого по штабелям, отличающийся тем, что он оборудован скребковым транспортером и бункером, а штабели полезного ископаемого расположены вдоль скребкового транспортера с обеих сторон с размещенными на них машинами для погрузки.