大型露天矿区高效选矿设备发展进程及应用

毛海明

（新疆地矿局第六地质大队，新疆 哈密 839000）

进入二十一世纪以后，因为我国改革开放进一步深化，矿产资源消耗急剧增加，部分主要矿产的存储量已经出现严重的入不敷出局面，它表明矿产资源储备量对国民经济建设产生的瓶颈作用[1]。再加上经济全球化效应的变化，矿业市场呈现低迷状态，矿产勘查、勘探已经无法完全适应时代发展脚步，以及国家政策与生态约束的双重作用，矿产经济的发展面临困境。矿业经济是我国社会经济长效发展的保障，在国民经济建设早期发挥了非常重要的作用，为了在经济新常态下持续发挥出我国矿业对国民经济的促进作用，优化我国矿业体系，探寻矿业发展新途径，这也是我国矿业经济健康长久发展的关键。采矿行业一直都是以技术为引导的粗放型生产领域，因而就在很大程度上忽视了管理上的作用，这就导致我国矿产经济在实际发展过程中会因为管理上的不到位、不合格造成经济效益大幅下降[2]。所以，在目前我国经济面临急剧转型以及矿业经济持续低迷的关键阶段，构建一整套全新的管理优化体制就显得格外重要，尤以选矿设备的创新优化为主。

1 大型露天矿区高效选矿设备发展进程

1.1 早期追求大型化

面对早期矿物质品位不高、开采难度较大、原材料成本上升、金属市场需求量大、生产能力较低的局面，国内外采矿领域一般会采用的一项措施就是矿山大型化[3]。通常而言，年产矿量超过500 万吨的地下矿山在1990 年在国外就已发现了7 座。毫无疑问，矿山选矿设备的大型化既是矿山大型化的挖掘基础，同时又是其必然结果。最大的矿山选矿设备就是斗轮挖掘机，它具体是为实现露天矿既深且大、连续开采的需要而发展的。以德国汉堡麦巴哈露天矿区使用的经由L ＆.K 公司生产的斗轮挖掘机为例，其斗轮直径一般在22.6m 左右，斗轮驱动功率为8×100kW，电动机总容量为20900kW，工作效率为13265t/h，生产能力为每小时19000 平米。其配套作业的带式输送机，其带宽为3.2m，带速为9.2m/s，单条驱动功率为10×2200kW[4]。在露天矿区进行连续开采时，最大的选矿设备就是移动式破碎机了。一般为德国柯璐勋公司研发的、1990 年开始在澳洲纽曼山铁矿使用的移动式破碎机为主，其生产效率为7600t/h，给料尺寸一般在2mm～1500mm，排料尺寸在45mm～300mm。

1.2 逐渐微型化

随着矿山开采技术的进步以及市场的需求变化，世界范围内的大厚矿体渐趋减少[5]，许多采矿公司逐渐将注意力转为薄矿脉/ 体，再加上“黄金热”的持续，所以很多大型设备生产公司在九十年代以后就陆续推出一系列微型的选矿设备，这在很大程度上促进了小型矿山开采的机械化和智能化。另外，世界著名的凿岩设备制造公司都普遍推出小型钻车。日本飞利浦公司制造了HJ91XL 型，宽1.81m，高1.34m 的钻车。芬兰公司研发生产的H191 型和H916 型宽度都在1.2m。

1.3 环保节能发展趋势

通常而言，矿山选矿设备的生命周期一般都是从设计制造开始，之后应用、管理、维修、报废[6]。环保的模式就是当设备即将报废的时候，回收选矿设备，回炉重新制造。

1.3.1 设计制造设备环节

生态环保的选矿设备一般在设计开始就必须设计为容易拆卸的部件，唯有如此，回收起来的设备在组织拆卸时产生的工作量才会大幅降低，可以降低拆卸成本，且不会在拆卸过程中破坏部件。矿山选矿设备是否生态低碳，主要是看其机器的制造材料是否环保。选择的材料必须确保无毒无害，对生态破坏程度最小，尽可能使用容易回收或可以自行降解的环保材料。在机器制造过程中，尽可能减少有害气体的排放和有害废弃物的产生，另外除了选取节能环保的材料、工具以及设备外，还可以对制造工艺进行创新优化，进一步简化制造步骤。

1.3.2 设备使用环节

图1 设备噪音分布走势结果

噪音污染对生态环境也会造成一定的污染，从生产环境而言，嘈乱的环境有损工作人员的身心健康。针对噪声出现的原因，对矿山选矿设备采取一定的措施，生产出能够有效消除、抵挡噪音的设备。设备使用过程中还会出现油料外泄的问题，这不仅会对正常的选矿、采矿工作造成影响，还会严重浪费油料，一旦油料下渗还会对地下水资源产生污染，长时间停留在表面的话甚至有可能引发火灾。要想阻止油料外泄，就需要从密封着手，利用先进的科学技术加强设备的密封性，进而阻止油料外泄。在矿山选矿设备的使用过程中，通常还会发生尘土飞扬，粉尘污染不仅会对生态环境造成污染，工人一旦吸入过量还会对身体造成严重伤害。现今矿山通常会采取脉冲口袋除尘器以及旋风式除尘器来降低作业过程中对环境的污染浓度，这两种方式作业效率高、构造简单、损耗低。

1.3.3 设备维修环节

矿山选矿设备在实际应用过程中会由于使用方法的不当或设备自身的缘故发生一定问题，非环保式的维修方法一般会产生大量的固体废弃物，维修过程中也会发生一定的辐射，对环境产生二次危害，也会严重损害维修工人的身心健康。生态节能的维修，既可以进一步提升资源使用效率，同时又能够大幅降低环境污染，使设备恢复正常。直接焚烧处理修理过程中扔掉的废弃物会对生态产生非常严重污染，环保维修方式要求其有效将固体废弃物分类分开处理，有害物质单独进行生态化处理，普通垃圾进行一般处理即可，我国必须鼓励扶持废弃物处理的一系列产业化、流程化，鼓励回收再利用，减少有害物质流向生态环境。

1.3.4 设备回收环节

矿山选矿设备的“回炉重造”，事实上针对的是选矿设备维修的深化，通过先进的科学技术，将回收上来的部件以原材料的方式另外进行加工重炼。对能够直接利用的机械部件，将其清洁干净后分类存放；对需要重新加工的零部件进行修理后，唯有通过检测后方可投入使用，这在很大程度上降低了由于回炉炼钢产生的碳排放。

2 大型露天矿区高效选矿设备的应用

矿山选矿设备产生的环境污染具体是噪音、尾气排放以及大量的粉尘。所以，生态保护的关键就是将其控制在标准范围内。这可以从两个方面努力：一是改进对粉尘浓度造成影响的相关设备。在开凿、破碎设备上安装有效的除尘设备；二是采取局部通风以便有效缓解粉尘，换句话说，就是通过一定的通风设备改变风的流动方向以避开尘源。经检测，现有的各种矿山选矿设备的噪声强度如表1 所示。

表1 大型露天矿山机械噪声强度

对于那些噪声音超标的设备，必须认真改进，本文以选矿设备中的柴油机及其尾气净化装置为例进行应用，结果大致如图1所示。

根据图1 本文应用的选矿设备中的柴油机及其尾气净化装置噪音分布走势结果，大型露天矿区高效选矿设备在生态环保的发展趋势上符合井下大气标准。

3 结束语

对大型露天矿区高效选矿设备发展进程及应用进行分析，学界目前已知矿山机械化能够大幅提高生产率。可机械化自身未必会符合改善生态的社会要求，事实上，很多环境问题就是由设备导致的。希望本文对大型露天矿区高效选矿设备发展进程及应用的探究可以为未来有关机械化生态保护提供借鉴。