程潮矿业公司链篦机-回转窑-环冷机系统平衡考察与分析

为了了解程潮矿业公司球团厂链篦机-回转窑-环冷机系统三大主机的热工状态,对系统的物料、风量及热量平衡进行了考察与分析,并为优化现场热工制度提出了合理建议。结果表明,链篦机机漏风率为10.86%,链篦机、回转窑和环冷机热损失率分别为5.38%、12.09%和1.87%,需针对风箱和烟罩密封性进行检修,降低漏风率和热损失,对回转窑内耐火砖进行实时监测,定期更换破损耐火砖,降低窑内散热。

基于降雨量数据的程潮铁矿涌水量时序性预测模型

无底柱分段崩落法开采必然形成大范围的地表塌陷区,所分布的导水裂隙将导致大量的地表降水向下渗透,引起巷道涌水量骤增,程潮铁矿现已进入-500 m开采水平,大气降雨与崩落法开采所引发的裂隙持续动态发展之间的相互作用机制十分复杂。因此,为科学准确地预测井下涌水量,本研究提出了一种以降雨量为输入数据的涌水量灰色GM(1,2)时序性预测模型。以程潮铁矿2019—2021年的降雨量、涌水量实际数据为训练样本,充分考虑崩落法开采对上覆岩体的持续影响,引入时序性系数K对模型进行优化,最终建立的灰色GM(1,2)时序性预测模型与传统的GM(1,2)预测模型相比,预测精度平均提高了7.79%。运用该模型对2022年的涌水量进行预测检验结果表明,其旱、雨两季的预测精度分别为93.51%、93.58%,预测效果较好。研究成果是通过地表降雨量数据直接预测矿山井下涌水量数据的一种有效方法。

程潮铁矿崩落法开采对上覆岩体变形的影响研究

针对程潮铁矿开展工程地质调查,采用离散元分析软件UDEC建立其二维地质剖面模型,在假设其上部水平矿房未开采的条件下,模拟了程潮铁矿无底柱分段崩落法开采-480m、-500m相邻分段的过程,研究单一分段及相邻分段开采导致的围岩“冒落带、导水裂隙带”的分布规律及范围,探索程潮铁矿单分段矿房开采时其上覆岩体形成的导水裂隙带高度范围y随采长x的变化函数,分析无底柱分段崩落法不同分段矿房开采对于上覆岩体变形及影响机理,为类似开采技术条件矿山安全生产提供参考。

程潮磁铁精矿磁悬浮精选机提精降杂试验研究

为使程潮选矿厂的精矿球团满足氢基竖炉对品质的要求,在对现场精矿进行详细分析的基础上,采用悬浮磁精选机进行了精选试验。结果表明,试样不磨矿,直接进行2段悬浮磁精选机精选,可获得品位为68.63%、回收率为96.51%的精矿,并产生品位为36.11%、回收率为3.49%的精选尾矿;试样在磨矿细度为-37μm占75%、上升水流为12 L/min、磁场强度为8.8 kA/m情况下进行2段悬浮磁精选机精选,可获得品位为68.71%、回收率为98.81%的精矿,品位为18.38%的尾矿经磁选管再选可降至14.62%,获得的品位为51.06%、流程回收率为0.34%的低品位精矿可返回再磨作业。虽然2个流程均能获得符合目标要求的精矿,但有预先磨矿的流程不仅精矿品位略高,且回收率高2.3个百分点,因此,该流程有一定的优越性。

YHGR859清洗剂替代硝酸在程潮选矿厂陶瓷过滤机中的应用

程潮选矿厂为了解决存储和使用危化品硝酸存在的安全及环保问题,采用新型YHGR859清洗剂替代硝酸清洗陶瓷过滤机,并进行了清洗条件试验和清洗效果对比研究。研究结果表明:在YHGR859清洗剂浓度8%、清洗时间2 h、清洗周期8 h的工作条件下,对陶瓷过滤机采用内洗的清洗方式,YHGR859清洗剂的清洗效果明显优于硝酸,滤饼水分由8.8%降至8.3%,每年可节约成本295.88万元,经济效益显著。

反井钻机钻井技术在程潮铁矿天溜井的应用

为了充分验证反井钻机钻井技术在天溜井施工中是一种新型、高效的施工技术,本文以程潮铁矿-570 m、-675 m中段开拓工程建设为例,介绍了反井钻机钻井技术在天溜井中的应用,详细描述了施工过程中的各个流程及控制要点,统计了反井钻机的施工效率,重点介绍了程潮铁矿在降低导孔偏斜和钻杆断裂频率的有效措施,最后将反井钻井工艺与传统方法进行比较,展现了反井钻井技术施工天溜井具有的强大优势。本文成果可为地下矿山天溜井施工提供一定的借鉴。

基于RHT模型的胶结充填体动力学特性数值模拟研究

胶结充填体作为人工矿柱,在地下爆破开采中经常受到冲击荷载作用,其稳定性受到严重影响。基于RHT(Riedel-Hiermaier-Thoma)损伤本构模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件开展不同冲击速率(2、3、4、5 m/s)下不同灰砂比(1∶4、1∶6、1∶8)胶结充填体的SHPB动态冲击数值模拟试验研究,探讨胶结充填体动态抗压强度、强度增长因子、吸收能与冲击速率之间的关系,阐明胶结充填体动态破坏模式及破坏过程。研究结果表明:①胶结充填体试件的动态抗压强度、动态强度增长因子均随冲击速率增加而增大,且相同冲击速率下灰砂比越高,胶结充填体的动态抗压强度越大,但动态强度增长因子越小;②胶结充填体吸收能随着冲击速率增加而逐渐递增,呈线性增长趋势,且灰砂比越高吸收能增长越快;胶结充填体破坏过程表现为试件端部首先出现损伤,轴向、横向裂纹依次出现,裂纹扩展直至贯穿并向内部发展,最终完全破坏,失去承载能力;③以上结论同时验证了RHT模型参数取值的准确性,RHT损伤本构模型的成功应用,为开展胶结充填体动力学特性相关数值研究提供了参考。

静态爆破剂水化速率对矿体力学及损伤作用机制研究

为了研究静态爆破剂水化速率对矿体力学及损伤作用机制,利用应力-损伤耦合模型进行了不同水化速率下矿体力学损伤数值模拟,分析了水化速率对矿体应力场及损伤区演化规律影响,揭示了钻孔布置模型对水化速率作用的机制。研究结果表明:静态爆破损伤区发育可以分为压实阶段、微损伤形成阶段、损伤区发育阶段、损伤区贯通阶段等4个阶段,其中损伤区发育、贯通阶段应力作用最为显著;矿体应力场及损伤区随着水化速率的增大而增加,并且在快速释能初期水化速率对应力场及损伤区影响差异性较小,快速释能后期水化速率对应力场及损伤区影响差异性显著;钻孔布置模型影响水化速率作用机制,其中单孔力学模型下水化速率促进膨胀压差异性,双孔力学模型下水化速率促进应力叠加,导向孔布置模型最为显著,初期水化速率加快应力运移,后期水化速率促进应力叠加,在时间维度和应力维度的共同作用下造成损伤区扩展、贯通;本次数值模拟和现场测试方案中,静态爆破剂水化速率1.8 MPa/min,钻孔直径113 mm,钻孔间距1000 mm,合理的孔间距与钻孔直径比η=9,导向孔布置模型可有效地致裂矿体、产生大量损伤区。该研究为提高静态爆破技术的致裂效果及施工布置提供了参考依据。

链箅机布料厚度和回转窑填充率自动化控制研究

目前,链箅机—回转窑是我国氧化球团生产的主要工艺,由于其连续、封闭的高温特性,生产过程中部分参数无法进行实时检测,会给工艺的自动化和运行改善带来困难,并会使生产线长期处于被动控制状态。鉴于链箅机布料厚度和回转窑填充率的自动化控制在实现球团自动化生产中起着重要的作用,本文以某企业典型的球团生产工艺为对象,基于现场运行数据和控制方法优选,建立链箅机布料厚度和回转窑填充率自动化控制方法。结果表明:采用基于生球堆比重K值计算的机速值可以与实际运行计算值较好地吻合,基于理论计算来获得填充率具有很好的参考意义,为实现7%~8%填充率的稳定运行,给料速率和转速之比值需控制在1.27~1.45。研究结果可为球团生产的自动化控制提供指导和借鉴。

基于PSO-BP神经网络的回转窑喷煤量预测

喷煤量调节是回转窑内各段温度控制的主要途径和手段,但由于回转窑内球团的煅烧过程具有非线性、时滞性、多变量和不确定性等特点,该部分温度难以有效控制。本文构建一种基于粒子群算法优化BP神经网络(PSO-BP)的回转窑喷煤量预测模型,通过仿真试验对比喷煤量的预测值与实际值,分析误差和辨识模型的拟合效果。结果表明:PSO-BP神经网络预测模型的精度优于原始BP神经网络,具有较高的寻优效率,总体拟合效果较好,其线性拟合度约为0.95,绝对误差约为0.09 t/h,相对误差约为2.4%。基于PSO-BP神经网络模型预测预热段的温度平均相对误差为0.8%,总体平均温度波动在±10℃以内,说明构建的回转窑喷煤量预测模型准确可靠且适用性强,将建立的神经网络作为前馈控制模块与传统的PID控制相结合构成预热段温度自动控制系统,可实现回转窑温度场稳定控制。

熔剂特性对碱性球团性能影响的研究

通过添加白云石、石灰石、生石灰、消石灰和镁橄榄石熔剂进行造球试验,探究熔剂特性对碱性球团性能的影响。对比不同熔剂种类对球团的影响发现,生石灰本身的二元碱度值高,具有最佳的调碱度能力,对生球落下强度提升最明显,而配加石灰石对生球抗压强度提升较大,对生球爆裂温度影响较小,从生球指标综合来看,选择石灰石作熔剂更佳。固定石灰石用量为4%,探究熔剂粒度对球团性能的影响,发现当石灰石中-0.074 mm粒级占比由31.37%提高至94.25%时,生球落下强度平均提高了50%,生球抗压强度平均提高了22.5%,成品球抗压强度先明显提高后微弱下降。对照不同产地的石灰石,考查其化学组成对球团强度的影响,发现CaO/SiO_(2)的比值对成品球抗压强度影响较大,石灰石用量固定的条件下,CaO/SiO_(2)的比值较高时SiO_(2)含量偏低,产生的硅酸钙液相较少,不利于高温固结,成品球强度较低;比值较低时SiO_(2)含量偏高,表面低熔点物质增多,会阻碍固结反应的持续,降低成品球强度。

某磁铁矿磨前湿式预选抛尾工艺试验

湖北某选厂为了减少入磨矿石量,提高入磨矿铁品位,采用预先筛分—高压辊磨—检查筛分—湿式粗粒磁选预选工艺进行抛尾,预选精矿通过阶段磨矿—阶段磁选—淘洗流程进行分选。试验结果表明:将试样细碎至-3 mm时,抛尾产率为31.41%,预选尾矿全铁品位为7.31%,磁性铁品位为0.67%,预选精矿全铁品位为52.46%,磁性铁品位为49.28%,磁性铁回收率为99.38%;在最终磨矿细度为-0.074 mm90%时,可获得全铁品位为68.12%、硫品位为0.265%、全铁回收率为85.76%的铁精矿;该工艺减少了高压辊磨机的循环负荷,同时抛尾效果明显,获得了较好的铁精矿指标。

湖北某铁矿石工艺矿物学研究

为给湖北某铁矿石分选工艺流程提供参考,进行了矿石化学多元素、矿物组成、主要矿物嵌布特征、元素赋存状态等工艺矿物学研究。结果表明:矿石TFe含量为22.46%,元素Fe主要赋存在磁铁矿中,分布率为82.27%;矿石中磁铁矿常呈半自形粒状与脉石矿物共生嵌布,磁铁矿嵌布粒度不均,在+0.07 mm粒级分布率为50.51%,在-0.01 mm粒级分布率为6.36%,微细粒磁铁矿难以解离,会以连生体形式进入精矿;主要脉石矿物石膏常呈板状产出,与粒状磁铁矿及其他脉石矿物共生嵌布。

程潮铁矿深部开采通风系统优化与热害模拟研究

程潮铁矿进入深部开采后,存在通风系统风量分配不合理、局部通风能力不足、-570 m中段热害明显等问题。针对其现存的通风及热害问题开展了详细调查,结合现场测定数据构建了贴合程潮铁矿工程实际的三维通风网络解算模型,应用Ventsim软件开展了通风网络解算与热模拟研究。采取增阻、减阻调节的方式,对井下各用风地点提出了通风优化方案,优化后的通风系统数值模拟结果显示,总有效风量增加了72.2 m^(3)/s;以-570 m中段运输巷柴油机散热模拟研究,分析了通风优化前后的热害模拟结果,找准了该中段热害的主要来源,为千米深井热害治理工作提供参考。

程潮铁矿矿柱开采地表变形规律及选厂稳定性研究

在国内外矿山浅部矿产资源日益枯竭的严峻形势下,使用合理的采矿方案安全回收开采前期所预留的矿柱成为越来越多矿山解决当前资源危机的主要途径。以程潮铁矿矿柱开采为研究对象,在分析地表移动变形监测数据的基础上,通过数值模拟分析了4种矿柱开采方案对地表重要工业场地及构筑物选厂所在地表稳定性的影响。研究表明:采用无底柱分段崩落法开采-360 m水平以上部分预留矿柱对地表及选厂稳定性影响较小,但采用无底柱分段崩落法开采-360 m^-430 m水平矿柱将导致地表变形量及选厂所在地表沉降急剧增加,并接近地表一级构筑物要求的变形极限;从最大化回收矿石资源、保证地表及重要建筑物安全的角度考虑,建议采用崩落法回收-360 m水平以上矿柱,采用充填法开采-360 m^-430 m范围矿柱,并适当提高充填体强度,加强管理,以尽可能减少矿柱开采对于地表及重要建筑物的影响。

程潮铁矿选厂细碎——干选抛尾试验

程潮铁矿选厂中碎13~65 mm粒级干抛精矿铁品位43.30%,细碎后新生成脉石或低品位矿块。对其再次抛尾可进一步降低入磨量、提高入磨品位。在分析细碎排矿和闭路细碎-13 mm筛下产品粒级组成的基础上,进行干选抛尾工艺参数试验和工艺流程对比试验。结果表明,在挡板竖直(与筒体表面间距7 cm)、皮带速度0.6 m/s、细碎排矿口24 mm、磁选磁场强度192 k A/m条件下,通过细碎排矿不水洗干选抛尾流程处理,最终精矿铁品位46.41%、尾矿含铁6.18%,抛尾产率7.73%;综合考虑技术指标和经济效益,细碎排矿直接干选抛尾工艺筛分负荷较小,适宜用作该选厂的细碎—干选抛尾工艺流程,并可供类似选厂参考。

程潮球团配加毛粉的生产试验

采用程潮自产磁铁精矿、毛里塔尼亚铁精矿(简称毛粉)开展了球团配矿试验,考查了毛粉配比对生球、预热球及成品球质量的影响,观察了不同毛粉配比下热工参数的变化情况。试验结果表明,配加毛粉能改善生球质量,毛粉配比控制在15%以内,热工参数稳定,成品球质量满足炼铁需要。

程潮铁矿选厂二段细筛筛分效率的提高

程潮铁矿选矿厂二段细筛给矿浓度高、筛分效率低、循环负荷大,造成精矿品位波动,制约选厂产能的提高,不利于生产的进行。在分析选矿工艺流程的基础上,通过试验分析给矿浓度、振动频率、筛网尺寸对筛分效率的影响。结果表明:(1)给矿浓度越高,二段筛分效率越低,给矿浓度为40%左右较为合适;(2)叠筛筛分效率随振动频率的减小呈先升高后降低趋势,干选系统开车和停车时的适宜振动频率分别为40,30 Hz左右;(3)叠筛筛网尺寸可根据实际生产需要调整,正常生产时采用上层筛网尺寸0.15 mm、下层0.125 mm组合最佳。试验结果可为提高选厂二段细筛筛分效率、降低循环负荷提供技术参考,有利于提高选厂产能、稳定铁精矿品位。

Charmec MC 605 DA型装药台车在程潮铁矿的应用

程潮铁矿采用无底柱分段崩落法开采,BQ-100型装药器装药,工人劳动强度大,机械化水平低,爆破质量不稳定。为提高机械化作业水平,降低工人劳动强度,改善爆破质量,程潮铁矿引进CharmecMC 605 DA型装药台车。经过井下中深孔装药爆破试验,确定装药台车合理的工人配置为4人,适用的炸药为岩石膨化硝铵炸药。最佳工艺技术参数为炸药含水率控制在5%左右,罐内压力0.50~0.55 MPa,助推风压0.40~0.42 MPa,退管速度0.30~0.34 m/s,返粉率控制在10%左右。通过比较分析2种装药设备的优缺点,装药台车的机械化作业水平和安全性高于BQ-100型装药器,降低了工人劳动强度,爆破质量优良率提高了3%。该装药台车对国内类似矿山实现上向中深孔装药的机械化和自动化有一定的借鉴意义。

程潮铁矿干选湿式磁选尾矿浮选脱硫试验研究

为了实现矿产资源的高效综合利用,针对程潮铁矿干选湿式磁选尾矿中硫元素的回收问题,进行了尾矿成分分析与浮选脱硫试验研究。试验结果表明:在矿浆pH值为7.42,捕收剂丁基黄药用量150 g/t,起泡剂2号油用量53.8 g/t,矿浆浓度25%的条件下,闭路试验获得了硫精矿品位22.97%,硫回收率53.38%的指标,达到了浮选脱硫的试验目标。