1、前言
    作為2006年研發項目的重要內容，蒂森克虜伯公司的工程技術人員提出并開發了一種新的露天采礦概念用于改善大型露天礦的生產運行，這就是全移動自移式破碎機。這種設備的創新之處在于其獨特的功能性和機動性，使之能夠在采掘工作面隨著電鏟自由行進，并將破碎后的物料通過膠帶系統輸送，從而徹底擺脫卡車的使用。
    采用連續開采工藝不僅可以帶來諸如提高產能，降低成本等經濟效益（這一點與采用卡車的間斷開采工藝相比尤其明顯），而且由于它減少了C02排放量，因而更加環保。在這一新的采礦系統研發過程中，通過與蒂森克虜伯鋼鐵集團之間的跨部門合作，開發人員對許多新型的高強度鋼結構材料進行了仔細研究和分析，并且針對礦物的磨蝕特性應用了特殊材質的耐磨襯板。
2、背景
    能否采用連續開采工藝主要取決于物料的種類和特性。比如：對于松軟輕質的表土，采用輪斗挖掘工藝配合膠帶輸送系統，可以極大地發揮連續采礦工藝的優勢。而對于硬巖，如各種礦物和硬煤，則需要先將其原礦破碎至膠帶可傳輸的粒度，以便使后續的連續工藝得以應用。
    破碎站可以是固定式（安裝在混凝土基礎上）或者是采用鋼結構浮筒的半移動式。隨著采掘作業的逐步推進，半移動破碎站可以通過多輪拖車或履帶運輸車進行移設。這種生產工藝的典型形式是：原礦由單斗挖掘機裝載重型卡車，后者再將物料運至破碎站進行破碎作業。當采掘工作面推進后，再移設破碎站以減少卡車運距。
    蒂森克虜伯研發這種新型的自移式破碎機，其目的是通過電鏟直接將物料給破碎機從而徹底擺脫卡車的使用。這就要求破碎站能夠靈活移動以便隨著電鏟自由行進。在設計上還必須使之適應電鏟鏟斗及斗臂的移動，并且能夠匹配電鏟的生產能力。
    為此蒂森克虜伯開發了履帶式全移動破碎機，他不僅實現了物料的連續輸送，而且為大型露天礦提供了一種目前最好的經濟運行模式。
3、跨部門合作，應用新型材料
    為了提高和改善露天礦自移式破碎系統，設計人員在研發初期就開始了調研，并且與蒂森克虜伯鋼鐵部門合作，對其所生產的金屬材料進行了仔細的研究和分析。通常，為了減輕鋼結構的重量一般是應用高強度材料。研究表明采用細晶粒的特殊合金結構鋼能夠改善重型零部件的性能，并獲得更大的好處。
    蒂森克虜伯鋼鐵部門的專有技術在蒂森克虜伯海洋工程系統應用中所得到的積極反饋，促成了其做為鋼結構材料的應用，它提高了諸如履帶裝置這樣的重型零部件的疲勞強度。
    礦物的磨蝕性對耐磨材料提出了更高的要求。對于與連續輸送的物料直接接觸并且起承載作用的區域采用耐磨襯板肯定是有益的。對于自移式破碎機，這些典型的高磨損區域是料斗、溜槽和給料機的襯板。目前在中國使用的自移式破碎機，應用了蒂森克虜伯鋼鐵部門制造的特殊耐磨材料，它所提供的耐磨保護使用戶深深的折服。當物料是硬巖時，XAR~400的工作壽命比常規耐磨材料高2—3倍。
4、用戶得到的收益
    (1)系統效率高。間斷性的物料運輸，導致露天礦傳統的電鏟／卡車運行模式存在著效率損失。這是由于在實際作業時電鏟必須損失工作時間用來等待滿載的卡車的駛離和空車駛入定位。根據卡車數量的不同，電鏟損失的工作時間可能是由每輛卡車損失幾分鐘甚至更多時間累計而成的。與之形成對比的是：自移式破碎機總是位于電鏟旁邊，這意味著電鏟采掘及裝載作業不會中斷。理論上自移式破碎機與電鏟一樣靈活，雙方沿著工作面推進時沒有相互等待。
    物料被破碎至膠帶可運輸的粒度后，再通過后續的可移設和固定式膠帶輸送系統傳輸到下游設備。為了提高整個系統的靈活性，一臺移動式轉載機可以根據需要被整合到系統中。
    如采用自移式破碎機取代卡車運輸，多數情況下仍然可以使用原有的電鏟或液壓鏟。這是因為破碎機的料斗和卡車的自卸斗有著相似的高度和幾何形狀，電鏟對于二者的裝載作業是類似的。
    (2)運行成本低。采用卡車運輸作業的礦山需要配備大量司機和維修人員。而半連續工藝所需人員較少，又不影響生產，這是因為該工藝每班只需3—4人即可以完成破碎機/皮帶輸送機系統的運行和控制。在節省了人員工資以及其他與工資有關費用的同時，涉及安全運行的費用也減少了。半連續工藝帶來的另一個好處是：徹底解決了大型重載卡車輪胎稀缺性的問題。由于大型礦山常常使用不同廠家的卡車，因此其重復的備件庫存占用了相當大的費用，而半連續工藝的破碎機，膠帶機系統，其備件可根據用戶實際需要進行儲備。
    (3)利于環保。含有膠帶輸送機的自移式破碎機只消耗電能，從而使這種采礦工藝和由柴油驅動的卡車所組成的間斷工藝相比，產生的C02更少。其原因是：減少卡車的使用數量不僅直接降低了尾氣中C02排放，而且減少了大量重型輪胎的消耗。在完成相同數量的物料傳輸條件下，膠帶運輸系統所消耗的橡膠比卡車輪胎所消耗的橡膠可減少95%。
    (4)使用半連續系統。在許多情況下，采用創新的自移式破碎機取代卡車運輸可以促使用戶考慮并使用其他的新技術，從而使他們的生產系統效率更高。在這一方面蒂森克虜伯采礦和物料搬運部門有著更加廣泛的產品，包括長距離膠帶輸送系統、料場堆取設備、礦物加工設備、鐵路裝車及卸車系統以及港口設備。
    (5)使用年限長，甚至可達幾十年。露天礦半連續采礦工藝系統具有一個顯著特點：使用壽命長。在體現這一特點的大量實例中，包括80年代末投入運行的美國磨仁茨( Morenci)露天銅礦的坑內破碎系統以及德國RWE萊茵褐煤露天礦使用的露天采礦設備和系統。
    (6)長期的售后服務。使用壽命長不僅能夠使設備供貨廠家在市場上樹立起良好的形象，而且通過后續的項目以及售后服務可以建立起用戶長期的信任。
    (7)節約了用戶成本。
    ①有效的利用投資。半連續工藝系統具有上述的高效率，因此它使用戶的投資更加富有成效。也因為如此，它能更大地發揮電鏟或液壓鏟以及下游設備的產能。
    ②降低了運行成本。連續工藝系統所需人員少，節約了勞動力成本和安全費用，從而降低了運行成本。總的說來，由于設備磨耗降低，備件標準化，去除了卡車以及相關的柴油和輪胎的消耗，使每噸礦物的采掘成本降到了最低。
    自移式破碎機小時處理能力很高。同樣的產能如果換成卡車運輸，則需要數量眾多的重型卡車。每輛卡車的有效載荷在140t到350t之間，輪胎平均每年更換一次。根據卡車載重的不同，每套6個輪胎的費用在90000歐元和300000歐元之間，而且輪胎的交貨期長達2年。
5、蒂森克虜伯自移式破碎機的創新和應用
    蒂森克虜伯自移式破碎機的創新之處在于：
    擁有下部支撐結構和可回轉的卸料膠帶機的自移式破碎機．其最主要的特點是極高的移動性。整個設備只采用2條履帶支撐，無需任何輔助支腿，是“貨真價實”的全移動自移式破碎機。
    2007年秋季，第一臺自移式破碎機在中國伊敏河露天煤礦投入使用，它以3 500 Uh的處理能力破碎原煤。圖4顯示的是：在遠處連續膠帶系統的映襯下，這臺設備正在從組裝場自行移動到采掘工作面。
    這臺自移式破碎機完成調試后，很快就在中國內蒙古極端嚴酷的冬季（-48℃）有著驚人的表現：滿足了生產能力要求、所有系統部件運行良好。由于采用加熱板，消除了料斗處的物料凍牯，保證了連續的料流。
    由蒂森克虜伯采礦和物料搬運技術在加拿大的子公司提供的另一臺自移式破碎機也將很快投入運行，這也是加拿大北部油砂礦區的第一臺自移式破碎機。
    最近，蒂森克虜伯公司在中國又得到一個新的訂單，將為中電投白音華二號露天煤礦提供4套自移式破碎系統。其中的3套用于剝離系統，每套系統小時額定處理能力6000 t。圖6為白音華二號露天煤礦的現狀，它正在為將來的自移式破碎機連續工藝做準備。
6、自移式破碎機在國際市場的需求
    世界范圍內連續采礦工藝有著潛在的市場需求，尤其是在煤炭和油砂開采領域。目前來自于中國和印度的經濟快速增長加劇了亞太地區對煤炭的需求。
    不管物料是否需要松動爆破，只要是使用電鏟在工作面直接采裝作業的露天礦，自移式破碎的概念都是可以應用的。
    對于礦物賦存特點不同的各種大型露天礦山，自移式破碎機的應用前景也正在仔細論證。與工作平盤比較寬的煤礦和油砂礦不同，鐵礦的賦存主要是垂直分布，因此自移式破碎系統在鐵礦的應用比較復雜。但是無論如何，自移式破碎系統都能夠極大地節約投資，降低運行成本，并且有可能最終實現這種工藝。
7、減少C02排放，利于環保
    隨著自移式破碎機概念的提出，它與傳統的電鏟卡車作業模式相比，其潛在的C02減排問題也被仔細地研究，結果發現：自移式破碎機系統能夠每年減少C02排放100000t。其主要原因是物料運距短。由于膠帶上的物料輕和膠帶滾動摩擦阻力小，使膠帶磨損低，而且整個系統只消耗電能。
    舉例來說：在中國，一套自移式破碎系統配合膠帶輸送機可取代26臺重載卡車．這些卡車小時油耗共約190L。如果使用這些卡車來完成自移式破碎系統的年產量，共計年消耗2 200萬L柴油。因此可以看出，自移式破碎機的連續工藝對于C02減排有著突出的表現。
    另一個利于環保的方面是減少了橡膠的消耗。在上述的例子中，輸送膠帶的使用壽命是8年，如果與相同年限內26臺卡車的輪胎消耗相比，自移式破碎系統相當于節約了400t的輪胎橡膠。
8、結語
    新開發的履帶自移式破碎機已在全球大型露天礦成功的應用。它的創新之處在于工作時的機動性和靈活性，這一特點再配合膠帶連續輸送系統，從而徹底擺脫了卡車的使用。
    目前，第一臺自移式破碎機已在中國成功運行將近1年，并且從一開始就達到了額定產能。第二臺自移式破碎機不久也將在加拿大油砂礦投入使用。自移式破碎系統不僅極大地降低了運行成本，提高了經濟效益，而且為減少C02排放，建設綠色家園做出了貢獻。


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