强化矿山地质研究 提升质量控制效果-矿业114网 
强化矿山地质研究 提升质量控制效果
2014-09-11
龙门山石灰石矿是氧化铝生产所需辅助原料熔剂灰岩的供应基地。石灰石在氧化铝生产中用于煅烧和配料。大块石灰石(45~100mm)中的SiO2、MgO等杂质,煅烧时往往会在石灰炉内生成熔结物(即结瘤),导致炉窑工况恶化,影响正常的生产甚至影响煅烧工序,并降低产出石灰的质量,进而影响氧化铝的稳定生产。配料用小块石灰石(0~20mm)中SiO2、MgO等杂质的介入,则会影响料浆的质量,降低去渣能力,增加碱耗,使氧化铝生产成本升高。因此如何提高进厂石灰石的质量,将石灰石中的SiO2、MgO等有害组份控制在一个较低水平,一直是石灰石矿矿石生产供应中的首要质量管理任务。
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龙门山石灰石矿是氧化铝生产所需辅助原料熔剂灰岩的供应基地。石灰石在氧化铝生产中用于煅烧和配料。大块石灰石(45~100mm)中的sio2、mgo等杂质,煅烧时往往会在石灰炉内生成熔结物(即结瘤),导致炉窑工况恶化,影响正常的生产甚至影响煅烧工序,并降低产出石灰的质量,进而影响氧化铝的稳定生产。配料用小块石灰石(0~20mm)中sio2、mgo等杂质的介入,则会影响料浆的质量,降低去渣能力,增加碱耗,使氧化铝生产成本升高。因此如何提高进厂石灰石的质量,将石灰石中的sio2、mgo等有害组份控制在一个较低水平,一直是石灰石矿矿石生产供应中的首要质量管理任务。

1 矿床地质特征

主矿体赋存于奥陶系中统峰峰组(o2f)二段(o2f3-2)的中厚-厚层状石灰岩层中,呈单斜构造产出,走向ne,倾向nw,倾角平均10°左右,平均铅垂厚度16.13米,物质组份主要为cao、mgo、sio2。矿体内夹层有2~3层,主要为多泥质、镁泥质的豹皮灰岩。区内褶皱多为平缓褶曲,断层相对发育,使得主矿体完整性降低。

2 石灰石供矿质量现状

近年来,石灰石供矿质量见表1。

表1  龙门山石灰石矿近年供矿质量情况

年份

进厂矿石品位(%)

大块矿石

小块矿石

cao

mgo

sio2

cao

mgo

sio2

2009

53.36

1.25

0.61

51.61

1.38

1.99

2010

52.88

1.48

0.80

50.67

1.53

2.52

2011

53.96

0.76

0.81

53.25

0.82

1.46

2012

53.85

0.75

0.81

53.12

0.88

1.35

2013

52.85

0.87

0.9

51.8

0.96

1.75

质量标准

≥52.50

≤1.50

≤1.50

≥52.50

≤1.50

≤2.00

从表1可以看出,2009~2013年进厂大块矿石质量全部达到了质量指标要求,而小块仅2012年达到了进厂质量指标要求。需说明的是2012年9~12月份在840台阶东部进行整台阶采矿,全年三角采矿负担轻,原矿质量好,矿石质量影响因素少,因此该年度小块矿石质量未超标。

3 矿石质量影响因素分析

地质勘探总结报告认为:本矿床具有规模大,品位高,夹层多,杂质少,构造影响小,层位稳定,开采方便的优越条件,是一个较理想的熔剂灰岩矿基地。但是,在开采过程中,由于影响矿石质量因素较多,尤其是开采三角矿时,供矿质量时常产生波动。下面根据矿体的赋存条件,矿床基本地质特征,对影响矿石质量的因素做如下分析。

3.1  矿体顶板对矿石质量的影响

熔剂灰岩矿的顶板在不同地段有所不同,主要有以下几种情况。

⑴矿体主要直接顶板为一层不够熔剂灰岩矿指标的石灰岩层。该层受本溪组下部的粘土层及山西式铁矿的影响,sio2、mgo含量偏高,层位较为稳定,厚度变化无规律,区内70%以上的地段都存在该层。品位为cao 12.44~53.60%,mgo 0.58~6.33%,sio2 0.21~29.36%,其中75%左右的灰岩量可达到水泥灰岩矿的指标要求,部分灰岩可以与主矿体熔剂灰岩进行矿石搭配使用。

⑵中石炭系底部岩层的矿体顶板,主要为山西式铁矿或粘土页岩。物质组份:cao 0.61~34.56%,mgo 0.27~2.89%,sio2 0.40~37.60%。由于受剥蚀作用的影响,矿体顶板凹凸不平,对该层的清顶难以彻底,采矿贫化高。尤其对小块矿石sio2指标的影响最为突出,下面就以sio2组份为依据,计算该层顶板混入对矿石质量造成的影响程度。

           

           =1.03%

式中:c、c、c———采出矿石、矿体、顶板的sio2含量

        q、q———中石炭系顶板混入1%后,采出矿石中矿体、顶板所占比例

该层围岩混入1%,采出矿石sio2升高率为(1.03-0.72)/0.72=43.06%。利用以上关系推算,在忽略其它因素影响下,该层顶板最多可允许混入2.54%。

(3)顶板为第四系黄土。有些地段矿层顶部为黄土直接覆盖,矿层裂隙被泥质充填,在近黄土处较明显,随深度加大矿石贫化程度逐渐变小。

3.2  矿体底板对矿石质量的影响

矿体底板主要为峰峰组一段(o2f3-1)的白云质灰岩及泥质灰岩。物质组份以cao、mgo、sio2为主,含量为cao 3.95~52.90%,mgo 0.21~48.97%,sio2  0.31~36.50%。2002年年底的一次爆破中由于底板过量混入,矿石中sio2、mgo含量严重超标,导致一次较大规模的石灰炉结瘤事故。可见,采下三角矿时,底板的混入对矿石质量造成的影响也是不容忽视的。

3.3 夹层对矿石质量的影响

矿体内的夹层情况见表2。

表2  矿区内含矿序列

层位

岩性

厚度

cao%

mgo%

sio2%

1

石 灰 岩

0~8.00

51.40

0.86

2.44

2

豹皮灰岩

0~16.48

49.40

4.54

0.44

3

纯质灰岩

0~21.80

54.10

0.58

0.58

4

豹皮灰岩

0~6.85

51.00

3.46

0.42

5

纯质灰岩

0~16.34

54.20

0.43

0.68

    由含矿序列看出,从上至下,第1、2、4层是熔剂灰岩矿的夹层。多位于矿层的中上部,在垂向上呈多层互层出现,横向上呈交错穿插或相接,使矿石质量控制工作难度加大。

3.4 构造、裂隙对矿石质量的影响

    尽管构造没有使矿区主矿体产生大的断层、褶皱,但受此影响而产生的大量轻微错动和断裂,使得主矿体局部挤压破碎,矿层变薄,矿石质量下降。

区内裂隙较为发育,并存在小规模溶洞,溶洞与裂隙中的泥质充填物直接影响到矿石的质量。如在zk805-5钻孔处的矿层中溶洞深达1.56米,形成较大充填物夹层,而在zk905-5钻孔中裂隙泥质充填物厚度达到2.44米。

4 矿石质量的控制

该石灰石矿采用露天开采,汽车运输开拓系统,分台阶自矿体底板向顶板推进,正常台阶高度为12米,采场工作程序为:穿孔→爆破→铲装→运输→排土。主体设备:150型潜孔钻机,4m3电铲及20吨自卸汽车。在生产过程中穿孔、爆破、铲装某一工序对质量控制稍有疏忽,都将给下一工序的质量控制增加困难。因此,加强生产过程中的矿石质量控制显得尤为重要。

4.1 强化三角剥离,确保清顶到位

由于矿体顶板凹凸不平,凹陷处推土机清顶不到位,为了减少顶板的混入,对用设备难以彻底清除的该层残岩,要进行人工清顶。

本矿存在大量的三角剥离岩带,三角剥离是矿石质量控制的关键工序。以往习惯于沿矿体倾斜方向布置三角带剥离工作线,沿走向推进(见图1),此种情况下,电铲在一个斜面上作业,当矿体倾角较大时,往往靠近斜坡上部过清,矿石损失率较高,靠近斜坡下部清顶不到位,造成矿石贫化。实践中发现,工作线沿矿体走向布置(见图2),采掘带从上盘向下盘方向推进,在同一个采掘带内,使电铲有条件大致在同一个水平面上作业。另外,沿走向布孔同排孔穿孔深度基本一致,标高易控制,可保证一次到位,有利于控制矿石的损失和贫化。为此,建议矿山将此种三角剥离工艺作为工艺标准加以制度化确认。

三角剥离工作线布置示意图

4.2 控制矿石贫化,进行质量均衡

矿体中的夹层灰岩分布范围广,数量大。全区境内总夹层量为823.42万砘,其中达到水泥灰岩指标的夹层量为777.35万砘,占94.41%,厚度4.00~20.10米,其组份含量为cao 48.84~53.69%,mgo 0.49~3.38%,sio2 0.36~3.67%。在采矿过程中将其完全剔除十分困难,也显得不太经济。经计算,这部分夹层与熔剂灰岩矿进行合理搭配,是完全可以满足氧化铝生产要求的。但是在不同矿段,不同范围,所允许的搭配量不同,因此应以进厂矿石指标为依据,按开采块段内的矿岩的分布条件,通过均衡计算,最终确定搭配量。允许夹层最大混入量计算公式如下:

  (qc+qc)/(q+q)=c

式中:q—允许最大混入夹石量(t)

      q—开采矿段熔剂灰岩矿石量(t)

  c—混入夹层的平均品位(%)

  c—开采矿段熔剂灰岩矿平均品位(%)

  c-进厂矿石要求品位指标(%)

4.3 开采下三角矿时,严格控制孔深,避免底板围岩爆起混入

由于矿体倾斜,在开采下三角矿时,潜孔钻穿孔不易控制。孔深不够,爆破后留有底根给电铲铲装造成困难,回采率降低;孔深超深,必然将底板围岩爆起。因此在穿孔时要严格控制孔深,根据地质资料和采场实际情况,爆破前对于超深孔一定要给予回填,避免与底板混爆。另外,类似于三角剥离,从理论上讲,在开采下三角矿时,工作线沿走向布置的采矿工艺对控制损失贫化也是有效的,亦应予以推行。

4.4 采装及破碎工艺环节中的质量控制

    在开采过程中,如果清顶后留存的残岩以及破碎带、裂隙、溶洞内的充填物较多,导致原矿质量较差时,可以将其直接外排或者分采分运供给民砸,避免其进入破碎系统。原矿进入破碎系统后,最为有效的质量控制手段就是进行筛分。在实践中破碎系统专门增设了一条皮带(17#皮带)辅助筛分工序,用于排土。当原矿中混入物较多,不能保证矿石质量时,通过17#皮带将混入物分离外排,从而保证进厂矿石质量。实践证明上述措施是有效的,但应建立严格的皮带开停制度,以保证皮带能适时运行。

5 结束语

矿石质量的控制贯穿于从采场穿爆、铲装、破碎筛分至矿石输出的全过程,质量管理工作要与生产部门紧密配合,认真落实生产过程中所采取的质量保证措施。本文主要对影响矿石质量的客观因素进行了分析并提出了控制措施。但是对各环节的质量控制,人为因素不容忽视,人的因素起着关键性的作用。因此,企业在抓质量管理工作的过程中,要特别注重培养全员的质量意识,把质量形象教育作为企业文化的一项重要内容贯彻始终。

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