Метод определения энергоэффективности технологий и механизации горных работ по добыче полезных ископаемых открытым способом

При отвалообразовании горная масса перемещается из пункта разгрузки к месту складирования различными средствами. При экскаваторном отвалообразовании расчетная зависимость аналогична приведенной при описании выемочно-погрузочного процесса, при плужном и бульдозерном может быть представлена в Дж/кг следующим образом:

Эо = (f1±i + f1f2)l.

где f1 = 0,7 1,0 - коэффициент трения породы о породу;

i - уклон отвала;

f2 = 0,4 0,6 - коэффициент трения породы по металлу;

l - расстояние перемещения породы на отвале.

Процесс переработки полезного ископаемого

Энергопоглощение в процессе переработки зависит от вида самого полезного ископаемого и его назначения.

Для примера можно рассмотреть переработку полезного ископаемого для получения готового продукта - щебня и второй пример - переработка полезного ископаемого для получения промежуточного продукта - тонкого помола для раскрытия зерен полезного ископаемого перед последующем обогащением.

В процессе переработки на щебень поступающая в бункер дробильно-сортировочной фабрики горная масса имеет крупность dср. и проходит несколько стадий дробления (крупное, среднее и мелкое), в результате которого получается продукт - щебень фракции d. Перед и между дроблениями горная масса подвергается грохочению и промывке, от одной технологической операции к другой она перемещается конвейерным транспортом.

Энергопоглощение в процессе дробления определяется по той же зависимости, по которой определяется энергопоглощение в процессе подготовки горных пород к выемке (Дж/кг):

Энергопоглощение активного грохочения связано с преодолением сил инерции покоя и сопротивления перемещению горной массы по грохоту:

Эгр. = + Fгр.l,

где vгр. – скорость перемещения горной массы по грохоту;

Fгр.- сопротивление перемещению горной массы по грохоту;

l – длина грохота.

Энергопоглощение в процессе перемещения между отдельными операциями переработки зависит от сопротивления конвейеров:

Эп = + olф + Н

где v - скорость движения конвейера;

o - основное сопротивление движению;

lф - суммарная длина перемещения конвейерным транспортом, м;

H - суммарная высота подъема полезного ископаемого в процессе перемещения, м.

Если полезное ископаемое при переработке подвергается обогащению, то руда после крупного, среднего и мелкого дробления подвергается измельчению в шаровых мельницах. Это самый энергоемкий процесс потому, что для раскрытия зерен полезного компонента требуется тонкий помол. Энергопоглощение при помоле примерно в 200 раз больше энергопоглощения при подготовке горных пород к выемке.

Эмпирические исследования показывает, что общие энергозатраты при крупном дроблении крепких руд составляет 3-4 кВт-ч/т, для мелкого дробления 5-6 кВт-ч/т, для грубого помола при подготовке горной массы к обогащению 20-30 кВт-ч/т и для тонкого помола 100-1000 кВт-ч/т.

Установленные расчетные зависимости для определения энергопоглощения единицы горной массы являются минимально необходимыми для определенного вида технологического потока и комплекта оборудования. Энергопоглощение горной массой складывается из энергопоглощения в технологических процессах при переводе единицы горной массы определенного качества и свойств из одного состояния в другое согласно технологии производства продукции требуемых кондицией.

Общее выражение энергопоглощения горной массой в технологическом потоке

Общее выражение технологического энергопоглощения в потоке будет представлять сумму энергопоглощений по технологическим процессам: подготовка горных пород к выемке (бурение и взрывание) выемка-погрузка, перемещение и отвалообразование во вскрышном технологическом потоке или переработка в добычном технологическом потоке.

Суммарное по всем процессам технологическое энергопоглощение горной массыв в Дж/кг

Эт = Эб. + Э в.д. + Ээ + Эт.+ Эо. (перераб)

В расчётном виде:

+ oL + H для вскрыши + (f1±i + f1f2)l

для полезного ископаемого + ( + Fгр.l + + olф + Н).

При проектировании или модернизации комплекта оборудования технологического потока в конкретных природных условиях месторождения или отдельной природно-технологической зоны карьера сравнение вариантов механизации горных работ предложенным методом позволяет выбрать вариант с меньшим энергопоглощением, а, следовательно, меньшими затратами.

Например, сравнение по энергопоглощению трёх вариантов механизации технологического потока по добыче апатита и доставки его до бункера обогатительной фабрики:

1 – СБШ-200 + ЭКГ-4,6 + БелАз-540, средний кусок взорванной горной массы в забое dср.=300 мм, энергопоглощение 91121 Дж/кг;

2 - СБШ-200 + ЭКГ-4,6 + мобильная дробилка + конвейер, средний кусок взорванной горной массы в забое dср.=300 мм, после дробилки dср= 200 мм, энергопоглощение 1266 Дж/кг;

- Бурозарядный комбайн + Роторный погрузчик (или ЭКГ-4,6) + конвейер, средний кусок взорванной горной массы в забое dср.= 200 мм, энергопоглощение 1167 Дж/кг показывает наиболее эффективным третий вариант.