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

Анистратов Юрий Иванович

В общем виде выражение энергопоглощения единицы горной массы в процессе перемещения в Дж/кг может быть представлено следующим образом:

Эт = + oL +H.

где - энергопоглощение во время преодоления инерции;

V - скорость перемещения, м/сек;

о - основное сопротивление движению, Н/кН ;

L - длина перемещения, м;

H - высота подъема в процессе перемещения, м.

Конкретно для видов транспорта расчетные зависимости представляются в следующем виде.

Железнодорожный транспорт

Ет = +oL + iLi +rLr ..

где V - скорость движения транспорта, м/сек;

g - ускорение свободного падения, м/сек2;

o - основное сопротивление движению, Н/кН

(обычно 0,002-0,003 Н/кН);

L - расстояние перемещения, м.

С учетом движения на подъем

, м

L2 - длина горизонтальной части, м;

H2 - высота подъема, м;

i - сопротивление от подъема или уклона,

(равно уклону i = 0.0030.004);

Li - длина участка перемещения с уклоном

i - уклон трассы;

r - сопротивление на криволинейном участке пути:

для стационарных путей - 1300/1000R,

для забойных путей - 700/1000R.

R - радиус закругления, м;

Lr - длина участка криволинейного пути, м.

Автомобильный транспорт

Ет = V2/2g + oL + iL.

где о = 0,015-0,045 Н/кН - для главных откаточных дорог;

0,050-0,080 Н/кН - для забойных дорог;

0,080-0,300 Н/кН - для отвальных дорог;

i= i - аналогично железнодорожному транспорту, Н/кН.

Конвейерный транспорт

Ет = V2/2g + oL + Hк

где о=0,025-0,030, Н/кН ;

Нк - высота подъема горной массы в процессе перемещения конвейерным транспортом, м.

Расчётная формула для трубопроводного транспорта аналогична конвейерному транспорту.

Процесс отвалообразования

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