高效节能大型矿山成套设备项目指引

1、附件 1“十一五”国家科技支撑计划重点项目“高效节能大型矿山成套设备研制”课题申请指南“十一五”国家科技支撑计划重点项目高效节能大型矿山成套设备研制着重解决大型采选技术装备共性、关键性技术问题， 研究开发约 20 套具有推广价值的固体矿产资源高效开发所急需的高效节能关键技术装备，包括：交流驱动大型露天矿自卸汽车、地下矿凿岩、装药、铲运等关键设备、新型高效破碎、磨矿、选别和脱水等选矿关键设备，为资源高效开发提供保障。项目分解为十个课题，各课题研究时限到2010 年，各课题的研究内容和考核指标如下：课题一高效凿岩设备的研制一、研究内容智能型旋转冲击中深孔采矿钻车 ：1）旋转冲击破岩机理，冲击与旋转

2、能量的最佳匹配， 不同岩石条件下钻进冲击能阈值研究； 2）智能型采矿钻车控制模块研究； 3）钻进过程防卡钎闭环气液控制技术和机构研究； 4）自动换杆系统和机构研究； 5）配套新型钎具研制；6）系统的可靠性分析及保障技术研究。2. 全液压采矿凿岩台车： 1）液压凿岩智能控制技术研究；2）软特性4自动防卡杆技术研究； 3）有线远程电液比例控制技术研究； 4）机械、液压和电子控制系统可靠性研究。高气压智能化大型潜孔钻机： 1）凿岩参数综合智能控制系统 （DPCS系统）研究； 2）高气压潜孔钻具研究； 3）智能故障预测、预防、处理及分析技术的研究； 4）多自由度钻架结构（凿岩机械手）的研究；5）新型盘

3、式钻杆库的研究； 6）新型的钻杆导向、防卡、接卸杆结构的研究。二、考核指标智能型旋转冲击中深孔采矿钻车： 1）孔径 5579，最大钻深 3035m；2）平均钻速为矿山现有气动凿岩设备的两倍； 3）钻车作业实现自动化。全液压采矿凿岩台车： 1）钻孔直径 38mm76mm，钻孔深度 25m；2）钻孔角度 360； 3）凿岩速度 0.3 2.0m/min 。高气压智能化大型潜孔钻机： 1）工作气压 2.1Mpa；2）钻孔直径?152?220mm，钻孔深度 30m。三、经费投入国家投入 300 万元 ,要求申请单位配套经费不低于3300 万元。课题二大型地下铲运设备的研制一、研究内容无轨设备基础技术研

4、究；设备关键技术研究；工作机构优化设计和关键零部件的设计；5利用人机工程学理论和计算机模拟技术对整机布置和驾驶室系统进行设计和仿真，提高设备操作安全性和舒适性；5.46m3大型柴油铲运机和25t 地下低污染自卸汽车的开发。二、考核指标大型地下铲运机： 1）额定斗容 46m3；2）额定载重： 912 吨。大型地下低污染自卸汽车： 1）额定载重能力 25 吨，与 46m3铲运机配套； 2）爬坡能力 25%。三、经费投入国家投入 320 万元，要求申请单位配套经费不低于3500 万元。课题三交流电机驱动百吨级矿用自卸汽车一、研究内容强度车架的研究设计，满足各种恶劣工况条件下的工作需求；可靠的行车制动

5、、停车制动和紧急制动系统，确保行驶安全；灵活、轻便、可靠的液压转向系统和整车液压系统；独立前悬及电动轮后桥；由柴油机到交流发电机再到交流电动机的能量转换控制；交流电动轮车辆的行驶过程控制。二、考核指标与小型液力机械车型相比可以节约开采成本25%，与直流电机驱动的车相比可以提高效率7%；同时提高使用寿命。三、经费投入国家投入 180 万元，要求申请单位配套经费不低于2000 万元。6课题四关键配套采矿设备的研制一、研究内容地下无轨服务设备： 1）设备关键技术研究； 2）机构运动学和动力学研究及优化设计； 3）柔性快速装卸机构的设计； 4）通用底盘的研制和工作装置的模块化设计。地下中深孔装药台车：

6、 1）输药管自动送、收机构的研究； 2）返药控制技术的研究； 3）工作机构设计研制； 4）承载底盘设计研究高效安全乳化炸药现场混装技术与装备： 1）常温快速即时敏化乳胶基质配方与生产工艺的研究与确定； 2）高粘度乳胶基质在小直径软管内低阻力长距离输送技术； 3）乳胶基质与敏化剂即时静态混合装置研究； 4）乳胶基质输送软管自动送管退管系统研究； 5）乳胶基质与敏化剂定量匹配、 装药量精确控制、 安全保护等自动控制系统研究； 6）液压动力系统及装药车整车结构设计研究。二、考核指标地下无轨服务设备： 1）有效载重 6000Kg；2）最大爬坡能力 25%；地下中深孔装药台车： 1）装填深度 30m；2

7、）全方位装填； 3）返药率 5%高效安全乳化炸药现场混装技术与装备： 1）乳胶基质安全性指标：摩擦感度 0%、撞击感度 0%、无雷管感度、热感度合格； 2）现场混装乳化炸药性能指标：密度 0.95 1.25 g/cm3 、爆速 40005000m/s、传爆长度 6m、临界直径 32mm；3）装药及爆破指标：装药速度1080kg/min ；装药量误差 2；装药深度：下向孔80m、水平孔750m、上向孔 40m；装药返药率 0；炮孔利用率95100%。三、经费投入国家投入 350 万元，要求申请单位配套经费不低于3800 万元。课题五煤矿复杂条件的综放工作面关键设备研究一、研究内容开展在大倾角、

8、仰采、松软煤层等复杂条件下实现放顶煤开采的综放工作面关键设备技术研究， 采用虚拟样机设计技术开展复杂条件的综放工作面关键设备液压支架的设计研究。 研究液压支架的整体设计技术、快速移架技术、 防倒防滑技术及对前后部输送机防滑锚固技术、顶煤控制及防片帮技术，优化放煤机构，提高放煤速度和煤炭回收率。研究综放工作面设备配套的基本原则与优化方法， 构建综放设备选型配套专家知识库，形成复杂条件综放工作面成套技术。二、考核指标1、构建液压支架设计的虚拟样机开发平台环境，建立液压支架的虚拟样机模型。2、研制适用于复杂条件综放工作面的液压支架，煤层工作面倾角达 45，走向倾角达 20；支架循环工作时间 12 。

9、高效惯性振动颚式破碎机： 针对所有脆性物料，将 360mm的物料破碎到产品粒度 P90 为 40mm，处理能力 1530m3/h，破碎比达 9 以上。铁矿石高压辊磨高效节能粉碎装备： 1）设备生产能力 200-260t/h ；2）辊面使用寿命达到3 个月（ 2000 小时）以上； 3）提高铁矿石粉9碎流程生产效率30-40%，降低后续球磨机吨钢耗40-50%、粉碎系统综合节能 10-15%。三、经费投入国家投入 400 万元，要求申请单位配套经费不低于4000 万元。课题七高效节能磨矿设备的研制一、研究内容高能微细粒磨矿设备和配套分级设备： 1) 立式搅拌磨的结构设计；立式搅拌磨的启动方式；

10、3) 叶片结构； 4) 高浓度下微细粒分级机的结构； 5) 在线粒度控制数学模型与自动化研究。超临速磨机： 1）超临速磨机中矿石被磨细的机理研究； 2）设备总体结构设计； 3）设备关键部件设计； 4）耐磨材料研究。大型双槽高强度超细搅拌球磨机： 1）叶轮形状、结构和配置形式的研究和优化； 2）内衬耐磨材料研究； 3）设备关键技术研究和研制；4）物料适应性研究。二、考核指标高能微细粒磨矿设备和配套分级设备： 1）单位能耗的磨矿效率比球磨机提高 30%；2）系统的处理能力达到 20-30 吨/ 小时； 3）系统的最终粒度达到 -40 微米 90-95%；4）分级效率 60%。超临速磨机： 1）设备

11、规格磨机 20002000mm；2）筒体转速 70转/ 分，处理量 1012t/h ；3）给矿粒度 100mm，排矿粒度 -0.074mm含量 30%；4）与常规流程和设备相比，单位磨矿能耗下降30，单位磨矿钢耗下降 50，单位磨矿成本下降 35。10大型双槽高强度超细搅拌球磨机： 1）槽体容积 52m3； 2）给料粒度 -325 -400 目，产品粒度 -2 m80 90%。三、经费投入国家投入 250 万元，要求申请单位配套经费不低于2700 万元。课题八大型高效浮选设备的研制一、研究内容大型自吸机械搅拌式浮选机： 1）浮选机放大后的几何参数与运转参数的确定和研究； 2）浮选槽内流体动力学

12、的研究； 3）对矿物的适应性的研究； 4）浮选机结构、强度的研究； 5）矿浆液位测量控制系统的研究大型细粒矿物分选浮选柱： 1）浮选柱内流体特征对浮选效果的影响机理的研究，研究各类碰撞矿化机理，建立数学模型，研究浮选柱的相似放大技术； 2）泡沫冲洗水特征参数对选别效果的影响机理的研究； 3）新型充气器结构的研制； 4）浮选柱对精选、粗选、扫选作业的效果以及对不同矿物的适应能力的研究； 5）大型浮选柱关键结构的研究和设备研制。高效节能磁浮选机： 1）磁浮联合力场应用基础理论的深入研究：包括分选空间磁场分布、 流体动力学特性和运动学特性的研究； 矿物磁化理论的研究， 用于矿物分离的综合力场技术研究

13、等； 矿物分选规律的研究； 2）磁浮联合力场中矿物行为特性的深入研究：研究矿物在联合力场中的运动规律、动力学特性、行为规律等；建立分选特性11数学模型； 3）设备关键技术研究和优化仿真：研究磁浮复合力场的选别激励机制， 优化脉冲电磁磁系的结构， 进行设备关键技术和自动控制系统的研究，建立设备的仿真模型；4）大型磁浮选机的研制。二、考核指标大型自吸机械搅拌式浮选机： 1）与机械搅拌式浮选机相比，电耗降低 10%；2) 与中小型设备相比，在保证精矿品位的情况下，回收率提高 1%2%，同时降低药剂的用量。大型细粒矿物分选浮选柱： 1）设备规格 ?412m； 2）与使用浮选机相比，在回收率相当的情况下

14、， 精矿品位提高 12%，能耗降低 30%。高效节能磁浮选机： 1）设备规格 ?1.5 12m； 2）矿浆通过量100m3/h； 3）与反浮选流程相比，回收率提高 1%以上，精矿品位提高 1%以上。三、经费投入国家投入 400 万元，要求申请单位配套经费不低于4000 万元。课题九大型高效磁选设备的研制一、研究内容微细粒级高效、大处理能力离散型高梯度磁选机与组合式高梯度湿式磁选机： 1）大空间体积永磁高场强磁体设计制作技术研究； 2）多维聚磁分选介质堆材料与加工技术研究； 3）高离散体系中微细粒弱磁性颗粒与非磁性颗粒磁性离析机理和控制技术研究。大型高效粗粒湿式磁力预选设备与永磁开梯度铁尾矿回收

15、机：1）研究聚磁介质的材料、形状、充填率等参数对磁场强度的影响，介质12主要设计参数和适用于工业样机的介质材料；2）在开路磁场条件下，研究设计合理有效的背景磁场磁系，便于聚磁介质对矿物的捕捉回收；3）探索防止矿物磁性堵塞的有效方法，设计排矿的合理结构； 4）研制永磁开梯度强力高效尾矿回收机。大筒径永磁磁选机： 1）大筒径磁选机分选特性的研究； 2）大型设备磁路结构和磁场分布状态的研究和探索； 3）设备关键结构的研究：包括长距离轴向均匀的给矿装置设计、 分选区矿浆液面可调的槽体结构及提前自动排除精尾矿颗粒的结构设计、 远支点和重载荷条件下筒体支撑和传动的机械结构分析与设计； 4）大型永磁筒式磁选

16、机的研制。二、考核指标微细粒级高效、大处理能力离散型高梯度磁选机与组合式高梯度湿式磁选机： 1）大处理量低频振动高离散磁选机背景分选磁场强度在0.3 1.5T 范围内连续可调； 2）设备整体性能满足大规模连续工业生产的要求，生产作业率达 85%以上； 3）处理 -30 m 铁矿，设备处理能力最大达 60 吨/ 台时（原矿），铁精矿品位比其它磁选机提高 23%，-30 m粒级回收率 60%以上。大型高效粗粒湿式磁力预选设备与永磁开梯度铁尾矿回收机：1）一次粗选磁性铁回收率 85-90%；2）设备处理能力为干矿量80-120t/h ，处理矿 石粒 度 10mm； 3 ）单 段选 别磁性铁回收 率85%90，最终精矿铁品位6265%。3. 大筒径 永磁磁选 机： 1 ）规格?12004500mm； 2 ）处 理能 力13150200t/h ，矿浆通过量 550600m3/h；3）与使用 1230 磁选机相比，能耗降低 10%。三、经费投入国家投入 350 万元，要求申请单位配套经费不低于3800 万元。课题十大型重载高压浓密机的开发一、研究内容大型高