基于资源节约对降低油页岩末矿方法的探讨

韩岗 康文搏

（新疆宝明矿业有限公司 新疆吉州 831700）

1 引言

目前，我国干馏厂主要对大块油页岩进行加工炼制页岩油，而粒径小于12mm的油页岩作为尾矿丢弃或者直接燃烧，目前还没有找到有效的方法提取其中的页岩油，新疆宝明矿业采用新工艺，可提取大于6mm以上的页岩油既矿石粒度小于6mm的为末矿，现有技术末矿不能使用，需要暂时堆放，末矿堆放将占用土地资源并且破坏自然环境。新疆宝明矿业有限公司（一期）综合开发利用项目设计油页岩生产能力为9.0Mt/a，经计算过末矿率每降低5%，每年可节约直接成本3000万元左右，但如何降低末矿比例，提高资源利用率是急切需要研究的问题。

2 末矿原因分析

2.1 褶皱、断层发育造成破碎、矿体易风化

新疆宝明矿业矿区地质主要褶皱为吉木萨尔背斜，自西而东横贯全区，东部倾伏在干沟一带，被卷入的地层最老为上二叠统芦草沟组，依次向上为泉子街组、梧桐沟组、锅底坑组、三叠系韭菜园组、烧房沟组、克拉玛依组、黄山街组，南邻还有侏罗系出露。沿背斜核部被芦草沟逆冲推覆断裂破坏，南翼出露较完整，表面看西段呈南倾的单斜构造，核部芦草沟受断层影响，地层倾角较陡，甚至直立，并具局部倒转现象，次级柔皱发育，向翼部倾角逐步变缓至40°-50°。

矿区内断裂构造相对较发育以北西向断裂为主，为准噶尔盆地南缘吉木萨尔逆冲推覆构造体系的组成部分，是一组叠瓦式逆冲断裂系的前缘断层带及其次级断裂，对矿区油页岩矿的评价影响巨大，矿区内断裂有 F1、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10 共 8 条，矿区褶皱、断层发育造成破碎且这部分矿体易风化，产生大量末矿。

2.2 爆破环节产生的末矿爆破过程中爆源附近产生的冲击波，并以超音速向外传播，随距离的加大，冲击波因能量的衰减而成为应力波：再增大距离，应力波随能量的衰减成为周期性震动的声波（地震波）。

2.3 挖装、运输、破碎，筛分、转载等工序造成的物理破碎，在矿体采掘过程中，工作面采用分层采装方式，主要采用volvo480型单斗挖掘机采装---自卸汽车运输---破碎站--筛分破碎间---储矿场--储料仓，这些中间环节造成对矿石的再破碎。

3 研究方法及措施

3.1 了解矿石的物理性质

油页岩的颜色和密度能反映油页岩含油率的高低。一般来说，颜色越浅，密度越低，含油率越高。油页岩一般呈灰白、黄棕、褐、黑灰、黑等多种颜色。吉木萨尔油页岩有呈灰黑、灰色，颜色较深，其含油率相对较低；有呈灰褐色，泥质、有机质含量高，具韧性，手感轻质、滑腻，一般含油率高。

吉木萨尔油页岩密度最低1.95g/cm3，最高3.378/cm3，平均2.28g/cm3～2.42g/cm3。密度高的原因是页岩中含有大量的粉砂。

油页岩是高灰分可燃有机岩，其灰分在40%～80%之间（煤的灰分<33%）。吉木萨尔油页岩灰分在68.89%～80.51%之间，试验样品灰分74.29%，灰分含量高，说明有机质含量少，无机质含量高。

通过对油页岩在水平层理和垂直层理方向上的参数对比，发现无论在哪个方向上，油页岩强度为，并且其抗压强度大于抗拉强度的20倍，水平层理的抗压强度、抗拉强度都大于垂直层理的相应参数，而垂直层理方向上的泊松比和弹模均大于水平层理上的相应参数，因为垂直层理方向上的强度低，所以因尽量选择垂直层理方向原位破碎。

3.2 爆破参数的选择

新疆宝明矿业有限公司油页岩作为脆性损伤材料，存在大量微裂隙、微裂纹等缺陷，为了研究台阶高度、钻孔直径、微差时间、排拒、起爆方式、单耗、钻孔方式、排数和装药结构9个参数对块矿率的影响，可以根据岩石性质及裂隙发育程度，用正交实验选定9个参数，每个参数两个水平的实验方案，通过实验结果确定各参数对块煤率影响的疏密关系，最后运用类比法选择一组最佳参数。如A代表孔径，A1、A2……代表不同孔径；B代表时差B1、B2……代表不同时差；C代表排拒C1、C2……代表不同排距；D代表起爆方式D1、D2……代表不同起爆方式；E代表单耗E1、E2……代表不同单耗；F代表台阶高度F1、F2……代表不同台阶高度；G代表钻孔方式G1、G2……代表不同的钻孔方式；H代表爆区排数H1、H2……代表不同爆区排数；I代表装药结构I1、I2……代表不同装药结构。

首先尽量减少炸药单耗，单位炸药消耗最小时，可获得最小抵抗线，矿层不出现破碎和抛掷现象，只发生隆起和松动，形成松动爆破；选择合适的装药结构，减少压碎区产生的末矿，并且在一定程度上减少粉尘的产生；对装药结构进行调整，使爆破能量能够均匀分布，矿石受力均匀，保证矿石粒度。

3.3 采掘方式的选择

对采掘方式的选择，主要是爆破后进行采装，要合理的选择采装方式，如上装车、平装车、下装车。1、首先要尽量减少挖机对矿层的碾压，挖机在采装过程中尽可能少移动；2、在装车过程中挖机勺斗尽可能接近车厢底部，减少物料在下落过程中相互的碰撞破碎；3、较完整的矿石与较破碎的矿石要分装，较破碎的矿石可以不进行破碎并且减少筛分、转载环节。

3.4 矿石输送

新疆宝明矿业有限公司油页岩露天矿工作面生产出的矿石运到干馏厂要经过许多运输环节，原矿石在两个采场内采掘面由4m3单斗挖掘机采装，载重60t自卸卡车运输至地面设置的半移动式破碎站，将矿石破碎至粒度300mm以下，后经预处理间、筛分间，最终将矿石粒度分级为20-50mm和6-20mm，小于6mm的为末矿,矿石经过转载站及胶带运至产品仓。产品仓为4个圆筒仓，筒仓上设2条可逆配仓带式输送机进行配仓作业，每个圆筒仓下设4台能力为900t/h的振动给料机，筒仓下为2台能力为900t/h的带式输送机进入干馏厂。

在卡车运输、卸料、破碎及采用刮板输送机、胶带输送机运输，矿石每经过一个转载点时，在跌落冲击力的作用下就损失一部分块矿。因此，要及时调整破碎间隙，尽可能减少过粉碎，要对原矿运输系统进行合理布局，优化改造；简化原矿运输系统，减少运输环节和转载次数，在转载点都要用皮带设置缓冲挡板，严禁矿石在运输过程中与铁质物体相互碰撞、冲击；尽量采用胶带运输机长距离运输，减少运输设备使用数量；落矿卸载高度控制在合理的范围内，做得既保证矿石运输流畅，又使矿石跌落时冲击力小；在转载点运输机尾矿石受力点安装缓冲装置，使每块在转载点被抛出时承受的冲击力较小，防止或减少矿石被二次破碎；减少刮板运输机的使用数量，因刮板机本身在运输过程中对块煤有二次破碎作用，主要破碎表现为对粒度较小块矿石的挤、捻、轧破坏。地面入仓皮带机头与地面装载仓底落差大，如全部入仓再筛选，将造成大量的能源损失。

3.5 取样测试分析

首先利用筛网，经人工筛分测定在爆破过程中产生的小于6mm的末矿比例，用于检测爆破结果；根据不同的采装方法对装车后末矿比例进行测试，对采装方法进行比较。

在地面系统 112、122、211、221、301、212、222 带式输送机分别安装一台电子皮带秤，用以计量一次破碎的工作量和产品矿石入储量，电子皮带秤精度0.25%。及时调整破碎、筛分、转载等参数，在仓面安装雷达料位计，检测仓内储存情况。生产依据每个料仓的实际储量和实际储料时间安排灌仓和仓下放料生产。

4 结语

为了节约资源与对环境的保护，通过对矿石降低末矿方法的探讨、分析,将给生产，企业以有益的启示,在生产的各个环节和工艺中,防止矿石破碎的方法和技术,这都需要技术人员深入一线积累经验、思考、升华,形成适应企业本身的防破碎技术,狠抓矿石管理，建立奖罚制度，从而达到资源的有效节约利用，创作更好地经济效益，形成新的生产力，同时减少对环境的污染。

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[2]朱广斌.选煤厂提高块煤率产率途径的探讨（J）.企业技术开发，2011，（3）.

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