“十一五”國家科技支撐計劃項目“節能大型礦山成套設備研制”課題申請指南

“十一五”國家科技支撐計劃項目《節能大型礦山成套設備研制》著重解決大型采選技術裝備共性、關鍵性技術問題，研究開發約20套具有推廣價值的固體礦產資源開發所急需的節能關鍵技術裝備，包括：交流驅動大型露天礦自卸汽車、地下礦鑿巖、裝藥、鏟運等關鍵設備、新型破碎、磨礦、選別和脫水等選礦關鍵設備，為資源開發提供保障。

項目分解為十個課題，各課題研究時限到2010年，各課題的研究內容和考核指標如下：

課題一   鑿巖設備的研制

一、研究內容

1.智能型旋轉—沖擊中深孔采礦鉆車：1）旋轉—沖擊破巖機理，沖擊與旋轉能量的匹配，不同巖石條件下鉆進沖擊能閾值研究；2）智能型采礦鉆車控制模塊研究；3）鉆進過程防卡釬閉環氣液控制技術和機構研究；4）自動換桿系統和機構研究；5）配套新型釬具研制；6）系統的可靠性分析及保障技術研究。

2.全液壓采礦鑿巖臺車：1）液壓鑿巖智能控制技術研究；2）軟特性自動防卡桿技術研究；3）有線遠程電液比例控制技術研究；4）機械、液壓和電子控制系統可靠性研究。

3.高氣壓智能化大型潛孔鉆機：1）鑿巖參數綜合智能控制系統（DPCS系統）研究；2）高氣壓潛孔鉆具研究；3）智能故障預測、預防、處理及分析技術的研究；4）多自由度鉆架結構（鑿巖機械手）的研究；5）新型盤式鉆桿庫的研究；6）新型的鉆桿導向、防卡、接卸桿結構的研究。

二、考核指標

1.智能型旋轉—沖擊中深孔采礦鉆車：1）孔徑φ55～φ79，最大鉆深30～35m；2）平均鉆速為礦山現有氣動鑿巖設備的兩倍；3）鉆車作業實現自動化。

2.全液壓采礦鑿巖臺車：1）鉆孔直徑φ38mm～φ76mm，鉆孔深度25m；2）鉆孔角度360°；3）鑿巖速度0.3～2.0m/min。

3.高氣壓智能化大型潛孔鉆機：1）工作氣壓2.1Mpa；2）鉆孔直徑Ø152～Ø220mm，鉆孔深度30m。

三、經費投入

國家投入 300萬元, 要求申請單位配套經費不低于3300萬元。

課題二   大型地下鏟運設備的研制

一、研究內容

1.無軌設備基礎技術研究；

2.設備關鍵技術研究；

3.工作機構優化設計和關鍵零部件的設計；

4.利用人機工程學理論和計算機模擬技術對整機布置和駕駛室系統進行設計和仿真，提高設備操作性；

5.4~6m3大型柴油鏟運機和25t地下低污染自卸汽車的開發。

二、考核指標

1.大型地下鏟運機：1）額定斗容4~6m3；2）額定載重：9~12噸。

2.大型地下低污染自卸汽車：1）額定載重能力25噸，與4~6m3鏟運機配套；2）爬坡能力≥25%。

三、經費投入

國家投入320 萬元，要求申請單位配套經費不低于3500萬元。

課題三   交流電機驅動百噸級礦用自卸汽車

一、研究內容

1.強度車架的研究設計，滿足各種惡劣工況條件下的工作需求；

2.可靠的行車制動、停車制動和緊急制動系統，確保行駛；

3.靈活、輕便、可靠的液壓轉向系統和整車液壓系統；

4.立前懸及電動輪后橋；

5.由柴油機到交流發電機再到交流電動機的能量轉換控制；

6.交流電動輪車輛的行駛過程控制。

二、考核指標

與小型液力機械車型相比可以節約開采成本25%，與直流電機驅動的車相比可以提率7%；同時提高使用壽命。

三、經費投入

國家投入180 萬元，要求申請單位配套經費不低于2000萬元。

課題四   關鍵配套采礦設備的研制

一、研究內容

1.地下無軌服務設備：1）設備關鍵技術研究；2）機構運動學和動力學研究及優化設計；3）柔性快速裝卸機構的設計；4）通用底盤的研制和工作裝置的模塊化設計。

2.地下中深孔裝藥臺車：1）輸藥管自動送、收機構的研究；2）返藥控制技術的研究；3）工作機構設計研制；4）承載底盤設計研究

3.乳化炸藥現場混裝技術與裝備：1）常溫快速即時敏化乳膠基質配方與生產工藝的研究與確定；2）高粘度乳膠基質在小直徑軟管內低阻力長距離輸送技術；3）乳膠基質與敏化劑即時靜態混合裝置研究；4）乳膠基質輸送軟管自動送管退管系統研究；5）乳膠基質與敏化劑定量匹配、裝藥量準確控制、保護等自動控制系統研究；6）液壓動力系統及裝藥車整車結構設計研究。

二、考核指標

1.地下無軌服務設備：1）有效載重≥6000Kg；2）最大爬坡能力25%；

2.地下中深孔裝藥臺車：1）裝填深度>30m；2）多方位裝填；3）返藥率<5%

3.乳化炸藥現場混裝技術與裝備：1）乳膠基質性指標：摩擦感度0%、撞擊感度0%、無雷管感度、熱感度合格；2）現場混裝乳化炸藥性能指標：密度0.95～1.25 g/cm3、爆速4000～5000m/s、傳爆長度≥6m、臨界直徑≥32mm；3）裝藥及爆破指標：裝藥速度10~80kg/min；裝藥量誤差≤2％；裝藥深度：下向孔≥80m、水平孔≥50m、上向孔≥40m；裝藥返藥率0％；炮孔利用率   95～100%。

三、經費投入

國家投入350 萬元，要求申請單位配套經費不低于3800萬元。

課題五   煤礦復雜條件的綜放工作面關鍵設備研究

一、研究內容

開展在大傾角、仰采、松軟煤層等復雜條件下實現放頂煤開采的綜放工作面關鍵設備技術研究，采用虛擬樣機設計技術開展復雜條件的綜放工作面關鍵設備液壓支架的設計研究。研究液壓支架的整體設計技術、快速移架技術、防倒防滑技術及對前后部輸送機防滑錨固技術、頂煤控制及防片幫技術，優化放煤機構，提高放煤速度和煤炭回收率。研究綜放工作面設備配套的基本原則與優化方法，構建綜放設備選型配套專家知識庫，形成復雜條件綜放工作面成套技術。

二、考核指標

1、構建液壓支架設計的虛擬樣機開發平臺環境，建立液壓支架的虛擬樣機模型。

2、研制適用于復雜條件綜放工作面的液壓支架，煤層工作面傾角達45°，走向傾角達20°；支架循環工作時間<10s/架；工作阻力大于6500kN；與相關設備優化配套，工作面單產達400萬噸。

3、建立一個應用示范基地。

4、開發一套支持復雜條件綜放工作面設備配套和優化設計的支撐軟件。

三、經費投入

國家投入300萬元，要求申請單位配套經費不低于3300萬元。

課題六   新型破碎（超細碎）設備的研制

一、研究內容

1.雙層多級盤式超細碎輥壓破碎機：1）輥壓破碎機粉碎機理研究；2）粉碎功耗學研究；3）分層多級破磨結構形式研究；4）輥面耐磨結構及材料研究；5）磨耗和功耗關系的研究，合理分配各級破碎比；6）雙層多級盤式輥壓破碎機動態模擬分析。

2.慣性振動顎式破碎機：1）慣性振動顎式破碎機的破碎機理；2）設備動力學分析研究；3）設備關鍵機構研究和設備研制。

3.鐵礦石高壓輥磨節能粉碎裝備：1）整體結構框架的靜、動態力學分析與優化設計、重型軸承與低速大扭矩減速器的優化選配、液壓系統的動態特性參數的實驗研究、設備的計算機監控系統的開發等；2）200-260T/H的鐵礦石高壓輥磨機樣機研制；3）高耐磨輥面的研制；4）建立中試與應用示范生產線。

二、考核指標

1.雙層多級盤式超細碎輥壓破碎機：1）設備規格PG2025；2）生產能力50-70T/H；3）入料粒徑80-100mm；4）產品粒徑＜6mm; 破碎比i>12。

2.慣性振動顎式破碎機：針對所有脆性物料，將－360mm的物料破碎到產品粒度P90為40mm，處理能力15～30m3/h，破碎比達9以上。

3.鐵礦石高壓輥磨節能粉碎裝備：1）設備生產能力200-260T/H；2）輥面使用壽命達到3個月（2000小時）以上；3）提高鐵礦石粉碎流程生產效率30-40%，降低后續球磨機噸鋼耗40-50%、粉碎系統綜合節能10-15%。

三、經費投入

國家投入400萬元，要求申請單位配套經費不低于4000萬元。

課題七   節能磨礦設備的研制

一、研究內容

1.高能微細粒磨礦設備和配套分級設備：1)立式攪拌磨的結構設計；2)立式攪拌磨的啟動方式；3)葉片結構；4)高濃度下微細粒分級機的結構；5)在線粒度控制數學模型與自動化研究。

2.超臨速磨機：1）超臨速磨機中礦石被磨細的機理研究；2）設備總體結構設計；3）設備關鍵部件設計；4）耐磨材料研究。

3.大型雙槽高強度超細攪拌球磨機：1）葉輪形狀、結構和配置形式的研究和優化；2）內襯耐磨材料研究；3）設備關鍵技術研究和研制；4）物料適應性研究。

二、考核指標

1.高能微細粒磨礦設備和配套分級設備：1）單位能耗的磨礦效率比球磨機提高30%；2）系統的處理能力達到20-30噸/小時；3）系統的粒度達到-40微米90-95%；4）分級效率60%。

2.超臨速磨機：1）設備規格磨機ф2000×2000mm；2）筒體轉速≥70轉/分，處理量10～12T/H；3）給礦粒度≤100mm，排礦粒度-0.074mm含量≥30%；4）與常規流程和設備相比，單位磨礦能耗下降30％，單位磨礦鋼耗下降50％，單位磨礦成本下降35％。

3.大型雙槽高強度超細攪拌球磨機：1）槽體容積5×2m3；2）給料粒度-325～-400目，產品粒度-2mm≥80～90%。

三、經費投入

國家投入250萬元，要求申請單位配套經費不低于2700萬元。

課題八   大型浮選設備的研制

一、研究內容

1.大型自吸機械攪拌式浮選機：1）浮選機放大后的幾何參數與運轉參數的確定和研究；2）浮選槽內流體動力學的研究；3）對礦物的適應性的研究；4）浮選機結構、強度的研究；5）礦漿液位測量控制系統的研究

2.大型細粒礦物分選浮選柱：1）浮選柱內流體特征對浮選效果的影響機理的研究，研究各類碰撞礦化機理，建立數學模型，研究浮選柱的相似放大技術；2）泡沫沖洗水特征參數對選別效果的影響機理的研究；3）新型充氣器結構的研制；4）浮選柱對精選、粗選、掃選作業的效果以及對不同礦物的適應能力的研究；5）大型浮選柱關鍵結構的研究和設備研制。

3.節能磁浮選機：1）磁浮聯合力場應用基礎理論的深入研究：包括分選空間磁場分布、流體動力學特性和運動學特性的研究；礦物磁化理論的研究，用于礦物分離的綜合力場技術研究等；礦物分選規律的研究；2）磁浮聯合力場中礦物行為特性的深入研究：研究礦物在聯合力場中的運動規律、動力學特性、行為規律等；建立分選特性數學模型；3）設備關鍵技術研究和優化仿真：研究磁浮復合力場的選別激勵機制，優化脈沖電磁磁系的結構，進行設備關鍵技術和自動控制系統的研究，建立設備的仿真模型；4）大型磁浮選機的研制。

二、考核指標

1.大型自吸機械攪拌式浮選機：1）與機械攪拌式浮選機相比，電耗降低10%；2)與中小型設備相比，在保障精礦品位的情況下，回收率提高1%—2%，同時降低藥劑的用量。

2.大型細粒礦物分選浮選柱：1）設備規格Ø4×12m；2）與使用浮選機相比，在回收率相當的情況下，精礦品位提高1~2%，能耗降低30%。

3.節能磁浮選機：1）設備規格Ø1.5×12m；2）礦漿通過量≥100m3/h；3）與反浮選流程相比，回收率提高1%以上，精礦品位提高1%以上。

三、經費投入

國家投入400萬元，要求申請單位配套經費不低于4000萬元。

課題九  大型磁選設備的研制

一、研究內容

1.微細粒級、大處理能力離散型高梯度磁選機與組合式高梯度濕式磁選機：1）大空間體積永磁高場強磁體設計制作技術研究；2）多維聚磁分選介質堆材料與加工技術研究；3）高離散體系中微細粒弱磁性顆粒與非磁性顆粒磁性離析機理和控制技術研究。

2.大型粗粒濕式磁力預選設備與永磁開梯度鐵尾礦回收機：1）研究聚磁介質的材料、形狀、充填率等參數對磁場強度的影響，介質主要設計參數和適用于工業樣機的介質材料；2）在開路磁場條件下，研究設計合理有效的背景磁場磁系，便于聚磁介質對礦物的捕捉回收；3）探索防止礦物磁性堵塞的有效方法，設計排礦的合理結構；4）研制永磁開梯度強力尾礦回收機。

3.大筒徑永磁磁選機：1）大筒徑磁選機分選特性的研究；2）大型設備磁路結構和磁場分布狀態的研究和探索；3）設備關鍵結構的研究：包括長距離軸向均勻的給礦裝置設計、分選區礦漿液面可調的槽體結構及提前自動排除精尾礦顆粒的結構設計、遠支點和重載荷條件下筒體支撐和傳動的機械結構分析與設計；4）大型永磁筒式磁選機的研制。

二、考核指標

1.微細粒級、大處理能力離散型高梯度磁選機與組合式高梯度濕式磁選機：1）大處理量低頻振動高離散磁選機背景分選磁場強度在0.3～1.5T范圍內連續可調；2）設備整體性能滿足大規模連續工業生產的要求，生產作業率達85%以上；3）處理-30μm鐵礦，設備處理能力達60噸/臺時（原礦），鐵精礦品位比其它磁選機提高2～3%，-30μm粒級回收率60%以上。

2.大型粗粒濕式磁力預選設備與永磁開梯度鐵尾礦回收機：1）一次粗選磁性鐵回收率85-90%；2）設備處理能力為干礦量80-120T/H，處理礦石粒度1~0mm；3）單段選別磁性鐵回收率85%~90％，精礦鐵品位62~65%。

3.大筒徑永磁磁選機：1）規格Ø1200×4500mm；2）處理能力150~200T/H，礦漿通過量550~600m3/h；3）與使用1230磁選機相比，能耗降低10%。

三、經費投入

國家投入350萬元，要求申請單位配套經費不低于3800萬元。

課題十    大型重載高壓濃密機的開發

一、研究內容

1.大型高壓濃密機的池體幾何結構，主要研究濃密機內水的流場及固體物料在濃密機內的分散，沉降及沉積規律；

2.絮凝反應動力學研究，獲得的工藝條件；

3.大型濃密機給料分散井的研究；

4.新型多點驅動中心傳動系統研制；

5.大型濃密機的過程自動控制系統研制

二、考核指標

1.用于鐵精礦濃縮，處理能力為200噸/小時，底流濃度為70%，溢流固體含量小于300mg/l；

2.用于鐵尾礦濃縮，處理能力為40噸/小時，底流濃度為55%，溢流固體含量小于300mg/l。

三、經費投入

國家投入150萬元，要求申請單位配套經費不低于1600萬元。