作為2006年研發(fā)項(xiàng)目的重要內(nèi)容，蒂森克虜伯公司的工程技術(shù)人員提出并開發(fā)了一種新的露天采礦概念用于改善大型露天礦的生產(chǎn)運(yùn)行，這就是全移動自移式破碎機(jī)。這種設(shè)備的創(chuàng)新之處在于其獨(dú)特的功能性和機(jī)動性，使之能夠在采掘工作面隨著電鏟自由行進(jìn)，并將破碎后的物料通過膠帶系統(tǒng)輸送，從而徹底擺脫卡車的使用。
采用連續(xù)開采工藝不僅可以帶來諸如提高產(chǎn)能，降低成本等經(jīng)濟(jì)效益（這一點(diǎn)與采用卡車的間斷開采工藝相比尤其明顯），而且由于它減少了C02排放量，因而更加環(huán)保。在這一新的采礦系統(tǒng)研發(fā)過程中，通過與蒂森克虜伯鋼鐵集團(tuán)之間的跨部門合作，開發(fā)人員對許多新型的高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行了仔細(xì)研究和分析，并且針對礦物的磨蝕特性應(yīng)用了特殊材質(zhì)的耐磨襯板。
2、背景
能否采用連續(xù)開采工藝主要取決于物料的種類和特性。比如：對于松軟輕質(zhì)的表土，采用輪斗挖掘工藝配合膠帶輸送系統(tǒng)，可以極大地發(fā)揮連續(xù)采礦工藝的優(yōu)勢。而對于硬巖，如各種礦物和硬煤，則需要先將其原礦破碎至膠帶可傳輸?shù)牧６龋员闶购罄m(xù)的連續(xù)工藝得以應(yīng)用。
破碎站可以是固定式（安裝在混凝土基礎(chǔ)上）或者是采用鋼結(jié)構(gòu)浮筒的半移動式。隨著采掘作業(yè)的逐步推進(jìn)，半移動破碎站可以通過多輪拖車或履帶運(yùn)輸車進(jìn)行移設(shè)。這種生產(chǎn)工藝的典型形式是：原礦由單斗挖掘機(jī)裝載重型卡車，后者再將物料運(yùn)至破碎站進(jìn)行破碎作業(yè)。當(dāng)采掘工作面推進(jìn)后，再移設(shè)破碎站以減少卡車運(yùn)距。
蒂森克虜伯研發(fā)這種新型的自移式破碎機(jī)，其目的是通過電鏟直接將物料給破碎機(jī)從而徹底擺脫卡車的使用。這就要求破碎站能夠靈活移動以便隨著電鏟自由行進(jìn)。在設(shè)計(jì)上還必須使之適應(yīng)電鏟鏟斗及斗臂的移動，并且能夠匹配電鏟的生產(chǎn)能力。
為此蒂森克虜伯開發(fā)了履帶式全移動破碎機(jī)，他不僅實(shí)現(xiàn)了物料的連續(xù)輸送，而且為大型露天礦提供了一種目前最好的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式。
3、跨部門合作，應(yīng)用新型材料
為了提高和改善露天礦自移式破碎系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員在研發(fā)初期就開始了調(diào)研，并且與蒂森克虜伯鋼鐵部門合作，對其所生產(chǎn)的金屬材料進(jìn)行了仔細(xì)的研究和分析。通常，為了減輕鋼結(jié)構(gòu)的重量一般是應(yīng)用高強(qiáng)度材料。研究表明采用細(xì)晶粒的特殊合金結(jié)構(gòu)鋼能夠改善重型零部件的性能，并獲得更大的好處。
蒂森克虜伯鋼鐵部門的專有技術(shù)在蒂森克虜伯海洋工程系統(tǒng)應(yīng)用中所得到的積極反饋，促成了其做為鋼結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用，它提高了諸如履帶裝置這樣的重型零部件的疲勞強(qiáng)度。
礦物的磨蝕性對耐磨材料提出了更高的要求。對于與連續(xù)輸送的物料直接接觸并且起承載作用的區(qū)域采用耐磨襯板肯定是有益的。對于自移式破碎機(jī)，這些典型的高磨損區(qū)域是料斗、溜槽和給料機(jī)的襯板。目前在中國使用的自移式破碎機(jī)，應(yīng)用了蒂森克虜伯鋼鐵部門制造的特殊耐磨材料，它所提供的耐磨保護(hù)使用戶深深的折服。當(dāng)物料是硬巖時，XAR~400的工作壽命比常規(guī)耐磨材料高2—3倍。
4、用戶得到的收益
(1)系統(tǒng)效率高。間斷性的物料運(yùn)輸，導(dǎo)致露天礦傳統(tǒng)的電鏟／卡車運(yùn)行模式存在著效率損失。這是由于在實(shí)際作業(yè)時電鏟必須損失工作時間用來等待滿載的卡車的駛離和空車駛?cè)攵ㄎ�。根�?jù)卡車數(shù)量的不同，電鏟損失的工作時間可能是由每輛卡車損失幾分鐘甚至更多時間累計(jì)而成的。與之形成對比的是：自移式破碎機(jī)總是位于電鏟旁邊，這意味著電鏟采掘及裝載作業(yè)不會中斷。理論上自移式破碎機(jī)與電鏟一樣靈活，雙方沿著工作面推進(jìn)時沒有相互等待。
物料被破碎至膠帶可運(yùn)輸?shù)牧６群�，再通過后續(xù)的可移設(shè)和固定式膠帶輸送系統(tǒng)傳輸?shù)较掠卧O(shè)備。為了提高整個系統(tǒng)的靈活性，一臺移動式轉(zhuǎn)載機(jī)可以根據(jù)需要被整合到系統(tǒng)中。
如采用自移式破碎機(jī)取代卡車運(yùn)輸，多數(shù)情況下仍然可以使用原有的電鏟或液壓鏟。這是因?yàn)槠扑闄C(jī)的料斗和卡車的自卸斗有著相似的高度和幾何形狀，電鏟對于二者的裝載作業(yè)是類似的。
(2)運(yùn)行成本低。采用卡車運(yùn)輸作業(yè)的礦山需要配備大量司機(jī)和維修人員。而半連續(xù)工藝所需人員較少，又不影響生產(chǎn)，這是因?yàn)樵摴に嚸堪嘀恍?—4人即可以完成破碎機(jī)/皮帶輸送機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行和控制。在節(jié)省了人員工資以及其他與工資有關(guān)費(fèi)用的同時，涉及安全運(yùn)行的費(fèi)用也減少了。半連續(xù)工藝帶來的另一個好處是：徹底解決了大型重載卡車輪胎稀缺性的問題。由于大型礦山常常使用不同廠家的卡車，因此其重復(fù)的備件庫存占用了相當(dāng)大的費(fèi)用，而半連續(xù)工藝的破碎機(jī)，膠帶機(jī)系統(tǒng)，其備件可根據(jù)用戶實(shí)際需要進(jìn)行儲備。
(3)利于環(huán)保。含有膠帶輸送機(jī)的自移式破碎機(jī)只消耗電能，從而使這種采礦工藝和由柴油驅(qū)動的卡車所組成的間斷工藝相比，產(chǎn)生的C02更少。其原因是：減少卡車的使用數(shù)量不僅直接降低了尾氣中C02排放，而且減少了大量重型輪胎的消耗。在完成相同數(shù)量的物料傳輸條件下，膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)所消耗的橡膠比卡車輪胎所消耗的橡膠可減少95%。
(4)使用半連續(xù)系統(tǒng)。在許多情況下，采用創(chuàng)新的自移式破碎機(jī)取代卡車運(yùn)輸可以促使用戶考慮并使用其他的新技術(shù)，從而使他們的生產(chǎn)系統(tǒng)效率更高。在這一方面蒂森克虜伯采礦和物料搬運(yùn)部門有著更加廣泛的產(chǎn)品，包括長距離膠帶輸送系統(tǒng)、料場堆取設(shè)備、礦物加工設(shè)備、鐵路裝車及卸車系統(tǒng)以及港口設(shè)備。
(5)使用年限長，甚至可達(dá)幾十年。露天礦半連續(xù)采礦工藝系統(tǒng)具有一個顯著特點(diǎn)：使用壽命長。在體現(xiàn)這一特點(diǎn)的大量實(shí)例中，包括80年代末投入運(yùn)行的美國磨仁茨( Morenci)露天銅礦的坑內(nèi)破碎系統(tǒng)以及德國RWE萊茵褐煤露天礦使用的露天采礦設(shè)備和系統(tǒng)。
(6)長期的售后服務(wù)。使用壽命長不僅能夠使設(shè)備供貨廠家在市場上樹立起良好的形象，而且通過后續(xù)的項(xiàng)目以及售后服務(wù)可以建立起用戶長期的信任。
(7)節(jié)約了用戶成本。
①有效的利用投資。半連續(xù)工藝系統(tǒng)具有上述的高效率，因此它使用戶的投資更加富有成效。也因?yàn)槿绱�，它能更大地發(fā)揮電鏟或液壓鏟以及下游設(shè)備的產(chǎn)能。
②降低了運(yùn)行成本。連續(xù)工藝系統(tǒng)所需人員少，節(jié)約了勞動力成本和安全費(fèi)用，從而降低了運(yùn)行成本�？偟恼f來，由于設(shè)備磨耗降低，備件標(biāo)準(zhǔn)化，去除了卡車以及相關(guān)的柴油和輪胎的消耗，使每噸礦物的采掘成本降到了最低。
自移式破碎機(jī)小時處理能力很高。同樣的產(chǎn)能如果換成卡車運(yùn)輸，則需要數(shù)量眾多的重型卡車。每輛卡車的有效載荷在140t到350t之間，輪胎平均每年更換一次。根據(jù)卡車載重的不同，每套6個輪胎的費(fèi)用在90000歐元和300000歐元之間，而且輪胎的交貨期長達(dá)2年。
5、蒂森克虜伯自移式破碎機(jī)的創(chuàng)新和應(yīng)用
蒂森克虜伯自移式破碎機(jī)的創(chuàng)新之處在于：
擁有下部支撐結(jié)構(gòu)和可回轉(zhuǎn)的卸料膠帶機(jī)的自移式破碎機(jī)．其最主要的特點(diǎn)是極高的移動性。整個設(shè)備只采用2條履帶支撐，無需任何輔助支腿，是“貨真價(jià)實(shí)”的全移動自移式破碎機(jī)。
2007年秋季，第一臺自移式破碎機(jī)在中國伊敏河露天煤礦投入使用，它以3 500 Uh的處理能力破碎原煤。圖4顯示的是：在遠(yuǎn)處連續(xù)膠帶系統(tǒng)的映襯下，這臺設(shè)備正在從組裝場自行移動到采掘工作面。
這臺自移式破碎機(jī)完成調(diào)試后，很快就在中國內(nèi)蒙古極端嚴(yán)酷的冬季（-48℃）有著驚人的表現(xiàn)：滿足了生產(chǎn)能力要求、所有系統(tǒng)部件運(yùn)行良好。由于采用加熱板，消除了料斗處的物料凍牯，保證了連續(xù)的料流。
由蒂森克虜伯采礦和物料搬運(yùn)技術(shù)在加拿大的子公司提供的另一臺自移式破碎機(jī)也將很快投入運(yùn)行，這也是加拿大北部油砂礦區(qū)的第一臺自移式破碎機(jī)。
最近，蒂森克虜伯公司在中國又得到一個新的訂單，將為中電投白音華二號露天煤礦提供4套自移式破碎系統(tǒng)。其中的3套用于剝離系統(tǒng)，每套系統(tǒng)小時額定處理能力6000 t。圖6為白音華二號露天煤礦的現(xiàn)狀，它正在為將來的自移式破碎機(jī)連續(xù)工藝做準(zhǔn)備。
6、自移式破碎機(jī)在國際市場的需求
世界范圍內(nèi)連續(xù)采礦工藝有著潛在的市場需求，尤其是在煤炭和油砂開采領(lǐng)域。目前來自于中國和印度的經(jīng)濟(jì)快速增長加劇了亞太地區(qū)對煤炭的需求。
不管物料是否需要松動爆破，只要是使用電鏟在工作面直接采裝作業(yè)的露天礦，自移式破碎的概念都是可以應(yīng)用的。
對于礦物賦存特點(diǎn)不同的各種大型露天礦山，自移式破碎機(jī)的應(yīng)用前景也正在仔細(xì)論證。與工作平盤比較寬的煤礦和油砂礦不同，鐵礦的賦存主要是垂直分布，因此自移式破碎系統(tǒng)在鐵礦的應(yīng)用比較復(fù)雜。但是無論如何，自移式破碎系統(tǒng)都能夠極大地節(jié)約投資，降低運(yùn)行成本，并且有可能最終實(shí)現(xiàn)這種工藝。
7、減少C02排放，利于環(huán)保
隨著自移式破碎機(jī)概念的提出，它與傳統(tǒng)的電鏟卡車作業(yè)模式相比，其潛在的C02減排問題也被仔細(xì)地研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：自移式破碎機(jī)系統(tǒng)能夠每年減少C02排放100000t。其主要原因是物料運(yùn)距短。由于膠帶上的物料輕和膠帶滾動摩擦阻力小，使膠帶磨損低，而且整個系統(tǒng)只消耗電能。
舉例來說：在中國，一套自移式破碎系統(tǒng)配合膠帶輸送機(jī)可取代26臺重載卡車．這些卡車小時油耗共約190L。如果使用這些卡車來完成自移式破碎系統(tǒng)的年產(chǎn)量，共計(jì)年消耗2 200萬L柴油。因此可以看出，自移式破碎機(jī)的連續(xù)工藝對于C02減排有著突出的表現(xiàn)。
另一個利于環(huán)保的方面是減少了橡膠的消耗。在上述的例子中，輸送膠帶的使用壽命是8年，如果與相同年限內(nèi)26臺卡車的輪胎消耗相比，自移式破碎系統(tǒng)相當(dāng)于節(jié)約了400t的輪胎橡膠。
8、結(jié)語
新開發(fā)的履帶自移式破碎機(jī)已在全球大型露天礦成功的應(yīng)用。它的創(chuàng)新之處在于工作時的機(jī)動性和靈活性，這一特點(diǎn)再配合膠帶連續(xù)輸送系統(tǒng)，從而徹底擺脫了卡車的使用。
目前，第一臺自移式破碎機(jī)已在中國成功運(yùn)行將近1年，并且從一開始就達(dá)到了額定產(chǎn)能。第二臺自移式破碎機(jī)不久也將在加拿大油砂礦投入使用。自移式破碎系統(tǒng)不僅極大地降低了運(yùn)行成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，而且為減少C02排放，建設(shè)綠色家園做出了貢獻(xiàn)。
相關(guān)破碎機(jī)產(chǎn)品：
1、顎式破碎機(jī)
2、圓錐破碎機(jī)
3、雷蒙磨粉機(jī)
