“十一五”国家科技支撑计划重点项目“节能大型矿山成套设备研制”课题申请指南

“十一五”国家科技支撑计划项目“节能大型矿山成套设备研制”课题申请指南

“十一五”国家科技支撑计划项目《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开发所急需的节能关键技术装备，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、新型破碎、磨矿、选别和脱水等选矿关键设备，为资源开发提供保障。

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   凿岩设备的研制

一、研究内容

1.智能型旋转—冲击中深孔采矿钻车：1）旋转—冲击破岩机理，冲击与旋转能量的匹配，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。

3.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

1.智能型旋转—冲击中深孔采矿钻车：1）孔径φ55～φ79，最大钻深30～35m；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。

2.全液压采矿凿岩台车：1）钻孔直径φ38mm～φ76mm，钻孔深度25m；2）钻孔角度360°；3）凿岩速度0.3～2.0m/min。

3.高气压智能化大型潜孔钻机：1）工作气压2.1Mpa；2）钻孔直径Ø152～Ø220mm，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

1.无轨设备基础技术研究；

2.设备关键技术研究；

3.工作机构优化设计和关键零部件的设计；

4.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，提高设备操作性；

5.4~6m3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

1.大型地下铲运机：1）额定斗容4~6m3；2）额定载重：9~12吨。

2.大型地下低污染自卸汽车：1）额定载重能力25吨，与4~6m3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

1.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；

2.可靠的行车制动、停车制动和紧急制动系统，确保行驶；

3.灵活、轻便、可靠的液压转向系统和整车液压系统；

4.立前悬及电动轮后桥；

5.由柴油机到交流发电机再到交流电动机的能量转换控制；

6.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。

课题四   关键配套采矿设备的研制

一、研究内容

1.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。

2.地下中深孔装药台车：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

3.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、装药量准确控制、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

1.地下无轨服务设备：1）有效载重≥6000Kg；2）最大爬坡能力25%；

2.地下中深孔装药台车：1）装填深度>30m；2）多方位装填；3）返药率<5%

3.乳化炸药现场混装技术与装备：1）乳胶基质性指标：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4000～5000m/s、传爆长度≥6m、临界直径≥32mm；3）装药及爆破指标：装药速度10~80kg/min；装药量误差≤2％；装药深度：下向孔≥80m、水平孔≥50m、上向孔≥40m；装药返药率0％；炮孔利用率   95～100%。

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、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<10s/架；工作阻力大于6500kN；与相关设备优化配套，工作面单产达400万吨。

3、建立一个应用示范基地。

4、开发一套支持复杂条件综放工作面设备配套和优化设计的支撑软件。

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。

课题六   新型破碎（超细碎）设备的研制

一、研究内容

1.双层多级盘式超细碎辊压破碎机：1）辊压破碎机粉碎机理研究；2）粉碎功耗学研究；3）分层多级破磨结构形式研究；4）辊面耐磨结构及材料研究；5）磨耗和功耗关系的研究，合理分配各级破碎比；6）双层多级盘式辊压破碎机动态模拟分析。

2.惯性振动颚式破碎机：1）惯性振动颚式破碎机的破碎机理；2）设备动力学分析研究；3）设备关键机构研究和设备研制。

3.铁矿石高压辊磨节能粉碎装备：1）整体结构框架的静、动态力学分析与优化设计、重型轴承与低速大扭矩减速器的优化选配、液压系统的动态特性参数的实验研究、设备的计算机监控系统的开发等；2）200-260T/H的铁矿石高压辊磨机样机研制；3）高耐磨辊面的研制；4）建立中试与应用示范生产线。

二、考核指标

1.双层多级盘式超细碎辊压破碎机：1）设备规格PG2025；2）生产能力50-70T/H；3）入料粒径80-100mm；4）产品粒径＜6mm; 破碎比i>12。

2.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15～30m3/h，破碎比达9以上。

3.铁矿石高压辊磨节能粉碎装备：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   节能磨矿设备的研制

一、研究内容

1.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；2)立式搅拌磨的启动方式；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。

2.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。

3.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

1.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）系统的粒度达到-40微米90-95%；4）分级效率60%。

2.超临速磨机：1）设备规格磨机ф2000×2000mm；2）筒体转速≥70转/分，处理量10～12T/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％。

3.大型双槽高强度超细搅拌球磨机：1）槽体容积5×2m3；2）给料粒度-325～-400目，产品粒度-2mm≥80～90%。

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   大型浮选设备的研制

一、研究内容

1.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

2.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。

3.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

1.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，在保障精矿品位的情况下，回收率提高1%—2%，同时降低药剂的用量。

2.大型细粒矿物分选浮选柱：1）设备规格Ø4×12m；2）与使用浮选机相比，在回收率相当的情况下，精矿品位提高1~2%，能耗降低30%。

3.节能磁浮选机：1）设备规格Ø1.5×12m；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  大型磁选设备的研制

一、研究内容

1.微细粒级、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。

2.大型粗粒湿式磁力预选设备与永磁开梯度铁尾矿回收机：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尾矿回收机。

3.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）大型永磁筒式磁选机的研制。

二、考核指标

1.微细粒级、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-30μm铁矿，设备处理能力达60吨/台时（原矿），铁精矿品位比其它磁选机提高2～3%，-30μm粒级回收率60%以上。

2.大型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1~0mm；3）单段选别磁性铁回收率85%~90％，精矿铁品位62~65%。

3.大筒径永磁磁选机：1）规格Ø1200×4500mm；2）处理能力150~200T/H，矿浆通过量550~600m3/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

1.大型高压浓密机的池体几何结构，主要研究浓密机内水的流场及固体物料在浓密机内的分散，沉降及沉积规律；

2.絮凝反应动力学研究，获得的工艺条件；

3.大型浓密机给料分散井的研究；

4.新型多点驱动中心传动系统研制；

5.大型浓密机的过程自动控制系统研制

二、考核指标

1.用于铁精矿浓缩，处理能力为200吨/小时，底流浓度为70%，溢流固体含量小于300mg/l；

2.用于铁尾矿浓缩，处理能力为40吨/小时，底流浓度为55%，溢流固体含量小于300mg/l。

三、经费投入

国家投入150万元，要求申请单位配套经费不低于1600万元。