“十一五”國家科技支撐計劃項目“節(jié)能大型礦山成套設(shè)備研制”課題申請指南

“十一五”國家科技支撐計劃項目《節(jié)能大型礦山成套設(shè)備研制》著重解決大型采選技術(shù)裝備共性、關(guān)鍵性技術(shù)問題，研究開發(fā)約20套具有推廣價值的固體礦產(chǎn)資源開發(fā)所急需的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)裝備，包括：交流驅(qū)動大型露天礦自卸汽車、地下礦鑿巖、裝藥、鏟運等關(guān)鍵設(shè)備、新型破碎、磨礦、選別和脫水等選礦關(guān)鍵設(shè)備，為資源開發(fā)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(nèi)容和考核指標(biāo)如下：

課題一   鑿巖設(shè)備的研制

一、研究內(nèi)容

1.智能型旋轉(zhuǎn)—沖擊中深孔采礦鉆車：1）旋轉(zhuǎn)—沖擊破巖機理，沖擊與旋轉(zhuǎn)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(huán)氣液控制技術(shù)和機構(gòu)研究；4）自動換桿系統(tǒng)和機構(gòu)研究；5）配套新型釬具研制；6）系統(tǒng)的可靠性分析及保障技術(shù)研究。

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

3.高氣壓智能化大型潛孔鉆機：1）鑿巖參數(shù)綜合智能控制系統(tǒng)（DPCS系統(tǒng)）研究；2）高氣壓潛孔鉆具研究；3）智能故障預(yù)測、預(yù)防、處理及分析技術(shù)的研究；4）多自由度鉆架結(jié)構(gòu)（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(dǎo)向、防卡、接卸桿結(jié)構(gòu)的研究。

二、考核指標(biāo)

1.智能型旋轉(zhuǎn)—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(xiàn)有氣動鑿巖設(shè)備的兩倍；3）鉆車作業(yè)實現(xiàn)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(jīng)費投入

國家投入 300萬元, 要求申請單位配套經(jīng)費不低于3300萬元。

課題二   大型地下鏟運設(shè)備的研制

一、研究內(nèi)容

1.無軌設(shè)備基礎(chǔ)技術(shù)研究；

2.設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究；

3.工作機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和關(guān)鍵零部件的設(shè)計；

4.利用人機工程學(xué)理論和計算機模擬技術(shù)對整機布置和駕駛室系統(tǒng)進行設(shè)計和仿真，提高設(shè)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(fā)。

二、考核指標(biāo)

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(jīng)費投入

國家投入320 萬元，要求申請單位配套經(jīng)費不低于3500萬元。

課題三   交流電機驅(qū)動百噸級礦用自卸汽車

一、研究內(nèi)容

1.強度車架的研究設(shè)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(tǒng)，確保行駛；

3.靈活、輕便、可靠的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和整車液壓系統(tǒng)；

4.立前懸及電動輪后橋；

5.由柴油機到交流發(fā)電機再到交流電動機的能量轉(zhuǎn)換控制；

6.交流電動輪車輛的行駛過程控制。

二、考核指標(biāo)

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

三、經(jīng)費投入

國家投入180 萬元，要求申請單位配套經(jīng)費不低于2000萬元。

課題四   關(guān)鍵配套采礦設(shè)備的研制

一、研究內(nèi)容

1.地下無軌服務(wù)設(shè)備：1）設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究；2）機構(gòu)運動學(xué)和動力學(xué)研究及優(yōu)化設(shè)計；3）柔性快速裝卸機構(gòu)的設(shè)計；4）通用底盤的研制和工作裝置的模塊化設(shè)計。

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

3.乳化炸藥現(xiàn)場混裝技術(shù)與裝備：1）常溫快速即時敏化乳膠基質(zhì)配方與生產(chǎn)工藝的研究與確定；2）高粘度乳膠基質(zhì)在小直徑軟管內(nèi)低阻力長距離輸送技術(shù)；3）乳膠基質(zhì)與敏化劑即時靜態(tài)混合裝置研究；4）乳膠基質(zhì)輸送軟管自動送管退管系統(tǒng)研究；5）乳膠基質(zhì)與敏化劑定量匹配、裝藥量準(zhǔn)確控制、保護等自動控制系統(tǒng)研究；6）液壓動力系統(tǒng)及裝藥車整車結(jié)構(gòu)設(shè)計研究。

二、考核指標(biāo)

1.地下無軌服務(wù)設(shè)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(xiàn)場混裝技術(shù)與裝備：1）乳膠基質(zhì)性指標(biāo)：摩擦感度0%、撞擊感度0%、無雷管感度、熱感度合格；2）現(xiàn)場混裝乳化炸藥性能指標(biāo)：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(biāo)：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(jīng)費投入

國家投入350 萬元，要求申請單位配套經(jīng)費不低于3800萬元。

課題五   煤礦復(fù)雜條件的綜放工作面關(guān)鍵設(shè)備研究

一、研究內(nèi)容

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

二、考核指標(biāo)

1、構(gòu)建液壓支架設(shè)計的虛擬樣機開發(fā)平臺環(huán)境，建立液壓支架的虛擬樣機模型。

2、研制適用于復(fù)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(huán)工作時間<10s/架；工作阻力大于6500kN；與相關(guān)設(shè)備優(yōu)化配套，工作面單產(chǎn)達400萬噸。

3、建立一個應(yīng)用示范基地。

4、開發(fā)一套支持復(fù)雜條件綜放工作面設(shè)備配套和優(yōu)化設(shè)計的支撐軟件。

三、經(jīng)費投入

國家投入300萬元，要求申請單位配套經(jīng)費不低于3300萬元。

課題六   新型破碎（超細(xì)碎）設(shè)備的研制

一、研究內(nèi)容

1.雙層多級盤式超細(xì)碎輥壓破碎機：1）輥壓破碎機粉碎機理研究；2）粉碎功耗學(xué)研究；3）分層多級破磨結(jié)構(gòu)形式研究；4）輥面耐磨結(jié)構(gòu)及材料研究；5）磨耗和功耗關(guān)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(tài)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(shè)備動力學(xué)分析研究；3）設(shè)備關(guān)鍵機構(gòu)研究和設(shè)備研制。

3.鐵礦石高壓輥磨節(jié)能粉碎裝備：1）整體結(jié)構(gòu)框架的靜、動態(tài)力學(xué)分析與優(yōu)化設(shè)計、重型軸承與低速大扭矩減速器的優(yōu)化選配、液壓系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)的實驗研究、設(shè)備的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)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(yīng)用示范生產(chǎn)線。

二、考核指標(biāo)

1.雙層多級盤式超細(xì)碎輥壓破碎機：1）設(shè)備規(guī)格PG2025；2）生產(chǎn)能力50-70T/H；3）入料粒徑80-100mm；4）產(chǎn)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(chǎn)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(jié)能粉碎裝備：1）設(shè)備生產(chǎn)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(chǎn)效率30-40%，降低后續(xù)球磨機噸鋼耗40-50%、粉碎系統(tǒng)綜合節(jié)能10-15%。

三、經(jīng)費投入

國家投入400萬元，要求申請單位配套經(jīng)費不低于4000萬元。

課題七   節(jié)能磨礦設(shè)備的研制

一、研究內(nèi)容

1.高能微細(xì)粒磨礦設(shè)備和配套分級設(shè)備：1)立式攪拌磨的結(jié)構(gòu)設(shè)計；2)立式攪拌磨的啟動方式；3)葉片結(jié)構(gòu)；4)高濃度下微細(xì)粒分級機的結(jié)構(gòu)；5)在線粒度控制數(shù)學(xué)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(xì)的機理研究；2）設(shè)備總體結(jié)構(gòu)設(shè)計；3）設(shè)備關(guān)鍵部件設(shè)計；4）耐磨材料研究。

3.大型雙槽高強度超細(xì)攪拌球磨機：1）葉輪形狀、結(jié)構(gòu)和配置形式的研究和優(yōu)化；2）內(nèi)襯耐磨材料研究；3）設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究和研制；4）物料適應(yīng)性研究。

二、考核指標(biāo)

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

2.超臨速磨機：1）設(shè)備規(guī)格磨機ф2000×2000mm；2）筒體轉(zhuǎn)速≥70轉(zhuǎn)/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(guī)流程和設(shè)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(xì)攪拌球磨機：1）槽體容積5×2m3；2）給料粒度-325～-400目，產(chǎn)品粒度-2mm≥80～90%。

三、經(jīng)費投入

國家投入250萬元，要求申請單位配套經(jīng)費不低于2700萬元。

課題八   大型浮選設(shè)備的研制

一、研究內(nèi)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(shù)與運轉(zhuǎn)參數(shù)的確定和研究；2）浮選槽內(nèi)流體動力學(xué)的研究；3）對礦物的適應(yīng)性的研究；4）浮選機結(jié)構(gòu)、強度的研究；5）礦漿液位測量控制系統(tǒng)的研究

2.大型細(xì)粒礦物分選浮選柱：1）浮選柱內(nèi)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(shù)學(xué)模型，研究浮選柱的相似放大技術(shù)；2）泡沫沖洗水特征參數(shù)對選別效果的影響機理的研究；3）新型充氣器結(jié)構(gòu)的研制；4）浮選柱對精選、粗選、掃選作業(yè)的效果以及對不同礦物的適應(yīng)能力的研究；5）大型浮選柱關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的研究和設(shè)備研制。

3.節(jié)能磁浮選機：1）磁浮聯(lián)合力場應(yīng)用基礎(chǔ)理論的深入研究：包括分選空間磁場分布、流體動力學(xué)特性和運動學(xué)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(shù)研究等；礦物分選規(guī)律的研究；2）磁浮聯(lián)合力場中礦物行為特性的深入研究：研究礦物在聯(lián)合力場中的運動規(guī)律、動力學(xué)特性、行為規(guī)律等；建立分選特性數(shù)學(xué)模型；3）設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究和優(yōu)化仿真：研究磁浮復(fù)合力場的選別激勵機制，優(yōu)化脈沖電磁磁系的結(jié)構(gòu)，進行設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)和自動控制系統(tǒng)的研究，建立設(shè)備的仿真模型；4）大型磁浮選機的研制。

二、考核指標(biāo)

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(shè)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(xì)粒礦物分選浮選柱：1）設(shè)備規(guī)格Ø4×12m；2）與使用浮選機相比，在回收率相當(dāng)?shù)那闆r下，精礦品位提高1~2%，能耗降低30%。

3.節(jié)能磁浮選機：1）設(shè)備規(guī)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(jīng)費投入

國家投入400萬元，要求申請單位配套經(jīng)費不低于4000萬元。

課題九  大型磁選設(shè)備的研制

一、研究內(nèi)容

1.微細(xì)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(shè)計制作技術(shù)研究；2）多維聚磁分選介質(zhì)堆材料與加工技術(shù)研究；3）高離散體系中微細(xì)粒弱磁性顆粒與非磁性顆粒磁性離析機理和控制技術(shù)研究。

2.大型粗粒濕式磁力預(yù)選設(shè)備與永磁開梯度鐵尾礦回收機：1）研究聚磁介質(zhì)的材料、形狀、充填率等參數(shù)對磁場強度的影響，介質(zhì)主要設(shè)計參數(shù)和適用于工業(yè)樣機的介質(zhì)材料；2）在開路磁場條件下，研究設(shè)計合理有效的背景磁場磁系，便于聚磁介質(zhì)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(shè)計排礦的合理結(jié)構(gòu)；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(shè)備磁路結(jié)構(gòu)和磁場分布狀態(tài)的研究和探索；3）設(shè)備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的研究：包括長距離軸向均勻的給礦裝置設(shè)計、分選區(qū)礦漿液面可調(diào)的槽體結(jié)構(gòu)及提前自動排除精尾礦顆粒的結(jié)構(gòu)設(shè)計、遠(yuǎn)支點和重載荷條件下筒體支撐和傳動的機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計；4）大型永磁筒式磁選機的研制。

二、考核指標(biāo)

1.微細(xì)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(nèi)連續(xù)可調(diào)；2）設(shè)備整體性能滿足大規(guī)模連續(xù)工業(yè)生產(chǎn)的要求，生產(chǎn)作業(yè)率達85%以上；3）處理-30μm鐵礦，設(shè)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(yù)選設(shè)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(shè)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(guī)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(jīng)費投入

國家投入350萬元，要求申請單位配套經(jīng)費不低于3800萬元。

課題十    大型重載高壓濃密機的開發(fā)

一、研究內(nèi)容

1.大型高壓濃密機的池體幾何結(jié)構(gòu)，主要研究濃密機內(nèi)水的流場及固體物料在濃密機內(nèi)的分散，沉降及沉積規(guī)律；

2.絮凝反應(yīng)動力學(xué)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(qū)動中心傳動系統(tǒng)研制；

5.大型濃密機的過程自動控制系統(tǒng)研制

二、考核指標(biāo)

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(jīng)費投入

國家投入150萬元，要求申請單位配套經(jīng)費不低于1600萬元。