处理铁矿的设备和方法与流程

通过引用将最初提交的pct/au2019/051301的专利说明书(包括附图)的全部内容并入本文中。

本发明总体上涉及处理铁矿的设备和方法，更具体地，但非排他地，涉及在维护停机期间具有较低成本和较低人员配备需求的处理铁矿的设备和方法。

背景技术：

本发明实现了模块化的矿石处理系统，其复制了系统的子部分而不是使每个子部分变得更大。既定意识形态的这种变化使得能够移除缓冲仓和缓冲能力，并且可以降低工厂中建筑物的高度，从而降低工厂成本及系统中的冗余，使得工厂可在以较低生产力继续运行的同时部分关停进行维护。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，提供了一种处理铁矿的设备，其具有作为二级破碎机用于破碎铁矿的分级破碎机(sizer)。

根据本发明的另一方面，提供一种处理铁矿的设备，其包括作为二级破碎机用于破碎铁矿的矿物破碎机(mineralbreaker)，其中，该矿物破碎机包括安装在壳体内的破碎滚筒，用于将矿物破碎成较小的碎块。

本领域技术人员将认识到，合适的矿物破碎机可被称为“分级破碎机(sizer)”、“辊式破碎机(rollcrusher)”或“scrollcrusher”。虽然附图中示出的示例使用的是双辊破碎机，但是，其它示例可使用更多的辊，例如，4个或6个辊。

优选地，所述矿物破碎机具有一对并排的可旋转地安装在壳体内的破碎滚筒。更优选地，该对破碎滚筒沿相反方向旋转，以促进矿物在该对破碎滚筒之间破碎。更优选地，每个破碎滚筒设置有沿周向延伸的破碎齿组，该些破碎齿组沿着所述破碎滚筒沿轴向间隔开，其中一个滚筒上的各破碎齿组的轴向间隔与另一个滚筒上的破碎齿组的轴向间隔交错，使得其中一个滚筒上的破碎齿组中的破碎齿在另一滚筒上的相邻两个破碎齿组之间通过。申请人已确定，将所述矿物破碎机用在二级破碎中特别有利。

优选地，所述设备包括作为一级破碎机的回转破碎机(gyratorycrusher)。更优选地，该设备包括作为三级破碎机的圆锥破碎机。优选地，所述分级破碎机直接从筛进料。特别地，与通常在一级破碎应用中看到的栅筛(grizzlyscreen)不同，所述分级破碎机可直接从一个或多个粗级筛(scalpingstagescreen)进料。在一实例中，二级分级破碎机中的每一个都将仅从一个筛进料。

根据本发明的另一方面，提供一种处理铁矿的设备，包括一级破碎机、二级破碎机和三级破碎机，其中，该设备包括一对可独立运行的自所述一级破碎机至所述二级破碎机(开路)、自所述二级破碎机至所述三级破碎机(开路)、和/或自所述三级破碎机至筛的输送机，其中，所述筛返料至所述三级破碎机(闭路)。

根据本发明的另一方面，提供一种处理铁矿的设备，包括一级破碎机、二级破碎机和三级破碎机，其中，该设备包括一对可独立运行的自所述一级破碎机至所述二级破碎机(开路)的输送机、一对可独立运行的自所述二级破碎机至所述三级破碎机(开路)的输送机、及三个可独立运行的自所述三级破碎机至筛的输送机，其中，所述筛返料至所述三级破碎机(闭路)。

优选地，在一个示例中，所述设备具有单个一级破碎机、多个二级破碎机和多个三级破碎机。更优选地，在一个示例中，所述设备具有单个一级破碎机、两个二级破碎机和三个三级破碎机。申请人已确定，存在一种升级路径可轻松地将设计扩展到2个一级(2xprimary)、3个二级(3xsecondary)和4个三级(4xtertiary)。附图中所示的示例为用于约30mtpa的工厂配置，然而，将理解的是，可通过添加破碎回路使工厂扩展到该数值以上。借由并行处理，有利于工厂配置的扩展。

根据本发明的另一方面，提供一种处理铁矿的设备，包括一级破碎机和二级破碎机，其中，所述二级破碎机被设置成从所述一级破碎机进料。

优选地，所述二级破碎机被设置成直接从所述一级破碎机进料。更优选地，所述二级破碎机直接从所述一级破碎机进料，不存在用于累积要送至所述二级破碎机的物料的料仓。通过输送机、进料装置和/或破碎机上的变速传动装置可实现进料速度的可调性以适应破碎和筛分的每个阶段。

替代地，所述二级破碎机被设置成根据物料大小直接从用于过滤来自于一级破碎机的物料的筛进料。

根据本发明的另一方面，提供一种处理铁矿的设备，包括至少一个输送机，其中，该设备的每个输送机具有固定的单个排出点。

根据本发明的另一方面，提供一种处理铁矿的设备，包括位于可逆堆料机/取料机下方的单个料场皮带，使得该单个料场皮带被配置成提供将铁矿装载到列车上的直达装载功能、将铁矿堆到料堆上的堆放功能、及用于将铁矿自料堆收至列车上的取料功能。

根据本发明的另一方面，提供一种处理铁矿的设备，其包括用于自三级破碎机运输铁矿的单个皮带，其中，该单个皮带位于可逆堆料机/取料机的下方使得该单个皮带被配置成提供直接将铁矿物料装载到运输工具上的直达装载功能、将铁矿物料堆到料堆上的堆垛功能、及将铁矿物料自料堆收至列车上的取料功能。所述皮带可从一级、二级或三级破碎机进料。

所述皮带和堆料机/取料机可一致地运行，所述皮带可直达装载同时还从堆料机/取料机接收矿石。

附图简要说明

参照附图以非限制性示例的方式描述了本发明，附图中：

图1(图1a和图1b)以工艺流程图示出了根据本发明一示例的用于处理铁矿的设备的一示例；

图2为图1左半部分的放大图；

图3为图1右半部分的放大图；

图4为顶部立体图，示出了设备的一级破碎机；

图5为顶部立体图，示出了设备的二级破碎机；

图6为顶部立体图，示出了设备的三级破碎机；

图7为顶部立体图，示出了设备的料场皮带和火车装载设备；

图8示出了火车装载设备的细节；

图9示出了一级、二级和三级破碎机及这些工位之间的输送机的远距离顶部立体图；

图10示出了二级破碎机、三级破碎机和陆上破碎机的远距离顶部立体图；

图11示出了二级破碎机、三级破碎机、总天然细粒输送机和总生成细粒输送机的远距离顶部立体图；及

图12示出了一级破碎机、二级破碎机、三级破碎机、总天然细粒输送机、总生成细粒输送机、及陆上输送机的一部分的平面图。

具体实施方式

参照图1-图12，示出了用于处理铁矿12的设备10，该设备10具有作为二级破碎机(secondarycrusher)用于破碎铁矿12的分级破碎机14。有利地，申请人已确定，使用分级破碎机14作为二级破碎机可避免使用(圆锥破碎机所需要的)大型料仓，这是因为分级破碎机14不像圆锥破碎机那样需要以恒定速率供应铁矿物料。进而，由于避免了料仓的使用，而料仓通常又是具有很大高度的大型料仓，因此，该设备可以较低的建筑高度进行建造，从而可减少成本，并且有利于可靠性及维护。

分级破碎机14可以是双轴矿物分级破碎机(twinshaftmineralsizer)的形式，其是矿物破碎机16，包括安装在壳体20内的破碎滚筒18，用于将矿物破碎成较小的碎块。更具体而言，矿物破碎机16可具有一对并排的可旋转地安装在壳体20内的破碎滚筒18。在这种布置方式中，该对破碎滚筒18沿相反方向旋转，以便矿物在该对破碎滚筒18之间破碎。每个破碎滚筒18可设置有沿圆周方向延伸的破碎齿组，该些破碎齿组沿着破碎滚筒18沿轴向间隔开，其中一个滚筒18上的各破碎齿组的轴向间隔与另一个滚筒18上的各破碎齿组的轴向间隔交错，使得其中一个滚筒18上的一破碎齿组中的破碎齿在另一个滚筒18上的相邻两个破碎齿组之间通过。壳体20可由用螺栓固定并焊接在一起的钢板制成。

破碎滚筒18的一端可设置有齿轮装置，其中一个破碎滚筒18相对于另一个破碎滚筒被齿轮传动，使得它们从共同的驱动装置被驱动以沿相反方向转动。该对滚筒18可以旋转以在其之间引导物料。该对滚筒之间的齿轮连接可用来设定滚筒18相对于彼此的旋转位置。滚筒18上的破碎齿可被布置成限定一系列分离的围绕每个滚筒18沿圆周间隔开的螺旋形结构。该些螺旋形结构沿每个滚筒的轴线沿不同方向延伸，即，对于左侧滚筒，螺旋形结构可远离最近端壁地沿逆时针方向延伸；对于右侧滚筒，螺旋形结构可沿顺时针反向延伸。沿各自的滚筒延伸的每个螺旋形结构可通过约90度的弧。

破碎齿的成形及其相对位置和尺寸可被配置成使得在使用期间存在两种类型的破碎作用：对较大块矿物的一级破碎作用，将矿物夹在相对滚筒上的破碎齿的相对前导面之间；及二级破碎作用，将矿物物料夹在破碎齿的后缘与另一破碎齿的前导面之间。端螺旋结构通过的弧例如确保了发生二级破碎作用。

所述滚筒18对之间的间隔可被选择成使得当其中一个滚筒18上的破碎齿的末端扫过限定在另一滚筒18上的破碎齿组之间的槽时，有足够的间隙，从而避免将物料压实。这样，通过对间隔进行适当选择，可以使细物料快速通过分级破碎机而不会被压实，从而使分级破碎机通过一级和/或二级破碎作用来破碎较大块的物料。

返回图1，设备10可包括作为一级破碎机的回转破碎机22。设备10可包括作为三级破碎机的圆锥破碎机24。分级破碎机14可直接从筛26进料。有利地，不需要使用料仓来向破碎机14供料，因为破碎机14不需要破碎恒定进料速率的铁矿物料。筛26根据粒径大小筛分铁矿物料，允许较小粒径物料作为天然细粒28绕过分级破碎机14，而剩余部分则根据粗级筛midds30和分级破碎机进料装置32进行分选。

参照图4，一级破碎站可切入岩石，而不是具有挡土墙；回转破碎机22可安装在钢和混凝土的组合上，用于将铁矿物料12破碎至大型料仓或料仓70。该大型料仓可具有腰部及一对裤腿漏斗，以在这两个裤腿漏斗之间分配破碎后的铁矿，破碎后的铁矿自这两个裤腿漏斗被送至两个单独的粗级筛进料输送机34，如图1所示。

参照图5，粗级筛进料装置34包括一对输送机，其将铁矿物料12自回转破碎机22输送至粗级筛26。有利地，通过设置两个输送机、两个粗级筛26和两个分级破碎机14，使得可以关停其中一个输送机来对其进行维护同时使另一个输送机运行，使得整个设备10能够进行在线维护。这很重要，因为这意味着该设备不需要大量人员来进行维护，这意味着可以优化维修养护工队的技能，避免由于缺乏技能(实现大量劳动力)和/或由于在设备离线时急忙完成维护可能发生的错误。申请人预见到，借由本发明，对于给定的工厂规模，关停人员配备将从700人减少到200人。在图1-图12所示的示例中，工厂为年产量为1-3千万吨的工厂。

参照图1-图3，并参阅工艺流程图上半部分中的设备10，设备10包括一级破碎机22、二级破碎机14和三级破碎机24，设备10包括一对可独立操作的自一级破碎机22至二级破碎机14、自二级破碎机14至三级破碎机24的输送机；及三个自三级破碎机24至筛40的输送机，其中，筛40返料至三级破碎机24。在图中所示的本发明的实例中，设备10包括两个自一级破碎机22至二级破碎机14的输送机、两个自二级破碎机14至三级破碎机24的输送机及三个自三级破碎机24至筛40的输送机，其中，筛40返料至三级破碎机24。此外，设备10具有单个回转破碎机22形式的单个一级破碎机、两个分级破碎机14形式的多个二级破碎机及三个圆锥破碎机24形式的多个三级破碎机。因此，在图中所示的本发明的优选示例中，设备10具有单个一级破碎机、两个二级破碎机和三个三级破碎机。

如本领域技术人员所理解的，二级破碎机14被设置成从一级破碎机22进料；更具体而言，二级破碎机14被设置成直接从一级破碎机进料，在一级破碎机22和二级破碎机14之间不存在用于铁矿物料累积/调节的料仓。如上文所述，这是由于申请人确定分级破碎机14不需要恒定速率的铁矿物料供应来实现的，从而能够适应来自一级破碎机22的铁矿物料的潜在断续供应。进而，这具有不需要大型累积料仓的优点，并且，由于这种料仓通常很大，因此，可大大减小建筑高度。尽管以三级破碎料仓36的形式使用料仓来向三级破碎站的圆锥破碎机24供料，但三级破碎料仓36被复制为三个平行料仓(参见图1)，使得料仓较小，并且建筑物也相应地较低，如图6所示。通过重复和复制组件而不是使各单个部件变大，申请人实现了有效的模块化设计，从而减小了库存。

有利地，设备10包括至少一个输送机，其中，设备10的每个输送机具有固定的单个排出点。这与具有移动传送部、移动部和/或移动梭(movingshuttle)的典型输送机相反。申请人已经确定，通过消除二级破碎站的料仓及减小三级破碎站的料仓的尺寸，促进了直接进料的优点，从而不需要输送机移动来将物料输送至一系列位置。一对输送机止于与相邻三级破碎料仓36的邻接侧相对应的位置，使得铁矿物料在该些邻接侧的上边缘上方掉落并由此在这三个料仓之间分配。这样，在不使用移动式输送机的情况下，来自于两个单独的输送机的进料就被分成了三个不同的进料。这三个三级破碎料仓36中的每一个都被进料到单独的圆锥破碎机24，并且，每个圆锥破碎机24进料至三个产品筛进料输送机38中的不同的输送机。

如图2的细节所示，二级破碎机14被设置成直接从筛26进料，其中，筛26用于根据物料尺寸过滤来自于一级破碎机22的铁矿物料12。

产品筛进料输送机38将铁矿物料12送至三个单独的筛40，这三个筛40确定是将铁矿物料12引导至总生成细粒输送机42还是通过返料使铁矿物料12沿着三级破碎机进料输送机44返回作进一步三级破碎。

然后，总天然细粒输送机46和总生成细粒输送机42上的铁矿物料被送至陆上输送机50，陆上输送机50进而又将其送至料场输送机52(stockyardconveyor)。如图12所示，总天然细粒输送机46和总生成细粒输送机42垂直于一级、二级和三级破碎站之间的输送机运行。并且，总天然细粒输送机46和总生成细粒输送机42垂直于陆上输送机50运行。图12还示出了从三级破碎机进料至筛40的三个输送机在从二级破碎机14进料至三级破碎机24的两个三级破碎机进料输送机之间交替运行。这样，进料方向在三级破碎站折回180度，以便返料至其自身并使工厂的占地面积和规模最小化。

料场输送机52为位于可逆堆料机(reversiblestacker)/取料机(reclaimer)54下方的单个料场皮带(yardbelt)的形式，使得单个料场皮带被配置成提供将铁矿装载到列车58上的直达装载(throughload)功能、将铁矿堆到堆放料堆56上的堆放功能(可通过另外的料堆输送机至另外的堆放料堆56，如图1和图3所示)、及将铁矿自堆放料堆56收至列车58上的取料功能。料场输送机52包括用于绕过堆料机/取料机54的旁路斜道，并且能够选择性地将铁矿物料送至堆料输送机62或旁路斜道60(在要将铁矿物料直接送至列车58的情况下)。堆料输送机62将铁矿物料送至可逆输送机64，当可逆输送机64被向前驱动时，其将铁矿物料送至料堆输送机(stockpilingconveyor)，由此送至堆放料堆56。堆料机/取料机能够被驱动成从堆放料堆56获取铁矿物料并通过可逆输送机64将其送至取料斜道66，通过取料斜道66铁矿物料被送至单个料场皮带，其进而将铁矿物料送至火车装载(tlo)设备68。

破碎阶段是指在由设备的一个或多个单元完成的单个过程中减小物料或矿物的尺寸。

一级阶段可以是以下任一者：

1x回转破碎机

1x颚式破碎机

2x分级破碎机(用于生产典型一级破碎机矿石的一级和二级)

二级阶段可以是以下任一者(对于每个工艺物料流)：

1x圆锥破碎机

1x分级破碎机

1x双辊破碎机

三级阶段可以是以下任一者(对于每个工艺物料流)：

1x圆锥破碎机

1xhpgr

1x研磨机(mill)

颗粒大小分布(psd)：

一级阶段破碎：进料-1500mm，产品-270mm

二级阶段破碎：进料-270mm，产品-100mm

三级阶段破碎：进料-100mm，产品-8mm

虽然以上描述了本发明的各种实施例，但是，应当理解这些实施例仅以示例方式而非限制方式给出。对本领域技术人员而言明显的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可在形式和细节上作出各种变化。因此，本发明不应受到任一上述示例性实施例的限制。

在本说明书中对任何先前出版物(或从其衍生的信息)或任何已知事项的引用都不，也不应被视为是对该先前出版物(或从其衍生的信息)或已知事项构成本说明书所涉及的领域的公知常识的一部分的承认、认可或任何形式的示意。

在本说明书和权利要求书中，除非上下文另有说明，否则，“包括”一词将被理解为暗示包括所述整体或步骤或多个整体或步骤的组，但不排除任何其它整体或步骤或多个整体或步骤的组。

附图标记列表

10-处理铁矿的设备

12-铁矿

14-分级破碎机

16-矿物破碎机

18-破碎滚筒

20-壳体

22-回转破碎机

24-圆锥破碎机

26-筛

28-天然细粒

30-粗级筛midds

32-分级破碎机进料装置

34-粗级筛进料装置

36-三级破碎料仓

38-产品筛进料输送机

40-筛

42-总生成细粒输送机

44-三级破碎机进料输送机

46-总天然细粒输送机

50-陆上输送机

52-料场输送机

54-堆料机/取料机

56-堆放料堆

58-列车

60-旁路斜道

62-堆料输送机

64-可逆输送机

66-取料斜道

68-火车装载(tlo)设备

70-大型料仓

72-生成的细粒或生成细粒

74-超大型产品筛

76-料堆输送机

78-火车装载(tlo)

80-直接火车装载(tlo)

82-取料

84-双末端

86-门

88-(蚌壳式)翻盖挖斗(clamshell)

90-口岸(port)

92-可逆

94-150m³

96-轨道环(railloop)