露天矿质量管理

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1、第六章质量管理第一节因地制宜地制定质量方针露天矿的产品是各种矿石。矿石质量是否符合加工（使用）部门 的要求，将直接影响最终产品的质量，所以矿山要十分重视对矿石质 量的控制和管理。各种矿石或同一种矿石，由于用度和加工工艺不同， 其质量要求是各不相同的，生产中对矿石质量的控制和管理方法也不 尽相同，所以各矿要根据矿石的用途和加工工艺要求来研究，制定矿 石质量管理的方针，根据方针规定的原则确定矿石质量指标和相应的 控制、管理方法。本章以水泥石灰石矿为例进行论述和探讨，但所涉及的工作内容 与方法对其它露天矿仍不失参考的价值。石灰石是水泥生产的主要原料，矿石的化学成分、物理性能和矿 石粒度必须满足水泥生

2、产的要求。但在确立矿石质量管理的方针时， 务须考虑好和解决好两个问题。第一，水泥生产要求石灰石和其它几 种辅助或校正用的矿物原料按某种比例组合后，能提供水泥生料配料 要求的三个率值（即石灰石饱和系数、硅酸率和铝氧率），所以对石 灰石的有益成分要求并不是越高越好，过高了还得增加其他原料予以 校正，实际上是一种人工贫化。同时水泥生产是一种连续性很强的流 水作业，为了保证工艺稳定，要求生料稳定，配料变动越少越好，这 就要求主要原料石灰石的质量尽可能保持稳定，切忌时高时低。第二， 对石灰石质量（主要指有益成分）要求的高低同矿产资源利用率存在 着直接的反比关系。品位要求越高，则剥采比越大，可以利用的资源

3、 就越少，矿山寿命缩短，生产费用和基建费将大幅度增加，对国家、 对企业有百弊而无一利。从这两个问题中可以清楚的看到，水泥生产对原料矿石的质量要 求应该是：第一，多种矿物原料按一定比例组合后能满足生料配料要 求即可，而不是越高越好；第二，要求矿石质量尽可能保持均匀和稳 定。这样，既能保证生料配料和工艺稳定的要求，又能最充分地合理 利用资源，为国家和企业带来良好的经济效益。因此，在水泥石灰石 矿生产中，不应提“优质”，而只能提“均质”方针，就是根据矿石 质量水平及分布情况，本着既要满足水泥生料配料要求、又要充分合 理利用资源的原则，经过平衡计算，找出全矿和每一开采台阶的合理 平均重量指标，作为矿山

4、生产的质量控制指标，并通过质量中和计划 等手段予以实现。第二节对水泥石灰石的质量要求一、石灰石的化学成分对水泥质量的影响水泥的质量主要决定于孰料的岩相组成和结构，所以控制孰料的化学 成分以获得良好的岩相结构，是水泥生产的一个主要环节。水泥熟料 主要有氧化钙（CaO）、二氧化硅（SiO2）三氧化二铝（Al2O3）、三氧 化二铁（Fe2O3）四种氧化物经高温煅烧反应形成四种新的矿物组成， 即硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。水泥熟料的各种化 学成分都来自原料和燃料，所以决定孰料质量的关键是生料质量、燃 料品质和热工制度是否稳定。作为生料主要原料的石灰石，其氧化钙的品位和成分的均匀性，以及矿

5、石中所含有益、有害成分的多少，都影响到生料的质量。所以 石灰石的成分必须满足生料配料要求，而且尽可能保持稳定。二、对水泥石灰石的成分要求（一）对氧化钙的要求 水泥熟料中氧化钙成分基本来自石 灰石。根据理论计算和实践经验，石灰石的氧化钙含量一般不得低于 45%，能在48%左右对配料就更为方便与灵活。品位太低，无法配 料；太高则将造成资源的浪费。（二）对有害成分的限制1. 对氧化镁（MgO）限制 氧化镁是水泥的主要有害成分。它主 要由杂质矿物白云石（CaCO3MgCO3）和菱镁矿（CaCO3）弓|入。熟 料中的氧化镁大部分处于游离状态，以方镁石形态存在。这种晶体水 化速度慢，在水泥水化过程中形成氢

6、氧化镁Mg（OH） 2，在硬化后的 混凝土中逐渐膨胀，最终破坏水泥体而造成建筑物的崩裂。为了保证 水泥有良好的安全性，熟料中的氧化镁应小于5 %，因此，一般控制 石灰石中氧化镁含量不超过3-3.5%。2. 对碱含量的限制碱含量主要指氧化钾（K2O）和氧化钠（Na2 O）的含量之和。这两种氧化物与熟料矿物硅酸二钙、硅酸三钙起化学反应，生成有害的游离氧化钙，给熟料质量带来不利影响。 一般要求碱含量小于1%3. 对三氧化硫（SO3）的限制 三氧化硫能与氧化钾、氧化钠生 成硫酸盐，达到一定数量后会引起结窑，影响正常生产，也影响水泥 的安全性，因此一般要求石灰石中的三氧化硫小于1.5%。4. 对游离氧化

7、硅的限制 当石灰石中含游离氧化硅过高时，会严 重影响水泥的质量，甚至造成废品。石灰石中的结核状燧石通常以a -石英为主要矿物，质坚硬且化学活动性差，含量多时会增加生料粉 磨和煅烧的困难。因此一般限制石灰石中游离氧化硅含量不得大于 4%。各石灰石矿的具体质量控制指标应根据各自的地质情况、矿石品 位与特点以及水泥工艺条件而定。制定的原则是，在满足配料要求的 前提下，注意各种成分的相互影响、相互弥补，通过质量中和，搭配 使用不同品位的矿石，做到合理开采和充分利用资源。目前水泥石灰石矿质量控制指标一般由两方面组成，一是各种有 益、有害化学成分，一是成品矿石的粒度。对化学成分的控制也不是 所有成分都控制

8、，而是根据本矿质量特点及生料配料要求，重点控制 一、两种成分。控制碎石粒度是为了提高生料磨的生产能力，降低能 源消耗，提高经济效益。一般传统磨机要求石灰石粒度不大于20毫 米。新型磨机，如立式磨、辊压耕-球磨机系统，对碎石粒度可以 放宽到70毫米左右，甚至更高。第三节实行全过程的质量管理虽然矿石是一种初级产品，其质量管理比复杂的加工工业要简单 些，但仍运用全面质量管理的原则和观点进行质量管理工作。在全面 质量管理的四大基本内容中，全过程的质量管理是核心。它是一种贯 穿于产品形成全过程的全面质量管理方法。形成矿石质量的全过程包 括勘探、设计、生产、使用和辅助五个过程（见图6-1）。它们之间的 相

9、互关系说明每个过程都会对矿石质量产生影响。总的来说，前一过 程式后一过程的预防，后一过程为前一过程提供信息，即质量反馈。一、勘探过程的质量管理这一过程主要是把好地质勘探这一关，根据矿床的复杂程度，保 证勘探工作达到应有的深度，较精确地查明矿床的地质构造、矿层的 顶板和底板、矿石的质量分布及其变化规律、岩溶、火成岩侵入和复 盖层等情况，并分别计算工业储量，提供一份精度较高的地质勘探报 告，为矿山设计提供可靠的依据。二、设计过程的质量管理设计过程是矿山开发的一个极为重要的环节，是产品质量的决定 因素。这个过程如果质量不佳，日后矿山生产就会因“先天不足”而 后患无穷。因此在这一过程中要认真做好以下几

10、点：（一）在满足使用部门对矿石质量要求的前提下，尽可能采用 新工艺、新技术、新设备。（二）根据地质、地形条件，设计合理的开拓系统和高效率的 采矿系统，切实做到贫富兼采、难易兼采，保证安全、经济地采出全 部设计储量，技术经济效果力求先进。（三）根据现有设备水平和今后发展趋势，选择有利于提高产 量和质量中和的设备。三、采矿生产过程的质量管理这一过程是矿山全面质量管理的中心环节。它不仅要组织生产一定数 量的、合乎质量要求的矿石，而且通过各种质量体系的保证和工序控 制，找出质量规律，并采取预防措施来保证和稳定矿石质量。其具体 任务有：（一）加强工艺管理，使工艺条件经常处于均衡、稳定的 控制状态，以保证

11、矿石质量满足使用部门的要求。（二）用数理统计的方法在各生产工序进行质量控制，对 产品质量做到事先控制，减少不合格产品的出现。（三）建立各种质量保证体系，以提高工作质量来保证产 品质量。四、使用过程的质量管理这是考验矿石实际质量的过程，是矿山质量管理的归宿点和出发 点，就是在使用过程中对矿石质量进行充分评价。其主要任务是：（一）进行用户访问，即征求水泥厂生料制备部门对矿石 质量的意见。（二）进行质量中和效果的调查（三）认真处理出现的质量问题，并采取切实有效的措施予以改进，并防止同类问题再出现五、辅助过程的质量管理这个过程包括辅助生产、设备维修、物资供应、生活服务等方面 的工作。这些工作的质量也会

12、直接或间接影响生产过程的质量。所以 辅助部门要面向生产、面向基层班组，不断提高服务质量。第四节生产过程的质量管理方法矿山质量管理的任务是：在满足矿石使用部门质量要求的前提 下，运用全过程质量管理的原则，通过生产过程中的地质工作、编制 矿石质量计划、搞好矿石质量中和、降低矿石贫化率，保证全部产品 质量合格而稳定，充分利用低品位矿石以至非矿岩土，节约使用资源， 延长矿山服务年限，降低矿山生产成本和基建费用。一、加强生产过程中的地质工作这里主要是指加强采矿和剥离中的地质工作，就是在资源勘探或 生产勘探成果的基础上，针对各个采矿平台的具体特点进一步投入的 某些地质工作。其任务是对各采矿平台将要采出的矿

13、体和围岩进行最 后的地质观察、编录和取样分析，并用适当的手段揭露矿体的边界和 矿体中各种矿石品位的分布情况，以指导下一台阶采剥计划的编制。 这是搞好矿石质量管理的基础，务须认真做好。二、编制矿石质量计划（一） 编制矿石质量计划的目的和任务 编制质量计划 的目的是保证矿石质量符合使用部门要求，同时达到资源的充分合理 使用。在满足质量指标的前提下，根据生产任务和矿石质量分布特点， 编制不同时期、不同阶段的开采程序、推进速度以及各台阶、各部位 的出矿量、搭配对象和搭配比例。编制质量计划的任务是：1. 均化矿石的质量，使之在计划期内保持均衡和稳定。2. 在长远规划的范围内，预计年、季、月的矿石质量能够

14、达到的 水平。3. 进行矿石质量中和的具体安排。4. 提出保证质量指标的具体措施。（二）编制矿石质量计划的目的基础资料1. 资源地质勘探报告或生产地址勘探报告；2. 矿床开采总体设计3. 地质分层平面图，包括采矿现状综合平面图、各采矿水 平分层平面图，图上应标出矿体界线和矿石品级的分布 界线；4. 分层矿量表，包括各采矿平台的矿量表，列出各台阶各 品级的矿量；5. 使用部门对矿石数量和质量的要求，产量落实到月；6. 采剥工作计划进度图表；7. 采矿过程中矿石贫化的数据。（三）矿石质量中和的控制计算这是编制质量计划的重要内容和手段。设P余表示一吨平均富矿C富与一吨 标准矿C标的有益或有害成分之差

15、，即单位富矿的品位 富余量；P缺表示一吨标准矿C标与一吨平均贫矿C贫的 有益或有害成分之差，即单位贫矿的品位欠缺量。用公 式表示为：P余壬富C标（6-1）P缺壬标C贫（6-2）再设q1和q2分别代表富矿和贫矿的总量，则富矿的品位富余总量Q总余和贫矿的品位欠缺总量Q总欠可由下式求得：Q总余=qi P余=qi（C 富一c 标）（6-3）Q 总欠=q2 P缺=q2（C 标一c 贫）（6-4）按质量中和的要求，最理想的情况是全部采出的矿石达到标准矿的品位，即Q总余=Q总缺（6-5）将（6-3）、（6-4）代入（6-5），qiC 富-qiC 标=q2（C 标q?C 贫）C 标=（q】C 富+q?C 贫）/ （如+q2）（6-6）这是质量中和方程式的基本形式。在质量中和计算时会出现以下三种情况：【、Q总余Q总缺【、Q总余=Q总缺111、Q总余Q总缺第I种情况表示原矿品位有富余，质量较好，可适量加入贫矿；第II种情况表示贫富总量相等，是最理想的状态；第三种情况表示 总贫缺量大，不能满足质量要求，需进行适当的剥离。在实际生产中， 主要以I、II两种形式出现；II虽理想，但机率极小。在生产过程中影响质量的因素较多，要求C标完全不波动是不客 观的，所以应该给C标一个允许波动范围P，则(6-6)式变为C 标 (如。富+q2C 贫)/ (q1+ q2) WC 标 p(6-7