世界最大的铜矿之一的输送机技术

2019年，全球最大的铜矿之一Chuquicamata矿山已从露天矿转变为地下矿山。2015年，TAKRAF签约提供主要矿石运输系统，将碎铜矿石从地下储藏箱运到地面处理现场。

Chuquicamata矿山位于智利北部，自1915年以来一直在运营，归智利国有铜矿开采公司Codelco所有。Codelco是世界上最大的铜生产商和第二大钼生产商。经过100多年的露天开采，开采出的矿山深约1000 m，长约5000 m，宽约3000 m。通过钻孔和爆破开采岩石后，矿石和废料将通过卡车运输到地面进行处理或处置。但是，使用这种提取和运输过程开采更深的矿体在经济上不再可行。此外，更长的卡车路线加上更多的车辆导致车辆维护和燃料成本增加，更不用说更大的环境污染和安全问题。

2015年，TAKRAF获得了提供主要矿石运输系统的合同，该系统将碎铜矿石从地下储藏箱运到地面处理现场。该系统不要求冗余，这意味着对于该项目而言，高系统可用性，最小的系统磨损和易于维护的组件都是决定性因素。

项目范围本质上要求：

从高度为60 m的地下储藏仓中去除破碎的矿石，输送能力为11000吨/小时，以最少的物料转移点输送至地面，将矿石从地下隧道出口输送至现有的加工厂，同时将考虑现有基础设施（铁路线，矿山道路，管道等）。确保高系统可用性，最小的系统磨损和易于维护的所有组件。

TAKRAF提供的输送系统从地下储藏箱卸料开始。直径为6 m，高度为60 m的垂直圆柱形开口形式的两个物料存储区将开采的物料流从运输到矿石加工分开了。最初计划使用传统的皮带供料器来控制物料的排放。使用这种输送方法，可以使用带有垂直斜槽侧壁的平皮带将物料从出料区沿30 m的输送机路径输送到转移点。

但是，授予合同后对系统进行的优化导致系统发生了变化。通过使用给料机传送带，传送带现在具有45英寸的宽度。整个输送机路径上的槽角，只有斜槽位于储物箱卸料区。与带式给料机一样，待输送物料的轮廓由剪切门确定，排出物料的流量通过改变输送速度来确定。消除沿输送机路径的垂直侧壁意味着减少了磨损，从而降低了维护成本，并节省了约25％的能源。

将物料运输到地面

两个传统的槽式输送机将进料输送机的物料排放与倾斜输送机的装载点（约900 m处）连接起来。倾斜的输送机安装在延伸至地面约6400 m的隧道中，克服了950 m的高低差异。沿隧道的每个地下转运点都需要一个带有吊车的地下室，用于维护工作，电源，变压器以及电气和机械驱动技术，并具有适当的通风和合适的通道。

为了最大程度地减少转移点的数量，仅使用两个输送机就成功开发了倾斜的输送机部分。为了实现这一壮举，必须使用重新定义皮带输送机技术性能极限的新开发组件。首次使用了ContiTech的St 10000质量传送带。安全带的安全等级S = 5.0要求安全带连接，其参考疲劳强度超过50％。该值已在德国汉诺威大学的皮带测试台上得到证明。再次达到了新的尺寸–这次是在已安装的驱动功率方面–每个驱动轮的安装功率为10000 kW，每个输送机的安装功率为20000 kW。

与驱动电机制造商ABB合作，TAKRAF工程师开发了一种传动系统，该传动系统包括：

5000 kW同步电动机。用于连接皮带轮轴和转子轴的膜片联轴器。驱动皮带轮。

具有以下规格：

在驱动器安装过程中进行简单的对准和电机气隙调节。如果电机气隙偏离设定值（例如，沉降后），则简单的重新调整。现场安装并经过工厂测试的完整和完整的电机（在多尘的环境中无电机组件） ）万一发生事故，皮带轮和电机之间的连接简单分开（以确保减少驱动电机的数量在短期内使系统继续运行）。

保持转子和定子之间的气隙是电动机运行的关键要求。空气间隙只有14 mm，只能在很小的公差范围内偏离设定值。气隙的偏差会降低电动机的效率，并且如果转子和定子相互接触，将会导致电动机损坏。气隙本身在运行过程中受到持续监控。如果钢结构或电动机基础中的变形和/或沉陷导致气隙设定值出现偏差，则必须重新对准定子。为了简化此过程，在电动机非驱动端的转子和定子之间的间隔由支撑轴承固定。

膜片联轴器可补偿皮带张力引起的皮带轮轴变形。可调式电机框架便于在安装过程中对准电机，并在必要时确保简单的重新对准。偏心轮和主轴允许在各个方向上调节定子。如果电动机发生故障，则可以通过打开膜片联轴器并调节主轴来将其快速移至禁用位置。然后，系统只能在降低功率的情况下继续运行。

从地下隧道出口到现有处理系统中的集成

加基卡马塔（Chuquicamata）经过100多年的开采，形成了加工厂周围的景观。除了各种处理系统之外，废物堆，火车轨道，道路，管道和建筑物也使景观变得难以捉摸。新输送机系统的挑战是设计一个系统，该系统要考虑到从地下隧道末端到距离工厂超过5公里的整个工厂的整个景观。

开发了具有以下参数的连续单排输送机：

物料装载点和物料排出点之间的距离为5330 m，高度差为287 m。在超过输送机长度的60％上具有小半径（1600-2300 m）的水平曲线，在输送机长度上约50％的输送机长度高度可变的高架结构，可根据当地条件进行地基定位，支撑间隔最大为96 m。

输送机的设计再次围绕确保高系统可用性，最小的系统磨损和易于维护的组件进行。优化了沿传送带路线的所有装载点，以减少传送带的磨损。使用离散元方法（DEM）通过模拟验证了岩石箱和灰熊手指的布置。

新设计的传送斜槽允许快速，轻松地更换磨损板。为了更换惰轮，经过特殊设计的TAKRAF维修车可以沿着输送机路径行驶，从而可以抬起传送带并安全有效地更换磨损的惰轮。在物料排放点，,堡建筑物执行有限的物料存储功能。两个进料器输送机将物料移出并输送到加工厂。

这台输送机由三台5000 kW的直接驱动电机驱动，并使用了带安全系数S = 5.1的St 6800输送带。使用动态皮带计算在所有运行条件下分析了皮带在启动和制动过程中的振动行为。