1975年7月,王震副总理在烟台召开全国黄金会议时,要求黑龙江省1975年、1976年两年
建造10只150升采金船。
为了适应采金船建设发展的需要,尽快设计出这10只采金船,黑龙江黄金公司于1975年
10月9日将黑河金矿局采金船设计组改为“黑龙江省黄金设计室”,隶属省黄金公司领导。黑
龙江省黄金设计室以1972年为兴隆金矿设计的150升采金船图纸为基础进行10只150升采金船
的设计,型号定为BW150型。这10只船都是全钢结构,连续斗斗链,锚桩定位,溜槽选矿,皮
带机和溜槽排尾,岸上供电,气电操纵。这10只船分别建设在:黑河金矿局两只(罕达气和
五道沟两矿各1只),呼玛金矿局5只(兴隆金矿3只,韩家园子金矿2只),桦南金矿局3只(
七虎力沟,楸皮沟、六二沟各1只)。
1976年4月,10只BW150升采金船设计完成,使中国采金船进入了批量设计阶段。之后,
设计室又为穆棱县黄金公司、林口县黄金公司、乌拉嘎金矿局、吉林延边黄金公司设计了5只
50H型采金船。这些采金船都是钢结构、连续斗、单一溜槽选矿,采选工艺和设备都比较简单
,适于地方尤其是各县建造和使用。
黑龙江省黄金设计室完成第一批10只采金船设计后,于1981年又设计了9只150HC型采金
船,对黑龙江省乃至全国加速采金船建设,发展砂金生产创造了条件,做出了贡献。1979年
5月,黑龙江省黄金设计室改名为黑龙江省黄金设计院,1981年5月又改名为冶金工业部黑河
采金船设计院,承担起全国采金船及其辅助设施的设计任务,使黑龙江省的采金船设计已进
入标准化、系列化阶段。至1985年,为全国11个省、区设计50——300升采金船90余只,其中
有4只船获国家冶金部和省科技成果奖。为此,1984年9月,黑龙江省人民政府授予黑河采金
船设计院院长兼总工程师华子元特等劳动模范称号。
(见附图)
(见附图)
一、H系列采金船
(一)系列设计的形成
70年代末,黑龙江省派黄金生产设计人员出国考察了美国、加拿大、荷兰、马来西亚、
苏联等国的采金船后开阔了眼界,引发了采金船系列设计的构想。尤其引进荷兰采金船后,
把荷兰MTE300采金船的先进技术应用于我国各种船型的设计中,逐步形成了适合中国特点的
采金船设计系列格局。
黑龙江省采金船设计院把1975年前各金矿局自行设计的W型、B型和BW型采金船定为实践
船,把“五五”期间该院设计的H型船定为基型船。在实践船和基型船基础上,结合不同砂金
矿体条件,吸收引进荷兰采金船的先进技术,设计出各种变型船,构成采金船的H系列。
H系列采金船在纵向上以主参数——挖斗容积分级,每50升划一档,从50升到300升划分
为6个斗容级别,称为“纵系”;在横向上根据矿体不同条件,用户不同要求,选用不同设备
和结构,在同一斗容船型中设计出各种变型船,即构成“横列”。“六五”期间,采金船设
计院计划设计14个横列(实现了11个)。到1985年底,完成了5种斗容、30种船型的H系列设
计。其中实践船4种,基型船4种,变型船22种。
(二)基型采金船
50W、100B、150BW等型采金船,是为我国采金船系列设计提供经验的实践船。从1959年
黑河金矿局设计的第一只50升采金船开始,经过16年的设计研究——生产实践——改进设计
——再生产实践——再改进设计的多次反复,所设计的采金船由木结构、钢木混合结构发展
为全钢结构,由间断斗发展为连续斗的固定溜槽选矿、主驱动双侧驱动、桩柱式开采的经济
型采金船。这种采金船的优点是设备和工艺流程简单,便于操作维护;缺点是设备落后,工
艺流程落后,时间作业率低,维修费用高,斗链卸矿损失大,选矿回收率低,复垦费用高。
基型船(代号中只带1个H字母的采金船)是在总结实践船经验,继承实践船基本优点的
基础上确定的,是以后变型船设计的基础。基型船设计继承W、B型实践船桩柱式开采、固定
溜槽选矿、皮带机和溜槽分别排弃筛上筛下尾矿,交流电驱动,气电操纵等结构和流程形式
,又引进MTE300型船的水泵下置和入口隔渣、下滚筒结构和盖、侧板型式,挖斗卸矿结构,
挖斗镗孔工艺,斗链托辊轴静辊转储油结构,设船首吊车等先进技术确定的。根据上级关于
建设一批县级能加工制造的小型采金船的指示,设计50升船时尽量保留经济型特点,其主驱
动仍然是W、B型船双驱动形式。而100升、150升、200升基型船则改为应用双圆弧齿轮减速机
的单面驱动。
(三)变型采金船
变型采金船主要是继承和发扬实践船和基型船的一些优点,设计出具有以下6个方面先进
特点的采金船。
1.采用当代先进的圆形跳汰机的选矿流程,把采金船的选矿回收率由W、B型实践船的6
0——70%提高到90——94%。100HD—HH各型船都采用六室圆跳粗选和矩跳、典跳精选的选矿
流程;150HC—HFS各型船都采用了九室圆跳粗选和矩跳、典跳、摇床精选的选矿流程;300升
变型船都采用了引进MTE300采金船九室圆跳粗选,三室圆跳和两台矩跳,一台摇床精选的选
矿流程。
荷兰IHC型圆形跳汰机工作曲线是锯齿形曲线,其他跳汰机则是正弦曲线。正弦脉动工作
曲线,由于筛下补加水上升流的使用,使得在一个跳汰脉动周期中,上升流时间长,下降流
时间短,这样含金精矿颗粒沉降时间短,较细颗粒容易在未来得及沉降时被横向流带走进入
尾矿而损失掉。锯齿形曲线解决了正弦曲线的缺点,其上升流时间短,下降时间长,含金精
矿颗粒有较充分时间按比重分层沉降。国外进行的试验结果是选别比重大于6.5克/立方厘
米(砂金比重为15.17克/立方厘米)的重物时,选别深度达到300目(0.056毫米)。这证
明细粒金也很难被横向流带人尾矿跑掉。引进MTE300甲采金船试生产中,我方与卖方共同进
行了选矿查定,其流程回收率达92—94%,圆跳的回收率较高。
2.采用MTE300船随斗架活动的主驱动装置,保持使斗链卸矿损失最小(卸矿损失仅1%—
—2%)。其方案是由斗架和弹性支架构成四连杆机构。斗架上支点不在顶端,而是距顶端约
3米处(即上滚筒轴在上,斗架上支点在下)。主驱动减速机输出端(低速轴)轴套与上滚筒
轴用夹紧轴套法固定作为减速机的支点。减速机的输入端包括电动机用弹性活动支架支撑,
弹性支架另一端以铰链形式固定在加固的二楼甲板上。这样在挖深变化过程中主驱动装置随
斗架摆动而做四连杆式活动,实现了斗链卸矿时与受矿漏斗间隙最小又不变,同时卸矿的斗
数可以多到4——5个(而W、B、BW型只有2——2.5个),卸矿损失率不超过2%。这种变型船
有150升和200升、300升各变型船。
3.采用自动复垦的首绳开采和排尾装置。实践船和基型船用溜槽排弃筛下泥沙尾矿,用
皮带机排弃筛上砾石尾矿。这种为农田区设计的采金船,如穆棱县的150升HES船、四川白水
的两只300HS船,都采用首绳式开采。砂泵和旋流器排弃筛下泥砂尾矿,砾石溜槽排弃筛上砾
石尾矿,尾矿场平坦且砾石在下,泥沙在上(如陕西五月河的300HBS船为首绳式开采,皮带
机排弃筛上砾石尾矿在下,溜槽排弃筛下泥沙尾矿在上),都称为复垦型,不用再平整复土
就能长草长树。如恢复农田,需把采前剥离到采矿带两侧的腐殖土用推土机推回来即可种庄
稼,花较小的复田费用就可以做到还田于民。
4.可拆卸的组装平底船船体结构。根据1978年5月黑龙江黄金公司决定,为服务年限短
的小型矿体设计可拆装式的船体结构,以便于搬迁。船体可拆装式采金船有100HC型和150HC
型船。
5.采用液压传动装置。引进MTE船的圆筛传动、绞车传动,都采用液压传动装置,机械
结构简化,传动平稳可靠,操纵简便,容易实现无级调速,也有利于采金船零部件和设备的
标准化和通用化。为此在150HF、200H、200HS、300HS各型船的绞车和圆跳采用了液压传动。
6.在系列型谱中,50H系列的各种变型船如50HB、50HC、50HD、50HE、50HF等,其变型
代号与100升以上的变型代号意义不同,仍保持小型船简易经济的特点,属于普及型船。设计
和建设普及型船便于发挥全国广大的县、乡和群众开采黄金的优势,也便于国营金矿开发利
用小型矿体。
二、H系列采金船设计
采金船H系列设计是指在H型船基础上设计出变形船,构成H系列型谱,包括确定采金船各
种参数、计算经济指标、结构要素设计、变型船型确定等。
(一)基本参数及其确定
采金船的基本参数包括主参数、性能参数、工况参数、规格尺寸参数和技术经济指标参
数。
H系列采金船的主参数及其分级 采金船的主参数是挖斗容积,以升为单位,50——300
升以50升分档,300升以上以100升分档。即H系列采金船主参数分级为50、100、150、200、
250、300、400升……。
采金船的性能参数 包括采金船的生产能力、挖掘深度、挖掘宽度等生产性能参数。生
产能力参数有每小时采矿量,年度采矿量,年度生产黄金量。小时采矿量与矿体的岩石硬度
、密度有关,因为它们直接影响着挖斗采矿时的盛满系数和每分钟卸斗数(即斗链速度)。
采金船在不同矿体条件下,矿体越坚硬,采金船的生产能力越低。每分钟卸斗数30个时。
采金船的最大挖掘深度,等于水上挖掘最大高度与水下挖掘最大深度之和。在正常情况
(矿体不坚硬时)下,斗架倾角为45度时的水下挖掘深度称最大挖掘深度。当矿体坚硬,斗
架呈45度角不能正常挖掘时,把斗架40度角时的挖深确定为水下最大挖深。最佳挖深应为最
大挖深的60——80%。采金船的挖掘宽度,锚桩采金船和首绳采金船不同。锚桩式开采的采幅
宽度决定于平底船和斗架长度,以及采金船横移采矿下滚筒移到采幅边界极限时斗架与牵引
钢绳的夹角。挖掘宽度一般等于或接近于平底船长的2倍。首绳开采的采金船的采幅宽,取决
于首绳和两个前边绳的长度,一般等于首绳前移后工作绳长的35%,等于每根前边绳工作绳长
的90%。
采幅最小宽度也有限制,为保证能够正常采矿,一般不小于平底船宽的2.6倍。
工况参数 是反映采金船在工作状态下的基本参数,如每分钟卸斗数、筒筛回转速度、
吃水深度、排水量等。
规格尺寸参数 是采金船的几何参数,如平底船尺寸、斗架长度、皮带运输机长度、圆
筛长度和直径等。
技术经济指标 是反映采金船制造和使用上的技术经济性指标,采金船设计总造价、总
重量、安装电机总容量、耗电量、选矿回收率等几种主要技术经济指标。
(二)结构要素系列
一只采金船由数十个单元和机组组成,各单元、机组以至采金船整体都是由具有一定几
何形状和尺寸的基本结构要素组成。对各种采金船的主要机组和单元的基本结构进行统一和
简化,有规律地排列,即组成采金船结构要素系列。
采金船结构要素系列设计是根据采金船生产使用状况,预测今后发展,吸取国内外先进
技术,在充分运用结构典型化、统一化和机组通用化的基础上进行统一规划和设计的。因此
,结构要素系列直接决定着采金船系列的主要特点以及其先进性。黑河采金船设计院院长华
子元,1985年提出以圆型跳汰机为主选设备的H系列采金船基本结构要素系列,对100、150、
200、300、400升5种船列出了船型结构。其他船型结构可根据这5种船型结构派生设计。
(三)变型设计
采金船的设计,一方面根据系列型谱设计出同一系列中的其他船型;另一方面在基型船
的基础上,充分运用单元、机组及单机通用化、标准化的方法,只增加少数专用和必要的采
金船机组或单元派生出各种不同结构和性能的变型船,即变型设计。
上表为150升采金船设计中各机组或单元关系。以150升船为基本船型作变型设计,派生
出6种不同的新船型。第一次演变设计即150HC的设计,仅有平底船作组装形式的变型设计。
第二次演变设计即150HD的设计,只有上层建筑和电气两项作了修改设计。第三次演变设计即
150HE的设计,有斗架托辊和电气两项新设计和受矿装置、砾石槽、滑轮绞车3项进行少量修
改。第四次演变设计即150HES的设计,有6项新设计和7项少量修改。第五次演变设计即150H
F的设计,有12项新设计和两项少量修改。第六次演变设计即150HFS的设计,有7项新设计和
8项修改。每种规格的变型设计都是由基型船演变而来的。对每一种变型船做某项修改设计或
新设计就产生了新一种变型船。
采金船系列设计,使采金船设计工作走向标准化、通用化、规范化,减少了重复设计的
工作量,而且可以根据现有砂金地质储量资料和新技术成果,预先设计出船型齐全的变型船
,完善采金船系列型谱。任何砂金矿山新建或扩建,按开采对象具体情况选船型(有时需要
对采选系统做少量修改)即可,不必从头设计或全面设计。既能适应砂金矿生产建设大发展
的需要,也能促进设备加工制造的定型化、通用化,及采金船的生产管理工作。但至1985年
采金船H系列设计还仅是开始,规范性工作还存在差距,不同斗容同变型代号的船没有统一结
构要素的问题还没有解决,统一和完善工作有待继续努力。