D0I:10.13374/j.issnl001-053x.1987.s3.019 铁路运输露天矿陡帮开采工艺研究 冶金部马鞍山矿山研究院 鞍钢大孤山铁矿 北京钢铁学院采矿亲鞍钢矿山研究所 (1981.9~1985.5) 目前我国铁路运输露天矿的剥岩台阶宽度较大，工作帮坡角-一般为10°~12°，造成 山初期剥采比大，剥岩量多，最终矿石成本高，存在着利润少甚至亏损现象。陡帮开 采是以较陆的工作帮坡角剥岩，降低初期剥采比，推迟部分剥岩，这从动态观点进行经 济分析，可使矿山在整个开采期间获得较大的利润。 汽车运输陡帮开采在国外已广泛应用，在国内也有少数露天矿成功地使用了这一新 技术，并取得了显著的经济效益。而铁路运输陡帮开采（组合台阶开采）工艺国内外尚 无应用先例，苏联有的山是以加大台阶高度来提高工作帮坡角。 为了研究和论证铁路运输露天矿采用陆帮开采工艺在技术上的可行性和可能获得的 经济效益，以大孤山铁矿作为试验研究点，先后进行了对原有资料的消化和分析在上 盘+53米、+41米、+29米三个剥岩台阶进行了试验，试验期间采出的岩石量共220万 吨。试验中标定取得了人量的基础数据，总结出影响爆堆前冲宽度的主要因素及其函数 关系，得出了组合台阶开采工艺参数及技术经济指标；建立了地质剖面矿床模型，借助 计算机在宏观上研究了工作帮坡角与矿山经济效益的关系，为确定合理的工作帮坡角提 供了依据，在分析确定组合台阶开采技术参数和均衡生产技术措施的基础上，开展了铁 路运输陡帮开采的可行性研究，对陡帮开采和缓帮开采两个方案进行了技术经济比较， 得出铁路运输开拓时期（至1994年）陡帮开采比缓帮开采推迟剥岩量4300万吨，可多获 利润净现值5900万元。 通过大孤山铁矿工业试验证明，铁路运输的露天矿，在现有设备条件下，实现陡帮 开采，技术上是可行的。试验确定的工艺结构参数合理，试验取得的数据可靠，对类似矿 山有使用价值。该开采工艺推迟初期剥岩量，减少建设投资，推迟最终边坡暴露时间， 从而可获明显的经济效益。这项研究成果填补了我国露天开采工艺的一项空白。 本项目于1985年6月由冶金部组织了鉴定，并荣获治金部1986年科技进步-·等奖。 喷射冶金在钢中应用技术开发研究 北京钢铁学院治金亲北京钢铁研究总院 上海钢铁工艺技术研究所东北工学院等 (1980.4~1985.9) 喷射冶金是国外七十年代发展起来的一项治金新技术，在铁水预处理和钢水精炼过 14
铁路运输露天矿陡帮开采工艺研究 冶 金 部 马鞍 山 矿 山 研 究 院 鞍 钢 大 弧 山 铁 矿 北 京 钢 铁 学院 采矿 系 鞍 钢 矿 山 研 究 所 。 一 。 日前我国铁 路运 输露 天 矿 的剥岩 合阶宽 度 较大 ， 工 作 帮坡 角一般 为 ’ 。 ， 造成 矿 山初期剥采 比大 ， 剥 岩 量 多 ， 最终 矿石 成本高 ， 存在着利润 少甚至 亏损现象 。 陡帮开 采 是以 较陡的 工 作 帮 坡 角剥岩 ， 降低 初 期剥采 比 ， 推迟部 分剥 兴 ， 这从 动态观点进 行经 济分 析 ， 可 使矿 山在整个 开采期 间获得 较大的 利润 。 汽车运输 陡帮开 采在 国外 已广泛 应用 ， 在国内也有 少数露夭 矿成功地使 用 了这一 新 技术 ， 并取 得 了显 著的经 济效益 。 而铁 路运 输陡帮开采 组合 台阶开采 工 艺国 内外 尚 无 应用先例 ， 苏联 有 的矿 山是以 加 大 台阶 高度 来提 高工作 帮坡 角 。 为 了研究和论 证铁路运 输露天 矿采 用 陡帮开采 工艺在技术上 的可行性和可能获 得的 经 济效益 ， 以 大孤 铁矿 作 为试 验研究 点 ， 先后进 行 了对原有 资料 的消化和分析， 在上 盘 米 、 十 米 、 米 三个剥岩 台阶进行 了试 验 ， 试 验期 间采 出的 岩 石量共 万 吨 。 试 验 中标定取 得 了大 量 的基础 数据 ， 总结 出影响爆堆 前冲宽度的主要 因素及其函数 关 系 ， 得 出了组合 台阶 开采工艺参数及技术经 济指标 建立 了地质 剖面矿床模型 ， 借助 计算机在 宏观 上研究 了工 作帮 坡 角与矿 山经 济效益 的关 系 ， 为确定合理的工作帮 坡 角提 供 了依据 ， 在分析确 定组合 台阶开 采技术参数和 均衡 生产技术措 施的基础 上 ， 开 展 了铁 路运 输陡 帮开 采 的可行性研究 ， 对 陡帮开采 和缓 帮开采 两个 方案进 行 了技术经 济比较 ， 得 出铁 路运 输开 拓时期 至 年 陡帮开采 比缓 帮开采推迟 剥岩量 万吨 ， 可 多获 利润净现值 万 元 。 通 过 大孤 山铁 矿工业试 验证 明 ， 铁 路运 输的露天 矿 ， 在现有 设备 条件下 ， 实现 陡 帮 开采 ， 技术上 是可行 的 。 试 验 确定 的工 艺结构参 数合理 ， 试 验取 得 的 数据 可 靠 ， 对类 似矿 山有 使用价值 。 该 开采 土艺 推迟 初期剥岩 量 ， 减 少建设 投资 ， 推迟 最终边坡暴露 时 间 ， 从 而可获明 显的 经济效 益 。 这 项研究成果 填补 了我国露天 开 采工艺 的一项空 白 。 木 项 目于 年 书由冶金 部组 织 了鉴定 ， 并荣获 冶金部 年 科 技进 步一 等奖 。 喷射冶金在钢 中应用 技术开发研究 北 京 钢 铁 学院 冶 金 系 北 京 钢 铁 研 究 总院 止 海 钢 铁 工 艺技 术 研 究 所 东北 工 学院 等 。 喷 射 冶金 是 国外 七 千 二 年代发展起来 的一项冶金新技术 ， 在铁水 预 处理 和钢水精炼过 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1987．s3．019
程儿有显的脱硫、磷，氧及挖制夹杂物形态等冶金效果。1983年闲家科委关于这一课 题下达了“国家科委攻关项目专项合同”（编号专一1）。 经过几年的努力，在引进、消化的基础上，完成了110吨、30吨和10吨级的，钢包喷 粉装置的设计、制造、安装和调试。装置的总体水平达到八十年代初世界先进水平，已 通过技术鉴定、投入工业生产使用。 通过多层次的实验，开发了喷射冶金与初炼炉相结合治炼16MnR、16MnL、轴承 钢、超低硫Z向钢和不锈钢等钢种的工艺技术软件、取得了显著的效果。例如经过喷粉 处理，16MnR钢的-40°c韧性达到正火板水平、纵横性能比由0.5提高到0.9,16MnL汽 车大梁钢冷冲压时的端裂消除；轴承钢的总氧含量低于20PPm、成品钢材的推力片接触 疲劳寿命比电炉钢平均水平提高了二倍左右，Z向钢中硫含量可达到0.0020~0.0025% 的水平，乙向性能达到国家标准，超声探伤达到西德标准。 结合攻关项目中的硬、软件开发，完成了相应的应用理论研究。包括：喷吹熔池流 体力学特征及数学模型，喷吹过程粉粒的穿透行为；喷吹过程气液相接触面积的计算， 喷吹钢中偶见大颗粒夹杂的来源及其治金行为以及喷射治金的顶渣、粉剂和喷吹参数对 脱硫、脱磷、改变夹杂物形态的影响等等。其中许多研究成果得到国内外行家们的好 评，如“全浮力模型”作为描述喷吹过程的基础模型在国内外得到广泛引用，使得喷吹 熔池流场的研究达到-个新的水平，在大量理论研究和实验的基础上提出的轴承钢喷粉 精炼工艺，在国内外均属首创。 五年来，共召开了四届国内喷射冶金学术会议和二届国际喷射治金学术会议。 喷射治金在国内的开发和推广，创造了可观的经济效益。各钢厂对轴承钢，16Mn 钢等重点钢种采用喷粉精炼的开发研究创造的直接效益达1000万元/年以上：由于提高 钢材质量，消除缺陷，提高使用寿命，初步估计社会效益可超过4000万元/年。 本课题于1985年9月h治金部组织了鉴定，并荣获治金部1986年专项成果一等奖。 炉外精炼工艺及钢种质量研究 治金部钢铁研究总院北京钢铁学院冶金系 、 东北工学院上海工业大学等 4 (1983.6~1985.12) 炉外精炼投术，白五十年代后期发明以来，在世界各国得到了迅速的发展。它是提 高特殊钢质量、降低成本，提高生产率的有效方法。该课题包括五个支课题任务。①为 了更好地发挥引进设备的作用，对VOD治炼工艺进行了大量研究工作。VOD治炼不锈 钢质量比电炉钢有明显的提高，尤其是钢中气体和夹杂含量显著降低，与电炉钢比较， 钢锭成本降低208元/吨，冶炼电耗降低100度/吨，研制了F-179轻工用不锈钢。②通过 对VHD冶炼工艺研究，开发了许多重要的军工、民用钢种。VHD精烁轴承钢氧含量达 到14,5ppm,VHD精炼的铁路轴承用G20 CrNi2Mo可以代替电渣钢使用。精炼的模具钢 15
程兵有 显 弃的脱 硫 、 磷 轧及控制夹 杂 物形态等冶余 效 果 。 年国家科 委关于这一 课 题 下 达 了 “ 国家 科委攻关 项 目专项合 同 ” 编 号 专一 。 经 过 几年 的 努力 ， 在 引进 、 消化 的基 础 上 ， 完成 了 吨 、 吨和 吨级的 ， 钢 包喷 粉 装置 的设计 、 制 造 、 安 装和调试 。 装 置的 总体 水 平达 到八十年代初世界先进 水平 ， 已 通 过技术鉴定 、 投入工 业 生 产使 用 。 通 过 多层 次 的实验 ， 开 发 了喷射 冶金 与初炼 炉 相 结 合冶炼 、 、 轴 承 钢 、 超低 硫 向钢 和不 锈钢等钢种的工 艺技术软件 、 取得 了显著的效果 。 例 如经 过喷粉 处理 ， 钢 的 一 韧性达 到正火板水平 、 纵横性能 比 由 。 提 高到 价 汽 车 大梁钢冷冲压 时的端 裂 消除， 轴 承钢 的总 氧含量低 于 、 成 品钢材的推力 片接触 疲劳 寿命 比 电炉钢 平 均水 平提高 了二倍左右 向钢 中硫含量 可 达 到 。 。 的 水 平 ， 向性能达到 国家 标准 ， 超 声探伤 达到西德标准 。 结 合 攻关 项 目中的硬 、 软件 开发 ， 完 成 了相 应的应 用理论研究 。 包括 喷吹 熔池 流 体力 学特 征及 数学模型 喷吹 过程 粉 粒 的穿透 行 为 喷吹 过程 气液 相接触面积的计算， 喷吹钢 中偶 见大颗粒 夹杂 的 来源 及其冶 金行为以 及喷射冶金 的顶渣 、 粉剂 和喷吹 参数对 脱硫 、 脱磷 、 改 变夹杂 物形 态 的影响等等 。 其 中许 多研究 成果得到国内外 行 家 们 的好 评 ， 如 “ 全浮 力模型 ” 作 为描述 喷吹 过程 的基础模型在国内外得 到广 泛引用 ， 使得喷吹 熔池 流场 的研 究 达 到一个新 的水 平 在大 量 理论研究和实验 的基 础 上提 出的轴承钢喷粉 精炼工艺 ， 在国 内外均属首 创 。 五年来 ， 共召 开 了四 、 届 国内喷射 冶金 学术会议 和二 届国际喷射冶金 学术会议 。 喷射冶金 在 国 内的 开发 和推广 ， 创 造 了可观 的经 济效 益 。 各钢 厂对轴 承钢 ， 钢等重 点钢 种采 用喷粉精炼 的开 发研究创造 的直 接效益 达 。万元 年以 上， 由 干 提高 钢 材质量 ， 消 除缺 陷 ， 提 高使用 寿命 ， 初 步估计 社会效 益可超 过 。 。 万 元 年 。 本课题 于 年 月由冶 金部组 织 了鉴定 ， 并荣获冶金部 年专项 成 果一 等奖 。 炉外精炼工艺及钢种质量研究 冶 全 部 钢 铁 研 究 总院 北 京 钢 铁 学院 冶 金 系 ，北 工 学院 土 海 工 业 大 学 等 炉 外精 炼 技 术 ， 自五 十年代 后 期 发 明 以 来 ， 在 世界 各国得 到 了迅速 的发 展 。 它是提 高特 殊钢质 量 、 降 低 成 本 ， 提 高生 产率 的有 效 方法 。 该 课题 包 括五个支课题任 务 。 ①为 了更好地 发挥 引进 设备的作 用 ， 对 冶炼工艺进 行 了大 量研究工 作 。 冶 炼 不锈 钢 质 量 比 电炉钢 有 明 显的提 高 ， 尤其是钢 中气体 和夹 杂 含量 显著降低 ， 与 电炉钢 比较 ， 钢锭成本 降低 元 吨 ， 冶炼 电耗降低 度 吨 ， 研 制 了 一 轻工 用 不 锈钢 。 ②通 过 对 冶炼工 艺研究 ， 开 发 了许多重 要 的军 工 、 民 用钢种 。 精炼轴 承 钢 氧 含 量达 到 ， 精炼的铁 路轴 承 用 吻可 以代替 电渣钢使 用 。 精炼的 模 具钢