廖正光，祁俊堯

原料的可破碎性研究及破碎設(shè)備的選擇(上)

Study of Raw Materials'Crush Resistance and Choice of Equipments（Ⅰ）

廖正光1，祁俊堯2

1 原料的可破碎性研究

我們需要加工的是取之于自然界的礦物原料，它們因產(chǎn)地不同，形成的環(huán)境及其后經(jīng)歷的自然條件的變化各異，即使定名相同的礦石，不僅化學(xué)成分有差異，且礦物晶粒組織、結(jié)構(gòu)、致密程度、抗壓抗沖擊強(qiáng)度、硬度、對(duì)金屬的磨蝕性、粘附性、吸水性等等也有相當(dāng)大的差異。隨之人們創(chuàng)造了各種類型的破碎機(jī)械，它們的工作原理不同，其適用條件自然也不一樣。因此，在工程建設(shè)中應(yīng)該如何選擇破碎機(jī)、如何配置破碎系統(tǒng)成為需要首先研究和解決的課題。

1.1 現(xiàn)狀

水泥工廠原料的破碎很簡(jiǎn)單，但是有的工廠卻忽視了這一步驟，給生產(chǎn)帶來(lái)了很大的麻煩。諸如破碎機(jī)在雨季常被泥土堵塞，需要不斷地進(jìn)機(jī)剔泥，嚴(yán)重者甚至悶車?yán)瓟鄠鲃?dòng)帶；有的破碎機(jī)錘頭（或板錘）壽命極短，更換頻繁，不僅成本增加，而且出料粒度難以穩(wěn)定，影響了后續(xù)磨機(jī)的穩(wěn)定生產(chǎn)。

位于我國(guó)南方的某水泥廠的一個(gè)砂頁(yè)巖礦建設(shè)的是一套最終一段帶預(yù)篩分和檢查篩分的三段破碎系統(tǒng)，一破使用旋回式破碎機(jī)，二破和三破使用圓錐式破碎機(jī)，在二破和三破之間裝有振動(dòng)篩，篩上物進(jìn)三破破碎后返回振動(dòng)篩，篩下物為合格產(chǎn)品。所使用的設(shè)備除粗碎機(jī)外均由瑞典Svedala公司制造。礦石類型和強(qiáng)度如下：石英砂巖占總量的31%，抗壓強(qiáng)度為131～191MPa；泥質(zhì)粉砂巖約占15%，強(qiáng)度為25～111MPa；水云母頁(yè)巖約占54%，強(qiáng)度為6～59MPa。當(dāng)?shù)啬昶骄涤?413.9mm，日最大降雨150.3mm，連續(xù)降雨最長(zhǎng)達(dá)15d。礦床表層風(fēng)化嚴(yán)重，最小風(fēng)化深5.09m，最大深度達(dá)23.78m。風(fēng)化礦石的吸水性強(qiáng)，石英砂巖為1.57%；泥質(zhì)粉砂巖為5.98%；水云母頁(yè)巖為8.96%。礦床頂部尚有第四紀(jì)坡積和殘積物（粘土、亞粘土、亞沙土、沙土和碎石）。風(fēng)化的粉砂巖浸泡后呈土狀，干后呈巖石狀，水云母頁(yè)巖爆破后經(jīng)風(fēng)吹日曬遇水即崩解并大量吸水，而石英砂巖則很堅(jiān)硬。上述破碎系統(tǒng)建成后一投產(chǎn)就暴露出嚴(yán)重問(wèn)題，無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為此在礦山建了可供生產(chǎn)11d的大型貯料棚存儲(chǔ)干料供雨天使用，還選擇了一處無(wú)風(fēng)化層的地帶開(kāi)辟了一處采礦工作面供雨季使用。盡管如此，破碎系統(tǒng)的堵塞現(xiàn)象仍頻繁發(fā)生，據(jù)1995年統(tǒng)計(jì)，僅二破堵塞已有31個(gè)班，至于短時(shí)堵塞，該年8月份就高達(dá)39次。三破只破碎篩上料，也常發(fā)生堵塞。振動(dòng)篩故障頻繁，嚴(yán)重威脅工廠的生產(chǎn)，迫不得已將雙層篩的下層20mm×20mm鋼絲網(wǎng)取消，將上層60mm×60mm膠孔篩換為40mm× 40mm篩網(wǎng)，進(jìn)廠粒度放大到40mm使用。

上述事件是具有地質(zhì)資料而不加以利用盲目建設(shè)造成的惡果，然而類似現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生，因此有必要將原料的可破碎研究作為工程建設(shè)前期一個(gè)不可或缺的步驟。這項(xiàng)工作可以委托科研設(shè)計(jì)部門進(jìn)行，也可以由設(shè)備承包商來(lái)做。研究工作包括現(xiàn)場(chǎng)考察，了解地質(zhì)情況、開(kāi)采方式，取樣和加工試驗(yàn)，在對(duì)原料的可破碎性能有了基本了解和研究之后，選擇合理的破碎系統(tǒng)和相應(yīng)的破碎機(jī)型。研究報(bào)告根據(jù)該種原料的處理難易程度可繁可簡(jiǎn)，只要達(dá)到目的即可。由于影響礦石破碎性的某些因素可能是相互矛盾的，需要綜合權(quán)衡，不能僅憑個(gè)別因素做出錯(cuò)誤的判斷，造成決策的失誤。報(bào)告的全面性除了技術(shù)內(nèi)容之外，也應(yīng)該有經(jīng)濟(jì)內(nèi)容。

1.2 國(guó)外經(jīng)驗(yàn)介紹

國(guó)外的知名水泥公司在建廠時(shí)都很注意對(duì)原料加工性的研究，根據(jù)原料性質(zhì)制定最佳的破碎系統(tǒng)，以保證取得合格的原料。現(xiàn)以印度海德堡水泥公司為例，該公司的Damoh水泥廠擴(kuò)建工程因原有礦山已枯竭，需要在廠區(qū)西19km的Patharia新建一座石灰石礦山，規(guī)模為450.7萬(wàn)噸/年。

當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件：

海拔：360～390m

降雨量：年最大為1350mm，年最小為465mm，年平均800mm，24h最大降雨203mm。

降雨強(qiáng)度（平均）：

冬季（12～2月）為50mm；

季風(fēng)前期（3～5月）為35mm；

季風(fēng)期（6～9月）為670mm；

季風(fēng)后期（10～11月）為45mm，因此最大降雨集中在季風(fēng)期。

氣溫：最高45.5C，最低4.5C。

濕度：最大（季風(fēng)期）88%，最?。ㄏ募荆?1%。

礦床基本情況:

石灰石為灰～青灰色，細(xì)晶結(jié)構(gòu)，薄層構(gòu)造，石灰石礦層的平均厚度為～9m。石灰石礦層中夾有頁(yè)巖夾層，并有粘土包裹體在內(nèi)，預(yù)計(jì)采出的原礦中混有10%～15%的黑棉土和頁(yè)巖。石灰石的游離硅含量約為5%～5.5%。

石灰石體重：2.5t/m3；

水分：石灰石2.5%～3%（最大7%）；粘土10%～15%（雨季）。

印度海德堡水泥公司技術(shù)中心于2008年1月、2009年12月、2010年 4月先后三次在現(xiàn)場(chǎng)用爆破法取得礦石共170.8 t進(jìn)行了各種粒級(jí)占有率和氧化鈣含量的測(cè)定（見(jiàn)表1），最后得出結(jié)論，需要將細(xì)碎料進(jìn)行拋尾，方能達(dá)到配料要求的指標(biāo)（見(jiàn)表2），并將拋尾定在20mm。上述礦石尚需外購(gòu)～2.4%高鈣灰?guī)r配合使用。

1.3 東亞水泥公司砂巖的可破碎性研究

現(xiàn)將天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院礦山室1999年2月為東亞水泥公司砂巖破碎所作的可破碎性研究報(bào)告摘錄于后。

表1-1 各種粒級(jí)占有率和氧化鈣含量的測(cè)定（2008年1月）

表1-2 各種粒級(jí)占有率和氧化鈣含量的測(cè)定（2009年12月）

表1-3 各種粒級(jí)占有率和氧化鈣含量的測(cè)定（2010年4月）

東亞水泥公司2000 t/d水泥生產(chǎn)線系利用亞行環(huán)保貸款項(xiàng)目，并采取公開(kāi)招標(biāo)方式選取設(shè)備，其中原料破碎部分標(biāo)書(shū)中要求投標(biāo)商應(yīng)充分研究原料狀況，并赴現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查礦床賦存條件，取樣進(jìn)行加工試驗(yàn)，據(jù)此提出最佳的破碎系統(tǒng)和最先進(jìn)的破碎機(jī)型。

1.3.1 原始條件和業(yè)主要求

1.3.1.1 系統(tǒng)描述

來(lái)自礦山的砂巖由卡車卸入受料倉(cāng)，然后通過(guò)安裝在受料倉(cāng)下的板式給料機(jī)喂入破碎機(jī)。破碎后物料卸到膠帶輸送機(jī)上，由膠帶輸送機(jī)送至預(yù)均化堆場(chǎng)。

1.3.1.2 原料

（1）原料類別及化學(xué)成分

第I礦層——薄層泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、含粉砂質(zhì)頁(yè)巖。

第II礦層——中厚層細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖為主，夾少量薄層泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。

(2)改進(jìn)變化環(huán)節(jié)的控制方式和控制力度；①細(xì)化管理流程，分別從礦、科、隊(duì)三級(jí)進(jìn)行分類，對(duì)照變化環(huán)節(jié)性質(zhì)覆蓋率達(dá)到100%；②細(xì)化了組織程序，分別從時(shí)間、到位人員、組織措施均作了具體要求；③細(xì)化了獎(jiǎng)懲標(biāo)準(zhǔn)，分步制定獎(jiǎng)懲標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)獎(jiǎng)懲平衡，突出正向激勵(lì)；④建立變化環(huán)節(jié)目標(biāo)化考核制度。

第llI礦層——薄層泥質(zhì)粉砂巖、夾少量中厚層細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和頁(yè)巖。

I、III礦層稱為硅鋁質(zhì)原料，II礦層稱為硅質(zhì)原料，其平均化學(xué)成分見(jiàn)表3。

（2）原料物理性質(zhì)

a抗壓強(qiáng)度。I礦層：56～46MPa；II礦層：73.2～40.8MPa；III礦層：47.6～26.4MPa（上述各礦層抗壓強(qiáng)度值摘自地質(zhì)報(bào)告）。

b體積重量（未經(jīng)濕度校正）為2.63 t/m3。

c濕度（原巖）：硅鋁質(zhì)平均為5.0%，硅質(zhì)平均為1.4%。

該地區(qū)年平均降雨天數(shù)為130d，最長(zhǎng)連續(xù)降雨天數(shù)為13d。年最大降雨量為1463.5mm，最小為525.5mm，平均值為980.18mm。雨季在6月中旬～7月上旬，期間礦石水分必將增加，由于硅鋁質(zhì)礦石為薄層狀，遇水易崩解，其中的頁(yè)巖易泥化，因此雨季水分按硅鋁質(zhì)礦石15%，硅質(zhì)礦石5%考慮。

d重新取樣進(jìn)行試驗(yàn)

抗壓強(qiáng)度是委托天津地質(zhì)研究所測(cè)得，結(jié)果如下：濕態(tài)抗壓強(qiáng)度為66.2～83.3MPa，干 態(tài) 為 105.8～182.7MPa，大大超過(guò)了地質(zhì)報(bào)告中的數(shù)值。

經(jīng)磨蝕性測(cè)試，粉砂巖的Ai= 0.09905，石英砂巖的Ai=0.7322。

1.3.1.3 規(guī)模

年處理砂巖15萬(wàn)噸，破碎系統(tǒng)的平均生產(chǎn)能力為100 t/h。砂巖用自卸汽車運(yùn)輸，最大粒度為700mm，產(chǎn)品粒度為50mm。

表2 拋尾后石灰石要求達(dá)到的質(zhì)量指標(biāo)，%

表3 原料平均化學(xué)成分，%*

1.3.2 破碎系統(tǒng)的制定

鑒于該礦年降雨量較大，礦床中有較多的泥質(zhì)巖，雨季易泥化，最適用的破碎機(jī)型應(yīng)是齒輥式破碎機(jī)。但是齒輥式破碎機(jī)不適于破碎強(qiáng)度高的礦石，為慎重起見(jiàn)，我們對(duì)礦床中的硅質(zhì)礦層重新取樣，作了濕態(tài)和干態(tài)的抗壓強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果表明干態(tài)強(qiáng)度較濕態(tài)高出一倍，而且這種既硬、磨蝕性又高的原料并不適于齒輥式破碎機(jī)破碎，因此不予選用。

前已述及，該砂巖礦床的石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和頁(yè)巖呈互層產(chǎn)出，且質(zhì)硬的石英砂巖為中厚層結(jié)構(gòu)，質(zhì)軟的泥質(zhì)粉砂巖和頁(yè)巖為薄層結(jié)構(gòu)，因此爆破后粗塊多是石英砂巖，而細(xì)碎料多是泥質(zhì)粉砂巖和頁(yè)巖以及表土。進(jìn)行預(yù)篩分將細(xì)碎料和泥土篩除后可選用適于破碎單一性質(zhì)礦石的破碎機(jī)，這種分析也由我們進(jìn)行的篩析試驗(yàn)得到證實(shí)。因此該項(xiàng)目決定采用帶預(yù)篩分的單段破碎機(jī)的破碎系統(tǒng)，其破碎機(jī)為抗磨型硬料的單段破碎機(jī)，預(yù)篩分機(jī)需具備防堵功能，將粘濕料篩除。

1.3.3 機(jī)型的選擇

1.3.3.1 破碎機(jī)

KRUPP（O＆K）公司、KHD公司、F.L.Smidth公司等世界知名水泥機(jī)械制造商對(duì)破碎機(jī)的選型都有明確的介紹。我國(guó)曾由O＆K公司引進(jìn)了MAMMUT單段錘式破碎機(jī)制造技術(shù)，該公司己明確說(shuō)明這種機(jī)型只適于破碎硅含量＜8%、抗壓強(qiáng)度＜200MPa的脆性礦石，因此該項(xiàng)目中不能選用。

按擠壓原理工作的顎式和旋回式破碎機(jī)能夠適應(yīng)高硅質(zhì)原料，但是它們的破碎比小，需要兩段破碎才能達(dá)到要求的出料粒度，從而使系統(tǒng)復(fù)雜，投資增加，也不宜采用。

常規(guī)的反擊式破碎機(jī)也不適于破碎這種高硅原料，但是一些專業(yè)的破碎機(jī)制造商制造出一種高抗磨型反擊式破碎機(jī)，可用于破碎花崗巖、玄武巖和砂巖，通常在建筑骨料的破碎篩分廠使用。例如KHD公司的Hardopact破 碎 機(jī) 是 中 碎 機(jī) 型, HAZEMAG公司的AP-PKM破碎機(jī)是粗碎機(jī)型，AP-KM破碎機(jī)是中碎機(jī)型。這種破碎機(jī)因具有特殊結(jié)構(gòu)和采用高耐磨性材料制造板錘、反擊板和襯板，獲得了高抗磨性能。我們將借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)開(kāi)發(fā)高破碎比的抗磨型粗碎用硬料反擊式破碎機(jī)以填補(bǔ)這方面的空白。

1.3.3.2 預(yù)篩分機(jī)

常見(jiàn)的振動(dòng)篩不具備篩分粘濕料的能力（除非沖水篩洗），不能作為本系統(tǒng)的預(yù)篩分機(jī)型。輥軸篩堅(jiān)固結(jié)實(shí)且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在國(guó)內(nèi)有用作石灰石預(yù)篩分除土的案例（例如北京西山大灰廠、首鋼龍泉?jiǎng)?wù)石灰石礦）。據(jù)報(bào)導(dǎo)，在國(guó)外有一種波動(dòng)輥式篩分機(jī)，因其輥盤(pán)為橢圓形，在運(yùn)轉(zhuǎn)中使料層產(chǎn)生顛簸作用，加強(qiáng)了碎料的分離，又由于輥?zhàn)酉旅嫜b有剔料裝置，可以使輥縫保持潔凈，具有防粘堵功能。拉法基在摩洛哥的CADEM水泥公司采用石灰石和粘土混合破碎，由于石灰石和粘土都含有很多細(xì)料，從而變得非常粘，特別是雨季（11月到次年2月），粘土含水量達(dá)20%,它們裹住石塊，致使破碎機(jī)無(wú)法使用。工廠在由濕法改干法生產(chǎn)的過(guò)程中采用了在給料機(jī)和破碎機(jī)之間加波動(dòng)輥式篩分機(jī)的做法將粘濕料篩出，獲得成功，篩分機(jī)的規(guī)格是2000mm× 5000mm，輥縫為85mm×120mm，破碎系統(tǒng)的能力是1000t/h，所使用的破碎機(jī)為 KRUPP公司制造的 Ti?tan72D75K雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)，生產(chǎn)能力是400t/h。該系統(tǒng)于1993年建成并投入使用，效果良好（詳見(jiàn)世界水泥1997年第10期《粘濕物料的篩分裝置的使用效果》）。因此本處選用波動(dòng)篩分機(jī)作為預(yù)篩分設(shè)備，篩分輥共10支，帶有橢圓形輥盤(pán)以加強(qiáng)料層的顛簸能力。為了節(jié)約建設(shè)投資，在篩分輥前增加了一組低速的圓形輥?zhàn)鳛榻o料機(jī)構(gòu)以取代給料機(jī)，這種低速的輥?zhàn)又饕鸾o料作用，同時(shí)也有一定的篩分能力，與篩分輥合為一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，費(fèi)用增加不多，成為給料和篩分雙重功能齊備的新設(shè)備。

1.3.4 規(guī)格和主參數(shù)

1.3.4.1 給料篩分機(jī)

型式：輥?zhàn)邮剑╓obbler roller）；

尺寸：1250mm×5800mm，其中，給料段長(zhǎng)約2.6m；

給料段輥?zhàn)訛閳A形，共有7支，其速度由首根向后逐步增加以利于將料倉(cāng)中的礦石拉出。篩分輥為橢圓形，共10支，各輥具有相同的轉(zhuǎn)速，但相鄰輥橢圓盤(pán)的長(zhǎng)短軸呈90°相位角排列。

篩孔（即輥縫）尺寸：60mm× 100mm；

功率：11+18.5 kW；

機(jī)重：～26 t。

1.3.4.2 破碎機(jī)

型式：抗磨型重型反擊式

轉(zhuǎn)子尺寸：φ1300mm×1300mm（事后設(shè)計(jì)中改為φ1400mm× 1200mm）；

進(jìn)料粒度：＜700mm；

出料粒度：＜60mm，占90%；

生產(chǎn)能力：120t/h；

電動(dòng)機(jī)：YR355-6160kW；

機(jī)重（不包括電動(dòng)機(jī)）：～38t。

反擊板、板錘均由含鉬高鉻鑄鐵制造，板錘和反擊板均可掉頭使用。均整板也是采用耐磨的高鉻材料鑄造。

1.3.5 預(yù)算費(fèi)用

（1）價(jià)格估計(jì)

給料篩分機(jī)：43萬(wàn)元（人民幣）；

破碎機(jī)：81.7萬(wàn)元；

合計(jì)：124.7萬(wàn)元（電氣控制部分在工程設(shè)計(jì)中已計(jì)入）。

（2）主要磨耗件壽命估計(jì)

板錘（按10g/t計(jì)）：3.75萬(wàn)t（或3個(gè)月）；

反擊板：7.5萬(wàn)噸（或半年）；

均整板：15萬(wàn)噸（約一年）。

2 破碎新工藝新設(shè)備介紹

2.1 混合破碎

將兩種或三種原料同時(shí)喂入一臺(tái)破碎機(jī)進(jìn)行破碎的方式稱為混合破碎。最簡(jiǎn)單的混合破碎是將兩種原料按一定比例卸入一個(gè)共用的料斗的方式破碎，例如數(shù)車石灰石摻一車低品位夾石或覆蓋土。大多數(shù)礦山都有這樣的方式生產(chǎn)。由此產(chǎn)出物料的化學(xué)成分難免波動(dòng)較大，進(jìn)廠的礦石需要加強(qiáng)均化調(diào)制，它是基于現(xiàn)有條件下實(shí)施利廢的措施。本處所稱的混合破碎是指具備兩種或三種原料按動(dòng)態(tài)比例配合而后破碎的正規(guī)破碎系統(tǒng)，它除了主要原料有卸料斗和將原料送給破碎機(jī)的主給料機(jī)之外，其他原料也有各自的卸料斗和給料機(jī)，它們將這些原料送到主給料機(jī)之上，一并供給破碎機(jī)破碎。輔料給料機(jī)需要隨主給料機(jī)的速度變化而變化。同時(shí)輔料與主料的配比由裝在混合料膠帶輸送機(jī)上的在線分析裝置獲取化學(xué)成分信息，經(jīng)處理后對(duì)各給料機(jī)速度予以自動(dòng)調(diào)整。

石灰石和粘土的混合破碎，當(dāng)粘土水分高、塑性大時(shí)，難度增大?，F(xiàn)將這種原料的破碎介紹如下。

2.1.1 越堡水泥公司的混合破碎

2.1.1.1 礦區(qū)基本情況和覆蓋物的利用

礦山位于花都區(qū)炭步鎮(zhèn)轄區(qū)，與工廠相距約9km，當(dāng)?shù)厝丝诔砻?，土地稀缺。礦床位于洪沖擊平地，地勢(shì)低洼，礦區(qū)地表大部分為魚(yú)塘。石灰?guī)r層的初采標(biāo)高已低于海平面。開(kāi)采境界是在征地范圍內(nèi)圈定的，其上部的第四紀(jì)覆蓋層平均厚15.87m，最厚30.82m，總量達(dá)2800萬(wàn)m3。覆蓋物主要是粘土、淤泥和砂層。當(dāng)?shù)貨](méi)有堆置這些覆蓋物的場(chǎng)地，而它們的化學(xué)成分又符合配料要求。這就需要研究加工處理方法，達(dá)到零排放的要求。

根據(jù)深井的數(shù)據(jù)資料，第四紀(jì)覆蓋物除地表腐植層（厚約0.5m）外，其下部共有六層。YJ-1、YJ-4、YJ-6為粘土，層厚分別為2.4m、1.0m、2.8m，主要為淺灰色、質(zhì)軟而有很大塑性，水分大致在15%～20%之間；YJ-3為淤泥層，厚4.9m，含有～7%有機(jī)質(zhì)，色黑、膏狀、塑性大，AM為2.52，水分高達(dá)80.5%～90.4%；YJ-2、YJ-5為細(xì)砂層，層厚分別為1.2m、1.3m，為淺黃～淺灰色，AM分別為13.73和24.67。

由于粘土的AM波動(dòng)大（2.5～4.6），需要根據(jù)不同地段的產(chǎn)出成分，搭配不等的細(xì)砂。因此細(xì)砂單獨(dú)開(kāi)采且不需破碎。采用單獨(dú)處理方式，分采分運(yùn)，利用長(zhǎng)9km的膠帶輸送機(jī)空閑時(shí)間進(jìn)廠，單獨(dú)存取，按需配入原料中。

粘土和淤泥即使均勻混合，其水分也高達(dá)27%左右，因其很高的水分和塑性，單獨(dú)處理，需要另增一套破碎系統(tǒng)。另外這種物料不能用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，需要專門的運(yùn)輸車輛。高水分和塑性引起的壓實(shí)性，在廠內(nèi)存放和挖取均甚困難?？梢?jiàn)另增一套加工系統(tǒng)不僅投資高，經(jīng)營(yíng)費(fèi)高，而且使用中困難重重，工廠無(wú)法正常生產(chǎn)。

將粘土摻入石灰石一并破碎是一種新的加工方法，根據(jù)國(guó)外某些資料介紹，摻入的粘土在破碎過(guò)程中被石粉和碎粒石料拌和，其塑性和粘性大大減輕，物性發(fā)生改變，因此加工后的這種混合料可用傳統(tǒng)的膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，同時(shí)后續(xù)的貯取工作也不困難。但是像我們這種性質(zhì)的粘土的混合破碎尚未見(jiàn)有報(bào)導(dǎo)。業(yè)主要求供應(yīng)商提供的原料破碎機(jī)具有適用于對(duì)付這種特別粘的第四紀(jì)物料的自清能力。

常熟中材裝備重型機(jī)械有限公司以其對(duì)破碎系統(tǒng)獨(dú)有的配置和對(duì)給料機(jī)、破碎機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獲得業(yè)主的認(rèn)可，成為該系統(tǒng)主要設(shè)備的供應(yīng)方。

2.1.1.2 混合破碎的工藝介紹

石灰石和粘土各有一臺(tái)給料機(jī)。石灰石用量占總量的80%左右，其卸料斗、給料機(jī)與破碎機(jī)居于同一軸線上（可稱為主軸線，此給料機(jī)也稱主給料機(jī)），粘土用量較少，其卸料斗和給料機(jī)居于側(cè)面，并與主軸線垂直，它將粘土喂到石灰石給料機(jī)的前段。由此，可將粘土鋪到主給料機(jī)的石灰石上面，一并送入破碎機(jī)。兩臺(tái)給料機(jī)均由變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由在線分析裝置測(cè)出混合料的化學(xué)成分之后，自動(dòng)調(diào)節(jié)兩種原料的配比，以確?；旌狭系某煞郑▓D1）。

圖1 廣州越堡水泥公司混合破碎

本系統(tǒng)加工的石灰石入料粒度＜1500mm，粘土＜800mm，要求出料粒度＜80mm占90%，極限最大粒度＜100mm，設(shè)計(jì)處理能力為1200t/h。

根據(jù)原料條件和生產(chǎn)規(guī)模我們選用適應(yīng)性最好的雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)來(lái)處理這種混合料。破碎機(jī)具有兩個(gè)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子，兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間具有承擊砧，由于物料的破碎發(fā)生在兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間，使粘濕物料粘附在固定腔壁的機(jī)會(huì)大大減少。對(duì)破碎機(jī)的殼體進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，降低了高度，減少了大塊物料對(duì)轉(zhuǎn)子的沖擊，設(shè)計(jì)獨(dú)特的篦子調(diào)整方便，便于粘濕料通過(guò)。除了錘頭抽取裝置之外，增添了獨(dú)創(chuàng)的液力盤(pán)車裝置，兩者配合使用，使錘頭的更換工作更輕便安全。

大泥團(tuán)墜入破碎機(jī)很易將排料篦縫頃刻間堵住，這種情況發(fā)展下去將造成破碎機(jī)的堵塞。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在粘土給料機(jī)上添加了切泥機(jī)，經(jīng)切碎的泥料小于300mm。鑒于本礦的覆蓋物中難免有＞300mm的石塊存在，它們的出現(xiàn)將給切碎機(jī)工作造成困難。本切碎機(jī)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)是旋刀軸裝在懸臂上，一旦遇到石塊可抬升避讓。

石灰石卸料斗端壁傾角達(dá)80°，落差6.5m，采用重型汽車運(yùn)礦（目前汽車載重量是45t，今后將改用60t汽車），卸礦時(shí)對(duì)給料機(jī)的沖擊載荷相當(dāng)大。本給料機(jī)是重型結(jié)構(gòu)，受料段為帶有減震裝置的浮動(dòng)床。槽板底面用自潤(rùn)滑滑道支承，槽板搭接處帶有防漏唇邊，底部用“H”型鋼加強(qiáng)，并用履帶式牽引鏈牽引。驅(qū)動(dòng)的行星齒輪減速器懸掛在軸端，不用另設(shè)基礎(chǔ)。大梁為很結(jié)實(shí)的自承重結(jié)構(gòu)，除后部支承在混凝土基礎(chǔ)上之外，前端托在破碎機(jī)殼體上，中部不用立柱支撐，給料機(jī)傾角為23°。

粘土卸料斗端壁傾角達(dá)90°，落差4.2m，料斗斗壁均鋪上聚酯板以減輕粘土附著。粘土給料機(jī)與石灰石給料機(jī)具有相同的結(jié)構(gòu)。考慮到粘土水分高，采用了較緩的傾角（15°）。其下部裝有刮料機(jī)以防止碎料撒落。

破碎機(jī)出料漏斗斗壁是直立的，以減少碎料附著，因此出料膠帶輸送機(jī)帶寬達(dá)2600mm，其后的膠帶輸送機(jī)則為正常帶寬。

2.1.1.3 使用效果及完善措施

（1）調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題

盡管我們對(duì)加工這種原料可能出現(xiàn)的問(wèn)題作了多種設(shè)想及相應(yīng)的處置，但是不如人意的情況仍在所難免，這些問(wèn)題在調(diào)試期間逐個(gè)暴露出來(lái)。經(jīng)越堡水泥公司、中材建設(shè)公司和常熟中材裝備重型機(jī)械有限公司三方的共同努力，逐一予以解決，很快達(dá)到可使用的狀態(tài)。

調(diào)試以破碎單一的石灰石開(kāi)始，運(yùn)轉(zhuǎn)表明，兩個(gè)轉(zhuǎn)子的負(fù)荷相近。破碎機(jī)順利達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)能力，并有很大潛力。繼后添加粘土，發(fā)現(xiàn)破碎機(jī)因篦縫和篦板后部空腔逐步積料，造成錘盤(pán)轉(zhuǎn)子及錘頭受阻面積增大，工作負(fù)荷增高（2號(hào)轉(zhuǎn)子負(fù)載電流超出額定值），未能達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)產(chǎn)能。

（2）原因分析、改進(jìn)措施及效果

由于物料粘性大，含水量高，粘性物料進(jìn)入破碎機(jī)的分配位置至關(guān)重要。分布不勻造成了機(jī)內(nèi)局部粘性物料比例過(guò)大，進(jìn)而堆積堵塞，逐步擴(kuò)大堵塞范圍，加劇了轉(zhuǎn)子及錘頭受阻的程度。

分布不勻主要與給料機(jī)下料點(diǎn)有關(guān)，粘土落入主給料機(jī)導(dǎo)料槽內(nèi)時(shí)偏向外側(cè)，經(jīng)修改溜子后，得以糾正。主給料機(jī)頭輪位置與分配到兩個(gè)轉(zhuǎn)子物料的多少有關(guān)，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)當(dāng)僅破碎石灰石時(shí)，兩個(gè)轉(zhuǎn)子的負(fù)荷是基本相近的，但是一旦摻加粘土，兩個(gè)轉(zhuǎn)子的負(fù)荷即發(fā)生變化，2號(hào)轉(zhuǎn)子的負(fù)荷明顯增加，這表明粘性物料主要偏向2號(hào)轉(zhuǎn)子，從而使它的工作狀況惡化。根據(jù)這種情況在破碎機(jī)進(jìn)料口上方的頭罩內(nèi)添加了鏈幕以調(diào)節(jié)落料點(diǎn)。同時(shí)適當(dāng)放寬了篦縫，修改了篦子形狀。篦板后部機(jī)殼加裝襯板，改善了粘性物料的排出條件，減少了轉(zhuǎn)子與積料的摩擦。

改進(jìn)后，破碎機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)得到了改善，在保證物料條件及比例滿足設(shè)計(jì)控制范圍的條件下，產(chǎn)能達(dá)到1200t/h的設(shè)計(jì)能力，主機(jī)負(fù)荷較均勻地保持在較低的水平。1號(hào)轉(zhuǎn)子平均電流約為20A，2號(hào)轉(zhuǎn)子平均電流約為30A。

（3）使用經(jīng)驗(yàn)

破碎混合料的破碎機(jī)有別于一般僅破碎石灰石的破碎機(jī)，它既要具有很高的排料和防堵塞能力，又要防止粗料排出。兩者的矛盾給破碎機(jī)的使用提出了更高的要求。越堡公司礦山部在使用中采取了如下措施：

a采取多種措施盡量減少進(jìn)入破碎機(jī)的粘土的含水量。

b篦板與錘頭的間隙過(guò)大易使出料變粗，為了防止粗料排出，經(jīng)常檢查和調(diào)節(jié)篦子，使間隙保持在5～10mm之間（說(shuō)明書(shū)原規(guī)定的間隙是＜25mm）。

c錘頭的破碎效率和它磨損面形狀有很大關(guān)系。錘頭磨損后角度過(guò)大將過(guò)分偏離正常碰撞點(diǎn)，物料受碰后運(yùn)動(dòng)軌跡改變，因此采取了勤掉邊的措施，每副錘頭都掉邊數(shù)次（而有些工廠只掉邊一次），達(dá)到能保持錘頭最佳打擊受力點(diǎn)的作用，使得錘頭單位磨損金屬的破碎量更大。

采取以上措施后，錘頭的使用壽命得到了延長(zhǎng)，基本達(dá)到了125萬(wàn)噸/副的設(shè)計(jì)預(yù)期壽命，且出料粒度總體上達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，只有個(gè)別物料超出最大控制粒徑。

(未完待續(xù))

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2013-05-13；編輯：呂 光，蔣玉雪